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巻き線機2回目テスト [CNC]

こんにちは 巻き線Gコードは100回と75回の繰り返し、

全部書くと大変なんで、インクリメンタルとマクロを 

なつおさん の所で教えて頂きました。

少し判らない分 MACH フォーラムで探したらよく似たのがあって 少しアレンジしました。

線送りネジはルーロンのベアリングを水栓金具のサイズ替えアダプタが丁度の寸法でしたので

差し込んで、送りアームと共止めしました。

スライダーはトムソンIKOのBSPG 1550 SL が残っていたので付けました、始めは取り付け板に付けて、

チャンネルベースに付けたのですが、部品が増えるほどややこしいので、取り付け板を省略しました。

テスト用のコードです、後ろに付けた回転カウンタは176回で止まりました。

(Coil2.tap)

g91
m05
f5000m3
g0 x0y0

m98 p 02 l 100
g01 x0.1y0.360
m98 p 03 l 75
(ending code)                 (ending code goes here)
g0 x0
m30

o 02
g01 x5y0.181
g01 x-5y0.181
m99
%

o 03
g01 x4.5y0.181
g01 x-4.5y0.181
m99
%

sIMG_0741.jpg

 


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バイポーラの電流動作。 Bipolar current movement. [CNC]

バイポーラの電流動作。
フライバック電圧(そして、電流)の発生、は次の図のように動作しますか?

B1-Q2とD1-Q3をオン赤のラインの電流、電源電圧とLR時定数にしたがって電流増加。
D1-Q3をオンマゼンタのラインの電流、ダイオードその他のわずかな電圧降下による緩やかな電流減少。
パワー素子OFFによる回生発電、2個のダイオードと電源電圧に送り返す、逆LRの時定数による急速電流減少。

Bipolar current movement.
Do you work like outbreak of the flyback voltage (and current), the figure of the は next?

I want to make B1-Q2 and D1-Q3 the electric current of the on red line, the power supply voltage and an LR time constant, and electric currents increase.
The electric current of the line of the magenta on in D1-Q3, the slow current decrease by the slight voltage descent of diode others.
Rapid electric current decrease by the time constant of reverse LR to send back to live generation, two diodes and power supply voltage in a time by power element OFF.

WS0003144.jpg

ユニポーラの電流動作。  Current movement of uni-Paula. [CNC]

ユニポーラの電流動作。
高い位置の素子がない場合は、過大な電流が流れます。
FIGURE8(赤の線、正常な駆動電流は、異常な逆方向の電流を生じます)
高い位置の素子を制御すると緩やかな減少と急速な減少を実現できます。
FIGURE8S(赤の線を駆動して、切った後、
マゼンタの線、高い位置の素子を駆動、消費、回生を行わない、
藍色の線、両方を切った場合、回生を行って急速にエネルギーと電流を失う)
When there is not the element of a high position, an excessive electric current flows.
I can realize slow decrease and rapid decrease when I control the element of the position where FIGURE8 (a red line, the normal driving current produce an abnormal reverse electric current) is high in.
FIGURE8S(When I drive a line of the magenta, the element of a high position after I drive a red line, and having cut it and cut consumption, line of the indigo blue that does not perform a student in a time, both, I perform a student in a time and lose energy and an electric current rapidly)
WS0003099.jpgWS0003101.jpg

PWM波形と実電流制御の乖離について About a PWM wave pattern and estrangement of the true electric current control [CNC]

PWM波形と実電流制御の乖離について

序)
PWM波による電流制御を調べていましたが、
理論値と実電流に大きな隔たりがあります。
これはバイポーラ巻き線ではほとんど問題ではなく、
ユニポーラ巻き線と云われる、実質4相駆動に於いて顕著に現れます。

コイル形式相違)
ユニポーラに於いても、
駆動素子に専用電流帰還ICを用いた場合と、
MCUから直接PWM波を出して、
その通りに倣うと仮定した場合の違いであります。

総論)
調査した内容はコイル組とスイッチング波形、デッドタイム
等の組み合わせにより、

電流的要素)
コイルには「駆動-時定数増加電流」と「残留電圧-慣性暫時電流減衰」、
「回生-発電急速電流減衰」、
更には駆動時-慣性電流帰路通過-時定数無効-
短絡的電流増加-パンチスルー電流と言った過程もあります。

検出1)
更にその電流帰還の検出方法としてコイル共通線による電流ミラー変換
総合加算による場合は駆動電流、慣性電流、回生電流を区別無く検出できますが
短絡的パンチスルー電流は両相に正逆方向として流れ駆動に寄与しない物ですが
総合値として検出できます。

