Друк

[Гість]

Ласкаво просимо, Гість. Будь ласка, увійдіть або зареєструйтеся.
24 Листопада 2024, 17:59:12

1 година 1 день 1 тиждень 1 місяць Назавжди

Увійти

[Новини]

•    Новини
•      Астрономія
•      Астрозаходи
•    Життя клуба
•      Новини
•      Проекти
•      Заходи
•      Звіти про спостереження
•      Документи
•    Статті
•      Обладнання та телескопи
•      Спостереження
•      Астрофотографія
•      Астрософт
•      Астрономія в Україні
•      Астрономи шуткують
•      Інше
•     
•      Файловий архів

Наш канал

Наші сайти

Астро-сайти

Програми

Наш канал

Наші сайти

Астро-сайти

Програми

[Грин]

Со времён сборок Синклеров валяется куча больших кнопок на герконах. Готов насыпать.

[АндрейЦ]

Что-то тема заглохла.
  Давайте, например, обсудим низкоуровневые алгоритмы управления двигателями, например, как осуществлять разгон/торможение. Наверное, каждый для себя уже решил эту задачу, но всё равно интересно. Читая форумы, я обнаружил, что некоторые для разгона и торможения используют операцию квадратного корня, а по-моему ничего сложнее сложения/вычитания и сдвигов для этого не нужно. Нужно вычислять координату как функцию времени, а не наоборот.
  Еще хотелось бы обсудить, нужны ли телескопу такие функции, как лунная скорость и солнечная скорость. При звездной скорости Луна будет уплывать из поля зрения со скоростью 30 секунд дуги за минуту времени, а Солнце  - 2.5 секунды дуги за минуту. Последнее, по моему, пренебрежимо мало.
 Вопрос с пультом управления так же не решен. Если брать на радио рынке пластмассовую коробочку и сверлить в ней дырки под кнопки, запаянные в плату, то это не технологично, не герметично, и не красиво. Хорошо бы использовать пленочную клавиатуру, это технологично и герметично), но я не нашел такой, какая мне понравилась бы. (Нужны кнопки: влево, вправо, вверх и вниз, и еще несколько.) Лучшая из тех, что есть - 12 кнопочная (4 строки, 3 столбца), но она слишком большая для размещения на пульте.
Бывают довольно красивые пульты ДУ от бытовой аппаратуры, но к ним нужно переделывать начинку под кабель, и ЖКИ туда не воткнешь.

У меня есть некоторый опыт использования разгона/торможения.Интересно, что на наших реальные железки ведут себя иногда не так, как думается.
При написании программы мы заложили в модуль (программный) несколько изменяемых вручную параметров и крутили их в процессе реальной работы.Мы добивались отсутствия механических резонансов и устойчивой работы привода в диапазоне скоростей перемещения.
Для начала определились с временем разгона и торможения.Заложили для начала разгон 10%, торможение 20%.Начали крутить. В полушаге получилось, что время разгона уменьшили до 0%.Время торможения в пределах до 20-30% почти ни на что не влияет.Озадачились .
Но поскольку интересовала работа а не теория, оставили как есть.
С новым драйвером на 3977 оказалось интереснее.Основной режим работы у нас "осьмушка".Вот сдесь и разгон и торможение заработали.Чем больше время, тем лучше работает железо.Получилось, что хорошие результаты такие 40% разгон, 30% торможение 30 % работа на полной скорости.Но это неприемлимо в нашем случае, т.к. значительно понижается скорость перемещения рабочего органа.Остановились на 20/10%.Нужно отметить, что в микрошаге двигатель вращается очень мягко и для телескопа с небольшой скоростью перекладки разгон/торможение можно и не закладывать.
Пробовали мы разные алгоритмы изменени скорости. Остановились на простейшем линейном.
В любом случае хорошо бы парамерты драйвера подогнать к реальному железу.Если это, конечно, возможно.

