Keskustelua elektroniikkasuunnittelun pohjaksi

[ram]

Vaikka nyt Kiinassa taas olenkin, niin Mäntsälässä nykyään asustan. Eli lähellä kaikkia, sekä Tuusulaa, että hyrylää ja vantaata.

Ensi viikolla pääsen taas tekemään lumitöitä  ;D

[Kremmen]

Varmasti nopeuttaisi projektia jos nenäkkäin pääsisi jonkun kerran suunnittelemaan asioita projektiin osallistuvien kesken.
Minä asun Vantaalla joka lienee jossain Uudenmaan alueella.

Piti vastailemani jo aiemmin. Meikäläinen siis asustelee täällä Uudenmaan keskustassa eli Vihdissä, kirkonkylän laidalla.
Projektiryhmän pitää kyllä kokoontua naamakkain ainakin joitakin kertoja ja jonkinlaisen tosiaikaisen yhteyden kautta myös silloin tällöin. Yksi mahdollisuus on järkätä Skype-puhelinpalavereja jos kaikilla on sellaiseen mahdollisuus. Sehän ei maksa mitään jos on sopiva kone ja yhteys käytettävissä.
Olen tässä kyhännyt jonkinlaista projektin tehtävälistan tapaista. Jahka saan sen jonkinlaiseen raakilekuntoon, pistän sen tänne kommentoitavaksi. Tähän nyt sisältyy sellainen ajatus, että mukana olijoiden pitäisi kohtuullisella tasolla sitoutua edistämään ottamiaan tehtäviä. Mitään tiukkoja aikatauluja ei ruveta asettamaan juurikin sen takia, että tämä on vapaaehtoistoimintaa joka on altis tekijöiden muille kiireille. Tehtävät kuitenkin pitää saada tehdyksi jonkin ohjaavan suunnitelman puitteissa ja sellaista olen työstämässä.
Eli perästä kuuluu sanoi torventekijä.

[PekkaNF]

ääh mulla ei ole skypee ja muutenkin olen tottunut tekemään enempi etänä. Mulle melkein toinen vaihtoehto on nenäkkäinpalaveri, mutta siinä menee ensin tunti tms. toiseen tutustumiseen ja vasta siten päästään asiaan, muuten koko palaveri on tunnustelua.

Eikös tämä ole jo jaettu aika itsenäisiin osiin, puuttuu vaan "systeemisuunnittelu" ja loppuspeksaus. Kaikki meistä on ilmoittanut mitä odottaa ja mitä on valmsi tekemään, ehkä välissä on viellä cäppejä. Eri ratkaisujenkin kustannuksiakin pitäis vähän haarukoida, mutta protoon nyt voidaan kerätä mitä kaapista löytyy. Onko meillä tarvetta saada "tuotantoversio" mahdollisimman varhaisessa vaiheessa vai aluksi vaan look-and-feel tai proof-of-concept?

Mitä pitää olla tehty ekana?

Mä voisin tosiaan koota jonkun lodjun aluksi jossa on:
* Pääkatkaisin, testauksen helpottamiseksi, tarvittiinmpa sitä tai ei lopullisessa muodossa
* Turvareleellä tehty hätä-seis-piiri, jotain pitää olla kuitenkin, joten tämä vois olla se 0-sarjan kokeilu, perinteinen releellä tehty on helpompi ymmärtää, mutta vaikeempi skaalata.
* PSU:t (tarviiko kukaan muuta kun 24VDC/5-8A?)
* moottorikontit ja releet syötön katkaisuille
* sulakkeet + stotsit

Oletuksena että hituvirralle on oma kotelonsa, jossa on kaikki merkkivalot, painikket jne. tänne ei sitten tule verkkovirtaa, joten kotelon suunnittelussa on enempi vapauksia.

Mun mielestä mun osuuden pitäis olla ensin valmiina, jotta on joku alusta valmiina elektroniikan testausta varten ja sitten se kulkeutus SW:n tekijälle jotta hän voi tehdä toiminnallisen testauksen todellisella hardiksella. Lopuksi testaus jonkun sorvissa ja testiajojen jälkeen kamojen palautus omistajilleen.

