CNC mit Gleichstrommotoren

[Osser]

Hi Bammel,


die Steuerung funktioniert ganz anders als bei Schrittmotoren und ich verwende keinen PC sondern einen Micro Prozessor von Atmel. Prinzipiell geht das aber auch beinahe genauso mit einer PC Steuerung.

Beim Schrittmotor hast du eine Leitung für den Takt (n Steps/min) die Richtung (vor/rück) evtl. eine für Halbschritt und meist eine Enable/Disable Leitung (Steuerung ein/aus).

Bei der Gleichstrommotor Lösung kann man mit 2 oder 3 Leitungen Auskommen. Da ich mit meiner Schaltung auf die Bremsfunktion verzichtet habe reichen mir 2 Leitungen.
Leitung 1: Richtung (vor/rück)
Leitung 2: PWM (U/min)

PWM(Puls Weiten Modulation) ist einfach eine Schwingung mit gleicher Periode und einstellbarer Pulsweite. Meine PWM Grundfrequenz ist ca. 28KHz, so dass das Ganze nich hörbar ist.

Legende: PWM (https://www.roboternetz.de/wissen/in...itenmodulation)

Das Problem bei PWM ist dass wenn man z.B. PWM im Intervall ]0,255[ einstellen kann nicht etwa 1 die langsamste Geschwindiogkeit ist, 127 mittel schnell und 255 die schnellste. Meine empirischen Werte für den jetzigen Motor sind z.B. folgendermassen.

Das Losbrechmoment(bis er beginnt zu drehen) wird erreich bei folgenden PWM Einstellungen:
vorwärts: ~87
rückwärts: ~112

Hysterese von der Losbrechmoment PWM Einstellung bis wieder zum Stillstand ist bei mir ca. 6-8 Einheiten weniger.
Die Angaben beziehen sich hier auf eine Vorsteuerspannung von ~10V.

Ein Motor läuft halt noch nicht Los bei einer Effektiv Spannung von 0,5V wenn er eine Nennspannung von 8,0V hat sondern erst bei ca 4,5V, dann aber gleich mit 1000U/min.

Der Trick für die Lageregelung die ich baue ist jetzt der, die Steuer PWM Einstellung so geschickt zu wählen dass der Motor exact so weit Dreht wie das vom ISO Programm (G-Code/M-Code) vorgegeben wurde.
Soll der Motor z.B. eine Umdrehung durchführen (entspricht 1mm Verfahrweg) muss die Motor-Regelung dafür sorgen dass:
1) das Losbrechmoment überwunden wird
2) der Motor auf die Solldrehzahl beschleunigt
3) die Solldrehzahl einen bestimmten Weg lang hält
4) wieder rechzeitig abbremst um genau an der richtigen Position stehen zu bleiben


Dummerweise sind die Punkte 1-4 nicht wirklich trivial, da sich die Parameter für jede Achse unterscheiden und in der Praxis sogar von der Werkstückgrösse abhängen. In der Praxis kann eine Stahlplatte leicht mal 500Kg wiegen worauf die Antriebe natürlich dementsprechend reagieren müssen. Für meine Mini-Fräsmaschine ist das aber vermutlich unrelevant.


Erst mal Stahl für die Lineareinheit besorgen beim freundlichen Stahlhändler und dann schaun wir mal weiter.


O.