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交流调光板主轴控制的零交叉检测 #337

推推 grbl 2年前 (2022-10-19) 217次浏览 0个评论

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reynolds087 打开了这个问题 on 20 Feb 2020 · 12 条评论
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交流调光板主轴控制的过零检测#337

reynolds087 打开了这个问题 on 20 Feb 2020 · 12 条评论

注释

交流调光板主轴控制的零交叉检测 #337

请描述您希望实现的功能

您是否考虑增加对具有过零检测的 AC PWM 控制器的支持。示例:https ://www.amazon.com/gp/product/B072K9P7KH/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o06_s00?ie=UTF8&psc=1

我使用 esp8266 和来自此存储库的代码对其进行了测试:https ://github.com/nassir-malik/IOT-AC-Light-Dimmer-With-Alexa.git来控制 110VDC 有刷直流电机并且它可以工作(全波控制器输出后的桥式整流器将交流转换为直流)

为什么你认为这会改进 Grbl_ESP32?

我一直无法找到支持 110VDC 的经济实惠的 PWM 控制器。交流调光器和桥式整流器的成本约为 10 美元,额定功率高达 3kW。

你需要这个功能做什么?

我需要这个功能,以便我可以简化我的设置。目前使用带有 arduino uno 的 GRBL,并使用从主轴输出(通过 R/C 电路和分压器到 3.3v 的低通滤波)到 esp8266 上的 ADC 的 PWM。然后用 esp8266 的输出驱动交流调光器/整流器电路。所有这些都可以在 esp32 上本地处理。它只需要一个额外的引脚来进行过零检测。

这个功能会出现在很多用户面前吗?

我认为会是因为 500 瓦和 800 瓦 110VDC 主轴非常便宜且随时可用,而且很难为它们找到负担得起的兼容 GRBL 的电源。

交流调光板主轴控制的零交叉检测 #337 reynolds087 添加了 增强 新功能或请求标签 on 20 Feb 2020
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婚戒 评论 on 27 Feb 2020

我对支持这种类型的速度控制不感兴趣。大多数路由器对此都有内置的速度控制。此外,它通过降低路由器的功率来工作。这意味着路由器在较慢的“速度”下较弱,并且难以保持较低的速度。

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雷诺兹087 评论 on 27 Feb 2020

这不适用于路由器。用于直流主轴电机。这是一个例子:

https://www.ebay.com/itm/500W-110V-DC-Spindle-motor-52mm-diameter-DC110V-12000rpm-high-torque-air-cooled/222596352678?hash=item33d3c6caa6:g:owoAAOSws2RcQskw

随附的电源由电位器控制。支持 pwm 的更贵。此外,我认为控制器不会降低电机的功率,只会降低电压。有刷电机的直流控制器都是这样工作的,不是吗?

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婚戒 评论 on 27 Feb 2020

我真的不认为电源应该调暗。

锅有什么作用?如果是向电源输出电压,则有更简单的方法来控制它。

对于初学者….发送罐连接的特写图片。

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米奇布拉德利 评论 on 27 Feb 2020

许多由电位器控制的此类电机控制器使用 555 定时器 IC 来打开和关闭 MOSFET,因此实际上它们是在内部进行 PWM。电位器充当可变电阻器,控制电容器的充电速率。在那种类型的电路中,您将无法输入电压 – 但您可以将 555 替换为直接 PWM 输出。

“只降低电压,不降低功率”的概念不是一种有用的思考方式。如果您将电压降低到电机等大部分恒定电阻设备,则功率会相应降低。功率是电压的平方除以电阻,所以当一个下降时,另一个下降。

PWM通过每秒多次打开和关闭电压来降低平均电压来控制电机速度,这就是“高效”,我的意思是“浪费很少的能量作为热量并且可以用廉价的组件来完成”。PWM 之所以高效,是因为开关晶体管在绝大多数时间都是完全导通 – 非常低的电阻 – 或完全关闭 – 非常高的电阻。只有当它处于从开到关的短暂转换中时,它才处于中间状态,在这种状态下,晶体管的加热会损失大量功率。

“无刷直流”电机实际上是带有电路的交流电机,它接受直流输入并产生多相交流信号来驱动电机。出于同样的效率原因,该交流信号通常使用 PWM 技术创建,但在切换不同电机相位的极性并以所需速度进行操作方面存在额外的复杂性。

那个三端双向可控硅调光器看起来像是一场等待发生的危险事故,除非一个人精通线路电压接线——而不是普通 GRBL 用户的技能组合。

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婚戒 评论 on 27 Feb 2020

@MitchBradley这个锅有三个端子,所以对我来说它就像一个分压器。

我过去使用过其中一些直流主轴。它们通常设计用于廉价的中国 CNC 路由器。我使用的那些也将接受 PWM 信号而不是电位器电压。他们可能在输入上有一个简单的低通滤波器。他们通常给出 5kHz 左右的推荐频率。

