El video le brinda los conceptos básicos de los codificadores rotativos de bricolaje

¿Es realmente posible construir un codificador rotatorio con una lata aplanada y algunos fotodetectores? Seguro que es posible, pero ¿qué resolución obtendrás de una construcción así? ¿Hay alguna forma de hacer que trabajen en un proyecto de bricolaje como enrutador CNC? Si presta atención a lo básico, la respuesta es sí, y [HomoFaciens] quiere demostrárselo con este video detallado de diseño de codificador de código doméstico.

Los lectores leales de La-Tecnologia definitivamente reconocerán [HomoFaciens] a partir de varias apariciones anteriores en estas páginas, incluido este hardware de enrutador CNC reciente. Cuando nos encontramos por primera vez con sus versiones, admitimos que se compraron uno o dos trucos en los codificadores caseros, pero si miras los resultados que logra obtener de sus versiones, rápidamente te das cuenta de cuánto puedes lograr con muy poco. El video es una introducción al diseño de código, que lo atraviesa a través de los conceptos básicos de la detección de rotación mediante fototransistores y cómo se necesitan un par de detectores para determinar la dirección de rotación. También analiza los méritos relativos del número de dientes en el hacha; resulta que más no es necesariamente mejor. Y finalmente logra transformar un motor de limpiaparabrisas de automóvil en un servicio de alto par, lo que podría ser un truco útil.

  • pícaro vil dice:

    Esto es realmente genial, sería genial transformar un ejercicio en un lanzamiento.

    • Hyratel dice:

      término equivocado. puedes convertirlo en un servicio, pero no en un paso

      • dinamodan dice:

        Realmente, no es un paso, sino un mejor servicio, en muchos sentidos, que un paso. Hice esto con los excelentes codificadores ópticos de las impresoras de inyección de tinta. Es posible programar un arduino para aceptar entradas de paso y dirección de otro arduino con firmware GRBL, y ejecutar los motores como lo haría con un paso, con las entradas de su controlador de paso y dirección.

      • Greenaum dice:

        Bueno, 2 pasos para una revolución.

  • macona dice:

    Con buena pinta. Los codificadores en los servicios modernos son bastante sorprendentes, tengo algunos servomotores Yaskawa Sigma V, 50 y 100W y más o menos como un motor NEMA 17. Vienen de serie con codificadores absolutos de 20 bits, es decir, 1.048.576 cuentas por rev. Loco, la nueva serie Sigma 7 tiene codificadores de 24 bits (16.7 mil cálculos por rev)

    • Tiburón dice:

      Por desgracia, eso es impresionante. ¿Para qué aplicaciones están diseñadas? Parece demasiado grande para las impresoras de inyección de tinta. ¿Son estos "locos" caros?

      • macona dice:

        Existen algunas ventajas de los codificadores de alta resolución. Una es que es posible que no necesite un velocímetro para una aplicación en la que necesitaba una resolución más alta que la tecnología de codificación de tiempo permitida. Un ejemplo son los soportes telescópicos. La mayoría de los caballos son conducidos por gusanos y tienen un error periódico inherente al gusano que mueve el engranaje principal. Con una cámara de alta resolución, puede quitar la caja de cambios y conducir el telescopio directamente, lo que es realmente útil para cosas como la astrofotografía. Además, no hay reacción de la caja de cambios que le cause problemas. Por supuesto, puede ser una cuestión de desajuste inercial lo que podría hacer que la configuración de PITA.

        La mayoría de estos discos, que se ejecutan en estos codificadores de alta resolución, también tienen funciones de engranaje electrónico integradas donde puede suspender la resolución del codificador para satisfacer una necesidad específica. Supongamos que usa el volante en modo de pulso por pasos / direccional y desea que se coloque un tornillo de bola para que se mueva una distancia numérica razonable en lugar de algo con muchos lugares decimales, con una resolución alta puede llegar a una relación para llegar allí.

        Los motores de codificación más alta también funcionan con mayor suavidad, especialmente a velocidades muy bajas.

