Нужна модель изменения сопротивления для коллекторника переменного тока

Про источники шума трудно судить однозначно, без вагона экспериментов. Они меряют ток только на zero cross, поэтому динамический диапазон АЦП нужен меньше. И проц у них более чахлый, возможно там меньше наводки в кристалле.

Теоретически, нам бы еще стоило поставить дроссели по питанию аналоговой части, и гонять АЦП при спящем ядре. Но заморачиваться влом.

По большому счету, вся эта фигня с шумами критична только из-за того, что мы хотим делать точную автокалибровку. В рабочем режиме все это скорее всего придавится в ПИ(Д)-е и инерции мотора.

Но свертка конечно интереснее, как минимум потому что позволяет забить болт на входные фильтры.

По ощущениям - юзабельно. Низкие обороты держит хорошо. А так чтобы на ходу сидеть с тахометром, тормозить вал и мерять ток - никто не занимался. Гиморно очень.

Тогда никто не может сказать, как же у вас все работает в зависимости от нагрузки и на разных оборотах. Может, у вас совсем все плохо.

Мне кажется, что хорошо бы вам одним глазком посмотреть тему математической модели универсального мотора, чтобы не морочить себе голову, а моделировать все. Чтобы там были модели потерь, в какой-то мере модель шумов щеток и т. д. Все-таки это лучше, чем железо крутить. Будете улучшать модель управления потихоньку и симуляцию гонять. Я знаю, что такую модель хотят все. И что она будет сложной. :)

Ну да, если активное сопротивление будет зависеть не только от фазы, но и от среднего тока (нагрузки на вал), то это намного грустнее. Тот метод, что я предлагал (разными импульсами), позволят только зависимость от фазы померить.

Видишь ли, идеальная модель это здорово, но у нас очень ограниченное число параметров, которое мы можем снять. Поэтому тут спортлото - либо после отбрасывания «пренебрежимо малых» компонент модель сведется к вычисляемому набору выражений либо нет.

На всякий случай напомню, нам не надо сочинять идеально точный и линейный датчик. На практике стабилизировать дрельку точнее 10% нет смысла, а линейности ручки хватит «плюс-минус лапоть». И обороты опускать ниже 15% от максимума тоже не надо.

Пока вроде выгребаем, и девайс пашет. Обсуждаемые заморочки с сопротивлением больше для себя, можно и без них, но ведь интересно же.

Может есть идеи, откуда там в середине (около 0.4) провал?

Еще есть одно предположение, но в нем я не уверен совсем, так как нет данных для этого. Не может быть, что с током все нормально и он более-менее правильно меняется (т. е. потери в железе на глаз незаметны), а вот произведение сигналов u(t)*i(t) и накопление за выбранный период времени чисто математически в зависимости от фазы дают этот провал в какой-то момент из-за формы или сдвига фаз? Вы за один период считаете всегда?

Мне в уме сложно представить. Вот если бы вы построили отдельно график I_rms за несколько периодов (чем больше, тем лучше) от скорости... Если действительно есть увеличивающиеся потери при какой-то фазе управления, то потребляемый ток I_rms должен расти, чтобы выдерживалась заданная вами скорость в районе 0.4. Должна быть заметна non-uniformity в графике I_rms.

На практике стабилизировать дрельку точнее 10% нет смысла, а линейности ручки хватит «плюс-минус лапоть». И обороты опускать ниже 15% от максимума тоже не надо.

Но я не понимаю, как вы все-таки оцениваете качество вашего регулирования, если у вас такие проблемы с экспериментом. Чтобы посмотреть результат, надо на разных скоростях и на разных нагрузках измерять. Подумайте, может, вам какой-то тормоз сделать, который можно регулировать. Например, через блок грузы вешать на тросе и наматывать на шкив. Или вал блокировать на трении (это похуже).

Вот если бы вы построили отдельно график I_rms за несколько периодов (чем больше, тем лучше) от скорости...

Да, и при этом лучше регулятор отключить. И можно еще от фазы срабатывания симистора от 0° до 180° построить зависимость. И скорость тахометром замерять. То есть график скорости от фазы тоже построить.

За пол периода, судя по схеме, хотя было бы правильно и уже не зависело бы от формы тока и напряжения считать за весь период. Тем более это не так сложно делается, как кажется на первый взгляд. И вот тут можно было бы сделать действительно стабилизацию мощности двигателя. А вот с оборотами будет все та же аналитика, так как нагрузка судя по всему может быть непредсказуемой.

