Parametri motorino elettrico DC

[donaldgray92]

Ciao a tutti, per la tesina di laurea triennale mi trovo in difficoltà nel trovare i dati corretti per un motore in continua a magneti permanenti... il dispositivo è un comune motorino del tipo RF-300, usato in molte applicazioni tipo movimenti dei carrelli nei lettori CD-DVD, ho più di un motore di questo tipo (robaccia cinese) e neanche a dirlo non si trovano datasheet dei modelli originali.... Il motore è montato su un circuitino a transistor di cui ho ripescato lo schema in una rivista. Ora per analizzare la risposta con Simulink e farmi un discorsetto sul controllore ho bisogno di ricavare i dati richiesti, che sono:
R resistenza di armatura, L induttanza, B coefficiente di attrito viscoso, K costante di coppia (in mNm/A), J momento di inerzia di rotore+carico. Venendo al carico, esso è formato da un disco che ruota su un perno formato da un motore vuoto, mediante una cinghia che scorre sul bordo del disco. Questo disco ha diametro 12cm e peso 60grammi. La cinghia dall'altro capo scorre direttamente sull'albero del motorino "pilota", di diametro 2mm. In pratica ad una rotazione di 2700rpm mi trovo ai capi del motore 2.4 volt. Qualcuno ha idea su come ricavare (anche a grandi linee) Costante di coppia, attrito e inerzia?

[IsidoroKZ]

R ed L le misuri direttamente con un ohmetro e un induttanzimetro. Fai piu` misure con il rotore in diverse posizioni perche' il collettore puo` introdurre errori.

L'attrito viscoso (sperando che sia viscoso) lo trovi dalla corrente assorbita a vuoto.

Per la costante K puoi far girare il motore a una velocita` nota e misuri la tensione erogata. Oppure applichi una tensione nota, misuri corrente e velocita` di rotazione.
La corrente serve per togliere la caduta sulla resistenza di armatura.

Per misurare la velocita` a vuoto, senza caricare il motore o usi un sistema ottico (strisciata di pennarello sull'asse) oppure con l'oscilloscopio misuri la frequenza del ripple di corrente che e` legato al numero di lamelle del collettore e alla velocita` di rotazione.

Per misurare la velocita` di rotazione puoi anche mettere cinghia e puleggia, se e` piu` facile misurare la velocita`. L'importante e` avere corrente e velocita` per le stesse condizioni di funzionamento.

Il momento di inerzia e` piu` incasinato, avevo dovuto misurarne uno su un micromotore, avevo a disposizione una ruota fonica con tanti denti, e avevo semplicemente ricavato il transitorio di velocita` iniziale, applicando un gradino di tensione.

La cosa migliore e` guardare altri motori dello stesso tipo che abbiano circa le stesse dimensioni.

[MarcoD]

Quanti problemini neppure troppo facili da risolvere, ognuno di essi varrebbe una tesina:

1)
Alla ruota lenta puoi avvolgere un filo con un peso noto (coppia= peso x raggio ruota), applichi una corrente nota e crescente al motore e rilevi quando inizia a sollevare il peso (tieni conto del rapporto diametri delle due ruote)
Causa di imprecisone dell misura:
Alla coppia del peso si somma la coppia di attrito al distacco del motore.
Il motore ha il collettore a lamelle, mi pare che in funzione dell'angolo di rotazione la coppia purtroppo non sia del tutto costante.
2)
Potresti ricavare il momento di inerzia geometrico della ruota (o meglio applicarla direttamente all'asse del motore) , porre il motore in rotazione con una corrente nota e misurare il periodo di rotazione della ruota che gira e accelera. Con un traguardo ottico, un insieme di LED e fotodiodo e un contatore, o meglio una scheda Arduino che riceve il segnale dal fotodiodo e ne misura il periodo.
Facendo le differenze fra un periodo e quello successivo , ricavi l'accelerazione , dividi per il momento di inerzia e ottieni la coppia. coppia/corrente = kA cercato.

3) la misura più semplice sembra la resistenza di armatura, ma forse vedrai che non è costante se il collettore è a lamelle.

4) L'induttanza la misuri con un induttanzimetro ? O Generi un transitorio a gradino con motore bloccato che visualizzi con l'oscilloscopio( dalla costante di tempo Tau, noto R ricavi L) ?
Ma vedrai che nulla funziona perfettamente bene come appare dalla teoria.