        Sí, estos motores son nuevos bastante caros. Creo que el nuevo precio de uno de los motores de 100 libras de la serie Sigma V supera los $ 2000 y luego todavía tienes que comprar la unidad. Pero en eBay puedes comprar los servicios usados ​​por alrededor de $ 100 y gané muchos discos NIB por alrededor de $ 40 cada uno. Aunque normalmente se venden por mucho más, tuve una suerte increíble. Utilizo servicios en casi todos mis proyectos, mi torno Monarch tiene 5kw Mitsubishi para el motor del husillo, mi fresadora CNC tiene motores Mitsubishi 1kw para X e Y, 1.5kw para Z y 3.5kw para el husillo. El cortador láser que utilicé motores de cepillado de CC con unidades de disco Elmo, mi torno CNC, utiliza servicios de Mitsubishi, y mi soldador láser utiliza Yaskaw Sigma II más antiguos. El telescopio que construí también utiliza los servicios de Mitsubishi.

        Si alguna vez está construyendo una máquina con servicios, le recomiendo que utilice paquetes de servicio / conducción más recientes de Mitsubishi o Yaskawa / Omron. Serie MR-ho MR-J2 o más reciente para Mitsu y Sigma II o más reciente para Yaskawa. Pasaron una cantidad increíble de tiempo en el ajuste automático y mejora con cada iteración de los discos. Pueden manejar cambios de carga inmediatos y casi no tiene que hacer nada personalizable sabiamente después de instalarlos. Los servicios económicos sin escobillas de China como los Leadshine e incluso las hermosas atracciones de Granite de Europa no se comparan con la facilidad de operación e instalación que tienen los discos Mitsubishi y Yaskawa.

        • Norberto dice:

          Intentaré echarle una mano a uno de esos servomotores industriales para futuros videos.

          • macona dice:

            Hay muchas variantes de disco en la misma serie para Yaskawa y Mitsubishi. Algunos son más útiles que otros como con la capacidad de usar paso / dirección, analógico o codificador después de las entradas. Otros utilizan protocolos de comunicación en serie que no son útiles fuera de la automatización industrial. Si tiene alguna pregunta sobre la elección de una unidad de servicio, hágamelo saber.

            Aquí hay un video antiguo que creé para que alguien demostrara el modo de seguimiento de código en la unidad Mitsubishi: https://www.youtube.com/watch?v=FT5Z4nvCtxo

        • Tomás dice:

          La alta resolución no es lo mismo que la precisión, y gran parte de esto es marketing.

          La mayoría de los codificadores rotativos industriales utilizan una señal de salida de seno / coseno analógico además de algún tipo de indicación de posición absoluta en serie. Luego, puede, mediante la conversión A / D de la señal seno / coseno, calcular la clave inversa y decidir si necesita una señal de alta resolución o alta frecuencia o ambas.

          Hay algunos codificadores industriales patentados, como los codificadores de 20 bits mencionados anteriormente, pero tendrá problemas para descifrar la señal en serie con una tasa de bits alta, ya que la tasa de baudios suele estar en el rango de megabits alto. La mayoría de los UART de microcontroladores no pueden manejar esto; necesita una FPGA. La ventaja de usar un codificador en serie de alta resolución es marginal, porque con la señal de salida de seno / coseno convencional (128, 256 o 512 períodos por revolución son comunes) se obtiene la misma precisión. O mejor aún. La pregunta no se trata realmente de la resolución, sino de la precisión. Cualquier codificador rotatorio estándar de la industria hoy en día es mucho más preciso que el vehículo me dran si está utilizando algo que no sea la transmisión directa sin correas ni engranajes. Y nuevamente la pregunta es si necesita una alta precisión o una posición muy dinámica en milisegundos. Configuración automática de bucle de control y estándar real para una amplia variedad de discos de servicio. Pero con las soluciones de codificación analógica, tiene una selección mucho más amplia de hardware usado barato.

          Mi sugerencia sería usar un disco que no solo sea económico sino que tenga una interfaz bien documentada (por ejemplo, CANopen, EtherCAT) que pueda usar para sus futuros proyectos de bricolaje y que pueda interactuar con su computadora o con BeagleBone o cualquier otra cosa.

          • Norberto dice:

            Es bueno ver que hay otro experto a quien consultar si necesito codificadores industriales. Sí, la documentación es fundamental y cuanto mejor es, más tiempo te ahorra. Y otro sí: la resolución no es nada sin precisión. Al hacer un video, siempre es bueno tener un dispositivo defectuoso para demostrar los puntos débiles y bueno para mostrar que siempre hay formas de evitar esas deficiencias.