Если я правильно понял их программу, то они измеряют положительную половину периода, а отрицательную делают из положительной, просто меняя знак.

if (voltage > 0)
    {
      voltage_buffer[voltage_buffer_head++] = voltage;
      virtual_voltage = voltage;
    }
    else
    {
      virtual_voltage = -voltage_buffer[voltage_buffer_tick_counter++];
    }

    // Calculate sums
    // To prevent p_sum overflow divide power value by 16
    p_sum_div_16 += fix16_mul(virtual_voltage, current) >> 4;

Могу неправильно понять. Я думаю, нет ли какой-то методологической проблемы, потому что просадка странная по виду. Я бы ожидал чего-то более плавного от магнитных потерь из-за гармоник, а тут прямо провалилось резко. Вот и сомневаюсь.

Чтоб не ловить «чудеса» я и предлагаю мерить весь период, а не полагаться на то, что будет синус. Судя из хотелок, делается под разные движки, а там может быть еще какой ой ой

Чтоб не ловить «чудеса» я и предлагаю мерить весь период, а не полагаться на то, что будет синус.

Нет, они по схеме измеряют не напряжение на моторе (после симистора), а синусоидальное напряжение питания, то есть до симистора (сигнал AC на схеме). Я поэтому удивился:

Я так понимаю, что ты измеряешь с ноги PRB.PWR? Я не понял, ты измеряешь напряжение ПИТАНИЯ?

Поэтому вот хорошо бы понять, что на что умножается и за какой период и не остается ли часть сигнала за периодом измерения. Что-то типа хвоста, что выливается в методологическую ошибку вычисления мощности в каком-то диапазоне фазы симистора. У меня какое-то потаенное предположение, что мощность неправильный результат выдает в этом месте.

ну собственно точка измерения напряжения меня тоже смутила, но это не отменяет того, что надо посчитать активную мощность и не забыть, что она является суммой со знаком когда ток и напряжение в фазе и противофазе. Да кстати и ток измеряется тоже только половина, может тут и есть камушек?

Оценить не проблема - берем бормашинку, зажимаем точило и втыкаем в фанерку на минимальных оборотах. Если на глаз скорость не колбасит - значит результат достигнут.

Второй способ - если после автокалибровки коэффициент P вырос а I уменьшился, значит модель стала лучше.

Подумайте, может, вам какой-то тормоз сделать, который можно регулировать.

Нафик стенды. Это хоббийный проект, за который зарплату не платят. Результат уже нормальный. Вот сопротивление из любопытства покрутим и успокоимся.

Нету там проблем. Проверяли, длина полупериодов одинаковая.

Давным-давно был перекос из-за кривого делителя, когда АЦП не успевал просраться. Тогда сгоряча даже написали коррекцию для zero cross, добавив измерение полного периода. После исправления делителя выкинули за ненадобностью.

Мощно :). Ток всегда положительный, с ним не надо шаманить. Меряется целиком, пока не станет около нуля (строго нулем он не становится никогда из-за смещения операционника).

Там честно берутся все данные, начиная с нарастания тока (открытия симистора) и заканчивая спадом ТОКА до нуля (а иначе бы не понадобилось зеркалить напряжение).

ты измеренное и истинное различаешь? открой доку на свой усилитель датчика тока, стр24, там вполне доходчиво написано как померить обе половины. С напряжением все так же, либо задаешь среднюю точку, либо, чтоб не терять чувствительность второй канал АЦП, где ацпшный резюк не к земле а к опоре измеряемый диапазон уменьшится только на величину опоры.

Не могу с уверенностью сказать что ток в движке синус, вот не могу, видел много покореженных осциллограмм, естественно все зависит от пациента.

Ну и ЗЫ это исключительно мое мнение - делал бы сам, мерил бы все в лоб, дабы не подбирать мат модель, а потом не рвать волосы с жопы пинцетом, когда не подойдет на другой экземпляр двигла.

У вас аномалия. Надо подойти критически в своему методу. Потому что аномалия какая-то сильно аномальная. Мы тут за экраном это проверить не можем. Вы же приходите на ЛОР и спрашиваете. Если бы сами понимали, то и не спрашивали бы. А люди как бы советую в той мере, которую могут постичь за короткое время, изучая ваши данные. Идеи все уже подкинули, но без проверки уже дальше уйти с советами некуда.

