Aiuto driver BLDC

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locurtola
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Aiuto driver BLDC

Messaggio da locurtola » martedì 17 ottobre 2017, 9:12

Ciao a tutti,

avrei bisogno di un aiuto in un campo che conosco decisamente poco, per uno scopo però decisamente divertente :mrgreen:

Vorrei realizzare un volante con force feedback "serio" per sostituire l'attuale volante "giocattolo" della Logitech.

Al momento la soluzione top di gamma per gli smanettoni amanti del fai da te consiste nell'utilizzare una schedina della STM programmata con il firmware di un tizio tedesco, e pilotarci un motore brushless "importante" a cui calettare direttamente sull'albero il volante. Questa soluzione caccia fuori una coppia di 20-30 Nm a seconda dei componenti utilizzati, e non ha sistemi di trasmissione (cinghie, ingranaggi) che alterino la sensazione di guida: si ha quindi un'esperienza molto simile alla guida reale, ma purtroppo ad un prezzo che solitamente supera i 1000€ (se volete capire meglio di cosa stiamo parlando, potete dare un'occhiata qui).

La schedina STM può cacciare fuori i seguenti tipi di output:
  • PWM 0-50-100%
  • PWM DIR DIR COMPLEMENTARY
  • 4 PWM per pilotare direttamente un doppio H bridge per motori DC
  • 6 PWM (SVPWM) per pilotare direttamente un motore BLDC
Da quello che vedo in giro, il sistema direct drive usa l'output di tipo PWM/DIR.
Chi non può affrontare i costi di un sistema direct drive, usa i 4 PWM con un driver H-bridge e pilota direttamente un motore DC brushed. Con poca spesa si ha molta resa in termini di coppia rispetto ai volanti commerciali di fascia media, ma si realizza un sistema non retroazionato (la scheda STM non è programmata per ricevere un feedback dal driver).

Un'alternativa, che però apparentemente nessuno ha documentato online, potrebbe essere quella di utilizzare un motore BLDC, utilizzando i 6 PWM o inviando i PWM/DIR ad un controller che poi piloti il motore e ne gestisca il feedback.

Nel primo caso (6 PWM) mi pare di capire di dover sviluppare un controller custom che prevede la presenza di componenti SMD, quindi se possibile eviterei.
Il metodo PWM/DIR mi sembra più "semplice" perché potrei assemblare cineserie già pronte, e relativamente abbordabili in termini economici: ad esempio, questo kit per un centinaio di € mi tirerebbe fuori un sistema da circa 18 Nm, opportunamente ridotto.
Ho però un grosso dubbio: nel manuale del controller BLDC-8015A (vedi qui, sotto un altro nome ma è lui) si parla di pilotaggio con PWM 1KHz duty cycle, mentre la scheda STM manda in uscita segnali PWM da 2.8 KHz in su.

Riesco ad accoppiare i due sistemi? Onestamente non ci capisco molto. Potete darmi un consiglio sul da farsi? Avrei anche trovato controller cinesi che accettano in ingresso segnali PWM a più alta frequenza, ma non hanno una corrente in output sufficiente per pilotare un motore come quello del link...

Grazie a tutti per la pazienza.

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Re: Aiuto driver BLDC

Messaggio da safe60 » martedì 17 ottobre 2017, 19:48

In attesa che qualche esperto ti dia una mano, chiedo : ma davvero c'e' qualcuno che spende 1000 euro per un accessorio che serve a giocare ?
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Re: Aiuto driver BLDC

Messaggio da locurtola » martedì 17 ottobre 2017, 20:35

Eccome, come c'è chi spende 1000€ l'anno in attrezzatura da sci, pesca o altro.
Posso capire che "giocare al computer" possa essere presa come cosa futile, ma in realtà a certi livelli non lo è.
A me serve per semplicemente per svagarmi quando ho tempo, ma c'è gente che lo fa di mestiere (partecipa ai cosidetti E-sports) con tanto di sponsor e ammenicoli vari; certo magari non guadagni come un calciatore, ma ci puoi campare per un po'.

Con l'attrezzatura giusta (a livello di "hardware" piuttosto che di simulatore) ci si può tranquillamente allenare per le gare "vere", le piste ed i comportamenti dinamici della vettura sono riprodotti in maniera sufficientemente fedele.