По поводу набора скоростей вопрос больше организационный.Ето ведь будут программные модули с разным к-том деления программного же таймера.Я думаю, если народу нужно, можно и дописать .

С коробками и клавиатурами ОГРОМНАЯ проблема .Я думаю мало желающих пользоваться продукцией Боплы.Там за 40-50(коробка)+ 40-60(плёночная клавиатура) долл. можно что то подобрать.Будет и технологично и герметично и сердито.

[oberon]

Со времён сборок Синклеров валяется куча больших кнопок на герконах. Готов насыпать.

а сам спектрум никому не нужен?

[IUnknown*]

Спектрум - не в тему !!!  Oberon, удали пожалуйста!

Тема не заглохла, просто движок форума забывает присылать уведомления, этот глюк постоянен и (судя по всему) неисправим.

Что касается самодельного пульта - согласен, сверлить дырки в пластмассе нетехнологично. Красиво ли? Я принесу подобный самодельный пульт на следующее собрание Клуба, там и оценим. А тем, кто жаждет новых идей, подкину одну: домофон импортный видели? там металлическая поверхность, кнопки прямо в ней - подозреваю, использованы емкостные датчики. Очень технологично и красиво, но и дорого!

Есть отдельное мнение о лунных и прочих скоростях. Я считаю, что разработчику стоило бы (по крайней мере) заложить соответствующий функционал в железо или софт. Во всяком случае, в Мидах и Целестронах такая опция есть.
Изредка есть необходимость в скорости слежения, отличной от звездной. Например, при фотографировании быстро движущихся объектов (комет или астероидов). Конечно, можно пытаться гидировать по самому объекту, но это не всегда возможно. Лучше всего задать смещения по осям в °/мин.

[IUnknown*]

Об необходимости ускорения/торможения хорошо написано в документе AN155 фирмы Silicon Laboratories (которая производит контроллеры Cygnal). Там же обсуждаются такие способы разгона/торможения, как Constant-Velocity и Constant-Acceleration, есть также блок-схема алгоритма и исходный код на С. Рекомендую!

[Андрей-Чечако]

Со времён сборок Синклеров валяется куча больших кнопок на герконах. Готов насыпать.

а сам спектрум никому не нужен?

Правильно, а еще модератор, пойди лучше мои стихи почитай
а в танчики в него играть можно?

[Boboshkin_Pavel]

Несколько дней не был в интернет. Прочел, что написали, начинаю отвечать по порядку.

А мне хотелось бы иметь лунную и солнечную скорость...
 А на пульт можно присмотреться к калькуляторам.

Длугие участники обсуждения тоже за лунную и прочие скорости. Вопрос будем считать исчерпанным. Продолжу в ответе на сообщение IUnknown*

[Boboshkin_Pavel]

Лунная скорость нужна , особенно если предполагаются упражнения в фотографировании Луны.

А вот Денис сказал, что ему, например, лунная скорость не нужна. Но раз хоть кому то нужна, то будем считать, что она вообще нужна.

Насчет кнопок, на мой взгляд, чем надежнее тем лучше (красоту в темноте все равно особо не видно ). Нет ничего хуже внезапно заглючившей кнопки в момент гидёжа. Интересно, как ведут себя пленочные клавиатуры на существенном морозе?

Не знаю, но вроде бы они герметичные.

У способа с дубовыми кнопками на плате и с дырками в корпусе есть приемущества: можно расположить кнопки поудобнее для астроприменения, щелчок дубовой кнопки сигнализирует о успешном нажатии, - с пленкой такого нет.

На счет произвольного расположения кнопок совершенно согласен. А подтверждение мижно организовать с помощью пьезо пищалки. Думаю, в любом случае пищалка в схеме управления - вещь полезная.

Пока писал, у меня возникла идея!
А что, если нам спроектировать идеальную для нужд телескопостроения клавиатуру и заказать её изготовление. Коллективно, как мы уже это делали с микросхемами A3972 ? Когда я был на выставке по электронике, я узнал, что так можно сделать. Только не помню уже ни цен, ни минимального количества.
Ну цену и количество узнать не проблема. Главное, набрать достаточно желающих, чтобы это количество обеспечить.
Что думаете об этом?