У вас слишком какое-то резкое скатывание в узком диапазоне. Да, это могло бы напомнить резонанс, но откуда ему взяться? Или же у вас неправильный результат выдает суммирование мощности. Что-то вы где-то упустили. Я не могу это проверить. Вы тогда уже сами делайте. Однако потом расскажите, в чем же была проблема, если разберетесь. Лучше не бросать вопрос и не табличками компенсировать аномалии.

К чему ты это пишешь? Мы обсуждаем конкретный девайс, в котором говно и палки содержатся в необходимой пропорции. И у меня такое впечатление, что ты параллельно рассуждаешь о каком-то своем воображаемом.

Да нет, вполне о конкретном, в котором есть и кусочек моих подсказок

Ну да, стрёмная вмятина, кто ж спорит. Подкрутим активное сопротивление, посмотрим еще раз.

Но глобально мы настроены это дело отложить до лучших времен, если само не починится. Надо на другое переключиться, чтобы отдохнуть. Ну и потом, это ж опенцорцы. Может кто со стороны посмотрит свежим взглядом и починит.

Я помню про lnk30х.

Можешь объяснить о каких реальных проблемах с током ты говоришь? Ток не синусоидальный, но симметричный (плюс-минус-лапоть). Этого достаточно.

Там честно берутся все данные, начиная с нарастания тока (открытия симистора) и заканчивая спадом ТОКА до нуля (а иначе бы не понадобилось зеркалить напряжение).

Еще раз: вы ограничиваете период накопления мощности от начала течения тока до пересечения нуля. Каждый отсчет тока умножаете на отсчет напряжения в этот же самый момент и все это суммируете.

У меня вопрос: как вы учитываете, что на моторе напряжение тоже обрезано симистором? Умножая на напряжение с ПИТАНИЯ до симистора вы учитываете (i) сдвиг фаз между напряжением на зажимах мотора и тока и (ii) тот факт, что на моторе реально не синусоида, а обрезанная синусоида напряжения? То есть вы можете умножать ток на несуществующее на зажимах мотора напряжение. Питание мотора — это обрезанная синусоида напряжения и тока, а не синусоида напряжения и обрезанная синусоида тока. Чего я не так понял в математике?

Подправлю: с фазой все понятно. Она учитывается, так как, в общем-то у напряжения она что до симистора, что после - одинаковая. А про вот обрезанную синусоиду напряжения вопрос остается.

У меня вопрос: как вы учитываете, что на моторе напряжение тоже обрезано симистором?

Возможно я не понял вопроса. Тебя интересует именно устройство шумодава, чтобы при закрытом симисторе напряжение не умножалось на шум токового усилителя?

Если да, то контроллер симистора выставляет флаг, когда он подал зажигание. До этого момента произведение тока на напряжение просто отбрасываем.

Или ты имеешь в виду, что на открытом симисторе падение далеко не 2 вольта продолжительное время?

Так же как и напруга, только лопата поменьше, а вот я тут подумал, а может просто снабером все решится которого на схеме нет

ох туплю, нельзя несколько дел одновременно делать, он там какой-то есть

Угу, и даже честно посчитан https://na.industrial.panasonic.com/blog/driving-triacs-phototriacs. И классический тоже пробовали, но у текущего номиналы меньше, удалось в SMD загнать.

Но это все к артефакту на графике не имеет отношения. Тут же не 30 килогерц, длительность переходного процесса ничтожна. А если что и пролезет - обкоцается на медианном фильтре.

Не-не, пока не буду эту ветку развивать. Я, в общем-то, понял, как считается, поэтому надо еще подумать. Но все же, почему вы измеряете напряжение не на моторе непосредственно? Вам зачем-то еще нужна синусоида питания?

По той же причине, по которой не меряется отрицательное напряжение. Это говнорегулятор для говномоторов. Поэтому все обрезано, чтобы людям было проще собирать. Сеть нам мерить надо в любом случае. Если цепляться к мотору, был бы еще один делитель. А так минус 3 детальки.

А осциллограмму бы прям с мотора, а то если там верхушка пожованная, то может оно?

Вам зачем-то еще нужна синусоида питания?

Дык zero-cross детектить же, чтобы фазу симистора высчитывать.

Мы уже свое отугадывались. Нужны более научные аргументы. Вот примерно как Zubok объяснил про жопу с гармониками.