提示:速卖通很便宜,但亚马逊经常卖同样的东西。评论和问题部分通常有更详细的信息和有用的讨论。

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雷诺兹087 评论 on 28 Feb 2020

我想也许我对硬件配置的解释很差。我没有使用那些 52 毫米主轴随附的电源之一。这些电源仅接受 0-10 伏模拟控制,或者您可以使用外部电位器。我正在使用 GRBL 和 PWM 自动控制主轴。您提到安全是主要问题,我认为您是对的,因为您必须小心线路电平电压。

抛开安全问题不谈,我会说它运作良好。我使用我链接到的存储库中的代码变体,在 ESP8266 上运行来控制双向可控硅调光器/整流器组合的电压输出。因此主轴的输出由 Candle(GRBL 控制器)控制,范围为 0 – 110 VDC。

如果在 ESP32 上使用 GRBL,我有没有办法自己引用该库并使用我的主轴控制方法,而不必使用额外的 ESP8266 来完成此操作?

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米奇布拉德利 评论 on 28 Feb 2020

这当然是可能的,但是您要求人们花费大量宝贵的时间,这样您就可以消除 2 美元的组件。

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雷诺兹087 评论 on 28 Feb 2020

有道理。这似乎是一个不错的多合一解决方案,但我可以使用我的解决方法。

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@reynolds087
我宁愿推荐一个 3.3V PWM 到 0-10V 模拟转换器,它在市场上很容易买到,这样您就可以使用与主轴一起提供的相同驱动器,这样您就不必在低转速下弄乱输出扭矩。请参阅此链接:
https ://www.ebay.com/itm/3-3V-PWM-100HZ-3KHZ-Signal-to-0-10V-Voltage-Converter-DA-Digital-Analog-Module-/163596299408

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雷诺兹087 评论 on 29 Feb 2020

@karoria你能解释一下为什么你认为我在低转速下得到低扭矩吗?我没有注意到这个问题。您不会假设它随附的电源也使用三端双向可控硅开关和整流电路将交流电转换为直流电。两种系统的输出端都在 0-110 伏直流电压范围内变化,以改变主轴的转速。

我缺少的两个电源的架构是否存在一些根本差异?

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雷诺兹087 评论 on 29 Feb 2020

我只真正熟悉两种常用的 AC/DC 电源拓扑,但我相信还有其他的。我认为它要么是开关模式 PSU,要么只是三端双向可控硅整流器与滤波和平滑的组合,以减轻影响或纹波。我从未见过 110VDC 的开关电源,至少不是买得起的;可能有一个。这就是为什么我假设他们使用三端双向可控硅拓扑。我没有购买其中一个 PSU,因为它要多付 40 美元,而且不支持 PWM。我的方法需要 10 美元。

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米奇布拉德利 评论 on 29 Feb 2020

作为电气工程师,我可以解释一下。三端双向可控硅调光器的工作方式如下。在交流半周期开始时,控制电路要么开启三端双向可控硅开关,要么不开启。然后三端双向可控硅开关保持开启,直到电流下降到零的半周期结束 – 这不一定与零电压点完全对齐,因为负载电路中的电感会导致电压和电流波形之间的相移。无法通过控制输入关闭双向可控硅。一个它们打开,它们保持一个直到负载电流降至零 – 这就是它们用于交流电路的原因。

这意味着您的控制仅限于半周期粒度 – 在 60 Hz 系统上,您可以以 16 毫秒为单位开启。如果要以 1% 的速度运行,则提供 16 毫秒的全功率和 1.584 秒的无功率。电机无法将其平均化。它颠簸而不是平稳地转动。随着时间的推移,电机仅获得总功率的 1%,如果三端双向可控硅开关每半个周期打开一次,它将获得。电机必须在每次颠簸时启动和停止,因此主轴的惯性会一遍又一遍地发挥作用。
在 PWM 系统上,电机的电源可以以更高的频率打开和关闭 – 您不受交流线路频率的半个周期的限制。开关元件通常是一个 MOSFET,它可以同时打开和关闭,因此您可以产生比三端双向可控硅开关更高频率的脉冲序列。这样做的好处是电机的电感可以平滑电流波形。电压波形仍然是凹凸不平的,但凹凸更靠近,因此运动更平滑。可以调整频率以最适合电机工作。

在低速时您仍然只能获得平均功率的一小部分,因此低端扭矩是有限的,但至少运动不是生涩的,您不必处理惯性带来的额外损失。

低速时的低扭矩几乎是直流电机固有的。为了在低速下获得良好的扭矩,您需要使用不同类型的电机,例如无刷直流装置,它实际上是由特殊电子设备驱动的交流电机,可从直流输入电压合成交流波。
如果您的设置以您喜欢的价格为您提供可接受的结果,那就这样吧,但它本质上涉及很多妥协。它以并非真正设计的方式使用组件。有时你可以摆脱它,有时你不能。

你得到你所付出的。

我正在关闭这个问题,因为它已经被打死了,而且不太可能出现任何新信息。

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