[Boboshkin_Pavel]

У меня есть некоторый опыт использования разгона/торможения.Интересно, что на наших реальные железки ведут себя иногда не так, как думается.

На наших (советских) моторах или Ваших (фирмы) схемах?

При написании программы мы заложили в модуль (программный) несколько изменяемых вручную параметров и крутили их в процессе реальной работы.Мы добивались отсутствия механических резонансов и устойчивой работы привода в диапазоне скоростей перемещения.
Для начала определились с временем разгона и торможения.Заложили для начала разгон 10%, ...

Здесь отсутствует ключевое слово, от чего весь смысл сказанного становится не понятным. 10% от чего?

торможение 20%.Начали крутить. В полушаге получилось, что время разгона уменьшили до 0%.Время торможения в пределах до 20-30% почти ни на что не влияет.Озадачились .
Но поскольку интересовала работа а не теория, оставили как есть.
С новым драйвером на 3977 оказалось интереснее.Основной режим работы у нас "осьмушка".Вот сдесь и разгон и торможение заработали.Чем больше время, тем лучше работает железо.Получилось, что хорошие результаты такие 40% разгон, 30% торможение 30 % работа на полной скорости.Но это неприемлимо в нашем случае, т.к. значительно понижается скорость перемещения рабочего органа.Остановились на 20/10%.Нужно отметить, что в микрошаге двигатель вращается очень мягко и для телескопа с небольшой скоростью перекладки разгон/торможение можно и не закладывать.
Пробовали мы разные алгоритмы изменени скорости. Остановились на простейшем линейном.

На вопрос, который меня интересовал, Вы так и не отватили: разгон осуществляется при постоянном приращении координаты или времени?

[Boboshkin_Pavel]

...Изредка есть необходимость в скорости слежения, отличной от звездной. Например, при фотографировании быстро движущихся объектов (комет или астероидов). Конечно, можно пытаться гидировать по самому объекту, но это не всегда возможно. Лучше всего задать смещения по осям в °/мин.

Это в продолжение ответа на пост Грина о лунной и солнечной скорости.

Отличная идея. Действительно, бывают и кометы, и астероиды (продолжите список). Наверное, и спутники на высоких орбитах... Низкоорбитальные слишком быстро пролетают.
Это действительно, самый общий случай, т.е подошел бы для любого объекта.

[АндрейЦ]

У меня есть некоторый опыт использования разгона/торможения.Интересно, что на наших реальные железки ведут себя иногда не так, как думается.

На наших (советских) моторах или Ваших (фирмы) схемах?

Не совсем понял вопрос.Возможно непонятность в моей опечатке

Интересно,  реальные железки ведут себя иногда не так, как думается

Для начала определились с временем разгона и торможения.Заложили для начала разгон 10%, ...

Здесь отсутствует ключевое слово, от чего весь смысл сказанного становится не понятным. 10% от чего?

От величины полного перемещения.

Пробовали мы разные алгоритмы изменени скорости. Остановились на простейшем линейном.

На вопрос, который меня интересовал, Вы так и не отватили: разгон осуществляется при постоянном приращении координаты или времени?

Пробовали оба способа.Остановились на линейном приращении координаты.
Показалось, что в этом режиме проще реализовать синхронность  при одновременном перемещении по нескольким координатам.

[Boboshkin_Pavel]

Для начала определились с временем разгона и торможения.Заложили для начала разгон 10%, ...

Здесь отсутствует ключевое слово, от чего весь смысл сказанного становится не понятным. 10% от чего?

От величины полного перемещения.