Spero di essere compreso e di esserti stato di aiuto
Sentiamo i pareri degli altri partecipanti al thread.

[donaldgray92]

grazie mille a entrambi! purtroppo, ridicolo a dirsi, alla triennale di ingegneria elettronica sui motori elettrici si dice zero. Così come sulla trasmissione del moto (in questo caso con una semplice puleggia)... per il momento di inerzia a tale proposito, supponendo ideale la cinghia, avrei trovato questa formula, dove n è il rapporto tra le due ruote: J_tot= J_motore +(J_disco)/(n^2)... Almeno dal corso di fisica 1 l'inerzia del disco so calcolarla della velocità sono abbastanza sicuro in quanto l'accrocchietto è montato su un giradischi e gira correttamente a 45 giri/min...
Purtroppo non dispongo di alcuno strumento citato sopra, eccetto un multimetro digitale in ogni caso, con che formula si dovrebbe ricavare K dal procedimento di Isidoro? Grazie

[MarcoD]

Per il K rispondo anticipando Isidoro (che colgo l'occasione per salutare):
costante kV = tensione di armatura / velocità di rotazione.
Non sono sicurissimo perché vado a memoria: se misuri la coppia in netwton x metro e la velocità in radianti al secondo, i coefficienti kV e km dovrebbero essere numericamente uguali.

Per la misura dell'induttanza: sono spire su un nucleo magnetico.
Se vari la corrente il nucleo satura, presenta isteresi, l'induttanza varia.
Scommetto che se la misuri con un induttanzimetro a 50 Hz ottieni un valore diverso che se la misuri a 500 Hz.
E per un motore in continua quale valore importa ? (secondo me quello del transitorio).
Ma tanto l'induttanza conta poco, la puoi trascurare

a tutti.

[IsidoroKZ]

Per trovare K misuri la resistenza del motore in continua (motore fermo) e la corrente assorbita quando gira a velocita` nominale con tensione di alimentazione costante. Alla tensione di ingresso sottrai la caduta di tensione sulla resistenza di armatura e hai la tensione che entra nel calcolo di K.

SE, se sottolineo SE la velocita` del disco e` 45 giri al minuto e dal rapporto dei raggi puoi calcolare quella del motore, in radianti al secondo, il valore di K e` dato dalla tensione calcolata prima divisa per la velocita` del motore.

[claudiocedrone]

Personalmente ho dei dubbi meccanici riguardo il far girare la cinghia direttamente sull'alberino del motore, ho idea che tenderebbe a slittare; io ci caletterei una puleggia.

[donaldgray92]

in effetti non è il massimo farla girare sul motore, diciamo che il tratto dell'albero dove scorre la cinghia ha delle guide plastiche sopra e sotto (pignone di un vecchio motore tagliato e limato), per lo meno questo la aiuta a non ballare lungo l'albero...purtroppo il piatto è piccolo, per non dover abbassare troppo i giri del motore ho dovuto fare così, in ogni caso la cinghia è molto molto elastica e il tutto funziona senza problemi!

Per l'effetto di questa elasticità il piatto si ferma quasi di scatto staccando l'alimentazione, speravo invece di trovare l'attrito misurando il tempo impiegato dal sistema per fermarsi....

Credo a questo punto che al di là di strane misure mi convenga stimare il K come detto sopra, l'induttanza e l'inerzia del piatto (più disco posizionato su esso), francamente per l'attrito senza strumenti da laboratorio non saprei muovermi quindi ritoccherò un piccolo valore fino a che Simulink mi darà tensione corrente e velocità "plausibili"
Grazie a tutti in ogni caso!

[claudiocedrone]

Vedi ? Come immaginavo... la trasmissione a cinghia fatta in quel modo ti introduce una quantità di attriti di vario genere e la sua tensione frena fortemente il tutto incasinando il sistema (qualcuno ha osservato non a caso: "speriamo sia solo attrito viscoso" ); un certo miglioramento (che non sono in grado di quantificare) penso si potrebbe avere usando pulegge scanalate (la scanalatura aumenta la superfice di contatto assicurando la presa con minore tensione) e una cinghia il meno elastica possibile.