  • Dan dice:

    Gran recurso, mucha información útil en ese video. El hacha de la impresora es interesante, me pregunto si podrías hackearme un viejo disquete con una rueda de codificación magnética. 28 sectores de 512 bytes le permitirían tener 7168 divisiones, cada una con su propio código de posición de 16 bits, o una precisión de 0,05 grados. No necesitaría los pasos en el disquete, solo un disco con la plantilla de código de sector / byte y el cabezal de lectura. De hecho, si puede hacer 28 × 512 bytes en las rutas internas más cortas, la ruta externa podría contener muchos sectores adicionales, por lo que puede ser posible una precisión de 0.01 grados.

    • Dan dice:

      Perdón por los errores tipográficos, de todos modos entiendes la idea ...

    • macona dice:

      Suponiendo que tiene que leer los datos del sector, tendría un problema si se detuviera en medio de un codificador e interrumpiera la lectura. Hay codificadores magnéticos por ahí. Algunos de ellos no están mal.

      • Dan dice:

        Oh, puedes arreglar eso con un pequeño patrón a través de las pistas, así que cuando comienzas, te das la vuelta un poco, luego mueves la cabeza para leer la posición y luego cuando sabes que te vas a ir. Incluso puede usar un par de registros de desplazamiento de 16 bits y puertas N / AND para establecer y olvidar la posición a la que necesita rotar. Cargue un objetivo en el registro 1 y cuando el flujo de bits de entrada del disco coincida, se activará una parada. Sin embargo, eso no le permite hacer cosas agradables con el control de desaceleración acelerada, para eso necesita un MCU o FPGA mirando las entradas.

        • Norberto dice:

          Supongo que la cabeza de un disquete solo puede leer datos mientras el disco gira a una velocidad revolucionaria. Recuerde que la señal es causada por inducción y el voltaje inducido es menor cuanto menor es la velocidad del disco. No recibirá una señal clara cuando inicie / detenga este disco codificador especial.

          • Dan dice:

            Eso puede ser un problema fatal, primero debes intentarlo. Dudo que se hayan revelado los detalles del desempeño de los titulares de lectura de la "generación final", pero ciertamente sería útil tener esas especificaciones. Lo pondré en mi lista de cosas pirateadas, porque estoy seguro de que la geometría incorporada y la precisión en esas unidades de disco se pueden usar, es algo similar.

          • Dan dice:

            Problema resuelto, como encontrar el problema de posición cuando está en pausa, simplemente oscile el brazo de la cabeza y dispara la señal. Recuerde que tenemos un control completo del patrón de bits en el disco, por lo que la ruta externa puede ser ancha por 3 rutas normales. Incluso entonces, es posible que solo necesite un movimiento inferior al ancho total de la vía.

    • Redhatter (VK4MSL) dice:

      Hace años, hicimos algo similar para un proyecto de cosechadora eléctrica. (Prototipo comercial, no piratería doméstica).
      El motor tenía sensores de impacto de pasillo integrados en el estator que detectaban los polos del rotor que pasaban sobre ellos. Se colocaron en las diferentes fases del estator; Motor trifásico, por lo que 3 detectores.
      Obtendríamos un patrón gris de 3 bits. Sin embargo, una desventaja era similar a la de los códigos mecánicos: los sensores de pasillo aún necesitaban ser revelados para obtener un cálculo preciso.

    • dinamodan dice:

      Sí, probablemente podrías esta. Utilice un par de controladores de bobina con detección de halo (frente a transistor de 4 patas) que se encuentran comúnmente en los entusiastas de las computadoras.

  • Redhatter (VK4MSL) dice:

    Me pregunto qué tan bien bloquearía la tinta / tóner los infrarrojos. En teoría, podría "imprimir" un codificador de rotor en la parte superior de una película transparente y cortarlo, pegándolo a un disco de plástico transparente para hacer un rotor más preciso. La colocación cuidadosa de los detectores en el estator debería permitirle resoluciones bastante altas.

    • pter dice:

      No me molestaría. Puede separar una inyección de tinta y obtener un codificador de alta distinción (mil pulsos / rev) del eje que mueve el papel. Además, obtienes el sensor óptico cuadrático igual.

    • Norberto dice:

      Intenté eso, pero la señal no fue tan buena como con el disco de metal. Con mi (vieja impresora láser barata) es comparable a la absorción de papel como se muestra en el video. Tal vez con una mejor impresora láser pueda crear discos codificados en la película superior, pruébelo.

  • Emma dice:

    Parece que mi primer intento de publicar en esta página fue bloqueado por razones desconocidas. Intenté publicarlo de nuevo pensando que de alguna manera había presionado incorrectamente el botón "publicar un comentario", pero fui recibido de inmediato con un mensaje que decía que ya había publicado ese mensaje. Han pasado muchas horas y, sin embargo, mi mensaje no se encuentra por ninguna parte.

