Funzionamento correzione anello chiuso durante il funzionamento vicino ai limiti operativi di velocità

[Scintill4]

Buonasera ragazzi, sono acerbo di questo mondo, ho una buona formazione elettronica e informatica ma chiedo aiuto qui per capire meglio il funzionamento dugli azionamenti ed i motori passo passo ad anello chiuso, ho preso il manuale d'uso di uno a caso (CL42T) ed ho iniziato studiarmi la piedinatura e le funzioni.
Non mi torna una cosa e volevo chiedere delucidazioni qui..
Nell'azionamento in questione mi aspettavo di trovare un pin di output che indicasse l'avvenuto raggiungimento della posizione dettata dalla serie di impulsi che gli sono stati inviati. Faccio alcuni esempi per spiegarmi meglio..
Supponiamo di avere un motore passo passo la cui velocità massima supportata è di un 1000 impulsi al secondo, per un motivo sconosciuto il controller invia all'inverter 1200 impulsi in un secondo. Il motore, non potrà posizionarsi in un solo secondo dove vorrebbe il controller, perchè appunto questi impulsi dovranno essere diluiti in più tempo grazie alla correzione dell'inverter "avvertito" dall'encoder.
Come fa il controller a sapere che la serie di impulsi inviati al motore non sono ancora stati fisicamente interpretati ed inserire una attesa nella lavorazione?
Mi aspettavo ci fosse un feedback asincrono al controller per sfruttare le massime prestazioni dei motori, ma evidentemente non è così.

[turbina]

Come sarebbe a dire? Sul connettore P2 va' collegato un encoder in quadratura, il suo feedback

[Scintill4]

Dal datasheet mi risulta il P3, comunque, ok per l'encoder, quello c'é, ma se la correzione riguarda il recupero di alcuni impulsi persi, quel tempo che é stato usato per effettuare la correzione (ad esempio perché il motore é al limite di velocitá), senza l'esistenza di un segnale che indichi la correttezza di posizione, come viene considerato?

[turbina]

Il microcontrollore effettua su un contatore il conteggio degli impulsi che riceve dallo step, e su un altro contatore di impulsi che riceve dall encoder, se il valore dei due contatori sono diversi lui genera interamente i passi necessari per riportare i due contatori uguali allo stesso valore

[Vecchietto67]

Vedo che questo tipo di driver viene sempre più utilizzato dagli utenti.
Ho notato che alcuni azionamenti hanno una uscita che indica il corretto raggiungimento del numero di passi da effettuare e una uscita che indica uno stato di allarme. Però mi rimane un dubbio. Se la macchina sta effettuando una interpolazione su due o più assi e un asse perde temporaneamente qualche passo (poi recuperato dal driver), non viene segnalato nessun errore ma in realtà mi ritrovo un percorso non corrispondente al disegno. Inoltre non essendoci una comunicazione diretta tra encoder e scheda di controllo, mi ritrovo dal momento della perdita di passi in poi ad avere tutto il percorso successivo sbagliato (visto che gli altri assi vanno per la loro strada regolarmente).
Oltre a questo mentre il driver cerca di recuperare la perdita passi la scheda di controllo invia altri passi per lo spostamento successivo e quindi continua ad esserci un ritardo tra movimento da fare e movimento realmente fatto. Ho detto delle cavolate ?

[hellfire39]

Quando si parla di controlli ad anello chiuso il concetto di step, applicato al motore, si perde.
Nei controlli ad anello aperto il driver ha una tabella fissa delle correnti e, ad ogni step, imposta le correnti in base alla tabella.
Nei controlli ad anello chiuso questo meccanismo non c'é (*), le correnti sono controllate da un pid in base alla retroazione dell'encoder.
Il sistema è sempre in controllo e si suppone che non rimanga mai indietro, se non di un errore fisiologico.

Quando il motore non ce la fa e il drive non riesce a compensare l'errore va in allarme. Ma è, appunto, una condizione di allarme. Nel funzionamento normale si deve supporre che il posizionamento è fedele. Se il motore rimane indietro, il pid reagisce istantaneamente (**) e corregge l'errore variando le correnti.


(*) qui ho semplificato un po' il concetto
(**) "istantaneamente" -> relativamente alla dinamica che imponiamo. Diciamo che il sistema dovrebbe reagire molto più velocemente rispetto ai profili di velocità/posizione che imponiamo dall'esterno.

[Vecchietto67]

Grazie Hell.
Tutto chiaro

[Vecchietto67]

Altra curiosità.
Guardando on line vedo che i driver per questi tipi di motore sono apparentemente dei classici driver per motori pp con in piu l'ingresso encoder. Vedo che posso settare il numero di passi generalmente tra 800 e 40000 passi/giro.
L'encoder abbinato al motore che risoluzione ha? Se è inferiore a 40000 mi viene da pensare che il driver nel leggere gli impulsi dell'encoder debba fare una stima dei ""MACROPASSI"" persi. Mi sbaglio?