検出2)
もしくは慣性電流回路を完全に遮断した後
極短い期間(1μSとかの)駆動をONにして
その時の通過電流をA/D変換し検出すると
両方向のいずれかに流れていた電流は駆動電流として切り替わり、
実体の電流となるので測定することが出来ます。
(この方式の欠点は駆動していない区間の電流は予想するしかないことです)

対策)
これらのことにより、駆動回路、慣性電流回路を同時に駆動しては成らず、
更に両者の信号を切っても、スイッチ素子の通電終息を待つデッドタイムコント
ロールが必要です。

要素区分)
この期間より長い場合、コイル内エネルギーは、
通常の素子より流れ出ることが出来ないのですが
寄生または別賦与したダイオードにより、
GND共通線より吸い上げる、回生発電の電流と成って電源の戻されます。
この時遮断側コイル電圧は理論的に電源2倍電圧まで上昇します。

過渡実体)
(実質的には600Vくらいの過渡波形が見受けられ、
これらは駆動素子に付加されたアバランシェ特性で吸収されるようですが、
繰り返し発生する場合、素子自体に放熱要素的にも、
その耐性が無いと破壊に繋がります)

動作動態)
駆動回路が電源からGNDに向かってコイルに通電する場合での考察。

既に慣性電流回路が駆動されていて通電可能の状態にあるとき、
或いは、後から慣性電流回路が駆動されていて通電可能の状態に成ったとき、

これらが同時的に(駆動回路、慣性電流回路)に起こると、
コイル駆動端はGNDに向かって引かれ「ソース」電流を流します。
コイル駆動逆端は慣性電流回路を通じて比較的低い電圧降下で電源に接続され、
「ソース」電流を流します。

この点で重要なことは、
慣性電流回路がインピーダンスが低いためコイルは短絡状態と等価となって、
インダクタンスが有効に働かず、電流を制限する要素が少ないため、
急激な電流の増加を生じる。
このコイルの流れる電流は方向が逆であり、
ほとんど同じ、大きさである。
(両方のコイルの磁気的結合度が高い事による)
コイル共通端子には、両方が加算された事による2倍の電流が流れます。

駆動状態の要件)
駆動のどのフェーズから述べるのかは、鶏卵問題のようであるが、
装置立ち上がりの時点から考えるにはまず駆動回路から始める物とする。

装置の概要)
駆動装置全体は2組の中点付きコイル
A,ACOM,/A と B,BCOM,/B とする。
ACOM,BCOM には それぞれ共通側、電流モニター検出装置を付ける。(2個)
A,/A と B,/B には それぞれ慣性電流整流集電器(ダイオード)を付ける。(4個)
A組 とB組 の慣性電流整流集電器には、それぞれ慣性電流制御回路を付ける。(2個)
A,/A と B,/B には それぞれ駆動電流制御回路(ダイオード)を付ける。(4個)
A組 とB組 の駆動電流制御回路には、それぞれ電流モニター検出抵抗を付ける。(2個)
この抵抗には 駆動電流 と 回生電流 が交互に流れるか 流れない状態になる。
電流モニター検出抵抗 を 電流モニター検出装置 で置き換えるとき、
それらを総合的に加算減算するとコイルに流れる電流を方向を含め解析可能である。

駆動フェーズ1)
駆動回路を通電状態にする。
コイルのインダクタンス抵抗回路の時定数にしたがって
電流は増加する。
電流モニター検出抵抗 または 電流モニター検出装置による電流指示値が
設定になったとき 駆動回路の通電を止める。
駆動素子はゲート蓄積等の変化を経て電流が減少その後完全に停止する。
(デッドタイム1とする)

駆動フェーズ2)
 駆動フェーズ1のデッドタイム1を含め
この後コイルに蓄えられた磁気的エネルギーは磁束の変化を、
妨げる方向の起電力により、流れ続けようとするのを遮られ無いように
電圧となってコイルに発生し、コイル端子電圧をGNDより高い方向に
上昇します。
この時コイル中点は(電流モニター検出装置を通してではありますが)
電源に繋がっていて、その反転作用でコイル反対側端子をGNDに向かって下げます。
この電圧がGND側電圧降下要素の電圧を超えて下がる時、
駆動素子寄生ダイオードまたは並列にされた逆方向ダイオードより
GNDから電流を吸い上げ、コイル反対側端子をGND電圧近辺に
固定クランプします。
この動作は駆動側コイルの電圧を反転作用で2倍電源電圧近辺に固定クランプします。
これはすなわち回生電流減少期間となります。
この動作は次の慣性電流回路が動作し始めるまでの過渡現象を吸収するために派生するわけです。

