स्टेज, ड्राइव और एनकोडर डिज़ाइन।

आपके उच्च-सटीकता पोजिशनिंग सिस्टम को बनाने वाले घटक - बियरिंग्स, स्थिति-मापने की प्रणाली, मोटर और ड्राइव सिस्टम, और नियंत्रक - को यथासंभव एक साथ काम करना चाहिए। भाग 1 में सिस्टम बेस और बियरिंग्स को कवर किया गया है। भाग 2 में स्थिति माप शामिल है। यहां, हम स्टेज, ड्राइव और एनकोडर डिज़ाइन पर चर्चा करते हैं; ड्राइव एम्पलीफायर; और नियंत्रक.

रैखिक एनकोडर का उपयोग करते समय रैखिक चरणों को इकट्ठा करने की तीन सामान्यतः उपयोग की जाने वाली विधियाँ:
• ड्राइव और एनकोडर को स्लाइड के द्रव्यमान के केंद्र में या उसके जितना संभव हो सके स्थित किया गया है।
• ड्राइव द्रव्यमान के केंद्र में स्थित है; एन्कोडर एक तरफ से जुड़ जाता है।
• ड्राइव एक तरफ स्थित है; एनकोडर, दूसरे पर।

आदर्श प्रणाली में एनकोडर के साथ स्लाइड द्रव्यमान के केंद्र में ड्राइव होती है। हालाँकि, यह आमतौर पर अव्यावहारिक है। सामान्य समझौता ड्राइव को एक तरफ से थोड़ा हटकर स्थित करता है; एनकोडर, दूसरे से थोड़ा हटकर। यह ड्राइव सिस्टम के बगल में मोशन फीडबैक के साथ सेंट्रल ड्राइव का अच्छा अनुमान देता है। सेंट्रल ड्राइव को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि ड्राइव बल स्लाइड में कोई अवांछित बल वैक्टर नहीं डालता है जिससे घुमाव या कॉकिंग हो। क्योंकि बेयरिंग सिस्टम स्लाइड को कसकर रोकता है, कॉकिंग से घर्षण, टूट-फूट और लोड-पोजीशन की अशुद्धि बढ़ जाएगी।

एक वैकल्पिक विधि दो ड्राइव के साथ गैन्ट्री शैली प्रणाली का उपयोग करती है, स्लाइड के प्रत्येक तरफ एक। परिणामी ड्राइव बल एक केंद्रीय ड्राइव का अनुकरण करता है। इस पद्धति से, आप केंद्र में स्थिति फीडबैक का पता लगा सकते हैं। यदि यह असंभव है, तो आप प्रत्येक तरफ एनकोडर का पता लगा सकते हैं और विशेष गैन्ट्री ड्राइव सॉफ़्टवेयर के साथ तालिका को नियंत्रित कर सकते हैं।

ड्राइव एम्पलीफायर
सर्वो ड्राइव एम्पलीफायर नियंत्रक से नियंत्रण सिग्नल प्राप्त करते हैं, आमतौर पर ±10 वीडीसी, और मोटर को ऑपरेटिंग वोल्टेज और वर्तमान आउटपुट प्रदान करते हैं। सामान्य तौर पर, पावर एम्पलीफायर दो प्रकार के होते हैं: रैखिक एम्पलीफायर और पल्स-चौड़ाई-मॉड्यूलेटेड (पीडब्लूएम) एम्पलीफायर।

रैखिक एम्पलीफायर अक्षम हैं और इसलिए मुख्य रूप से कम-शक्ति ड्राइव पर उपयोग किए जाते हैं। एक रैखिक एम्पलीफायर की आउटपुट पावर-हैंडलिंग क्षमता पर प्राथमिक सीमाएं आउटपुट चरण की थर्मल विशेषताएं और आउटपुट ट्रांजिस्टर की ब्रेकडाउन विशेषताएं हैं। आउटपुट चरण का बिजली अपव्यय आउटपुट ट्रांजिस्टर में करंट और वोल्टेज का उत्पाद है। इसके विपरीत, पीडब्लूएम एम्पलीफायर कुशल होते हैं और आमतौर पर 100 डब्ल्यू से ऊपर की बिजली क्षमता के लिए उपयोग किए जाते हैं। ये एम्पलीफायर आउटपुट वोल्टेज को 50 मेगाहर्ट्ज तक की आवृत्तियों पर स्विच करते हैं। आउटपुट वोल्टेज का औसत मान कमांड वोल्टेज के समानुपाती होता है। इस प्रकार का लाभ यह है कि वोल्टेज चालू और बंद होता है, जिससे बिजली अपव्यय क्षमता में काफी वृद्धि होती है।