PekkaNF

[PekkaNF]

RIIIGHT!

Ostin sitten lounastunilla pari AEG:n minikontaktoria. Vastaavia minikontteja näyttää löytyvän useammalta valmistajalta ja tämä näyttäisi melkoisen sopivalta enemmistön sorveihin. AEG:n sivut ovat ihan pyrsästä, ei edes työllä löydä valmistajan speksiä. Jos joku löytäis muuta kun gringgohapatusta chikin-foot-mikey-mouse-yksiköillä, niin olisin kiitollinen.

AEG minikontaktori LS07 (Type LS 07.01) eli kannessa lukee 01E, siis muuten sulkeutuvat kontakti, mutta avautuva valvontakontakti. Pakkotoiminen. AC3 1,5KW/230V ja 3KW/400V.

Gringo yksiköt ja ruuvilittimen numerot (sivun oikea alalaita)
http://www.eecontrols.com/documents/p.75.pdf

Sivu 3 (paperi 38) sähköiset speksit
http://rad-online.com/pdfs/AEG/AEG%20contactors.pdf

Sille löytyy myös sisarmalli (*Type LS 07.10) eli kannessa lukee 10E, kaikki kontaktit sulkeutuvia, kätevää jos tekee perinteisen langoitetun yksikanavaisen hätä-seis-piirin.

Maksoin 14€ per kappale paikallisessa sähkötalossa normitallaajalle, joten ei kannanta optimoida sen pidemmälle. C-kiskokiinnitys, joten sekin on kondiksessa.

Olisiko kellään noista tarvittavista muista jännitteistä ja virroista jotain arvausta tai edes rumia vitsejä, muuten rupeen laittamaan koekapplaeeseen 24VDC/10A hakkuripoveria, joka tosin olisi hyvä downgradeta umpikotelossa. Ja melkein toi siitä siis jää loppusysteemille. Silvuplee? Optimointi mittauksen jälkeen?

PekkaNF

* korjattu kirotusvihreitä 5.2.2010 23:05. + releen tyypiä

[Tauru]

Minulla on toiveita saada Emco compact 5 CNC -sorvin 'raato' käyttööni. Mekaniikka ilmeisesti toimii, mutta ohjauspaneeli on kokenut kovia. Kun siinä on askelmoottorit valmiina paikoillaan niin sillä olisi helppo kokeilla proton toimintaa. Asia varmistuu ensi viikolla.
Miten on, onko tämän laitteen käyttö protossa toimiva ajatus? 

[PekkaNF]

Minulla on toiveita saada Emco compact 5 CNC -sorvin 'raato' käyttööni. Mekaniikka ilmeisesti toimii, mutta ohjauspaneeli on kokenut kovia. Kun siinä on askelmoottorit valmiina paikoillaan niin sillä olisi helppo kokeilla proton toimintaa. Asia varmistuu ensi viikolla.
Miten on, onko tämän laitteen käyttö protossa toimiva ajatus?

Onko siinä karalla joku pulssianturi? Mulle ei ole väliä kenen sorville protoo viritetään, kunhan homma etenee.

PekkaNF

[Tauru]

Onko siinä karalla joku pulssianturi?

En osaa sanoa, mutta sen lisäys lienee pienimpiä ongelmia tässä projektissa. Ilmoitan kun asiasta selviää jotain.

[Kremmen]

Minullekin sopii hyvin jos kone on muuten sopiva.

[Kremmen]

Olisiko kellään noista tarvittavista muista jännitteistä ja virroista jotain arvausta tai edes rumia vitsejä, muuten rupeen laittamaan koekapplaeeseen 24VDC/10A hakkuripoveria, joka tosin olisi hyvä downgradeta umpikotelossa. Ja melkein toi siitä siis jää loppusysteemille. Silvuplee? Optimointi mittauksen jälkeen?

