Система управления приводом диска проигрывателя Арктур-006 на микроконтроллере.

[sashmich]

Допилил постепенно схему и прошивку. Вместо штатных индуктивных датчиков положения полюсов ротора использовал аналоговые датчики Холла типа SS49. Микроконтроллер STM32F103C8T6, точнее готовая миниатюрная отладочная плата с ним. Схема усилителей тока катушек статора аналогична схеме Электроники ЭП-060, сделана на операционнике с двухтактным каскадом на выходе, охваченная ООС по току нагрузки. На ОУ А3 и транзисторе Q1 сделана схема поддержания искусственной средней точки, равной половине напряжения питания, для выходных усилителей, эмиттер транзистора является общим для питания микроконтроллера, компараторов и датчиков Холла. Компараторы А1 и А2 служат для формирования прямоугольных импульсов, из сигналов датчиков фаз A и B. По разнице во времени между приходом этих импульсов микроконтроллер рассчитывает скорость вращения диска. Резистором R5 можно точно подстроить скорость вращения по стробоскопу.
Переключение скорости вращения 33 и 45 оборотов, а также остановка диска пока не сделано программно, трудностей тут не видно.
Алгоритм почти полностью повторяет работу аналоговой схемы. Сигналы датчиков положения полюсов ротора оцфровываются АЦП, далее несложная обработка по амплитуде, в зависимости от текущей скорости вращения, и вывод посредством ШИМ. Параллельно происходит измерение скорости вращения диска и работа стробоскопа, для этих целей использованы отдельные таймеры микроконтроллера. Регулировка и поддержание скорости вращения осуществляется с помощью алгоритма ПИ-регулирования. В установившемся режиме, при скорости диска >30 об/мин происходит автоматическое выравнивание амплитуд сигналов датчиков фаз. В аналоговой схеме для этих целей служат два подстроечника перед детекторами.
Конструктив в данный момент сделан в виде макета из плиты ДСП, на которой смонтирован шпиндель диска и блок статора. На фото общий вид, датчик скорости и плата. Видео работы здесь https://yadi.sk/i/mPoTYH1m3PoeDa
В архиве папка с проектом CubeMX. Написано в Keil 5. Это рабочая, но не завершённая версия. В папке Turntable_Drive\MDK-ARM\Turntable_Drive лежит hex файл прошивки для программатора.

[straus]

Вы не поняли о чём речь. Я про ток, который проходит через индуктивные датчики положения полюсов ротора. Там потом детекторы. Посмотрите схему.

Тот вариант вообще плохой, поскольку теоретически способствует увеличению детонации. Тем больше, чем меньше отношение между частотой генератора и частотой импульсов с датчика.

[Александр Котов]

Я с такими сталкивался только в Unitra изделиях.

Оно и есть Unitra.

[Leoniv]

Я с такими сталкивался только в Unitra изделиях.

Такой же двигатель в Fisher MT-6225, 6250, Nordmende RP 1200, Pathe Marconi TL 159 V, ЭП-060.

Достаточно-ли будет фильтра чтоб из меандра сделать синусоиду?

Использую вот такой фильтр:



Частота 62.5 кГц. Даже можно регулировать амплитуду, если на входе менять скважность ШИМ.

Увеличивать количество полюсов в сверхтихоходном двигателе приходится, если невозможно обеспечить нужную форму тока в катушках, и масса диска не позволяет сгладить оставшуюся неравномерность момента вращения.

Масса диска сглаживает неравномерность лишь в какой-то степени, поэтому увеличение количества полюсов всегда желательно. Иначе будет вот такое безобразие, характерное для прямоприводных аппаратов с обычным двигателем:



У многополюсного двигателя такого безобразия нет, хотя есть другое безобразие - рабочая частота двигателя попадает в звуковой диапазон и есть рокот. Вот с ним сейчас и борюсь. Планирую сделать новый статор с неявнополюсной обмоткой со скошенными витками.

Причём именно форма тока (именно ею определяется магнитный поток) должна быть согласована, а не форма напряжения

Катушки двигателя питаются именно током, в усилителях реализована обратная связь по току.

Тот вариант вообще плохой, поскольку теоретически способствует увеличению детонации. Тем больше, чем меньше отношение между частотой генератора и частотой импульсов с датчика.

Отношение там достаточное - 33 Гц против 60 кГц. Да, и с датчика там идут не импульсы, а синус. Управление двигателем синусоидальное.

[straus]

У многополюсного двигателя такого безобразия нет, хотя есть другое безобразие - рабочая частота двигателя попадает в звуковой диапазон и есть рокот.

Рокотом ты называешь механический рокот из-за неравномерности тяговой характеристики двигателя на переходе от полюса к полюсу, или магнитную наводку на головку? Неравномерность тягового момента решается, но достаточно сложно - очень точное расположение полюсов статора (при трёх фазах нужно строго 120 градусов смещения по пути вращения), далее очень точное размещение датчиков положения и их электронная балансировка по постоянному смещению и усилению синала, и очень точное изменение тока в тяговых катушках для отсутствия пульсаций момента вращения.

