Thảo luận về DC Servo

[Gamo]

Nhìn nuốt nước bọt

[Ga con]

E xài đồ cổ cổ không à, nên ít có module đời mới.

Đời mới toàn tích hợp, e làm DC nên phí mất 1 nửa cầu, tiếc quá nên rất ít. Mấy con tích hợp X6 là đa số e xu từ driver servo Pana trên robot.

Một lý do nữa là thời đó rất ít module tích hợp IPM, mấy module X6 cũng toàn là 6 con BJT/IGBT thôi, do đó thôi không tích cầu 6 con làm gì.
Ngày đó còn rẻ các cụ, con IGBT 2MBI150 e mua 2009 cỡ 50k/con à.

Mấy bài tiếp theo e sẽ nói qua về mấy bo mạch, cả nhặt được và của em làm, đi sâu vào tầng công suất và tầng kích một chút.

Thanks.

[CKD]

@Ga con
Cám ơn bác đã chia sẻ nhé.

[Ga con]

Một số hình ảnh tiếp theo,
Càng ngày càng nhiều công suất dạng IPM được sử dụng.
Mấy biến tần đầu gấu như Mitsu A024 (199x) cũng chỉ dùng module công suất tích hợp, trong khi gần đây tuyệt đại đa số thiết bị điều khiển động cơ đều dùng IPM.
Mitsu A024 dùng module IGBT 6 con, kích bằng Opto TPL251



Siemens đời Micromaster 430 (những năm đầu 2000)dùng module IGBT giống con này mà 15A, kích bằng PC923 dán (e tháo ra hết nên minh họa hơi khó)



Có thể kể ra thêm một số Servo khác như Mitsu J2, Yaskawa sigma 1... đều dùng module IGBT tích hợp, chưa xài IPM.

Biến tần Adlee AS2 (199x đời cuối) dùng module IPM. Bây giờ cả những biến tần cùi mía TQ cũng đa số xài IPM. Đặc trưng dễ nhận ra mà nhìn lướt qua thấy ngay là nó dùng nguồn nhỏ gọn hơn, opto chỉ cần loại cách ly nhanh, không cần tích hợp tính năng driver



E chỉ minh họa vài loại thôi, chứ lột ra chụp mấy đồ trong nhà em thì e trình bày tới tết.

Biến áp nguồn nuôi để kích công suất. Có thêm 1 kênh nhỏ cho control module, nguồn +-12-15V để cho tầng analog.
Mấy cái biến áp quái quỉ này e có vài chục cục, cỡ hơn 1kg/cục. Cục 6-9V dùng cho driver dùng BJT/Darlington. Ngày xưa khoái nhặt lắm, giờ thấy ớn, lại mang ra làm DAC .

Biến áp 12-18V cho thiết bị dùng FET/IGBT. Cục xuyến này là driver tích hợp 2 driver của EU, e nhặt về chơi, do e khoái xuyến. Mấy cục EI có 5 đầu 12VAC e lười lục ra quá.


Còn cục này em thuê ngoài Nhật Tảo quấn mấy chục cục, nhưng về vứt hết do kém quá, chạy đã nóng còn rung,hic. Thông số vào 110V, ra 12V 200mA*3, 12V 500mA*1, 9V 1A *1. Nặng có chừng 150g/cục à.


Mấy kiểu dùng biến áp này tiệt chủng trước năm 2000 rồi, đa số chuyển sang nguồn xung cho gọn nhẹ.
Những năm trước 2010 e xài biến áp, như mạch này dùng cục nguồn trên


Sau 2008-2009 e quen được lão Tâm bán Ferit ngoài Nhật tảo, sắm OSC, bắt đầu biết đến thiết bị đo L, lâu lắc mượn được đồng hồ đo B max...bắt đầu lọ mọ sang nguồn xung, do quấn được biến áp xung. Trước đó thấy con TOP203 dễ dùng, gọn đơn giản nhưng đòi hỏi tần số chạy đến 100kHz, không có thiết bị là bó tay (cái Siemens trên dùng TOP223 đó các cụ).

Cái này e dùng nguồn xung, có cái chạy bằng TOP, có cái chạy bằng IR, UC3844 và FET.



Thanks.

[nhatson]

bo màu xanh lá cây, có con diode treo lủng lẳng làm gì ậy cụ?

[Gamo]

Ủa, mấy con biến áp bị rung là sao hả Gà Con?

TOP203/TOP223 vs UC3844 thì Gà Con thấy mô hình nào ổn hơn?

[Ga con]

bo màu xanh lá cây, có con diode treo lủng lẳng làm gì ậy cụ?

Cái đó là bo công suất của driver e làm đó ạ, giống cái bo đỏ đỏ, khác layout chút xíu xiu à. Con trong trong đó là điện trở nhiệt 10kohm đó cụ, nhìn như diode thủy tinh.

