Tavola Girevole con Controllo in Velocita Angolare

[vinscordium]

Cari tutti,

avrei bisogno di un vostro aiuto nel realizzare una tavola girevole con controllo in velocita angolare avente le seguenti caratteristiche:

- Angular range: 360deg
- Motion: CW e CCW
- Angular Speed Range: ± 0.4 rad/sec (circa ± 20 deg/sec)
- Angular Speed Accuracy: ± 0.0002 rad/sec (circa ± 0.01deg/sec )
- Angular Acceleration: ± 1 rad/s2 (circa 57 deg/s2 )
- Massa dell'oggetto da posizionare sulla tavola 5Kg
- Diametro della tavola: 40cm
- Sistema di attuazione basato su motore elettrico con controllo in velocita angolare

La tavola e' controllata da un computer il quale produce un profilo di velocita' angolare e genera una tensione continua 0-10Vdc in ingresso al sistema di controllo del motore.

In particolare ho difficolta nello stabilire:

- Quale criterio utilizzare per selezionare il tipo di motore elettrico e l'unita' di controllo che soddisfino i requisiti.
- Dove acquistare il motore elettrico con relativo sistema di controllo che soddisfi i requisiti
- Nel caso in cui volessi realizzare il sistema di controllo, cosa mi consigliereste?


Grazie a tutti

V

[g.schgor]

Per vautare la potenza del motore occorre conoscere
la coppia resistente alla massima velocità ed il momento d'inerzia
della tavola col carico (non basta il peso).

[marioursino]

Il computer genera una tensione continua tra 0 e 10 V? Usa una periferica particolare per farlo o è una specie di PLC?

Per dimensionare l'azionamento dovresti fare delle ipotesi sul posizionamento del "pezzo" sul tavolo, in particolare devi almeno stabilire un momento di inerzia massimo in modo da poter scegliere la potenza del motore necessaria a seguire la massima accelerazione richiesta. In pratica se lo metti al centro o sul bordo cambia tutto.

Fossi in te, immaginando di avere a disposizione solo una tensione come riferimento, delegherei il controllo a un microcontrollore che pilota un motore DC (per esempio uno a spazzole con un mezzo ponte).

Mi sono messo a fare i conti ma non mi tornano molto i risultati. Per prima cosa ho ipotizzato la posizione della massa (in blu), che suppongo sia un disco di raggio 10 cm (la tavola, in nero, ha raggio 20 cm).

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Il momento di inerzia del disco, supponendo trascurabile la massa della tavola (cosa che non andrà bene), vale

;

accelerazione angolare e velocità angolare massime valgono

,
.

La coppia massima vale



e la potenza massima richiesta al motore è il prodotto tra coppia di accelerazione massima e velocità angolare massima:

.

Ora, è vero che non ho considerato attriti, efficienze e massa della tavola, ma 50 mW mi sembrano un po' pochi. Se sbaglio, dove sbaglio?

[vinscordium]

Grazie ad entrambi per aver risposto cosi velocemente. Cerchero' di soddisfare tutte le vostre domande.

Tensione di uscita 0-10Vdc: la tensione e' generata da un modulo della NI che fornisce un totale di circa 16 analogue output.

Momento di inerzia: il calcolo e' corretto anche se io ho considerato un 2Kg per il peso del piatto per cui avrei un momento di inerzia di circa 0.07 kg m^2

Coppia massima: 0.07 Nm

Potenza richiesta: 28mW

Mario credo nel tuo calcolo ci sia un errore nel calcolo della potenza.

I requisiti non credo siano molto stringenti in quanto la massima velocita' angolare e' comunque limitata a ± 20deg/sec.
Ho cercato dei sistemi motore+controllo online ma offrono delle soluzioni molto potenti per un costo esorbitante di cui non ho bisogno.

L'idea di un microcontrollore e di un un motore DC sembra molto interessante.
Assumendo che i calcoli di inerzia e potenza siano una buona approssimazione del sistema richiesto, come suggerite di procedere?

V

[marioursino]

Non mi torna quella potenza. In ogni caso, se così fosse, il motore sarebbe dominato dalle coppie di attrito e dall'inerzia della tavola.

Bisogna decidere come rilevare la velocità del piatto, che motore e trasmissione utilizzare e tutta la parte del micro. Come sei con le conoscenze in quest'ambito?

[luxinterior]

Non ho idea se possono andarti bene mi limito a segnalare
https://www.pololu.com/category/9/motio ... ol-modules

[EcoTan]

Non c'è contrasto fra il dato della accelerazione e quello della accuratezza della velocità? Forse l'accuratezza è valida soltanto a regime permanente? Ma allora che significa il limite dei 360 gradi?

[vinscordium]

Buon Lunedi' a tutti,

Non mi torna quella potenza. In ogni caso, se così fosse, il motore sarebbe dominato dalle coppie di attrito e dall'inerzia della tavola.

Assumendo che il calcolo fatto sia corretto a meno dei delle coppie di attrito, se applicassimo un fattore di 100, un motore con una coppia di uscita pari a circa 5Nm dovrebbe essere sufficiente, cosa ne pensi?

Per vautare la potenza del motore occorre conoscere
la coppia resistente alla massima velocità ed il momento d'inerzia
della tavola col carico (non basta il peso).

Qualche considerazione a riguardo dei nostri calcoli?

Non ho idea se possono andarti bene mi limito a segnalare
https://www.pololu.com/category/9/motio ... ol-modules

Grazie, sembra un buon punto di partenza!

Non c'è contrasto fra il dato della accelerazione e quello della accuratezza della velocità?

Si hai ragione, intendevo accelerazione massima 1 rad/s2 (circa 57 deg/s2 ) e velocita' massima 0.4 rad/sec (circa 20 deg/sec).

Bisogna decidere come rilevare la velocità del piatto, che motore e trasmissione utilizzare e tutta la parte del micro. Come sei con le conoscenze in quest'ambito?

- Pensavo an un encoder per rilevare la velocita' del piatto.
- Un motore DC brushed geared tipo questo: https://uk.rs-online.com/web/p/dc-geare ... s/1785049/
- Conoscenze limitate purtroppo per la parte del micro. Se riuscissimo a trovare un sistema motore+controllo "plug and play" sarebbe preferibile!

V