Como posso detectar se um motor CC de um robô está começando a falhar?


13

Quais características posso procurar que podem ser sinais de alerta precoces confiáveis ​​de que um motor de corrente contínua no meu robô, digamos um usado para o inversor, pode estar falhando? Estou procurando uma resposta que lide em termos de sensores, em vez de inspeção manual, para que um circuito possa ser construído para avisar sobre uma falha em potencial antes que ela aconteça.

Tenho algumas idéias, como um aumento no consumo de corrente ou uma diminuição na velocidade / tensão de rotação, mas quero me proteger contra avisos falsos causados ​​por desgaste razoável ou apenas o robô lutando em terrenos difíceis.

Obviamente, esse sistema nunca será infalível, mas há algum ponto que eu possa procurar?

Respostas:


10

Há duas coisas principais a serem procuradas do ponto de vista do sistema de controle. O primeiro é o quadrado médio da raiz do torque aplicado e o segundo é o seguinte erro nos movimentos.

Torque do quadrado médio da raiz (RMS)

À medida que os motores se degradam com o tempo, eles exigem que mais torque seja aplicado para a mesma aceleração; portanto, se você ajustou seu loop PID para um novo motor de baixa perda, à medida que envelhece, e as perdas aumentam, o motor fica fora de sintonia . Em algum momento, o motor ficará gasto o suficiente para que você não consiga ajustar os parâmetros do PID para obter o desempenho necessário. Antes que isso aconteça, você já deve ter iniciado o acionamento de um limite de torque no seu controlador de movimento (ele pode não permitir toque 100% por mais de um determinado número de ms, por exemplo).

O problema de apenas analisar o torque é que pode ser difícil acompanhar. Observar o valor máximo não diz nada, porque muitas situações podem causar torque de 100% por curtos períodos, especialmente com um controlador PID ajustado de forma agressiva.

Como está constantemente mudando, a configuração do monitoramento pode ser facilmente branda (resultando em falsos negativos ) ou muito rigorosa (resultando em falsos positivos ). É por isso que você provavelmente deseja algo mais próximo de um RMS do torque que monitora por um longo período e analisa as tendências.

Em um ambiente com temperatura controlada, a temperatura do motor (como sugere o usuário65 ) é uma boa aproximação do uso de energia do RMS por um longo período de tempo. Se a temperatura ambiente não for controlada, isso é mais difícil, pois diferentes temperaturas absolutas provavelmente exigirão limites diferentes para a temperatura acima dos gatilhos ambientais para motores gastos.

Erro a seguir

Outra ferramenta para procurar motores com falha é o erro máximo após uma movimentação. Essa é a diferença máxima entre o local em que o motor deveria estar e o local onde estava em qualquer momento durante a mudança. É um valor único para toda a movimentação e é algo que muitos controladores de movimento controlam para uso próprio. De fato, muitos têm limites suaves no máximo após erro e erro se você os exceder.

Novamente, disparar um erro de seguimento máximo pode ser apenas uma indicação de que você só precisa sintonizar novamente seu loop PID, mas a frequência com a qual você precisa sintonizar novamente seu PID e a dificuldade que você tem para alcançar o desempenho desejado podem ser ferramentas valiosas para determinar quando um motor está chegando ao fim de sua vida.


7

A temperatura é um número muito simples de medir e é uma boa agregação de todos os outros fatores, já que um motor enfraquecido será acionado com mais força.

Geralmente, um motor que está prestes a falhar será significativamente mais quente que o restante dos motores.


Se em um ambiente com temperatura controlada, a temperatura do motor é uma boa aproximação do uso de energia RMS por um longo período de tempo.
Mark Booth
Ao utilizar nosso site, você reconhece que leu e compreendeu nossa Política de Cookies e nossa Política de Privacidade.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.