[hellfire39]

Un valore tipico è di 1000 impulsi/giro.
Non ha senso impostare il driver con un valore differente a quello dell'encoder.

Se l'encoder ha, per esempio, 1000 impulsi/giro (PPR) e viene valutato 4x (ovvero sui fronti positivi e negativi sia del segnale A che del segnale B), allora avrai 4000 conteggi/giro (CPR).
Visto che l'encoder è "l'occhio" del motore, impostare un driver con un valore superiore è inutile. Ci si fa solo del male su più fronti.
Mettere un valore inferiore è possibile (soprattutto se è diviso per una potenza di 2, ma a quale scopo?)

[Vecchietto67]

Direi che si raggiungono risoluzioni fin troppo esagerate. Anche usando una vite passo 20 in presa diretta avrei una precisione di spostamento teorica di 0.005 mm che rimane un sogno per i nostri giocattolini. Anche come velocità ipotizzando il massino numero di impulsi utilizzabili (200K) avrei con una vite passo 5 (che la considero un giusto compromesso) una velocità di 15 mt/min (spero di aver fatto bene i conti).
Grazie dei chiarimenti. Spero servano a chi inizierà a utilizzare qusti motori.

[hellfire39]

Ricorda che risoluzione non significa precisione.
Ci sono molti altri fattori che incidono sulla precisione della macchina. A partire dalla linearità dell'encoder e via giù fino a tutta la catena cinematica.

Come dicevo, se stimi che il controllore debba erogare impulsi a frequenza troppo elevata, si può sempre dimezzare il valore impostato di impulsi giro rispetto a quello nominale dell'encoder.

[turbina]

Continuando i vostri giusti ragionamenti vecchietto67 e hellfire39 ,5mm passo vite , 4000 CPR, 15Mt/min necessitano di uno step_rate di 200khz , ma che te ne fai di una risoluzione di 1.25um quando spingendo con un dito in qualsiasi punto della macchina per la flessione senti il motore correggere la posizione perché a stento c'è la fa a mantenere la posizione( e supponiamo un gioco uguale a 0 altrimenti sono guai)
Questa è una condizione che non vorremmo mai avere, inutile e potenzialmente dannosa, per questo meglio andare su risoluzioni minori e soprattutto su step_rate inferiori
Un buon compromesso per un po' tutti i pantografo di media area di lavoro diciamo con una corsa da mezzo metro a 1.5 metri per asse e quindi 15 metri al minuto sui rapidi è tipo il mio pantografo che monta viti da 4mm , encoder da 500PPR , 2000CPR, quindi risoluzione di 2um , anche troppa, ma con electronic Gear sul drive di un fattore pari a 5 in modo da abbassare lo step rate da 125khz a 25khz , è inutile avere una risoluzione sul pezzo inferiore a 10um quando la precisione della macchina non può essere maggiore di un centesimo di millimetro

Anche con un economico encoder rotativo da 200PPR ,800CPR , electronic Gear = 2 avrei avuto simili risultati, con il vantaggio di poter sostituire l'encoder rotativo con una economica riga da 5um

Di più da queste macchine è inutile spremere, non verrà fuori più succo e polpa ma solo buccia

Se il pantografo ha corse superiori a 1.5 metri fino a 4 o 6 metri come nel caso dei laser, plasma, o macchine da legno, ovviamente 15 metri al minuto non basteranno più , andremmo almeno sui 25 o 30 metri al minuto, ma per fare questo basterà semplicemente che raddoppiamo o triplichiamo la potenza di motori e raddoppiamo il passo viti cioè portarle a 10 mm e tutto il resto resterà simile per ottenere dei rapidi da 37 metri al minuto sempre con uno step rate da 25 kilohertz

I 25 kilohertz bisognerebbe cercare di mantenerli perché puoi utilizzare qualsiasi moderno motion controller da mach3 ai cinesi ad Arduino e ovviamente rosetta

[hellfire39]

Hai espresso meglio di me la mia opinione

[Vecchietto67]

@Turbina
Condivido il tuo ragionamento.
Mi ero fatto prendere dalla foia di capire meglio come funzionano questi prodotti.
Credo che per ancora molto tempo rimango sui miei pp a 1/8 di passo, tanto difficilmente mi serviranno prestazioni migliori di quelle di cui dispongo.
Certo che se dovessi realizzare una applicazione di movimentazione al di fuori del mondo CNC, mi stuzzica l'idea di avere un semplice sistema di controllo integrato a basso costo.

[hellfire39]

Se dovessi progettare (quasi) qualsiasi cosa al di fuori dell'ambito amatoriale, andrei sicuramente su azionamenti brushless.