Eu flipo.

Con todos los respetos al esfuerzo que estais realizando, no creo que haga falta tanta teoría para comprobar el funcionamiento óptimo de un motor.
Antes de nada un par de cosillas:
1º el motor copal al que haces referencia es un motor fabuloso, por varias razones.
a - Es pequeño e incorpora reductora
b - La reductora es planetaria
c - La respuesta es fabulosa, tiene muy poca inercia
d - Y sobre todo por que es BARATO (al menos a mi me lo parece) cuesta unos 8 €

Si bien tiene un par de inconvenientes:
e - El consumo no es nada bajo cuando le das caña; sobre todo cuando trabajas en retención. Mi experiencia me dice que puedes esperar consumos de cerca de 3 Amperios.
f - Es bastante frágil

Todo esto que os cuento, he llegado a la conclusión porque llevo ya casi trea años haciendo robots con estos motores Me he cargado mas de 10 motores (todos por golpes, ninguno por sobrealimentación ni nada parecido) y tengo 5 o 6 robots con estos motores que van de maravilla.

En cuanto a la respuesta de este u otros motores comentar que, ademas de la fuerza, inercia y demás características del motor, creo que es mucho más importante las baterias que utilices (por ejemplo un robot con dos motores copal tienes que pensar en unas pilas que te den minimo 6 Amperios y si es un poco más mejor) y sobre todo el driver. El motor copal con el L293, a pesar de tener una respuesta decente queda muy limitado (se calienta bastante y tiene una caida de tensión de 1,4 V en el driver). Sin embargo el mismo robot con un driver implementado con mosfet de modelismo haciendo un puente en H, mejora una burrada. Yo calculo que un 30 % (la caida de tensión es menor de 0,1 V, y la respuesta práctica mejora considerablemente).
Esto último (lo del puente en H) lo he probado con diversas frecuencias de PWM desde 400 a 10 KHz y en realidad lo único que he notado es que cambia el todo del 'pitido'.
Sin embargo, en cierta ocasión intenté hacer un driver con los buz11 y era imposibre hacerlos conmutar rápido.
Espero que te sirva un poco mi experiencia

Un saludo

Ayer probe los copal en un seguidor y me parecieron buenisimos, total que voy a pedir más. Donde los compras a 8 euros? yo lo más barato que los he visto ha sido a 22 dolares.

Para alimentarlos uso una lipo de 11.4 (le estoy metiendo aproximadamente 9V al motor) y que puede dar algo más de 6 A, y de puente estoy usando un L298, 2.5 A de pico por canal, según la página su consumo a 6 V con el eje parado es 1.3 A, estás seguro de los 3 amperios?

Qué modelo de mosfets estás usando, que en el caso de que no llegue con el l298 habrá que hacer el puente, porque después de probar 4 motores distintos para el seguidor me voy a decidir por estos, son los que mejor van con diferencia. De todas formas tb tengo que mirar mosfets para hacer un puente de 15-20 A para el sumo, alguna recomendación?

Tb hay unos copal 50:1 con los engranajes de metal, si se rompen tan fácil como dices lo mismo interesa poner estos.

Los motores a frecuencias bajas pitan, pero apenas se aprecia ese pitido cuando están en movimiento, respecto a la frecuencia pues todo lo anterior no hace falta para comprobar el funcionamiento óptimo, esto me suena a otra cosa, indice de carga óptimo de los motores XD, es un tema complicado ya que mezclas física, electrónica y matemáticas, pero vamos que yo lo haré por curiosidad ya que quiero saber como funciona poco a poco.

Ranganok: la G(s) relaciona la salida con la entrada por lo que ahí ya va incluido todo lo que haya en medio.

El tema de la bobina de fusión es lo que hay que analizar, a altas frecuencias se consigue que haya uan corriente media en el motor, donde toman importancia los diodos de recirculación, voy a ver si monto un par de puente y me pongo con ellos.

Yo no creo que el motivo de la frecuencia de 20 kHz sea evitar el pitido, pero tengo que estudiarlo para poder verlo, que aun he sacado poco en claro, solo la idea de lo que hay que hacer.

Gracias por las respuestas. Saludos.

Aqui el problema es que la fuente no entrega la potencia necesaria con suficiente velocidad. Es decir o la fuente no da la suficiente corriente o las resistencias de los IRF2907 y R1 limitan la corriente para que el motor funcione.
Ranganok Schahzaman

R1 lo he puesto para simular la carga de 250W al máximo de duty cycle.
La resistencia serie de ese mosfet es bajísima.
Además he comprobado que el rendimiento cae mucho a 50khz, lo cual puede tostar a los mosfets.
Lo del pitido tendré ocasión de comprobarlo, a ver si pita a 500hz

No puedo usar L29x porque se me tostaría cuando le pasen 10A

¿Que motores me recomendáis a 250V?