Если цепляться к мотору, был бы еще один делитель. А так минус 3 детальки.

Осциллографом смотрели (конечно смотрели!)? Что там с фронтом в момент переключения? С формой? Просто смотри какая хрень. Фронт в момент 90° весьма чувствительный. Вы-то в алгоритме используете данные с общего питания, то есть по алгоритму фронт, получается, считается строго вертикальным. Но вот если он чуть завален, то он отсечет сектор от синусоиды на ее максимуме. То есть вы получаете по алгоритму мощность больше, а она в реальности меньше. Плюс еще, конечно, падение напряжение на симисторе. Тоже небольшое, но все же. Не может быть так, что накопилось именно на этой фазе?

Это не угадывание, а идеи про то, о чем вы не писали.

Это все оценивали (на глаз). Во-первых, погрешность с симистора меньше процента, можно отбросить. А насчет фронта - ток же нулевой, после перемножения он любое напряжение похерит. Ну и для спонтанных всплесков есть медианные фильтры, и на входе и на выходе.

Собственно, свертка тем и хороша, что ей расколбас фронтов пофик.

Я скорее поверю, что в активном сопротивлении какая-то плюха прилетела. Тут надо просто подождать, пока напишем и посмотрим что вышло.

Это все оценивали (на глаз)

То есть осциллографа нет в наличии? Сказал бы сразу - наблюдал двухканальным и питание и после симистора. Все идеально прямо совмещается. :)

А насчет фронта - ток же нулевой, после перемножения он любое напряжение похерит

Принимается. :)

То есть осциллографа нет в наличии?

Даже тахометр есть :). Просто если и без осциллографа понятно, зачем лишние телодвижения? Я ж тебе смог на пальцах объяснить, что косой фронт пофик (даже если допустить такой фантастический случай)

Потери, на мой взгляд делают вклад, но я сомневаюсь по поводу именно такого локального влияния. Выше по треду есть картинка гармоник. Они есть всегда в сигнале, они постепенно увеличиваются и уменьшаются. Та же 3-я гармоника весьма широкий колокол имеет, а у вас какой-то дестрой в небольшом диапазоне.

Просто если и без осциллографа понятно, зачем лишние телодвижения?

Нет, здесь без осциллографа нельзя, потому что вы делаете допущения об очень важном параметре, не проверив. Странно как-то фраза построена, будто все же не смотрели сигнал и не сравнивали. Мало ли что там с формой, когда ток не маленький. Может, у вас симистор какой-нибудь глючный. Обязательно надо посмотреть.

Кстати, у текущего девайса есть еще один неявный косяк. Из-за того что ток отстает, для работы на полной мощности надо открывать симистор где-то на 10 градусах. Если пытаться подать импульс в нуле (точнее, на 20 вольтах, чтобы хватило для открытия), то попадем на предыдущий период (когда симистор все еще открыт), и в следующем полупериоде пролетим мимо кассы.

Как правильно это разрулить не придумали, поэтому:

- вместо импульсного управление держим зажигание на оптроне постоянно
- на 10% смещения забили - ну будет ручка в диапазоне 90-100% крутиться в холостую, не критично.

Посмотри, может от этого какая-то бяка полезет? Мы не смогли придумать критичных проблем, поэтому оставили костыль чтобы код не раздувать.

Ну я тебя спрашивал ранее - не хочешь ли ты сказать, что на симисторе подает не 2 вольта долгое время. Ты сказал что пока педалировать этот момент не хочешь. Если считаешь, что реально такая срань может приключится, то посмотрим конечно. Но вообще там симистор с конским запасом и не с алиэкспресса.

Если считаешь, что реально такая срань может приключится, то посмотрим конечно.

Может, конечно. Вы измеряете напряжение питания, а дальше исходите из предположения, что сигнал на ЭД точно такой же, но только идеально обрезан. А у вас там в реальности: фронты завалены (могут оказаться значительно завалены), появились гармоники в сигнале (форма исказилась). Причем проблемы могут оказаться в каком-то диапазоне углов открывания, а не всегда, поэтому надо проверять на всем рабочем диапазоне. В результате таких вещей у вас может неправильно считаться мощность. Надо оба сигнала вывести (питание сети и питание мотора) и совместить, чтобы отличие формы заметить хотя бы на глаз. Идеальный случай: сигналы совместились, никак не смещены, деформации нет на всем рабочем диапазоне углов, фронты завалены ну очень незначительно.