PekkaNF

Jos oikein asiallisesti toteutettaisi, niin elektroniikalle saisi olla oma moottoreista erillinen virtalähteensä jottei stepperisiltojen kytkentäpiikkejä tarvitse vaimennella elektroniikan syötössä. Joillekin steppereille tuo 24V voi myös olla vähänlaisesti mutta se riippuu ihan siitä, millaisia askellusnopeuksia niistä joutuu saamaan. 10A virtaa riittänee varmasti, mutta tuolla jännitteellä voi tulla pientä haastetta saada sitä ajettua käämeihin kovin lyhyillä pulsseilla. No, jääköön nähtäväksi, voidaan me aloittaa tuolla, toimimaan homma saadaan kyllä.

[PekkaNF]

Jännitetasoista:

230VAC tsm. verkkosähköä en mieluusti lähtisi kierrättämään tarpeettoman moneen paikkaan. Turvareleitä tosin tälle jännitteelle löytyy, mutta sitten koko piiri olis pienjännitteen ulkopuolella, niin sitten ei ole niin paljon vapauksia hätä-seis-tatin sijoituksessa jne.

Powerit olisi kiva niputtaa samaan koteloon konttien kanssa, niin saadaan kaikki pahatpojat samaan laatikkoon.

24VDC poveri tarvitaan protoon turvareleelle, joten sitä voisi käyttää muuhunkin. Ei vaan sattunut oitis käsiin sellaista poweria joka olisi oleellisesti pienempi. Marginaalia riittää sulakkeiden paukutteluun turvapiirissä ainakin. Siitä siis riittäisi johonkin muuhunkin virtaa, ehkä jopa elektroniikalle, mitäs se syö 5vdc ja jotain ämpärin? Eikös noi selvii ihan hyvin kortille juotetulla normi lineaariregun perässä?

Tarkoitin tolla em. heitolla:"24VDC/10A hakkuripoveria, joka tosin olisi hyvä downgradeta umpikotelossa. Ja melkein toi siitä siis jää loppusysteemille. " sitä ettei toi turvarele syö siitä kun 2W + merkkivalot (ledit) ja ehkä  joku rele, mutta ihan tolla sitä ei uskalla mitoittaa koska muuten poweri on polvillaan ennenkuin sulakeet on paukuteltu turvapiiristä. Pitäis vähän vielä tutkia tota miten alas voi mennä jos 24VDC:lle ei ole muuta käyttöä. Toisaalta se 10A on teollisuuden normiolosuhteissa vapaalla ilmankierrolla, joten pitäsi labrata toteutuneita virtoja ja kotelon sisälämpötiloja ennekun uskaltaa sanoo että miten paljon sitä lopulta on. Suurin osa kuitenkin.

Mitäs muita jännite/virta tasoja? Ihan suunnilleen tilantarpeen takia.

Steppereille siis 24 VDC on matala, mutta 10A vastaavasti ei. Minkä kokoisia noi mötikät on? Ei kai mitään lineaareja, sitten alkaa jo kaappikoko kasvamaan. Oliko kellään sähköstiikan vastaavalla sopivaa kaapissa?

PekkaNF

*typox, tanan nakkisormet otassa kiinni

[Kremmen]