एक बार जब आप एम्पलीफायर प्रकार चुन लेते हैं, तो अगला कदम यह सुनिश्चित करना है कि एम्पलीफायर एप्लिकेशन की अधिकतम मोटर रोटेशन गति (या रैखिक मोटर्स के लिए रैखिक वेग) के लिए आवश्यक स्तरों पर आवश्यक निरंतर वर्तमान और आउटपुट वोल्टेज प्रदान कर सकता है।

ब्रशलेस रैखिक मोटरों के लिए, आप एम्पलीफायरों के बीच एक और अंतर कर सकते हैं। दो प्रकार के मोटर कम्यूटेशन सामान्य उपयोग में हैं: ट्रैपेज़ॉइडल और साइनसॉइडल। ट्रैपेज़ॉइडल कम्यूटेशन एक डिजिटल प्रकार का कम्यूटेशन है जिसमें तीन चरणों में से प्रत्येक के लिए करंट को चालू या बंद किया जाता है। मोटर में लगाए गए हॉल-इफ़ेक्ट सेंसर आमतौर पर ऐसा करते हैं। बाहरी चुंबक सेंसर को ट्रिगर करते हैं। हालाँकि, हॉल-इफ़ेक्ट सेंसर, कॉइल वाइंडिंग्स और मैग्नेट के बीच संबंध महत्वपूर्ण है और इसमें हमेशा एक छोटी स्थिति सहनशीलता शामिल होती है। इसलिए, सेंसर की प्रतिक्रिया का समय वास्तविक कुंडल और चुंबक की स्थिति के साथ हमेशा चरण से थोड़ा हटकर होता है। इससे कॉइल्स में करंट के अनुप्रयोग में थोड़ा बदलाव होता है, जिससे अपरिहार्य कंपन होता है।

ट्रैपेज़ॉइडल कम्यूटेशन बहुत सटीक स्कैनिंग और स्थिर-वेग अनुप्रयोगों के लिए कम उपयुक्त है। हालाँकि, यह साइनसॉइडल कम्यूटेशन की तुलना में कम महंगा है, इसलिए इसका उपयोग उच्च गति, पॉइंट-टू-पॉइंट सिस्टम या सिस्टम पर बड़े पैमाने पर किया जाता है जहां गति की चिकनाई प्रसंस्करण को प्रभावित नहीं करेगी।

साइनसॉइडल कम्यूटेशन के साथ, ऑन-ऑफ स्विचिंग नहीं होती है। बल्कि, इलेक्ट्रॉनिक स्विचिंग के माध्यम से, तीन चरणों के 360-डिग्री वर्तमान चरण बदलाव को एक साइनसॉइडल पैटर्न में संशोधित किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप मोटर से सुचारू, निरंतर बल प्राप्त होता है। इसलिए साइनसॉइडल-आकार का कम्यूटेशन सटीक रूपरेखा बनाने और स्कैनिंग और दृष्टि उपयोग जैसे सटीक निरंतर वेग के लिए कॉल करने वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।

नियंत्रकों
नियंत्रकों के और भी वर्ग हैं जिनकी हम यहां पर्याप्त रूप से चर्चा कर सकते हैं। मूल रूप से, प्रोग्रामिंग भाषा और नियंत्रण तर्क के आधार पर नियंत्रकों को कई श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है।

प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी) एक "सीढ़ी" लॉजिक योजना का उपयोग करते हैं। इनका उपयोग मुख्य रूप से कई अलग-अलग इनपुट/आउटपुट (आई/ओ) कार्यों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, हालांकि कुछ सीमित गति-नियंत्रण क्षमताएं प्रदान करते हैं।

संख्यात्मक नियंत्रण (एनसी) सिस्टम को उद्योग-मानक भाषा, आरएस274डी या एक प्रकार के माध्यम से प्रोग्राम किया जाता है। वे बहु-अक्ष नियंत्रण के साथ गोलाकार और पेचदार आकृतियों जैसी जटिल गतियाँ निष्पादित कर सकते हैं।