По моему, ускорение не может вычисляться в процентах от перемещения, так как у него другие единицы измерения. Я, кажется, догадываюсь, что Вы хотели сказать: при перемещении, например, на 1 метр первые 10 см происходит движение с ускорением, затем, мотор крутится с постоянной скоростью, и последние несколько см. с замедлением. Причем в сумме должно получиться 100 см.

С моей точки зрения, такой алгоритм не оптимален. Допустим, ускорение у Вас постоянно, и оптимизировано для перемещений в среднем на 100 см. Тогда при перемещении на 10 см первый сантиметр - ускорение, затем примерно 8см постоянная скорость, затем торможение. За 1 см ускорения двигатель достигнет только sqr(1/10) от максимальной скорости (ведь для полного разгона надо 10 см) и в результате получается примерно трехкратный проигрыш по скорости.

[Mef_poter]

В свое время я разрабатывал конроллер для шаговика. Тоже была задача разгона/торможения при переходе от точки к точке.

Я применил следующую схему.
1. Ускорение задавалось постоянным, но его можно было настраивать (dT задавалось числом, загружаемым в таймер PIC, а шаг делался по переполнению таймера).
2. Определялась максимальная скорость Vmax (из соображений мощности и резонанса).
3. В момент поступления команды из указанной позиции вычиталась текущая позиция (определялось расстояние на которое надо прошагать).
4. Расстояние делилось попалам и хранилось в регистре (прерывания по совпадению).
5. Запускался разгон.
6. При достижении середины пути и если не установился флаг Vmax, начинали торможение с той же скоростью, что и разгон.
7. При достижении Vmax но не дохождении до середины участка начинался подсчет шагов.
7.1. При достижении середины участка на Vmax начинался декремент счетчика шагов на скорости Vmax..
7.2. По обнулении счетчика шагов начиналось торможение со скоростью разгона.


Такая вот схема. Если правильно помню, то у меня большую часть кода заняла разборка поступающих команд и анализ режима работы контроллера, так как там были четыре режима:
- режим с разгоном/торможением;
- режим постоянной скорости;
- 2 специфических режима с ускорением по синусоиде и задаваемой таблицей ускорения.

График я условно нарисовал с разгоном от нулевой скорости. Хотя ускорение можно начинать и от какой-либо имеющейся ненулевой. Тогда после окончания торможения возвратимся к исходной скорости!!!

[IUnknown*]

Я тут немного отсутствовал из-за провайдера  Но я вернулся!

Описание, которое привел Mef_poter, стоить отметить высочайшей оценкой!  Хорошо проработанный и понятно изложенный алгоритм, который очень часто используют на практике. В этом факте я уверен, на основании изученных статей по данному предмету.
Еще раз рекомендую всем заинтересованным прочитать AN155 фирмы Silicon Laboratories - там описано примерно то же самое, только на английском и с теоретическими выкладками.

[Mef_poter]

В разработке была еще одна идея разгона, но из-за отсутствия доступной элементной базы она была похерена. Теперь, при наличии, например, контроллера Allegro 3959 ее можно реализовать довольно просто.

Отличие от приведенного выше способа состоит только в методе разгона/торможения.
Идея была основана на наличии в таймере предделителя 1х,2х,4х,8х и выхода ШИМ:
1. Рабочий режим - предделитель 8х, шагаем 256 микрошагов при помощи ШИМ и 3959.
2. Начинаем ускорение - время шага не меняется, но в таблице кода микрошагов выбираем каждое 2-е значение (т.е.128 микрошагов).
3. Отрабатываем время (константа), требуемое для установки тока двигателя.
4. Теперь выбираем каждое 4 значение (64 микрошага).
5. 8-е значение - 32 микрошага.
...
6. Доходим до полушага, затем до полного шага.
7. Теперь внимание! Меняем предделитель на с 8х на 4х. Частота полных шагов удваивается.
8. Делаем предделитель 2х, а затем 1х.

Таким образом получаем 12 ступеней скоростей (степени 2). Если принять Шаг 1 за звездную скорость, то последняя ступень даст 1024х от звездной скорости.

