Hur fungerar strömreglering via PWM

[akkamaan]

Intressant. Jag antar att man inte märker nåt speciellt när man spakar?
Slidhastigheten är max 70mm/s om jag minns rätt, bör vara snabbt nog för vanligt spakande.

Räcker säkert till. En vanlig slidventil har ju ett slag på +-7-8 mm från neutralläge det gör att sliden kan föflytta sig från neutral till max utslag på 0.1 sekunder.

Fördelen med stegmotorer är att slidpositionen går enkelt att beräkna, även om du inte har någon egentlig feedback. Det duger så länge det inte är supernoga.

Så länge controllern håller reda på hur många steg som stagit bort från eller mot referenspunkten "0" så borde det vara en ganska bra closed loop feed back. Antar att om dessa stegmotorer roterar en fingängad skruv som i sin tur förflyttar ventilsliden så blir det antal "steps" per 360 graders rotation och skruvens gängstigning som avgör upplösningen på slidens position vilket borde kunna ge en ganska högupplöst precision på 5 tusendels mm om den har 200 steps per rotattionsvarv och skruven har 1mm gängstigning. Det skulle innebära att en slid med 8 mm slag kan ges 1600 stycken olika positioner. Det räcker långt speciellt om man dessutom via elektroniken kan justera tryckfallet över hydraulventilen med hjälp av pumptrycket.
Har aldrig studerat dessa stegmotormanövrerade slidventiler i detalj men det är säkert något för framtiden. Stegmotorer finns ju i alla möjliga storlekar ner till nästan nano storlek...

Ett problem jag "okunnigt" ser med stegmotorer för t ex kran eller lyftarmshydraulik är att rörelsen inte automatiskt avbryts via mekaniska returfjädrar om operatören släpper spaken till neutralläge så detta måste ske med en programmerad algoritm som sköter detta när inte manöverreglaget ger en utgående styrsignal. Om hela den elektroniska kontrollenheten tappar strömmen så finns det ju ingen elektrisk kraft att skruva tillbaka ventilen till neutralläge.
Skulle vara intressant att se hur t ex JD har löst detta

[Turbodiesel]

Både Hydrauto och JD´s variant består av stegmotor + en vanlig kuggväxel (för tillräcklig kraft & upplösning) & återgår till neutral med hjälp av slidens egna fjäder. En liten fördel är att stegmotorförsedda (direktstyrda) ventiler fungerar även utan hydraulik/motorn igång, på lastarna är det en fördel att kunna släppa ut trycket innan redskapet kopplas. Eller att sänka den till marken utan att starta traktorn.

Även EGR & VNT-turboaktuatorer utförs ofta som stegmotorer idag, enkel självkalibrering vid start och hyfsad closed-loopreglering utan känsliga & dyra sensorer. Att aktuatorerna är dyra att byta för slutkunden, har inget med dess hedenhösteknik att göra.. Å andra sidan är även de pilothydrauliska Danfoss & (speciellt) Boschmodulerna ungefär 90% dyrare än de bör vara..

Vi är nu ganska långt ifrån trådens ursprungliga fråga. Även om det inte är frågan om någon total urspårning.

[AN]

Tackar för alla svar
Kommer mer frågor bara jag hunnit labba lite mer med styrkortet.
Men här, runt 8:30 mäter han frekvens med en Fluke. Iof verkar det vara en 25-30000 kronors, men verkar bli fin graf? Dithern ser man väl inte?
https://www.youtube.com/watch?v=M6jWLHGfshA&t=13s

Läst på lite och tycker det verkar som mesta diethern är överlagrad, och det är den man kan välja genom att flytta byglingar.
Blir lite installation av styrkort nästa vecka, så ska nog prata lite med experten som kommer på besök.

[AN]

Om jag köper ett billigt oscilloskope, och mäter spänningen ut mot spolen på ventilen, ser jag då hur PWM-signaken ändrar sej, och ser jag då om dithern är överlagrad på PWM-signalen? Jag har ett sådant här mellanstycke.
akkamaan @ [Allmänt] Mäta ström till propotionalventil.

[akkamaan]

Om jag köper ett billigt oscilloskope, och mäter spänningen ut mot spolen på ventilen, ser jag då hur PWM-signaken ändrar sej, och ser jag då om dithern är överlagrad på PWM-signalen? Jag har ett sådant här mellanstycke.
akkamaan @ [Allmänt] Mäta ström till propotionalventil.

