Näytön, aseman ja enkooderin suunnittelu.

Korkean tarkkuuden paikannusjärjestelmäsi muodostavien komponenttien – laakerien, paikanmittausjärjestelmän, moottorin ja käyttöjärjestelmän sekä säätimen – on toimittava yhdessä mahdollisimman hyvin. Osa 1 kattaa järjestelmän pohjan ja laakerit. Osa 2 käsitti paikanmittauksen. Täällä keskustelemme näyttämön, aseman ja enkooderin suunnittelusta; aseman vahvistin; ja ohjaimet.

Kolme yleisesti käytettyä menetelmää lineaaristen vaiheiden kokoamiseen käytettäessä lineaarisia koodereita:
• Vetolaite ja anturi on sijoitettu luistin massakeskipisteeseen tai mahdollisimman lähelle sitä.
• Käyttölaite sijaitsee painon keskellä; enkooderi kiinnittyy toiselle puolelle.
• Taajuusmuuttaja sijaitsee toisella puolella; enkooderi toisaalta.

Ihanteellisessa järjestelmässä käyttö on liukumassan keskellä kooderin kanssa. Tämä on kuitenkin yleensä epäkäytännöllistä. Tavallinen kompromissi sijoittaa aseman hieman sivuun; enkooderi, hieman poispäin toisesta. Tämä antaa hyvän likiarvon keskuskäytöstä, jossa liikkeen palaute on käyttöjärjestelmän vieressä. Keskikäytöt ovat suositeltavia, koska käyttövoima ei tuo luistiin ei-toivottuja voimavektoreita, jotka aiheuttaisivat vääntymistä tai kiertymistä. Koska laakerijärjestelmä rajoittaa liukua tiukasti, virittäminen lisäisi kitkaa, kulumista ja kuormitusasennon epätarkkuutta.

Vaihtoehtoinen menetelmä käyttää portaalityylistä järjestelmää, jossa on kaksi asemaa, yksi dian kummallakin puolella. Tuloksena oleva käyttövoima jäljittelee keskuskäyttöä. Tällä menetelmällä voit paikantaa sijaintipalautteen keskeltä. Jos tämä on mahdotonta, voit paikantaa kooderit kummaltakin puolelta ja ohjata pöytää erityisellä portaalikäyttöohjelmistolla.

Aseman vahvistin
Servokäyttövahvistimet vastaanottavat ohjaussignaaleja, yleensä ±10 Vdc, säätimestä ja antavat käyttöjännitteen ja virran ulostulon moottorille. Yleensä on olemassa kahdenlaisia ​​tehovahvistimia: lineaarinen vahvistin ja pulssinleveysmoduloitu (PWM) -vahvistin.

Lineaarivahvistimet ovat tehottomia ja siksi niitä käytetään pääasiassa pienitehoisissa asemissa. Lineaarivahvistimen lähtötehon käsittelykapasiteetin ensisijaiset rajoitukset ovat lähtöasteen lämpöominaisuudet ja lähtötransistorien läpilyöntiominaisuudet. Lähtöasteen tehohäviö on lähtötransistoreiden yli kulkevan virran ja jännitteen tulo. PWM-vahvistimet sen sijaan ovat tehokkaita, ja niitä käytetään tyypillisesti yli 100 W:n tehokapasiteeteissa. Nämä vahvistimet kytkevät lähtöjännitteen 50 MHz:n taajuuksilla. Lähtöjännitteen keskiarvo on verrannollinen komentojännitteeseen. Tämän tyypin etuna on, että jännite kytketään päälle ja pois, mikä lisää huomattavasti tehonhäviökapasiteettia.

Kun olet valinnut vahvistintyypin, seuraava askel on varmistaa, että vahvistin pystyy tarjoamaan vaaditun jatkuvan virran ja lähtöjännitteen vaadituilla tasoilla sovelluksen moottorin maksimipyörimisnopeudelle (tai lineaarimoottorien lineaarinopeudelle).

Harjattomissa lineaarimoottoreissa voit tehdä toisen eron vahvistimien välillä. Yleisesti käytössä on kahden tyyppinen moottorikommutaatio: puolisuunnikkaan ja sinimuotoinen. Puolisuunnikaskommutointi on digitaalinen kommutointityyppi, jossa kunkin kolmen vaiheen virta kytketään joko päälle tai pois päältä. Moottoriin istutetut Hall-effect-anturit tekevät tämän yleensä. Ulkoiset magneetit laukaisevat anturit. Hall-efekti-anturien, kelan käämien ja magneettien välinen suhde on kuitenkin kriittinen ja siihen liittyy aina pieni paikkatoleranssi. Sen vuoksi antureiden vasteajoitus tapahtuu aina hieman epätasapainossa todellisten kelojen ja magneettien kohdalla. Tämä johtaa lievään vaihteluun virran kohdistamisessa käämiin, mikä johtaa väistämättömään tärinään.

Puolisuunnikkaan muotoinen kommutointi ei sovellu erittäin tarkkaan skannaukseen ja vakionopeussovelluksiin. Se on kuitenkin halvempi kuin sinimuotoinen kommutointi, joten sitä käytetään laajasti nopeissa, pisteestä pisteeseen -järjestelmissä tai järjestelmissä, joissa liikkeen tasaisuus ei vaikuta käsittelyyn.