24VDC olisi hyvä jännite releistykselle, ei missään tapauksessa 230VAC.
Prosessori tarvitsee 3,6V ja muu logiikka ehkä 5V hyvin reguloidun syötön jossa ei sovi olla häiriöitä. Viimeinen regulointi tehdään varmaan lineaarikomponenteilla itse kortilla, joten kortille menevä syöttö on jotain muuta, esim 12V, tai jopa se 24V.
Stepperien staattorikäämien syöttö ei välttämättä tarvitse tulla reguloidusta lähteestä. Se voi myös olla vain tasasuunnattu ja ripple hallittu suotokondensaattoreilla. Tästä seuraa vääntömomentin heilahtelua 100Hz ripple-taajuudella mutta se tuskin haittaa kunhan suodatus on riittävä. Eli stepperien virtalähteet eivät juuri lämpiä näin toteutettuna. Jännitteestä sen verran, että 24V riittää varmasti hitailla nopeuksilla. Käämien nimellisjännitteethän ovat volttien luokkaa moottorin seisoessa paikallaan. Jännitetarve tulee siitä, että käämien induktanssi yhdessä syötön siltapiirin impedanssien kanssa muodostaa virran nousua hidastavan RL-piirin. Nopeasti askellettaesa pulssit ovat lyhyitä ja jotta staattorikäämiin saataisi virtaa kulkemaan ja sitä kautta vääntömomenttia, täytyy jännitettä nostaa. Näin syöttöjänniteet saavat olla montakin kertaa käämin nimellisjännitettä korkeampia. Hitailla nopeuksilla ylivirta rajoitetaan sitten pulssinleveysmoduloinnilla.
Sitten nuo H-siltojen yläpuolikkaat tarvitsevat hiloille avausjännitettä yli stepperipowerien syöttöjännitteen. Tässä ratkaisu jää elektroniikasta vastaavalle ramille, mutta kaupasta saa gate-drivereita joissa on sisäänrakennettu varauspumppu juuri tätä varten. Eli oletettavasti selvitään ilman ylimääräistä jännitelähdettä näille.

[ram]

Noniin... Taas pari viikkoa olen täällä nauttimassa ruisleipää.

Käyttöjännitteet ovat kyllä aika yhdentekevät minulle. Paras ratkaisu omasta mielestäni on käyttää 24V teollisuuspoweria erotiikan, releiden, encoodereiden yms. voimaksi. Jos 24V riittää sovelluksessa myös moottoreille, niin käyttäköön sitten sitä, mutta joku 80V voisi olla aika hyvä normijännite moottoreille??

Noh... alan viikolla selvitellä vaihtoehtoja moottorin voima-asteeksi. Jos löytyy valmiita ratkaisuja, niin hyvä juttu. Jos aste tehdään diskreeteillä niin silloin jää jokaiselle rakentajalle vielä pientä viilausvaraa "tweak", mutta toisaalta valmiilla asteella ei tarvitse sellaisia edes miettiä. No katotaan.

Jos nyt piirtelen noita IO:ta ja laitan tänne, niin kattellaan niitä sitten yhdessä.
Ekana varmaan moottori, encooderi ja kytkintiedot.
Kai muutaman optonkin voi kumpaankin suuntaan ylimääräisiin OI:hin laittaa, vaikka tässä sovelluksessa lienevät tarpeettomia.

[Kremmen]

Noniin... Taas pari viikkoa olen täällä nauttimassa ruisleipää.

Käyttöjännitteet ovat kyllä aika yhdentekevät minulle. Paras ratkaisu omasta mielestäni on käyttää 24V teollisuuspoweria erotiikan, releiden, encoodereiden yms. voimaksi. Jos 24V riittää sovelluksessa myös moottoreille, niin käyttäköön sitten sitä, mutta joku 80V voisi olla aika hyvä normijännite moottoreille??

Noh... alan viikolla selvitellä vaihtoehtoja moottorin voima-asteeksi. Jos löytyy valmiita ratkaisuja, niin hyvä juttu. Jos aste tehdään diskreeteillä niin silloin jää jokaiselle rakentajalle vielä pientä viilausvaraa "tweak", mutta toisaalta valmiilla asteella ei tarvitse sellaisia edes miettiä. No katotaan.

Jos nyt piirtelen noita IO:ta ja laitan tänne, niin kattellaan niitä sitten yhdessä.
Ekana varmaan moottori, encooderi ja kytkintiedot.
Kai muutaman optonkin voi kumpaankin suuntaan ylimääräisiin OI:hin laittaa, vaikka tässä sovelluksessa lienevät tarpeettomia.