Tra parantesi, se 1000€ ti partono per il volante, ce ne vogliono almeno altri 5-600 per la pedaliera; poi c'è la postazione di guida, il cambio, avendo lo spazio il simulatore di movimento... E' un ambito molto di nicchia, ma dove c'è gente disposta a spendere molti soldi per cose relativamente semplici da realizzare. Io che di soldi a disposizione per questo argomento ne ho pochi, cerco di arrangiarmi come posso, con tutti i limiti del caso, più che altro per imparare qualcosa di nuovo. :wink:

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Re: Aiuto driver BLDC

Messaggio da Fiveaxis » martedì 17 ottobre 2017, 21:30

Per quel pochissimo che capisco di elettronica...Credo che vada verificata la curva coppia/velocità.

Un volante di un simulatore spesso deve dare un feedback veloce e violento (leggi: velocità e tanta coppia) in caso, ad esempio, di impatto dell'auto contro un muretto a forte velocità.

Ripeto, potrei dire una costroneria, secondo me un motore Brushless, ben azionato, può darti coppia e velocità senza "imbarazzo"...Vaneggiando con mie reminiscenze di elettrontecnica studiata lo scorso millennio :lol:, in un motore DC la coppia è inversamente proporzionale al numero di giri...

Attendi qualche consiglio più specifico da qualche esperto... :wink:
La macchina conta...ma la differenza la fa il "manico"!

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Re: Aiuto driver BLDC

Messaggio da locurtola » martedì 17 ottobre 2017, 22:50

Guarda, per quel che può valere, aggiungo sul piatto un'informazione che ho preso da un forum straniero (sarebbe da verificare): i volanti di fascio medio bassa usano semplici motori DC a spazzole non retroazionati perché tanto lavorano sempre in condizioni prossime allo stallo; se ho ben capito, però, così facendo non riescono a "riprodurre" tutte le informazioni che il sistema di feedback gli manda.

I volanti più recenti, di fascia superiore, sono basati su motori BLDC (almeno a detta dei produttori); mediante un volante deve fare 3-400 RPM con coppia massima di 6-7 Nm nei modelli consumer di fascia molto alta, con riduzioni nell'ordine dei 7-8:1. Il motore che ho linkato è quindi fin sovrabbondante in termini di valori di targa, poi giustamente come dici tu bisogna capire come come e dove la eroga sta coppia.

Rimane però il dubbio del PWM, non so se i due dispositivi sono "accoppiabili".

Grazie per il contributo a tutti!

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Re: Aiuto driver BLDC

Messaggio da safe60 » mercoledì 18 ottobre 2017, 11:56

Ho navigato un po sui siti che hai suggerito nel post e da li' anche in altri. Non avrei mai immaginato che ci fosse cosi' tanto interesse dietro il mondo della simulazione. Perfino piattaforme di movimento come nei simulatori professionali di volo.
Non ho ben capito quali sono i programmi di simulazione auto che vanno per la maggiore. Mi piacerebbe il rally...
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Re: Aiuto driver BLDC

Messaggio da locurtola » mercoledì 18 ottobre 2017, 12:29

Anche a me piacciono prevalentemente i tracciati da rally :mrgreen:

Questo è il mio freno a mano idraulico (devo ancora trovargli una collocazione seria :mrgreen:):
IMG_20170327_081849354.jpg
Purtroppo, come simulatori "seri", su questo fronte siamo un po' a corto: c'è ancora tanta gente che gioca a Richard Burns Rally, fatto molto bene ma se non sbaglio ormai risalente al lontano 2004 (anche se seguito dalla comunità dei giocatori, che di straforo rilascia aggiornamenti), ma i più recenti sono abbastanza arcade, cioé relativamente poco fedeli alla realtà in termini di fisica. Forse, gli unici che si salvano da questo punto di vista sono quelli della serie Dirt di CodeMaster.

Al momento io sto usando l'italiano Assetto Corsa: è estremamente fedele in termini di fisica, ma nativamente offre prevalentemente tracciati in pista (ha giusto la Trento-Bondone disponibile).
Fortunatamente ci pensano poi gli appassionati a tirare fuori tracciati e mezzi specifici... Questo tizio ha un bel setup: https://www.youtube.com/watch?v=Cl8KbH1AkFY
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