Юстировка оптического энкодера на валу синхронного серво двигателя

[PavelK 1 525]

Нужно было обслужить синхронный серводвигатель и пришлось снимать энкодер =(.

Вообще делать этого без крайней необходимости я бы не рекомендовал, так как его положение на валу двигателя очень важно
- он должен в том числе определять переход фаз (точнее, где когда какие полюса на роторе), если двигатель без своих датчиков хола (на китайских сервах они большая редкость), иначе драйвер будет неправильно подавать напряжение на фазы и, как минимум, крутящий момент сильно уменьшится.

Точнее сказать, энкодер сам не определяет когда идёт переход фазы, а просто выдаёт сигналы  в зависимости от того, где у него нанесены метки на оптический диск (аналогично основным сигналам PA PB).
Нам важно, что бы эти метки совпадали с физическим положением полюсов, для этого и нужна юстировка энкодера.

Кстати, для гибрида обычного шагового двигателя с энкодером это делать не нужно, т.к. там и так понятно драйверу когда в каком положении ротор! 

Есть несколько часто встречающихся вариантов определения энкодером перехода фазы через 0:

• Выводы PU+, PV+, PW+ (кстати, некоторым драйверам так же требуется, что бы порядок фаз совпадал с U V W и в обратной последовательности они не работают нормально),  их высокий уровень должен начинаться строго в момент перехода соответствующей фазы через 0 (самый часто встречающийся вариант).
• Переход фазы U через 0 должен соответствовать импульсу пина PZ+ (который один на полный оборот энкодера),
• Переход U через 0 должен совпадать с переходом в высокий уровень пина PA+ (пару раз видел на очень дешёвых комплектах серва-драйвер, которые друг без друга вообще никоим образом не работают)

Сразу скажу, что ставить метки на валу двигателя и энкодера - практически бесполезно, т.к. совместить их нужно очень точно (ИМХО меньше десятых долей градуса) иначе нормальной работы от него не будет (микроскоп в помощь).

Симптомы неправильной юстировки: двигатель перегревается/дёргается/не выходит на полную мощность. В случае "умного" драйвера он может через несколько оборотов вываливаться в ошибки.

Что бы правильно выставить оптический энкодер нужен двухлучевой осциллограф (либо паять схему с усилителем, компаратором т.д.)

Так как у меня под рукой есть дешёвенький осциллограф, то им и воспользовался.

Принцип юстировки энкодера прост:

• Запитываем сам энкодер +5 Вольтами (или на сколько Ваш рассчитан), можно от обычной телефонной зарядки.
• Подключаемся одним каналом осциллографа на фазу U от двигателя,
• другим каналом на выход PU+ с энкодера (не перепутайте,  "PU-"  т.к. это инвертированный выход)
• Вращаем вал двигателя (в моём случае шуруповёрт на очень низкой скорости) по часовой стрелке.
• Смотрим на осциллограмме и изменяя положение энкодера пытаемся поймать момент, когда переход фазы U через 0 строго соответствует переходу пина PU+ на высокий уровень (+5 Вольт обычно). Чем точнее поймаете этот момент, тем лучше. Важно потом затянуть крепёжные винты энкодера и ещё раз проверить, что смещение не появилось вновь.

Приступаем:

От двигателя выходят 3 провода - фазы U V W, первым делом нужно убедиться, где какая (если не подписаны).

Что бы подключить осциллограф нам нужна средняя точка, но так как она спрятана и запаяна внутри двигателя,
то придётся её сэмулировать тремя резисторами. 

Одни концы резисторов подключаем к фазам, другие объединяем - это и будет наша средняя точка.
Землю щупа цепляем на неё, а сам щуп на первую попавшуюся (если не подписаны).

ВАЖНО: Синхронный двигатель, по-сути, есть генератор и при вращении он может сгенерировать достаточно большое напряжение, так что нужно правильно подобрать номинал резисторов, что бы не сжечь осциллограф (но и что бы осциллограмма была чёткая)!  Поэтому лучше предварительно вращая вал тем, чем будете потом вращать при юстировке, замерить напряжение и, при необходимости, заменить резисторы на подходящий номинал, ну и делитель на щупе выставить в нужное положение.

