Ajuste del control CNC
Control CNC de la velocidad de la máquina.
¡La última funcionalidad que nos faltaba por implementar...!
Este control ha sido mucho más sencillo de poner en marcha: En una tarde, estaba todo funcionado.
El sistema actúa de la siguiente manera:
El software Mach3 genera una señal PWM, de baja potencia, que llega a la placa "breakout" de la caja de control CNC. Esta placa "breakout" está destinada a hacer de aislamiento entre el ordenador y la placa de potencia.
La señal es enviada desde la placa "breakout" a nuestra placa de potencia. Aquí necesitamos transformar la señal, en una continua de valor variable entre 0v y 5v. Para ello aplicamos un filtro de primer orden RC, que elimina las componentes variables de la señal, dejando la componente continua (teorema de superposición de señales y descomposición en series de Fourier).
Esta tensión continua es leída en una entrada analógica, y a partir de esta lectura, el micro-controlador de mando envía la velocidad que ha de alcanzar el motor, al otro micro-controlador, el cual genera la alimentación PWM de potencia, acorde a las necesidades, y la aplica al motor de fresado.
¿Qué falta ahora?
El que todos los sistemas funcionen, no quiere decir que ya hayamos terminado. Lo que hemos hecho es poner en funcionamiento "módulos independientes", pero todavía falta conjuntarlo todo bien, revisar la exactitud de los cálculos que se llevan a cabo en los estimadores, etc.
Por ejemplo, hay que ajustar más los bucles PI, ya que ahora les hago evolucionar con mayor suavidad de la necesaria, con el único objetivo de que el motor que empleo en la puesta a punto, no bote por la mesa, cada vez que varío su velocidad.
También tengo que revisar el modelo que estima la velocidad del motor, por si pudiera ajustarse más. Y está el tema de las pantallas que se muestran.................. y probarlo todo con el motor del torno, a 300V....!
Pruebas en modo CNC (Control Numérico).
Estos días intento ir puliendo los valores de las constantes que definen el funcionamiento de la placa, mejorando/retocando cosas referidas a la interfaz, y cómo se visualizan algunas cosas.......... y sobre todo, ajustando el modo CNC.
Hay que aclarar que la entrada CNC a la placa se hace mediante una señal pwm que se convierte en un nivel de tensión, que se usa como referencia. Esto funciona aceptablemente bien, sobre todo en un sistema como este, en el que en realidad da un poco igual si la máquina gira 10 rpm más rápido o más lento. Pero siendo exigentes, solo podría esperarse un funcionamiento exacto si la placa recibiera un valor numérico, que de manera exacta le indicara la velocidad a la que habría de llevar el motor. Pero esta forma de trabajar es una limitación del software Mach3, muy criticada, por cierto.
Curiosamente, en este sentido, son más exactas las gráficas que dibuja mi ordenador a partir de la información que le envía el microcontrolador a través del puerto serie/Bluetooth, ya que el ordenador sí recibe valores numéricos concretos, exactos.
Este es un vídeo donde se muestra la placa conectada a Mach3, y funcionando con dos reguladores PI anidados, y realimentados por un tacómetro de 12 pulsos/vuelta.
Como se puede apreciar en el vídeo, en la pantalla OLED -en modo "depuración"- se muestran dos velocidades:
La que está en la posición superior es la Velocidad de Consigna, que marca Mach3.
Debajo de ella se ve la Velocidad Instantánea, medida por el tacómetro.
Al decir "Velocidad Instantánea", estoy queriendo indicar que es la velocidad medida en cada instante, sin hacer ningún tipo de media ni pasarla por ningún filtro, etc. De esta forma se puede ver el grado de oscilación de la velocidad que sufren los motores, y cómo el regulador está permanentemente controlándola. La velocidad Instantánea nunca se muestra en los tacómetros, ya que despista al operario, el cual lo que necesita es la velocidad media, que es la que realmente le aporta la información necesaria para trabajar.