Köp ett USB oscilloscope till din laptop
https://www.electronicshub.org/best-usb-oscilloscope/

[Valter.Öhman]

Gissar att det kan se ut så här på spänningssidan om man överdriver den överlagrade sinusvågen(dither) på PWM lite.
Obs! Var bara ett test jag gjorde och inget som kom ur någon styrbox.
https://www.youtube.com/watch?v=2eRwEwDhnTs
PWM-frekvensen är 1000Hz och sinusvågen(gungningen) är 100Hz.
Duty-cykel på PWM styr jag med spänningsaggregatet(0.5-5V) och sinusvågen är ju ”fast”.
Är ju normalt strömmen man vill mäta men tror det kan vara lite svårt att se strömmens dither då spolen är inkopplad och dithret bara utgör några procent av strömmen genom spolen.
Jag vet inte om man överlagrar på det här sättet eller om man adderar dither på PWM-signalen.
Någon som mätt på en styrbox?

[akkamaan]

Vad jag förstår så finns det två olika frekvenser som kan spela in. För att styra en enkel proportionell förstyrventil så är det vad jag förstår (jag kan ha missförstått) bara PWM frekvensen som spelar in på rippel funktionen (darrande förstyrventil för att motverka friktion och tröghet)
PWM frekvensen handlar om antalet duty cycles per sekund



Detta med ytterligare en frekvensvåg som är överlagrad på PWM-"vågen" måste vara nåt som kommer till nytta i andra applikationer såsom spännings-invertrar audio-förstärkare eller borst-lösa elmotorer??

[Valter.Öhman]

Vad jag förstår så finns det två olika frekvenser som kan spela in. För att styra en enkel proportionell förstyrventil så är det vad jag förstår (jag kan ha missförstått) bara PWM frekvensen som spelar in på rippel funktionen (darrande förstyrventil för att motverka friktion och tröghet)
PWM frekvensen handlar om antalet duty cycles per sekund

Jo det är nog ofta så att man genom att köra lågfrekvens PWM skapar ett indirekt rippel men på även äldre konstruktioner på tex ÖSA och Huddig kan ändra en potentiometer som är märkt ”rippel amplitude” vad gör den? Ändrar den spänningen på PWM-signalen och därmed strömmen i spolen?
Se tex pot nr 3 från vänster i bilden i den här länken.
https://www.maskinisten.net/viewtopic.php?f=84&t=185371

Lite men i äldre flygplan fick man ju knacka på nödhöjdmätaren och i Boeing 737NG och även A320CEO som ju ännu är i bruk monterades en elektromekanisk ”hackspett” för att motverka att den hakade fast. Rätt irriterande ljud var det på den!! Kom ju elektroniska nödinstrument sen oxå. Dither och hackspetten har ju lite samma funktion.

[torbjorn_forsman]

Ett annat bra exempel är ju de oljetrycksgivare som brukar användas på bilmotorer mm med elektrisk oljetrycksmätare. Givaren är gjord med ett membran som via diverse länkar och mekanik rör på glidkontakten till ett trådlindat motstånd, det går tungt både här och var i den mekanismen. Om man har en sådan givare liggande lös på bänk och provar den med olika tryck, så brukar man finna att den har så stor hysteres att den knappt kan sägas vara användbar som givare. Men när den sitter på en vibrerande motor, fungerar den mycket följsamt och snällt.

[Valter.Öhman]

Om jag köper ett billigt oscilloskope, och mäter spänningen ut mot spolen på ventilen, ser jag då hur PWM-signaken ändrar sej, och ser jag då om dithern är överlagrad på PWM-signalen? Jag har ett sådant här mellanstycke.
akkamaan @ [Allmänt] Mäta ström till propotionalventil.

Jo du ser nog en lågfrekvent PWM-signal som ändrar sig lite beroende på insignalen.
Dithersignalen ser du nog bara om du skulle mäta strömmen med oscillot men då måste du ju mäta över en lågohmig effektresistor som kopplats i serie med spolen eller ha en halleffektgivare. Oscillot kan ju bara mäta spänning så man måste göra något sånt ”trick” för att se strömkurvan.
Dither ser du nog bara som en krusning på huvudströmmen.

[akkamaan]

lågfrekvens PWM skapar ett indirekt rippel men på även äldre konstruktioner på tex ÖSA och Huddig kan ändra en potentiometer som är märkt ”rippel amplitude” vad gör den? Ändrar den spänningen på PWM-signalen och därmed strömmen i spolen?
Se tex pot nr 3 från vänster i bilden i den här länken.

Nu talar vi om styrförstärkaren för hydrostaten. Det är i princip samma hydrostat på Huddig och ÖSA 250, en Linde hydrostat designad av KG Knutsson och med KG Knutssons styrförstärkare. Tyvärr har jag ingen manual till den äldre styrförstäkaren Modell 1020b som satt i Huddig och ÖSA 250. Däremot har jag en manual till den senare modellen TC90 LÄNK

Funktionerna är säkert mestadels likartade i de båda olika modellerna 1020B och TC90 (till vänster satt bla I Rottnes hydrostat)


Du refererade till den hä tråden som olyckligtvis aldrig kom till min kännedom år 2014, men jag har några svar den men det blir i den tråden
https://www.maskinisten.net/viewtopic.php?f=84&t=185371

[Valter.Öhman]

Nu talar vi om styrförstärkaren för hydrostaten. Det är i princip samma hydrostat på Huddig och ÖSA 250, en Linde hydrostat designad av KG Knutsson och med KG Knutssons styrförstärkare. Tyvärr har jag ingen manual till den äldre styrförstäkaren Modell 1020b som satt i Huddig och ÖSA 250.