Buenas a todos,

JM, espero que con las reflexiones que voy a realizar quede claro el tema del control del motor. No es un problema sencillo y mi análisis es muy superficial ya que un análisis completo requiere bastante tiempo, tanto en horas de lecturas, cálculos como en realización de pruebas prácticas. No obstante hay conclusiones validas e importantes, con ello espero ayudar un poco a clarificar este tema.

Tu discusión se puede dividir en dos temas diferentes pero que al final se tocan más de lo que uno se puede imaginar.

a) Control del motor (respuesta del motor) o velocidad angular del motor controlando la entrada.
b) Control del motor por medio de realimentación (eliminado el transitorio).

CASO A:

Tanto el uso de PWM (Modulación por anchura de pulso) o PFM (Modulación por pulso de frecuencia) persiguen controlar la velocidad del motor variando la señal de entrada. (Esto no quiere decir que se elimine el transitorio del motor)
Una de las ventajas que tiene el usar PWM y PFM es la eficiencia energética.

Como se puede apreciar a simple vista en la figura, la señal f2(t) entrega más energía al motor que la señal f1(t). Esto implica que con PWM y PFM tenemos mayor eficiencia energética, por lo tanto si en ambos casos el motor entrega la misma potencia, tendremos que para el caso 1 se necesita menos potencia de la fuente (valor medio, no valor máximo) o lo que es lo mismo el rendimiento en el caso 1 es mayor que en el caso 2. Tu batería de Litio que usas para alimentar el motor durará mucho más tiempo.

Este análisis es cierto si el sistema lo modelamos como ideal o de primer orden y solo es cierto en casos concretos para segundo orden (motor real). Más tarde explicaré por que digo esto.

En cuanto al control de la velocidad angular se consigue entregando paquetes de energía, si solo analizas PWM y no miras el transitorio, podrás controlar la velocidad angular del motor pero no lo estarás haciendo de manera óptima. Volveré en el segundo caso a hablar de esto.

CASO B:

Control del transitorio del motor. En este caso H(s) representa la función de transferencia del motor, X(s) representa la señal de entrada, la tensión que le aplicas en las bornes del motor; Y(s) representa la salida, en este caso la velociadad angular del motor.

Si analizamos y(t) en la figura que podemos sacar de su lectura.

a) Se necesita un cierto tiempo t1 para llegar a una velocidad angular constante que deseamos, en este caso thetaA.
b) Que hay una velocidad angular máxima y mínima durante este tiempo.

Esto lo que quiere decir es que tu motor antes de moverse a la velocidad que quieres durante un cierto tiempo gira mucho más rápido y posteriormente más lento hasta llegar al equilibrio. Este comportamiento es negativo y por ello se intenta compensar a través de realimentación para conseguir que se comporte como un sistema de primer orden. Esto es la señal en rojo y eso solo se consigue realimentando el motor. Como podéis ver en este caso no se está analizando el rendimiento del motor si no en conseguir lo antes posible la estabilidad en la velocidad del mismo. Esto se consigue compensando los polos de segundo orden por medio de la función de transferencia de control G(s).

Espero que este tema haya quedado claro, por que así es como lo explican la mayoría de libros con los que yo me he topado.

En este caso también se mejora el rendimiento, pero o no es significativo o yo no encuentro desde que punto de vista analizarlo para darle una explicación.

Respecto al control del transitorio en PWM o PFM, que yo pueda ver solo hay una posibilidad y es usar una anchura de pulso igual a la rampa de subida del transitorio. En la siguiente figura queda explicado.

En azul esta la respuesta de nuestro sistema. En rojo la señal de entrada que tiene como ancho de pulso igual al tiempo de subida de nuestro transitorio. Y en verde la señal de salida de nuestro motor (velocidad angular) carga y descarga de la bobina (la señal verde no representa tensión ni intensidad, representa la velocidad angular) analizarlo desde el punto de vista de tensión o corriente es más complejo y podrían perderse los detalles aunque hay que tenerlo en cuanta para el cálculo de la electrónica que usaremos, sobre todo por las corrientes de la bobina y tensiones de pico.

Es obvio que se puede realizar el control del motor de esta manera, pero como puedes ver he puesto dos casos y el primero creo que sería muy nefasto. La señal verde no la he visto nunca, la real en azul si, pero me jugaría el cuello que dependiendo de la frecuencia y la anchura del pulso puedes tener múltiples respuestas, que como puedes ver en el primer caso no es la más adecuada.

CONCLUSION:

Es indispensable conocer los parámetros de la función de transferencia H(s) para realizar un buen control del motor. Sería interesante obtener y(t) (velocidad angular) para diversos casos, así todos lo veríamos mucho más claro.