Sinimuotoisessa kommutaatiossa päälle-pois-kytkentää ei tapahdu. Sen sijaan elektronisen kytkennän avulla kolmen vaiheen 360 asteen virran vaihesiirto moduloidaan sinimuotoisesti. Tämä johtaa tasaiseen, jatkuvaan moottoriin. Sinimuotoinen kommutointi soveltuu siksi hyvin tarkkojen ääriviivojen tekemiseen ja sovelluksiin, joissa tarvitaan tarkkaa vakionopeutta, kuten skannaukseen ja näkökäyttöön.

Ohjaimet
Ohjainten luokkia on enemmän kuin voimme keskustella täällä riittävästi. Periaatteessa ohjaimet voidaan jakaa useisiin luokkiin ohjelmointikielestä ja ohjauslogiikasta riippuen.

Ohjelmoitavat logiikkaohjaimet (PLC) käyttävät "ladder"-logiikkamallia. Niitä käytetään pääasiassa useiden erillisten Input/Output (I/O) -toimintojen ohjaamiseen, vaikka muutamat tarjoavat rajoitettuja liikkeenohjausominaisuuksia.

Numeeriset ohjausjärjestelmät (NC) ohjelmoidaan alan standardikielellä, RS274D:llä tai muunnelmalla. Ne voivat suorittaa monimutkaisia ​​liikkeitä, kuten pallomaisia ​​ja kierteisiä muotoja, moniakselisella ohjauksella.

Ei-NC-järjestelmät käyttävät useita patentoituja käyttöjärjestelmiä, mukaan lukien helppokäyttöiset käyttöliittymäohjelmat perusliikeprofiileille. Useimmat näistä ohjaimista koostuvat perusohjainmoduulista ilman näyttöä tai näppäimistöä. Ohjain kommunikoi isännän kanssa RS-232-portin kautta. Isäntä voi olla henkilökohtainen tietokone (PC), tyhmä pääte tai kädessä pidettävä viestintäyksikkö.

Lähes kaikki nykyaikaiset ohjaimet ovat digitaalisia ohjaimia. Ne tarjoavat luotettavuuden ja helppokäyttöisyyden, joka oli ennenkuulumatonta analogisissa ohjaimissa. Nopeuden takaisinkytkentäinformaatio johdetaan yleensä akselin sijaintisignaalista. Kaikkia servoparametreja säädetään ohjelmiston avulla sen sijaan, että säädettäisiin vaivalloisesti taajuusmuuttajavahvistimen "potteja", joilla on taipumus ajautua käytön jälkeen ja lämpötilan muutosten myötä. Useimmat nykyaikaiset säätimet tarjoavat myös kaikkien akselin servoparametrien automaattisen virityksen.

Edistyneemmät ohjaimet sisältävät myös hajautetun käsittelyn ja digitaalisen signaaliprosessorin (DSP) akselin ohjauksen. DSP on pohjimmiltaan prosessori, joka on erityisesti suunniteltu suorittamaan matemaattisia laskelmia erittäin nopeasti (vähintään kymmenen kertaa nopeammin kuin mikroprosessori). Tämä voi tarjota servo-näyteajat luokkaa 125 ms. Etuna on tarkka akselin hallinta tasaisen nopeuden ohjaamiseksi ja tasaiseksi ääriviivaksi.

Suhteellinen integraalijohdannainen (PID) suodatinalgoritmi ja nopeuden ja kiihtyvyyden myötäkytkentä parantavat akselin servoohjausta. Lisäksi kiihtyvyys- ja hidastusprofiilien S-käyräohjelmointi ohjaa nykimistä, joka yleensä liittyy pöydän liikkeen käynnistykseen ja pysäyttämiseen. Tämä mahdollistaa pehmeämmän ja kontrolloidumman toiminnan, mikä nopeuttaa asettumisaikoja sekä sijainnille että nopeudelle.

Ohjaimet sisältävät myös laajat digitaaliset tai analogiset tulo/lähtöominaisuudet. Käyttäjäohjelmaa tai aliohjelmaa voidaan muuttaa sijainnin, ajan tai tilatiedon, muuttujien arvojen, matemaattisten operaatioiden, ulkoisten tai sisäisten I/O-tapahtumien tai virhekeskeytusten mukaan. Käyttäjän prosessi voidaan helposti automatisoida.

Lisäksi useimmat ohjaimet voivat lisätä paikanpalautteen resoluutiota elektronisella kertolaskulla. Vaikka 4× kertominen on yleistä, jotkin edistyneet ohjaimet voivat kertoa jopa 256×. Vaikka tämä ei parannakaan tarkkuutta, sillä on todellista lisäystä akselin asennon vakauteen ja - mikä vielä tärkeämpää monissa käyttötarkoituksissa - toistettavuuteen.

Yleisessä lähestymistavassasi on edellä mainittujen tekijöiden lisäksi otettava huomioon muut tekijät, jotka voivat muuttaa komponenttipäätöksiä, kuten budjetti, ympäristö, elinajanodote, huollon helppous, MTBF ja loppukäyttäjien mieltymykset. Modulaarinen lähestymistapa mahdollistaa järjestelmän kokoonpanon tavallisista, helposti saatavilla olevista komponenteista, jotka täyttävät vaativimmatkin sovelluksen vaatimukset, jos järjestelmän komponenttien yhteensopivuus analysoidaan alusta alkaen.