Jo men ideen med påfört rippel lär väl vara den samma. Är ju ett par propventiler styrförstärkaren styr och dom lär man väl vilja skapa lite vibration i också. Sen om man kör med PWM för huvudstyrströmmen eller inte framgår ju inte riktigt. Man borde ju kunna lägga en styrbar ström genom en transistor och sen addera rippel men den metoden gör ju att transistorn får leda bort en del värme. Rippelamplituden verkar vara max 3Vpp. PWM har ju den stora fördelen att man slipper en hel del förlustvärme i transistorn om man pulsar och kör tex MOSFET.

[akkamaan]

Sen om man kör med PWM för huvudstyrströmmen eller inte framgår ju inte riktigt.

Vet inte riktigt vad du försöker säga här men det är väl "huvudstyrströmmen" du menar som går ut till förstyrventilens magnetdel och det är alltid PWM strömmen. Man ändrar alltså magnetens tryckkraft med amperestyrkan i PWM strömmen, eller lite tydligare, man ändrar strömstyrkan till magneten genom att ändra duty cycle på PWM strömmen. Frekvensen på PWM strömmen, dvs antal PWM cycles per sekund, ger den önskavärda ripplen mellan 50-60Hz till 100-120 Hz. Inget krav på exakt frekvens men om det inte funger till fyllest dvs med snabb reaktion så kan man "labba" lite med frekvensen upp eller ner och se om det blir bättre.
PWM strömmens amplitud är väl ett mått på den spänning som driver PWM strömmen. Om amplituden är för låg så blir det svårt att driva igenom strömstyrkan genom den resistiva magnetspolen.
IPS systemet för kranstyrning har fast amplitud för t ex användning i 24V system. För 12V system måste man ha en IPS box som är anpassad till just 12V. Samma sak gäller magnetdelen i förstyrventilerna. Det finns en variant för 24V som har 27 Ohm resistans och en för 12 V som har 8.9 Ohm resistans
Gissar att man i styrförstärkaren för hydrostatdriften har en amplitud justering för att kunna anpassa till olika systemspänningar eller olika resistanser i magnetspolarna.

[Valter.Öhman]

Ja det där med 3Vpp var en felläsning i manualen till TC90 som jag gjorde. Den gällde max tillåtet ripplet på ingånde spänning till hela enheten och har ju inget med styrningen att göra.

Vidare står det i fakta delen Elektriska data följande:
Minström justerbar 75mA - 225mA, Maxström justerbar 350mA - 700mA, Rippelström justerbar 0 - 200mA, p-p Rippelfrekvens 40 - 50hz

Så hur kan man justera rippelströmmen till 0 mA om det är en lågfrekvent PWM-signal? Verkar bara lite konstigt då ju en lågfrekvent PWM skapar ett indirekt rippel. Är helt klart något jag inte förstår i det här. Tror nog vi är eniga om hur PWM fungerar i övrigt.

[akkamaan]

Minström justerbar 75mA - 225mA, Maxström justerbar 350mA - 700mA, Rippelström justerbar 0 - 200mA, p-p Rippelfrekvens 40 - 50hz

Detta med minström och maxström är ju direkt kopplat kopplat till önskat starttryck och sluttryck i pilotsystemet eller den hydrailiska servopåverkan man vill uppnå. Detta pilottryck ska ju sedan balansera mot de centringingsfjädrar som mekaniskt ställer ventilslider eller hydrotsatservo-dom i neutralläge. Vanligen så är dessa fjädra förspända så det behövs en viss start-kraft/start-tryck/start-ström för att kunna påbörja utslag på ventilslid eller servodon.. Mjukare förspänning ger lägre startström.

Så hur kan man justera rippelströmmen till 0 mA om det är en lågfrekvent PWM-signal? Verkar bara lite konstigt då ju en lågfrekvent PWM skapar ett indirekt rippel. Är helt klart något jag inte förstår i det här. Tror nog vi är eniga om hur PWM fungerar i övrigt.

Först så håller jag med att detta är lite oklart. Men utifrån denna Linde-hydrostat i Huddig och ÖSA 250 så är det oklart för mig men det kan ju också vara så att det finns andra applikationer där samma styrförstärkare är använd, applikationer där dessa oklara fumtioner kommer till användning. Har själv varit fundersam över hur man kan utveckla så avancerad elektronik för ett så smalt användningsområde som en hydrostatdrift med lite extra funktioner som P-broms signal etc...