En definitiva para PWM o PFM es necesario analizar el problema desde el punto de vista de la eficiencia energética o rendimiento pero sin obviar el transitorio del sistema que es de segundo orden, por que si no te puedes encontrar con que el motor no gira y te preguntas el por que (Respuesta: Tu anchura de pulso es mucho menor que tr). O puede suceder que para una determinada velocidad angular y la relación correspondiente de anchura de pulsos no sea tan eficiente energéticamente.

SOLUCION:

Analizar la respuesta impulsional de tu motor para determinar la frecuencia y anchura de pulso óptima. Con esto obtendrás el máximo rendimiento. Fijar el % de variación de la anchura de pulso y frecuencia en su caso para no empeorar más de un 10% el rendimiento del sistema. Esto es si tienes un caso en el que puedes tener un rendimiento máximo del 90% que realizando el control de esta manera el rendimiento no baje del 80%. Esto te limitará las velocidades angulares que puedes conseguir, pero tendrás un sistema muy eficiente energéticamente y muy robusto ya que en cierta medida has eliminado el transitorio.

Siento mucho por el tostón.

Saludos.
Juanjo.

Buena explicación Juanjo.

"Como se puede apreciar a simple vista en la figura, la señal f2(t) entrega más energía al motor que la señal f1(t). Esto implica que con PWM y PFM tenemos mayor eficiencia energética, por lo tanto si en ambos casos el motor entrega la misma potencia"

Esto lo supones o en que te basas para decir que el motor da la misma potencia, supongo que esa frecuencia de pwm a la que ocurre eso, es lo que hay que buscar desde el principio del post.

Esto es lo único que no me queda claro, ya que le damos menos potencia a la entrada y obtenemos la misma salida. Este punto quizás haya que analizarlo desde las pérdidas del motor, lo miraré.

EL caso A lo analizas desde el punto de vista de la energía, cuando lo que buscamos es la velocidad angular a ser posible en el lazo abierto, que supongo que será constante cuanto menos cambie la I que atraviese el motor.

Un aspecto importante en nuestro caso, es que nuestra única señal de contro es el pwm, ya que sólo tenemos salidas digitales. Por lo que no hay que considerar el pwm sólo por temas de eficiencia. Es decir nos puede interesar un sistema con más pérdidas pero en el que podamos controlar mejor la velocidad.

Desde el punto de la energía nos influye en la duración de la batería por lo que tb es importante, supongo que lo complicado es encontrar la frecuencia de pwm en el que se igualan las potencias.

B.

La señales de la 3 y 4 imagen son correctas? la salida del sistema debería seguir a la señal pwm (entrada) y en el ciclo de bajada esto no ocurre. Si la intensidad no es constante, la velocidad si?

La gráfica de la intensidad si sería así.

Yo veo dos temas interesantes, uno como dices el Tr, y otro es intentar conseguir una intensidad media en el motor, esto se conseguría a altas frecuencias del pwm, donde tomas importancia los diodos de rectificación. El bajon que se veía en las gráficas del osciloscopio y que luego subía creo que se corresponde con el Ton del diodo.

Esto es un tema complicado ya que influyen muchas cosas. Yo voy a intentar hacerlo desde cero, analizando cada componente del puente por separado y luego todo junto. Aunque me lleve semanas, meses..

Aunque me llevará tiempo voy a intentar de documentarlo todo porque me han entrado ganas de analizar bien el puente. Voy a usar un L298, un L293D (con diodos internos) y uno con mosfets.

En lugar de medir la velocidad en función de la entrada, voy a medir la intensidad que pasa por el motor, para ello voy a poner 3 resistencias en paralelo de 1 ohmio 2 watios (tengo que hacer los cálculos) en serie con el motor, y ver la gráfica de la tensión en el osci que se corresponde con la I del motor.

En principio el caso ideal a buscar es una intensidad media en el motor, que se correspondería o se pareceria al caso de continua? Aquí es donde nos puede influir el Tr con los dutys bajos.

Primero voy a analizarlo en el lazo abierto, que es como lo monta casi todo el mundo, y cuando saque algo en claro ire al lazo cerrado, que como dices lo ideal es que la salida siga a la entrada.

Además de ver como influye la frecuencia voy a hacer las pruebas con los distintos tipos de diodos (rectificadores,schottky) y los condensadores del puente. Todo desde la teoría y la práctica.

No sé me han entrado ganas de analizarlo bien, aunque ya sé que es inecesario, pero me lo paso bien haciendo estas cosas y me sirven para recordar aquellas asignaturas ya olvidadas.

Cualquier diodo schottky me valdría como diodo rápido? me valdría un 1n5822?

Muchas gracias por la forma que ha tomado este post, tengo la idea general de todo lo que me has dicho. Creo que voy a dejar el velocista y el sumo aparcado y el tiempo que tenga ponerme con este tema, que me llama mucho más.

S2.