@cụ gà: chạy có tải nó rung kêu è è cụ, nóng khiếp dù chỉ có tải 9v (controller) là cao thôi. Đặc biệt khi chạy tải nặng mấy nguồn 12v 200ma cũng nặng tải theo nên càng kêu khiếp. Lần sau muốn xài 100ma chắc e phải đặt cuốn cỡ 500ma mới được.
Uc3844 ổn hơn cụ, nhưng phức tạp hơn (e xài uc3844 thôi, mấy con uc3842, 43 ...cần áp nuôi cao hơn). Top223 ngon hơn top203, dễ xài nhưng đụng tần số quá cao (100khz) nên kiếm lõi biến áp ferit chạy được mệt hơn. E có mạch xài con nguồn IR như là IR2157, để e xem lại chứ lâu quá quên. Con này đơn giản nhất nhưng nguồn ra chất lượng kém, nên e cần thêm 1 cái ổn áp cho nguồn điều khiển.

E cũng làm kiểu charge pump tạo ra các nguồn floating cho mấy con highside, chạy được nhưng noise nhiều quá, dòng lại nhỏ, nên cũng bỏ luôn.

Thanks.

[Gamo]

Oh, cái điện trở nhiệt đó là dùng để làm gì vậy Gà Con?

[nhatson]

Oh, cái điện trở nhiệt đó là dùng để làm gì vậy Gà Con?

cs nóng quá thì arlam bảo vệ

[Gamo]

Ủa, thế thì nó phải áp vào con công suất hoặc tấm tản nhiệt chứ?

[solero]

Ủa, thế thì nó phải áp vào con công suất hoặc tấm tản nhiệt chứ?

Vậy nên nó mới bắt vào domino chứ không hàn trên board.

[Ga con]

Cái đó demo em tháo tanh bành ra rồi ạ.
Cái zin nó như lày

Cái con có bọc ống gel đỏ là nó đó ạ, con FET rời là kích brake, 2 cái domino trống là gắn điện trở thắng, trên mạch có con 15ohm-5W rồi nếu cần thì gắn thêm điện trở cs lớn hơn.

Đây là bộ 2 driver e chạy máy tiện (2 con motor Mitsu 1kW). Nhưng sau thấy phần cơ không ổn, Z ngắn nên tháo bán ve chai. Mấy cái driver hiếm hoi còn nguyên trạng.


Còn đây là 2 con motor, nguyên bản Mitsu chạy resolver e phải thay encoder vào



Thanks.

[Gamo]

Hehe, phải công nhận là cha Gà Con gấu thật... lúc nào rảnh phải qua học hỏi thường xuyên...

[Ga con]

Về vụ điện trở thắng, cụ nào bảo Fanuc DC có điện trở thắng ấy nhỉ, hay là e không biết vì e tháo nhiều cái rồi chưa thấy cái nào có điện trở thắng , có mỗi điện trở soft start thôi.

Thật ra tùy giải thuật điều khiển thôi. Khi chạy PWM, PWM on cấp nguồn kích motor, khi ngắt PWM điện áp từ motor trả về, U = dV/dt (dV là biến thiên điện trường, dt là thời gian biến thiên. Điện trường sinh ra do cuộn dây chuyển động trong từ trường của stator), dt càng nhỏ hiệu điện thế cảm ứng U càng lớn. Vậy có 3 cách:

- Khống chế dt, thực tế dt không lớn lắm, với các linh kiện bán dẫn khi tắt đều có slope không dốc hoàn toàn. Trừ các linh kiện siêu cao tầng có thể tạo được dt cực nhỏ (hoặc do các mạch hỗ trợ như tụ chẳng hạn). Slope của linh kiện bán dẫn làm nó nóng nhưng xem ra lại an toàn. FET có slope dốc nhất trong các loại linh kiện em sử dụng, BJT kém nhất nên nóng nhất, kế đến là IGBT (cũng tùy à, một số con có Vcs sat rất thấp, còn ít nóng hơn cả FET). Một phần nữa hạn chế dt chính là trở kháng của dây quấn trong rotor (tính trở kháng AC gồm ZR và ZL), dù L tăng làm V cảm ứng tăng dẫn tời dV có khả năng tăng nhưng chính nó cản trở dt. Có thể điều chỉnh một cách nữa là set gia tốc cho motor, không để gia tốc quá lớn (thắng quá gấp, biểu đồ hình thang quá gấp), khi đó dV giảm, dt cố định cho mạch dẫn đến U cảm ứng giảm.

- Sử dụng điện trở thắng để hỗ trợ khống chế điện áp trả về của motor.

- Dùng linh kiện chịu điện áp cao đủ chịu đựng. Thường chọn linh kiện công suất có rating gấp đôi điện áp DC bus. Nếu cao hơn 2 lần thì có thể an tâm, nếu thấp hơn mới cần bảo vệ. Thực tế em chạy, nếu dùng công suất 500V trở lên cho điện áp nguồn 110-150VDC (e hay mua biến áp amply 40VAC đôi, ghép lại là 80VAC, nắn ra được 110VDC, tối đa có khoảng 800VA công suất thực, lớn hơn thì dùng biến áp ra 100-110VAC nắn ra 150VDC) không cần phải lo lắng. Nếu dùng FET 100A-200V thì bắt buộc phải có brake.