駆動フェーズ3)
駆動電流回路の通電電流が完全に停止した後、慣性電流回路を駆動して
コイルに蓄えられた磁気的エネルギーの残りを、
少ない電圧降下で流すことにより
電源からエネルギーを供給することなく、コイルに駆動電流を流します。
電流モニター検出抵抗 または 電流モニター検出装置による電流指示値が
決められた設定値以下になると 駆動回路の通電を止める。
駆動素子はゲート蓄積等の変化を経て電流が減少その後完全に停止する。
(デッドタイム2とする)

駆動フェーズ4)
急激に遮断されたコイルに蓄えられたエネルギーは 駆動フェーズ2 と同じように処理される。

駆動フェーズ5)
慣性電流回路の通電電流が完全に停止した後、駆動電流回路を駆動して通電を始める。
これは 駆動フェーズ1 につながる、同じ動作です。

駆動フェーズ6)
これは以前の電流設定値より、新しい設定値が少ない電流に変更された場合
駆動フェーズ3の動作では設定された電流より大きな電流値であるので、
その状態を検出したら、慣性電流回路を通電していたなら、慣性電流回路の通電を止める
駆動素子はゲート蓄積等の変化を経て電流が減少その後完全に停止する。
(デッドタイム2とする)

駆動フェーズ7)
 駆動フェーズ6のデッドタイム2を含め
駆動フェーズ2と同じ動作により 回生電流減少期間 となり急速に電流値を減少させます。

これらのモードは時間比を適正にすることで
可能な限り設定の電流に近づける方法です。

About a PWM wave pattern and estrangement of the true electric current control

Opening)
I examined current control by PWM wave, but a theory value and a true electric current have a gulf.
This is not almost problem in the bipolar winding and appears in uni-Paula winding and four substance aspect drive said to conspicuously.

I start direct PWM wave from MCU when I used an exclusive electric current return IC for a drive element in uni-Paula, and coil form difference) is a difference when I supposed that I imitate the just what.

The general remarks) contents which investigated by Class coil and the combinations such as a switching wave pattern, the dead time,

Current element)
"An electric current damps residual voltage - inertia with "time constant drive - increase electric current" to a coil for a short time", and, besides, there is "time straight - generation rapid current decrement" in an electric current increase - punch through electric current of time constant - inertia electric current way home passage - invalidity - short circuit and the process when I said at drive time.

As for the case by the general addition current mirror conversion by the coil common line, driving current, an inertia electric current, a time can detect a straight electric current without distinction as a detection method of the current return in one detection) watches of the night, but it is the thing which does not contribute to flow drive as the original opposite direction, but both aspects can detect the punch through electric current of the short circuit as synthesis value.

Detection 2) or the electric current which drifted to either of both directions when I turn on drive (with one μ S) for the period when the back pole that completely intercepted an inertia electric current circuit is short, and A/D converts a passage electric current at that time and detects it is replaced as driving current and can measure it because it is an electric current of the substance.
(The fault of this method cannot but expect the electric current of the section that I do not drive)

Measures)
Dead time control to wait for the electricity end of the switch element is necessary even if it cuts a signal of neither more without becoming it when I drive a drive circuit, an inertia electric current circuit by these things at the same time.

When is longer than an interval in element division) now, the energy in the coil cannot flow out than a normal element,; but parasitism or other; it is an electric current of the student generation in a time to draw up from a line common throughout GND by the diode which endowed you with; and of the power supply is returned.
The interception side coil voltage rises to the power supply double voltage theoretically then.

Excess substance)(It is supposed, and these are ABBA orchid Xie characteristics added to a drive element, and an excess wave pattern of around 600V seems to be taken in substantially, but is connected for destruction for a radiation of heat element in element in itself when I repeat it and occur if there is not the tolerance)

I make one drive phase) drive circuit an electricity state.
The electric currents increase according to the time constant of the inductance resistance circuit of the coil.
When a current monitor current sense resistor or current instructions value with the current monitor sensing device was set, I stop the electricity of the drive circuit.
Drive Motoko passes through changes such as the gate accumulation, and an electric current completely stops decrease afterwards.
(I assume it dead time 1)

Drive phase 2)
 Including dead time 1 of drive phase 1
It is shut out that I continue being going to drift by the electromotive force of a direction disturbing the change of the magnetic flux, and it is it with the voltage so that there is not it, and the energy of magnetism saved after this by a coil occurs to a coil and rises to the direction that is higher than GND in a coil terminal voltage.
The coil middle point leads to a power supply (through current monitor sensing device) then and lowers the coil other side terminal toward the GND by the inversion action.
When this voltage falls ahead of the voltage of the GND side voltage descent element, I draw up an electric current from GND than drive element parasitism diode or opposite direction diode done in parallel, and fixation clamps coil other side terminal in the GND voltage neighborhood.
I fix the voltage of the drive side coil by inversion action in the double power supply voltage neighborhood, and this movement clamps it.
It is a straight electric current decrease period in as for this namely a time.
This movement is derived to take in a transitional phenomenon before the next inertia electric current circuit beginning to work.