Преимущество здесь в том, что для режима микрошагов резонансная частота выше, чем для полушагового и полного шага. К тому же, согласно расчетов, резонансная частота попадала между ступеньками скоростей.
Математика конечно посложней будет, так как в конце приходится "дошагивать" если длина перехода не кратна 256.

[Mef_poter]

Да, совсем забыл ШИМ у PICа - 10-разрадный, т.е. в теории (если правильно подобрать опорную частоту ШИМ) можно начинать не с 256, а с 1024 микрошагов. Тогда получим максимальную скорость 4096х от звездной (4096/3600=1,138град/сек)!!! Только PIC здесь потребуется "жирный" из-за таблицы в 1кБ.

P.S. И это при неизменном времени шага! А если еще это время шага сократить!!! Я думаю, что добиться 4-5град/сек вполне возможно. Надо это дело посчитать.

P.P.S. Посчитал. Для 200-шагового  и передаточного 705 (EQ-6 SkyScan) - даже если начинать с 64 микрошагов (чтоб таблица была поменьше), то можно разгонять до 3,5-4 град/сек

[IUnknown*]

ОЙ-ОЙ! Как это у Вас получается - 4096х от звездной скорости? Какому значению полных шагов в секунду соответствует 1х ? Поясните Ваши расчеты, пожалуйста!

Я вижу, что стоит снова поднять вопрос о микрошаге. Сам я пока владею этим вопросом теоретически. Хотелось бы узнать, кто всерьез занимался этим, и как он проверял свои результаты.

[АндрейЦ]

По моему, ускорение не может вычисляться в процентах от перемещения, так как у него другие единицы измерения. Я, кажется, догадываюсь, что Вы хотели сказать: при перемещении, например, на 1 метр первые 10 см происходит движение с ускорением, затем, мотор крутится с постоянной скоростью, и последние несколько см. с замедлением. Причем в сумме должно получиться 100 см.

С моей точки зрения, такой алгоритм не оптимален. Допустим, ускорение у Вас постоянно, и оптимизировано для перемещений в среднем на 100 см. Тогда при перемещении на 10 см первый сантиметр - ускорение, затем примерно 8см постоянная скорость, затем торможение. За 1 см ускорения двигатель достигнет только sqr(1/10) от максимальной скорости (ведь для полного разгона надо 10 см) и в результате получается примерно трехкратный проигрыш по скорости.

Или я чего то не понимаю, или невнятно излагаю мысли.
Да Вы правильно поняли со 100 см.
Однако я не совсем понял,почему двигатель должен разогнаться только до трети скорости?
Он разгоняется до полной.Просто dv/vt в этом случае получается бОльшим. И,строго говоря, для каждой
величины перемещения оно своё.
На самом деле этот алгоритм мы пытались оптимизировать для случая когда наряду с очень короткими есть много длинных ходов.
Вроде получилось .
При этом нормальная скорость получается порядка 10-20 м/с, максимальная до метра.

[Mef_poter]

Пишу с мобилки. Выкладки во вложении. Спасибо.

P.S. Отредактировано в связи с замечанием Boboshkin_Pavel

[IUnknown*]

Я надеюсь, Mef_poter не будет против, если я тут положу его текст. Итак,
Примерный расчет параметров управления шаговым двигателем.

1. Экскурс в строение микроконтроллера PIC16С73.

Имеет RX-TX для управления по СОМ-протоколу.
Тактовая частота - до 20 МГц.
Командный цикл Tком = 1/(Tosc/4)=1/(20000000/4)=0,0000002с
Команда исполняется за 1 Тком, команда перехода за 2Тком.
Средняя эффективность кода - 1,2Тком.
Таймер имеет длину отсчета в 65536 тактов. Имеет предделитель
с коэффициентами деления Кд = 1, 2, 4 и 8.
Время одной инкрементации - Тт = Тком*Кд.

2. Расчеты исходных параметров.