Tervetuloa ruisleivän pariin :)
Powereihin en halua sekaantua sen enempää, koetetaan löytää ratkaisu joka on sovellettavissa mahdollisimman joustavasti.
Moottorilähdöt voi tehdä diskreeteillä tai moduleilla miten parhaaksi näet. Tällä hetkellä koodipuolella suunnitelma on hyödyntää prosessorin PWM-generointia jolla toteutettaisi askellussekvenssit alusta loppuun, eli tehopuolelle ei ole siihen tarvetta. Sen sijaan tehofettien tai bipolaarien driveripiirit pitää toteuttaa prosessorin lähtöjen logiikkatasoista alkaen. Myös virranrajoitus on ajateltu ulkoiseksi, eli askelluksen PWM:n päälle vielä erillinen modulointi ulkoisella elektroniikalla - ehkä oskillattori + D-kiikku kuten useissa ohjainpiireissä, tai muu vastaava. Prosessorilta saa tarvittaessa oskillattoritaajuuden ja virtakomparaattorin vertailujännitteen (pitää olla ohjattavissa jotta momenttia/lämpiämistä voidaan hallita ajotilanteen mukaan).
CPU coren kellotaajuudeksi on suunniteltu 32MHz mikä edellyttää prosessorin käyttöjännitteeksi 2,7 - 3,6V. Joku 3,5V voisi ehkä olla hyvä, mutta sen saat päättää muun elektroniikan vaatimusten mukaan.

Enkooderituloista ja moottorilähdöistä on jo keskusteltukin, tässä vielä ajatuksia sen ja muun I/O:n tiimoilta (tästä dokkarista voi katsoa tarkemmin: XMEGA A1 Microcontroller: http://www.atmelchips.com/dyn/resources/prod_documents/doc8067.pdf)
-Portit A ja B varattu A/D ja D/A-muunnoksille. D/A-muunninta ajatus käyttää moottorin paikallaan seisontavirran rajoitukseen. A/D ehkä käsiajo-ohjaimelle.
Portit C ja E varattu moottorilähdöille (vain näissä AWEX dead-time generointi. Kts dokkarista pinnien merkitys)
Portit D ja F varattu enkooderituloille - sorvin kara sekä mahd. ohjauspaneelin pulssipyörä (joka tosin on niin hidas, että menee kyllä ihan parilla tavallisella inputillakin). Jos toteutetaan joissakin keskusteluissa pyörinyt sarjaliitäntä niin siihen tarvitaan portista F jokunen bitti.
Portit H,J,K varattu kosketin- ja rele I/O:lle ja käyttöliittymän tarpeisiin.
Muistakin porteista kuin H,J,K jää todennäköisesti vapaita I/O-linjoja joita voi käyttää eri tarkoituksiin.
Optinen erotus "kentälle" meneviin signaaleihin olisi kyllä iloinen asia.
Muuta mitä tulee mieleen:
- Jossain välissä oli keskustelua että mahdollisesti käytettäisi Olimexin adapteripalikkaa jolla TQFP:n saisi sovitettua 4 piikkirimaan eikä tarvitsisi yrittää juotella tuota v-mäistä TQFP100-pakettia kortille. Jos päätös on kuitenkin, että prosessori laitetaan suoraan kortille, niin siihen pitää saada sekä PDI- että JTAG-liittimet in-circuit ohjelmointia ja debuggausta varten. Nämäkin löytyy tuosta ylläolevasta dokkarista (PDI - portti R, JTAG, portti B). Sitten siinä Olimexin modulissa oli 32 kHz kideoskillaattori reaaliaikakelloa varten. Se pitäisi myös olla koska käyttiksen ajastus perustuu nyt siihen.

Olet varmaan näitä jo löytänytkin, mutta laitanpa piruuttani kumminkin:
AVR Hardware Design Considerations: http://www.atmelchips.com/dyn/resources/prod_documents/doc2521.pdf
XMEGA A Schematic Checklist: http://www.atmelchips.com/dyn/resources/prod_documents/doc8278.pdf

Herääkö tästä kommentteja?

[PekkaNF]

Käyttöjännitteet ovat kyllä aika yhdentekevät minulle. Paras ratkaisu omasta mielestäni on käyttää 24V teollisuuspoweria erotiikan, releiden, encoodereiden yms. voimaksi. Jos 24V riittää sovelluksessa myös moottoreille, niin käyttäköön sitten sitä, mutta joku 80V voisi olla aika hyvä normijännite moottoreille??