I drain driving current from the power supply into the coil after the electricity electric current of three drive phase) driving current circuits completely stopped by I drive an inertia electric current circuit, and draining the remainder of the energy of saved magnetism into the coil by little voltage descents without supplying energy.
When it is it in lower than set point which a current monitor current sense resistor or current instructions value with the current monitor sensing device was fixed at, I stop the electricity of the drive circuit.
Drive Motoko passes through changes such as the gate accumulation, and an electric current completely stops decrease afterwards.
(I assume it dead time 2)

Drive phase 4)
The energy saved to the coil which was suddenly intercepted is handled in the same way as drive phase 2.

I drive a driving current circuit and begin electricity after the electricity electric current of five drive phase) inertia electric current circuits completely stopped.
This is the same movement to lead to drive phase 1.

The drive element stopping the electricity of the inertia electric current circuit pass by changes such as the gate accumulation, and an electric current completely stops decrease afterwards if I sent an electric current by an inertia electric current circuit when I detect the state because six drive phase) this are electric current values bigger than the electric current which was set in the movement of drive phase 3 when the set point which is newer than a former current set point was changed by few electric currents.
(I assume it dead time 2)

Drive phase 7)
 Including dead time 2 of drive phase 6
It is a straight electric current decrease period by movement same as drive phase 2 in a time and decreases a current value rapidly.

These modes are methods to be able to approach the electric current of the setting as much as possible by doing the ratio appropriately in time.

AN906 Stepper Motor Control Using the PIC16F684 ユニポーラーではない
http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en012150

AN907 Stepping Motors Fundamentals
http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en012151

バイポーラーとユニポーラーのドライブ [CNC]

バイポーラの場合は、3つのモードを通過するとき、
1,Hi-R-ON,Lo-L-ON 「通電、電流増加」
2,Hi-L-Diode-Pass、,Hi-R-ON 「アイドル、電流少減衰」
3,全OFF、Hi-L-Diode-Pass、Low-R-Diode-Pass、「回生、電流急減衰」
の様に動作します。
ユニポーラの場合は、スイッチが2個しか有りませんので動作モードは2つで
1,Lo-L-ON 「通電、電流増加」
2,全OFF、Low-R-Diode-Pass、「回生、電流急減衰」
の様に動作します。
この場合には電流減少は急速になるので安定度の悪い制御回路では、
電流が大きく変動して、トルクの発生が不安定になります。
(この方式は電流が常に左右に時分割されるので、加熱電流が分散され、
更に少し電流増加して使用することが出来ます)

それ以外のユニポーラの駆動方法としてHiアーム側のダイオードにもSWを付けて、
バイポーラのように3つのモードで動作させますと、
回生電流減少の機会が減る分、発生電圧は減少して、尚かつ
インダクタンスの低い分高速まで動作させることが出来ますが、
許容される電流が低くなるのでトルクは減少します。

マイクロチップの「AN907」の「FIGURE 8: UNIPOLAR MOTOR CONTROL CIRCUIT」に寄りますと
Hi側のクランプダイオードが附いています。
この状態でLow-L-SWを駆動しますと、反対側コイルには約2倍電源電圧が発生して、
Hi-R-Diode-Passによって電流が電源に流れ込みます。
結果的にはコイルのインダクタンスが無効となり瞬時にして電流が増加して、
設定値の何倍物パルス電流が流れます。
この時電流はそれぞれのコイルを励磁とは関係しない逆方向に流れるので、
トルクの発生には寄与しません。


シミュレータの波形 [CNC]

コイル電流の関係をLTCのシミュレータに掛けてみました。
今まで電流はパルス巾で決まると考えていたんですが、
回生モードでは、パルス巾の差に比例するようです。
電流パスモードではOFF時間は余り関係せず、ON時間が重要です。

これから判ることは、電流パスモードでは滑らかな下り勾配になり、
減少勾配に追いつかない場合は、回生モードにして急速に電流を下げます。
しかし電流を検出する方法が駆動モードでは検出抵抗から、
電流パスモードではハイサイドSWの分流から(これはTRにしてカレントミラーにする方がよい)
回生モードでは検出抵抗の逆電圧を変換するか、
駆動モードにして、駆動を掛けた瞬間の電流値を計るかです。

回生モードだけを使うには非常に早いスイッチングを繰り返さないと行けないようです。

274446827444692761720276199927623172762318276481527648162772885
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