Thanks.

[huynhbacan]

mấy con Atmel 89 vào tay bác Ga trở nên khủng thật.

[hanasimitai]

Về vụ điện trở thắng, cụ nào bảo Fanuc DC có điện trở thắng ấy nhỉ, hay là e không biết vì e tháo nhiều cái rồi chưa thấy cái nào có điện trở thắng , có mỗi điện trở soft start thôi.

Thật ra tùy giải thuật điều khiển thôi. Khi chạy PWM, PWM on cấp nguồn kích motor, khi ngắt PWM điện áp từ motor trả về, U = dV/dt (dV là biến thiên điện trường, dt là thời gian biến thiên. Điện trường sinh ra do cuộn dây chuyển động trong từ trường của stator), dt càng nhỏ hiệu điện thế cảm ứng U càng lớn. Vậy có 3 cách:

- Khống chế dt, thực tế dt không lớn lắm, với các linh kiện bán dẫn khi tắt đều có slope không dốc hoàn toàn. Trừ các linh kiện siêu cao tầng có thể tạo được dt cực nhỏ (hoặc do các mạch hỗ trợ như tụ chẳng hạn). Slope của linh kiện bán dẫn làm nó nóng nhưng xem ra lại an toàn. FET có slope dốc nhất trong các loại linh kiện em sử dụng, BJT kém nhất nên nóng nhất, kế đến là IGBT (cũng tùy à, một số con có Vcs sat rất thấp, còn ít nóng hơn cả FET). Một phần nữa hạn chế dt chính là trở kháng của dây quấn trong rotor (tính trở kháng AC gồm ZR và ZL), dù L tăng làm V cảm ứng tăng dẫn tời dV có khả năng tăng nhưng chính nó cản trở dt. Có thể điều chỉnh một cách nữa là set gia tốc cho motor, không để gia tốc quá lớn (thắng quá gấp, biểu đồ hình thang quá gấp), khi đó dV giảm, dt cố định cho mạch dẫn đến U cảm ứng giảm.

- Sử dụng điện trở thắng để hỗ trợ khống chế điện áp trả về của motor.

- Dùng linh kiện chịu điện áp cao đủ chịu đựng. Thường chọn linh kiện công suất có rating gấp đôi điện áp DC bus. Nếu cao hơn 2 lần thì có thể an tâm, nếu thấp hơn mới cần bảo vệ. Thực tế em chạy, nếu dùng công suất 500V trở lên cho điện áp nguồn 110-150VDC (e hay mua biến áp amply 40VAC đôi, ghép lại là 80VAC, nắn ra được 110VDC, tối đa có khoảng 800VA công suất thực, lớn hơn thì dùng biến áp ra 100-110VAC nắn ra 150VDC) không cần phải lo lắng. Nếu dùng FET 100A-200V thì bắt buộc phải có brake.

Thanks.

Fanuc chắc chắn có điện trở thắng.

[CKD]

Hic!
Mang danh khởi sướng chủ đề mà lặn mất tăm, mấy nay hơi bị quay cuồng nên theo dõi cũng ít.
Mà đi sâu vào thấy nhiều cái cao siêu quá, nên tạm thời chỉ theo dõi. Sau đó sẽ rút tỉa rồi chuyển thành đề tài xem sao.

Cám ơn các bác đã tham gia nhiệt tình.

[Ga con]

Fanuc chắc chắn có điện trở thắng.

Thực ra dòng Fanuc e không đụng nhiều nên không dám chắc. Nhưng những con em đụng qua đều không có mode thắng (không điện trở thắng, không có transitor thắng luôn), dù e hay gặp loại in AC 200V 3 pha (DC bus 280VDC), công suất dùng loại rating 500V nên theo lý luận trên của e thì cần phải có brake.

Cụ có ảnh cho em xem phát.

À mà mấy dòng này có khá nhiều điện trở phụ, làm các chức năng điện trở nạp (soft start), điện trở xả (bleeding)...

Đối với driver DC servo thì trước giờ e hay gặp brake ở driver spindle, driver chạy trục rất ít gặp, trong mấy hãng e gặp qua thì có Okuma hay có.

Đối với AC servo, điện trở thắng là bắt buộc. Để e thu thập lại chút tư liệu rồi trình bày ạ. Cụ nào quan tâm có thể xem qua về mấy bộ đánh lửa cảm ứng (dạng như trên xe máy) trước ạ.

Thanks.

[Gamo]

Ui, bác Hentai còn ko biết điện trở thắng là gì đâu, đừng để ý

[Ga con]

Có thể có đó cụ , tại e thấy mấy con Fanuc có dòng nó hay xài một con cầu 6 cho DC servo (tùy dòng, có dòng xài 2 con EGV51, có dòng xài cầu 6 BJT) mà em không nhòm kỹ, có 1 con điện trở soft start ngay gần đó. Có dòng thì có thêm con trở bleeding gắn bên hông. Dây thì nó bó thành nùi e cũng không dò hết, cứ thay ra thay vào cắm rút mấy module hay cả board rất tiện.

Thanks.