Так как помощника у меня в тот момент не было, то пришлось вот так извращаться:

Важно не погнуть вал двигателя и что бы не было биения, да и скорость желательно невысокую, иначе осцилограмма слишком шумная будет (зависит от возможностей и разрешения вашего осциллографа), ну и сильно в тисках лучше не зажимать, иначе можно помять, либо
подшипник закусить.

Крепление энкодера:

Открутив чутка крепёжные винты энкодера можно спокойно изменять положение.
Их хода хватает что бы влёгкую перескочить половину синусоиды, так что можете представить,
какая нужна точность выставления - вручную подобрать практически невариант (либо очень повезти должно).
При увеличении фото, можно заметить, что я таки пытался поставить метки и потом по ним совместить  увы.

 

Что бы выяснить где какая фаза, нужно щуп последовательно подключить ко всем трём фазам и запомнить смещения синусоид друг относительно друга. 
Порядок такой: U V W.

Ну а дальше, цепляем второй щуп к выводу PU+, землю к минусу питания энкодера, начинаем вращение, смотрим осциллограмму, потихоньку (как уже писал, важны десятые доли градуса и меньше) вращая сам корпус энкодера добиваемся, что бы сигнал PU+ становился в высокий уровень в момент перехода синусоиды фазы U через 0 как можно точнее. Как в самом начале писал - на вашем энкодере может не быть выводов Pu PV PW, значит нужно пробовать другие варианты. 

Вот так примерно должна выглядеть осциллограмма при правильной юстировке:

Переход через 0 - горизонтальная линия.
Жёлтая - выход с PU+ энкодера, зелёная - выход фазы U, при переходе через ноль она пересекает горизонтальную линию снизу вверх.
Осциллограммы каждого канала удобнее наложить друг на друга - практически любой софт это позволяет сделать. Триггер можно выставить по каналу PU+, что бы не скакала осциллограмма.

Крупнее:

Тут уже осциллограф больше не может.

Кстати, вот так выглядит юстировка, если она по импульсу PZ+ (если нет выводов PU PV PW): 

Импульс достаточно короткий, что бы поймать его пришлось обороты сильно снизить и разрешение до максимума поднять.
ВАЖНО - это только для способа юстировки, когда нет выводов PU+ PV+ PW+ у энкодера и юстировка идёт по PZ+.

Можно проверить соответствие остальных фаз - после выставления они так же будут совпадать.

Навсякий случай предупрежу, что на многих дешёвых китайский осциллографов щупы друг от друга не изолированы и земля у них "общая", так что не попутайте при подключении. Землю на среднюю точку и на минус питания, иначе можно спалить энкодер. Ну и осциль такой лучше подключать к ноутбуку/планшету, отключённому от сети т.к. могут быть сильные наводки.

 

Прошу прощения, если что-то не так назвал или не так выразился. Попытался как можно проще объяснить.

Вот, в общем то, и всё. Удачи!

[Papagar 0]

Здравствуйте. Уважаемый PavelK. После долгих поисков помощи на просторах инета наткнулся на Вашу тему. Такой конкретики я даже не надеялся найти - повезло. Хочу поделиться своими изысканиями в настройке энкодера на СД. Эл. двигатель у меня 1FT5 Сименс. Тахо и ДПР родные я удалил, на их место приторочил энкодер с ABZ и UVW, купил ПЧ, плату расширения к нему и запустил моторчик. Моторчик запустился с дрожью. После долгих размышлений методом проб и ошибок было выяснено, что более-менее правильная работа электродвигателя получается при cовпадении Z+ с максимумом фазы W и при переходе среза импульса U+ через тот же максимум.

W_ZPLUS.BMP

 

 

W_UPLUS.BMP

Хотелось бы знать Ваше мнение по этому поводу.

Вопрос этот для меня очень не теоретический, работаю с металлообрабатывающими станками.

Изменено 12 апреля 2021 пользователем Papagar
Не разобрался, как вставить картинку.

[PavelK 1 525]

Здравствуйте.

17 часов назад, Papagar сказал:

1FT5 Сименс

Он вообще синхронный (предполагаю, что да, но всё же...)?  Асинхронники настраиваются со смещением.

А что за драйвер?  У драйвера PID напряжения/тока настроили?

17 часов назад, Papagar сказал:

более-менее правильная работа электродвигателя получается

А какие Ваши критерии правильной работы?  Какая ошибка позиционирования от драйвера под нагрузкой (по меркам самого драйвера)?