Планирую сделать новый статор с неявнополюсной обмоткой со скошенными витками.

Посмотри сервисный мануал на вертушки Studer/Revox. Там разбирается вопрос, как механической регулировкой датчиков положения устранить пульсации вращающего момента.

Отношение там достаточное - 33 Гц против 60 кГц. Да, и с датчика там идут не импульсы, а синус. Управление двигателем синусоидальное.

Стоп. Вот тут не понял. 33 Гц с датчика будет только при одной паре полюсов на роторе. При 16 парах будет уже 533 Гц, а при 120 парах соответственно почти 4 кГц. Поскольку индуктивный датчик питается переменным напряжением, то его выходной сигнал зависит не только от момента прохода ротора, а и от мгновенного значения напряжения с генератора. Поскольку они не синхронизированы - на выходе всех датчиков будут биения между частотой генератора и частотой вращения. Соответственно ток в тяговые катушки в каждый период будет закачиваться всегда с разной непредсказуемой задержкой, от нуля до отношения частот, и это даст пульсации вращающего момента.

[Leoniv]

Рокотом ты называешь механический рокот из-за неравномерности тяговой характеристики двигателя на переходе от полюса к полюсу, или магнитную наводку на головку?

Дело не в магнитной наводке. Рокот появляется в результате вибраций, возникающих при работе двигателя. Основная составляющая рокота - вторая гармоника частоты питания двигателя. Точно то же самое вижу MEMS-акселерометром на шасси проигрывателя и на подшипнике диска.

Неравномерность тягового момента решается, но достаточно сложно - очень точное расположение полюсов статора (при трёх фазах нужно строго 120 градусов смещения по пути вращения), далее очень точное размещение датчиков положения и их электронная балансировка по постоянному смещению и усилению синала, и очень точное изменение тока в тяговых катушках для отсутствия пульсаций момента вращения.

Эти меры влияют на первую гармонику. Действительно, при точной настройке она практически исчезает. Но вторую гармонику таким способом убрать не получается. Снижение второй гармоники происходит при увеличении зазора в двигателе. Так ее можно свести практически к уровню шума виниловой массы (спектральная плотность которого растет с уменьшением частоты и на 66 Гц довольно высокая). Но при увеличении зазора падает максимальный момент двигателя, разгон становится некомфортным.

Посмотри сервисный мануал на вертушки Studer/Revox. Там разбирается вопрос, как механической регулировкой датчиков положения устранить пульсации вращающего момента.

Видел.

Стоп. Вот тут не понял. 33 Гц с датчика будет только при одной паре полюсов на роторе. При 16 парах будет уже 533 Гц, а при 120 парах соответственно почти 4 кГц.

Странно как-то считаете. При одной паре полюсов частота будет 0.555 Гц. Здесь 120 полюсов (60 пар), частота будет 33 1/3 Гц.

Поскольку индуктивный датчик питается переменным напряжением, то его выходной сигнал зависит не только от момента прохода ротора, а и от мгновенного значения напряжения с генератора. Поскольку они не синхронизированы - на выходе всех датчиков будут биения между частотой генератора и частотой вращения. Соответственно ток в тяговые катушки в каждый период будет закачиваться всегда с разной непредсказуемой задержкой, от нуля до отношения частот, и это даст пульсации вращающего момента.

Частота питания датчиков слишком высокая (60 кГц), чтобы появились подобные эффекты. Сигнал датчиков после детектора выглядит как чистый синус, несущая частота хорошо фильтруется. Да и не в форме питающего тока дело. У меня есть трехфазный генератор синусоидального сигнала. Я пробовал питать двигатель чистым синусом с идеальным сдвигом 120 градусов (пробовал и другие углы). Картина совершенно не меняется. Как была в спектре составляющая 66.66 Гц, так и осталась.

[straus]

Странно как-то считаете. При одной паре полюсов частота будет 0.555 Гц. Здесь 120 полюсов (60 пар), частота будет 33 1/3 Гц.

Да, то я протупил жёстко. 33 оборота ведь в минуту, а не в секунду. Бывает.

[evgeni]

причешу схему с прошивкой и выложу.

Уважаемый автор. Не сочтите за наглость, но не могли бы Вы выложить результаты ваших трудов как есть(схему, прошивку, по возможности исходники, вдруг чего допилить захочется). Есть желание повторить. Причесывать буду сам.
П.С., схему увидел, дело за прошивкой.

[evgeni]

Offтопик:
архив не открывается

[sashmich]

Offтопик:
архив не открывается

Для проверки скачал и открыл. Архиватор WinRar 5.50 32-bit.

[evgeni]

Для проверки скачал и открыл. Архиватор WinRar 5.50 32-bit.

Благодарю.

Offтопик:
Стоял 3.17 rar он не открывал.