    Continúo, con la esperanza de que algún día o un año de alguna manera llegue aquí. Ahora proporciono información adicional sobre la creación de codificadores ópticos con la inclusión del enlace a información, programas y plantillas, para ayudar a la creación de estos codificadores ópticos.

    http://www.mindspring.com/~tom2000/Delphi/Codewheel.html

    Espero que esto ayude.
    -

    • Dan Maloney dice:

      Parece que su primer comentario fue marcado como spam debido a los enlaces.

      • Emma dice:

        ¿Y cómo llegaste a esa conclusión porque mi primera publicación no es visible?

        ¿Cómo podría ser por un enlace, porque hay un enlace en el comentario al que estás respondiendo?

        • Marcos dice:

          Nos pasa a la mayoría de nosotros. Un enlace en su comentario hará que permanezca activo por un tiempo hasta que un moderador pueda verificar el enlace. A veces, esto puede llevar muchas horas.

          • Greenaum dice:

            Creo que después de haber publicado algún tiempo, sus enlaces aún funcionan. O eso, o algunos enlaces están en la lista blanca en línea. Y quizás también una lista negra. ¿Quién sabe?

  • guardia de tierra dice:

    ¿Cómo coordinar 3 de estos en cnc (por ejemplo, con grbl)? Declaro que podría usar un algoritmo PID para cada uno, pero si x alcanza su objetivo antes de y, el resultado se desactivará. Hmm, me parece que grbl envía solo un paso a la vez, por lo que tal vez la cantidad de deshabilitación no sea mucha.
    Entonces, ¿cnc solo usaría pid en cada uno para solo 1 paso? Parece que esto se movería lentamente (al menos en grbl).
    Si no publica grbl, pero algún otro controlador que pregunta "x vaya 50 y vaya 1000", ¿cómo coordinaría los PID para que lleguen al mismo tiempo?

    • Norberto dice:

      Por supuesto, debe asegurarse de que ambos ejes estén sincronizados, lo que se logra mediante una transmisión de un solo paso, por lo que un algoritmo PID simple no tiene (casi) sentido. grbl utiliza algoritmos más complejos para optimizar la velocidad de la máquina:
      “Grbl incluye una gestión de aceleración completa con vista previa. Eso significa que el controlador analizará hasta 18 movimientos en el futuro y planificará sus velocidades hacia adelante para ofrecer una aceleración suave y curvas suaves. "

    • macona dice:

      El control cnc tiene un planificador de trayectoria que calcula qué tan rápido debe ir cada eje y maneja el cálculo de la aceleración / desaceleración que está allí. Además, con una máquina CNC, los bucles PID son mucho, mucho más ajustados y responden mejor, por lo que debe compensar poco. Además, los mejores discos tienen una ganancia previa configurable, que compensa el siguiente error inherente a los servicios.

      • guardia de tierra dice:

        El planificador de trayectoria en GRBL (que controla la aceleración) no tiene nada que ver con el motor / PID. GRBL solo acelera la velocidad de transmisión de pasos a cualquier controlador de motor aguas abajo (entre GRBL y los motores).

        Entonces mi pregunta permanece.

        ¿Puede explicar el "flujo hacia adelante"? (No entiendo cómo puede alcanzar la velocidad máxima con el servicio si el controlador del motor solo sabe que un paso solicitó grbl; no sabe si viene otro paso, por lo que no puede girar al máximo de rpm o puede saltar).

        Estoy terminando mi compilación de cnc con steppers / GRBL, por lo que este tema me interesa (mira mis videos de YouTube por mi nombre de usuario).

        • guardia de tierra dice:

          Ps: uso mis propios bloqueadores programados que obtienen información de paso / dirección grbl.

        • guardia de tierra dice:

          Investigué y respondí mi pregunta:

          Aunque grbl solo genera un paso a la vez para cada eje, su controlador de motor puede rastrear los pasos totales y, por lo tanto, la posición absoluta necesaria. Use esto como el objetivo en el código de servicio, que actualiza continuamente la posición del motor (¡creo que el código PID completo podría en realidad!) Ser bastante ordenado.

        • macona dice:

          No uso GRBL, me refería a lo que sucede en los controles comerciales que en realidad controlan todo el ciclo de servicio, como el control de FANUC.