[EvoGraf 0]

Добрый день. Интересует вопрос про юстировку энкодера привода ESTUN EMJ-10APB22. Как правильно сделать на нем юстировку? 

[PavelK 1 525]

EvoGraf  Здравствуйте.  Именно с этим дело не имел, но принцип то одинаков. Возникли какие-то проблемы?

[EvoGraf 0]

03.02.2022 в 19:13, PavelK сказал:

EvoGraf  Здравствуйте.  Именно с этим дело не имел, но принцип то одинаков. Возникли какие-то проблемы?

Доброе утро. В моем энкодере отсутствуют выводы PU+, PV+, PW+. Есть только A, B и C.

[PavelK 1 525]

Посмотрите по осциллограмме какие соответствуют.  

[Pavelm 0]

Приветствую

У меня такой же мотор с энкодером

Одна из осей станка  чпу вываливается в аварию , поменял энкодеры местами с юстировкой по вашей методе оугается  на  один из энкодеров...

Сигналы идентичные - установив оба мотора с энкодерами через ремешок и приводом от шуроповерта .

Но  сигнал с  осциллографа не синхронизируется при синхронизации от другого  энкодера- по идее должны.,

Поэтому мысль - может энкодер поменял колличество импульсов- у вас не такая была проблема ?

[PavelK 1 525]

Здравствуйте.

3 часа назад, Pavelm сказал:

Одна из осей станка  чпу вываливается в аварию

Как именно "вываливается"? Ошибка на драйвере? Это вполне может быть из-за неправильной настройки PID на драйвере. С чего вообще началось?

3 часа назад, Pavelm сказал:

Но  сигнал с  осциллографа не синхронизируется при синхронизации от другого  энкодера- по идее должны.,

Что-то ничего не понял чего с чем Вы пытаетесь синхронизировать. Можно подробнее?

 

 

[Pavelm 0]

Программа время от времени выдавала ошибку positioner error , и в какой то момент она стала постоянной и станок перестал работать.энкодеры менял местами и понял что дело в энкодере. Сигналы Z+ с двух энкодеров вращающихся одним ремешком ведут на экране так: Z одного энкодера стоит на месте а другого бегает как будто энкодер стал выдавать другое количество импульсов.

У нас еще и энкодер такой не найти...купил бы 

[PavelK 1 525]

1. Зачем вы одновременно с двух энкодеров пытаетесь сигнал снять? ПО осциллографа поддерживает индивидуальные триггеры на каждый канал?

 

 

[Pavelm 0]

6 часов назад, PavelK сказал:

1. Зачем вы одновременно с двух энкодеров пытаетесь сигнал снять? ПО осциллографа поддерживает индивидуальные триггеры на каждый канал?

 

 

Чтобы увидеть разницу в работе энкодеров .

[PavelK 1 525]

Эти энкодеры есть на разное кол-во импульсов, так что может быть и отличается.
Лучше таки измерять индивидуально по каждому энкодеру частоту т.к. всё же может отличаться на некоторое время момент срабатывания у каждого.
Ну или мерять без триггера, записывать и проверять смещение если софт осциллографа позволяет.

[Pavelm 0]

10 часов назад, PavelK сказал:

Эти энкодеры есть на разное кол-во импульсов, так что может быть и отличается.
Лучше таки измерять индивидуально по каждому энкодеру частоту т.к. всё же может отличаться на некоторое время момент срабатывания у каждого.
Ну или мерять без триггера, записывать и проверять смещение если софт осциллографа позволяет.

В том и прикол, как будто энкодер сам поменял колличество импульсов- за оборот. Такое не встречалось у вас?

[PavelK 1 525]

14 часов назад, Pavelm сказал:

сам поменял колличество импульсов- за оборот

Такого ещё не бывало =) 

[Vic-vla 0]

Вопрос, как определить именно первую фазу U?

Любая из фаз будет опережать предыдущую, и так по кругу))

[PavelK 1 525]

22.06.2023 в 13:54, Vic-vla сказал:

Вопрос, как определить именно первую фазу U?

Любая из фаз будет опережать предыдущую, и так по кругу))

Двухлучевой осциллограф нужен в идеале, или что бы у энкодера был PZ импульс и смотреть временное смещении (но геммор).
Щуп ставите на любую фазу, триггер синхронизации осциллограммы назначаете на него.
Вторым смотрите смещения двух других относительно той, на которой триггер вот и всё =)