Поэтому все обрезано, чтобы людям было проще собирать. Сеть нам мерить надо в любом случае. Если цепляться к мотору, был бы еще один делитель. А так минус 3 детальки.

Офигеть экономия. Два резистора и конденсатор. :) Переход напряжения через ноль прерыванием можно, а напругу измерять с мотора. Навесом перекинуть на макете, подправить программу.

Офигеть экономия. Два резистора и конденсатор. :)

Из таких мелочей быстро набегают монстры, если вовремя не остановиться. Вот в этом вопросе, в отличие от регуляторов, я разбираюсь довольно хорошо.

Считай что уговорил еще раз внимательно осцилографом потыкать. Но я пока очень скептически настроен насчет возможного результата. С переделкой делителя повременим - это уже намного более гиморно. Пока будем последовательны. Сейчас из явных косяков самый большой - это просраный учет влияния гармоник. Пока просто добавим зависимость активного сопротивления от фазы и посмотрим.

Ты случайно не знаешь статей, где были бы одновременно исследованы потери от фазы симистора (частота?) и от нагрузки (нелинейность вихревых токов?). Хочется по картинкам понять, как эти вещи вообще соотносятся количественно. В идеале - если получится что зависимость от фазы на порядок больше и нелинейностью от тока в модели можно пренебречь (конечно для наших моторов и задач, а не в общем случае).

Ты случайно не знаешь статей, где были бы одновременно исследованы потери от фазы симистора (частота?) и от нагрузки (нелинейность вихревых токов?).

Есть такие как раз ваш случай, но вот они под замком на рисёчгейте. Если судить по abstract и по иллюстрациям из них, то это то. Это в сборниках по следам конференций IEEE. Есть вариант, конечно, найти статьи, которые ссылаются на эти статьи. Может, в какой-то промелькнут результаты по этой теме. В этих все по-серьезному — матмодели движка, симуляция, все дела. Может, можно где-то выцепить. Это кто-нибудь пиратит вообще? :)

* Di Gerlando, Antonino & Perini, R. (2005). Modelling and test validation of high speed universal motors fed via a Triac. 6 pp.

The work analyses the universal motor, developing its transient model, where the parameters are derived from the design data; the model takes into account saturation effects and core losses and allows to analyse the performances and waveforms at the load side (torque, speed) and at the terminals (voltage, current). Since the motor is used in low cost household appliances, the power control is often carried out by means of a triac; the model allows to evaluate the distortion effects in different operating conditions. A comparison between the current harmonics and the limits imposed by the standards is carried out. Test experiments validate the results.

* Di Gerlando, Antonino & Perini, R. (2013). The universal motor: A classic machine with evergreen challenges in design and modeling. 85-94. (Вот, например, на Fig 7 картинка с нечетными гармониками по всем углам срабатывания симистора, поэтому ясно, что там это все затрагивается)

The universal motor has been used for more than one century in a variety of small rating utilizations, mainly in household appliances, thanks to its features of robustness, cheapness and simplicity of feeding and speed regulation. Nevertheless, even if it can be considered a mature component, both the increasing technological and performance requirements and the need to refine its model for operation analysis and design purposes has leaded to deepen its study till nowadays. In this paper, a comprehensive overview of the different involved aspects will be presented, among which: structures, steady state operation analysis, evaluation of equivalent circuit parameters, models for the calculation of instantaneous quantities and related harmonic distortion, efficiency figures of merit, commutation waveforms and estimation of brush wear, electronic converter feeding topologies, design methods.

Ну и еще имей в виду, что вы можете применить несимметричное управление симистором (KURZ method, патентованный!) без переделок схемы :). В этом случае гармоники меньше.

https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN10496.pdf (алгоритмы, программа)

Осцилла там шикарррррна :) жаль снимали на дерьме, очень шумно, но много занятного

но много занятного

Угу. Из занятного: отрицательный полупериод незначительно, но отличается от положительного, что может дать какую-то ошибку. У них алгоритм отрицательный полупериод считает таким же, как положительный.

Ну и собственно мятый синус, что тоже как бы да

Поэтому им для полноты картины по питающему напряжению лучше бы ставить двухполупериодный выпрямитель и с него измерять и положительную и отрицательную полуволну.

Я же уже предлагал мерить все целиком