          En el modo por pasos / direccional, los pulsos entran en un contador y el disco de servicio simplemente intenta quedarse con él, básicamente. Los discos más nuevos tienen mucha inteligencia para que funcionen bien.

          El flujo hacia adelante no es algo con lo que haya lidiado realmente, no lo uso generalmente en los discos que uso. Puede encontrar más información aquí: http://support.ctc-control.com/customer/elearning/younkin/currentFeedForward.pdf

        • MarSik dice:

          Puede ver las fuentes del proyecto MechaDuino. Usan un motor BLDC con un codificador (campo magnético) y un lazo PID. El código era un poco complicado, pero lo suficientemente simple de entender.

          https://la-tecnologia.com/2016/06/01/mechaduino-closed-loop-stepper-servos-for-everyone/
          https://github.com/jcchurch13/Mechaduino-Firmware

        • Tomás dice:

          Hola,

          > No entiendo cómo puede obtener la máxima velocidad con el servicio si el controlador del motor solo sabe que un paso solicitó grbl; no sabe si viene otro paso, por lo que no puede girar a las rpm máximas o podría saltar.

          La respuesta es, de hecho, que no se puede alcanzar la “velocidad máxima” con un servicio de varios ejes a menos que exista un controlador de circuito cerrado extraordinario para el error de seguimiento del sistema de varios ejes.

          Es decir, el controlador de posición debe retroalimentar la posición de momento real de cada eje y poder comparar esto con el punto de ajuste solicitado. La variable operativa (o de corrección) puede ser simplemente el parámetro (tiempo) del punto de ajuste curvo (3D). Además, IMO, puede diseñar el sistema de modo que el controlador superior pueda "devolver el tiempo" si se requiere una acción correctiva negativa. También es posible controlar la velocidad de progreso del parámetro de la curva en lugar del parámetro.

          La forma más simple de esto para un sistema de bricolaje puede ser ralentizar la generación de pulsos de paso siempre que el error de seguimiento exceda un límite dado.

          Pero, de nuevo, si tiene servicios bastante grandes, un planificador de trayectoria con un factor de seguridad razonable para la aceleración máxima y la velocidad de cada eje probablemente sea igual de bueno.

  • Pensador dice:

    No hay tema pero tengo que decir que [homo faciens]'publicaciones y tortugas por favor tanto por su enfoque útil de análisis / bajo presupuesto alto como por el acento de Arnold.

    Por supuesto, con este video, “Ven a la choppa” sería apropiado.

    • Norberto dice:

      ¡Gracias!
      ... pero no molestes al padre de las máquinas finales;)

    • CMH62 dice:

      +1 ... Pensador, espero "Volverás" con más comentarios de este tipo en el futuro. 🙂

    • Elliot Williams dice:

      Acordado. Vi este video (de servicio) y luego disfruté viendo aproximadamente una hora de sus otros videos. Cosas realmente geniales. ¡Gracias, Norbert!

      El que tiene el chasis de automóvil automático es asombroso / asombroso. Creo que es el final de una publicación sobre "grandes motores".

      Vi un par también en alemán, solo para escuchar si tiene el mismo acento y baja expresión. ¡Sí! Es asombroso. ¿Pero no es Arnold un austriaco?

      • Norberto dice:

        ¡No, gracias!
        No tienes que temer que te lastime el coche automático. Mientras tanto se convierte a 2CV (el proceso de restauración casi ha terminado). Fue solo la broma final al final de mi video sobre computación física. Nunca condujo más de 10 my nunca salió a la carretera (la secuencia corta de la carretera fue grabada por otro 2CV con solo el capó quitado y yo en el volante).

        Comienzo mis videos escribiendo un guión y la pista de audio se graba oración por oración para poder eliminar los errores de inmediato (especialmente las oraciones de la versión en inglés generalmente deben grabarse más de dos veces hasta que el resultado sea aceptable). Es un discurso menos natural, pero así es como me gusta.

        Sí, Arnold es nativo de Austria.

  • alberto dice:

    http://www.bushytails.net/~randyg/encoder/encoderwheel.html
    de un archivo de la-tecnologia ... hace mucho tiempo.
    73

  • ruido accidental del abismo dice:

    http://ams.com/eng/Products/Position-Sensors
    solo digo

  • ottoragam dice:

    Realmente desea ver mi proyecto si está interesado en usar codificadores magnéticos
    https://la-tecnologia.io/project/8418-magnetic-incremental-rotary-encoder

Alana Herrero
Alana Herrero

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