गैर-एनसी सिस्टम बुनियादी गति प्रोफाइल के लिए उपयोग में आसान इंटरफ़ेस प्रोग्राम सहित विभिन्न प्रकार के मालिकाना ऑपरेटिंग सिस्टम का उपयोग करते हैं। इनमें से अधिकांश नियंत्रकों में मॉनिटर या कीबोर्ड के बिना एक बुनियादी नियंत्रक मॉड्यूल शामिल होता है। नियंत्रक RS-232 पोर्ट के माध्यम से होस्ट के साथ संचार करता है। होस्ट एक पर्सनल कंप्यूटर (पीसी), एक डंब टर्मिनल या एक हैंडहेल्ड संचार इकाई हो सकता है।

लगभग सभी अद्यतन नियंत्रक डिजिटल नियंत्रक हैं। वे विश्वसनीयता और उपयोग में आसानी का स्तर प्रदान करते हैं जो एनालॉग नियंत्रकों में अनसुना था। वेग प्रतिक्रिया जानकारी आमतौर पर अक्ष स्थिति संकेत से प्राप्त होती है। सभी सर्वो मापदंडों को ड्राइव एम्पलीफायर "बट्स" को श्रमसाध्य रूप से समायोजित करने के बजाय सॉफ़्टवेयर के माध्यम से समायोजित किया जाता है, जो उपयोग के बाद और तापमान परिवर्तन के साथ बह जाते हैं। अधिकांश आधुनिक नियंत्रक सभी अक्ष सर्वो मापदंडों की ऑटोट्यूनिंग भी प्रदान करते हैं।

अधिक उन्नत नियंत्रकों में वितरित प्रसंस्करण और डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर (डीएसपी) अक्ष नियंत्रण भी शामिल है। डीएसपी संक्षेप में एक प्रोसेसर है जिसे विशेष रूप से गणितीय गणनाओं को बहुत तेज़ी से (माइक्रोप्रोसेसर से कम से कम दस गुना तेज़) करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह 125 मिसे के क्रम में सर्वो नमूना समय प्रदान कर सकता है। इसका लाभ निरंतर वेग नियंत्रण और चिकनी रूपरेखा के लिए अक्ष का सटीक नियंत्रण है।

एक आनुपातिक- इंटीग्रल-डेरिवेटिव (पीआईडी) फ़िल्टर एल्गोरिदम और वेग और त्वरण फ़ीड-फ़ॉरवर्ड अक्ष के सर्वो नियंत्रण को बढ़ाते हैं। इसके अलावा, त्वरण और मंदी प्रोफाइल की एस-वक्र प्रोग्रामिंग झटके को नियंत्रित करती है जो आमतौर पर टेबल गति शुरू करने और रोकने के साथ होती है। यह सुचारू, अधिक नियंत्रित संचालन देता है, जिससे स्थिति और वेग दोनों के लिए त्वरित निपटान समय होता है।

नियंत्रकों में व्यापक डिजिटल या एनालॉग इनपुट/आउटपुट क्षमताएं भी शामिल हैं। उपयोगकर्ता प्रोग्राम या सबरूटीन को स्थिति, समय या स्थिति की जानकारी, चर के मूल्यों, गणितीय संचालन, बाहरी या आंतरिक I/O घटनाओं, या त्रुटि व्यवधान के आधार पर बदला जा सकता है। उपयोगकर्ता की प्रक्रिया को आसानी से स्वचालित किया जा सकता है।

इसके अलावा, अधिकांश नियंत्रक इलेक्ट्रॉनिक गुणन के माध्यम से स्थिति प्रतिक्रिया रिज़ॉल्यूशन को बढ़ा सकते हैं। हालाँकि 4× गुणा आम है, कुछ उन्नत नियंत्रक 256× तक गुणा कर सकते हैं। हालाँकि इससे सटीकता में कोई सुधार नहीं होता है, लेकिन इससे अक्ष स्थिति स्थिरता में वास्तविक वृद्धि होती है और - कई उपयोगों में अधिक महत्वपूर्ण बात - दोहराव।

आपके समग्र दृष्टिकोण में, ऊपर उल्लिखित कारकों के अलावा, आपको अन्य कारकों पर भी विचार करना चाहिए जो घटक निर्णयों को संशोधित कर सकते हैं, जैसे कि बजट, पर्यावरण, जीवन प्रत्याशा, रखरखाव में आसानी, एमटीबीएफ और अंतिम उपयोगकर्ता प्राथमिकताएं। मॉड्यूलर दृष्टिकोण मानक, आसानी से उपलब्ध घटकों से सिस्टम असेंबली की अनुमति देता है जो समग्र घटक संगतता के लिए आधार से विश्लेषण किए जाने पर सबसे अधिक मांग वाले एप्लिकेशन आवश्यकताओं को भी पूरा करेगा।