Зададимся для примера шаговым двигателем на 200 шагов, режим работы в режиме звездной скорости - 64 микрошага (мш). Коэффициент редукции
привода - 705 (EQ-6 SkyScan).

Звездные сутки 23ч56м4,1с  = 86164,1с
Кол-во шагов за сутки   Nш = 200*64*705=9024000мш.
Время одного микрошага  Тш = 86400/9024000=0,0095483с.
Скорость шагания        Vш = 1/0,0095483=104,7мш/с.
Время цикла комманды  Tком = 1/(20000000/4)=0,0000002с.
Время инкремента (8х)   Тт = Тком*Кд=0,0000016с.
Кол-во инкрементаций    Nт = Тш/Тт=0,0095483/0,0000016=5968.

Теперь составим таблицу.

Кд    Nт   Тип шага   хVзв   Vш (ш/с)        Примечание
--------------------------------------------------------------------------------
8х   5968   64мш      1х   104,7      Выбор каждой строки
8х   5968   32мш      2х   104,7      Выбор каждой 2-й строки
8х   5968   16мш      4х   104,7      Выбор каждой 4-й строки
8х   5968   8мш      8х   104,7      Выбор каждой 8-й строки
8х   5968   4мш      16х   104,7      Выбор каждой 16-й строки
8х   5968   1/2ш      32х   104,7      Выбор каждой 32-й строки
8х   5968   1шаг      64х   104,7      Полный шаг, ШИМ оключаем

4х   5968   1шаг      128х   209,4      Уменьшаем делитель,Тт*2
2х   5968   1шаг      256х   418,8      Уменьшаем делитель,Тт*4
1х   5968   1шаг      512х   837,6      Уменьшаем делитель,Тт*8

1х   2984   1шаг      1024х   1675,2      Уменьшаем таймер Nт/2
1х   1492   1шаг      2048х   3350,4      Уменьшаем таймер Nт/4
1х   746   1шаг      4096х   6700,8      Уменьшаем таймер Nт/8
1х   373   1шаг      8192х   13401,6      Уменьшаем таймер Nт/16

1х   242   1шаг      12627х   20656,2      Мах скорость для EQ-6 SkyScan

1х   200   1шаг      15278х   24993,9      Мах скорость, которую получали
--------------------------------------------------------------------------------

Таким образом, для наибольших скоростей имеем такое число оборотов шаговика и скорость перемещения обьекта, соединенного с крайним звеном редуктора:

4096х  -> 33,5  об/с -> 1,14 град/с
8192х  -> 67,0  об/с -> 2,28 град/с
12627х -> 103,2 об/с -> 3,5  град/с
15278х -> 125,0 об/с -> 6,94 град/с

Предпоследняя строка указывает параметры, которые применены в EQ-6 SkyScan. Когда мы готовили конроллер для заказчика, то разгоняли шаговик до 15 000 ш/с. При этом ток был около 1,2А. Мощности блока питания на большее не хватало, хотя больше 10 000 ш/с по постановке и не требовалось. Если движок запитать от генератора тока, то думаю ток
обмоток можно будет снизить.
Последняя строка показывает значение скорости, до которого по буржуйским источникам удавалось разгонять шаговик на 200 шагов (~25 000 ш/с).

Как видно из последней строки, прерывание работы программы микроконтроллера для крайнего случая будет происходить каждые 200 тактов команд. Если отвести на подпрограмму обработки прерывания 30-50 тактов, то для работы основного кода остается 150-170 тактов, т.е. 125-140
команд.В принципе, этого должно хватить на остальную работу математики если не делать конроллер ответственным за все (расчет координат и т.д.).К тому же такая скорость достигается в режиме перехода в заданное положение и, коль скоро все параметры команды обработаны, расчетов проводить почти не надо.
Соответственно с уменьшением скорости увеличивается время для работы основного блока (прием и обработка команд, выдача данных о положении, расчет пути и т.д.)

С Уважением,
Mef_poter