Tervetuloa takaisin kekkosslovakiaan.

Hyvä, tämä helpottaakin kovasti rajausta: siis:
* joku 24VDC normi teollisuuspoweri normi sähköjakeluun ja anturointiin, luokkaa muutama amppeeri
* erillinen poveri steppereille, tämän powerin ja stepperin välille tule kärjet katkaisemaan syöttö hätä-seissiä painettaessa.

Mulla olis kaksi kosketintuloa:
1) Hätä-seis-releeltä kosketintieto
2) Hätä-seis-reset kosketintieto, RESET-painikkeesta erillinen kosketinelementti.

Lähdöt, jos halutaan:
* Erillinen punainen merkkivalo (led, 24VDC) = hätä-seis?
* hätä-seis:n RESET-painikkeessa merkkivalo (led, 24VDC) = ohjaus ohjelmallisesti, vaikkapa siten että päällä kun e-stop ja sammuu kun kuittautuu kun logiikasta lätsi kuittautunut? Antaa siis mahdollisuuden indikoida kovon (hätä-seis-releen) ja pehmon (mahdollisesti lukituksia erillsitä I/O:ta) tilat erillisinä.

PekkaNF

[Kremmen]

[...]
Mulla olis kaksi kosketintuloa:
1) Hätä-seis-releeltä kosketintieto
2) Hätä-seis-reset kosketintieto, RESET-painikkeesta erillinen kosketinelementti.

Mitenkäs näiden tulee käyttäytyä, jos on erillinen hätäseis-tieto ja erillinen hätäseis-kuittaus-tieto?
Selvää on tämä:
- kun hätäseistulo on aktiivinen, kone on hätäseis-tilassa
- kun hätäseistulo ei ole aktiivinen ja reset-tila aktivoituu, kone poistuu hätäseis-tilasta
Miten tila käyttäytyy seuraavissa tapauksissa:
- hätäseis-tulo ei ole aktiivinen, mutta resettiä ei kuulu. Pysytäänkö vaan hätäseis-tilassa sitkeästi.
- hätäseis-tulo on aktiivinen ja saadaan reset. Ilmeisesti reset jätetään huomiotta?

Minulle ei ole ilmiselvää miksi erillinen reset-tulo lisää systeemin luotettavuutta. Jos tuohon on hyvä peruste ja toimintalogiikalle löytyy vakiintunut käytäntö niin tehdään ihmeessä niin, mutta juuri nyt en keksi tätä syytä. Erillisillä signaaleilla saadaan aikaan J-K -kiikkumainen toiminta jossa voidaan pysyä hätäseis-tilassa vaikkei kumpikaan tulo ole aktiivinen. Minusta se ei kuitenkaan paranna vaan enemmänkin huonontaa systeemin ymmärettävyyttä. Toki jos ohjain näyttää punaista hätäseis-valoa niin onhan sen tila selvä, mutta lisääkö erilliset signaalit siltikään toiminnan varmuutta?
Siis varmuudeksi totean, että varsinainen hätäseis-rele saa hyvinkin toimia lukittuvasti jolloin sille tarvitaan erillinen reset. Riittäisikö ohjaimelle sieltä vain yksi tieto kuitenkin? Relehän pakottaa systeemin virrattomaksi ja ohjain menee perustilaan heti kun vaan näkee hätäseis-signaalin.
Tulipa sekava kirjoitus mutta koetakaa saada selvää...

Lähdöt, jos halutaan:
* Erillinen punainen merkkivalo (led, 24VDC) = hätä-seis?
* hätä-seis:n RESET-painikkeessa merkkivalo (led, 24VDC) = ohjaus ohjelmallisesti, vaikkapa siten että päällä kun e-stop ja sammuu kun kuittautuu kun logiikasta lätsi kuittautunut? Antaa siis mahdollisuuden indikoida kovon (hätä-seis-releen) ja pehmon (mahdollisesti lukituksia erillsitä I/O:ta) tilat erillisinä.

PekkaNF