עיצוב במה, כונן ומקודד.

הרכיבים המרכיבים את מערכת המיקום המדויקת שלך - מיסבים, מערכת מדידת מיקום, מערכת מנוע והנעה ובקר - חייבים לעבוד יחד טוב ככל האפשר. חלק 1 מכוסה בסיס מערכת ומסבים. חלק 2 מכוסה מדידת מיקום. כאן, אנו דנים בעיצוב הבמה, ההנעה והמקודד; מגבר הכונן; ובקרים.

שלוש השיטות הנפוצות להרכבת שלבים ליניאריים בעת שימוש במקודדים ליניאריים:
• הכונן והמקודד ממוקמים בתוך או קרוב ככל האפשר למרכז המסה של המגלשה.
• הכונן ממוקם במרכז המסה; המקודד מתחבר לצד אחד.
• הכונן ממוקם בצד אחד; המקודד, מצד שני.

המערכת האידיאלית כוללת את הכונן במרכז מסת השקופית עם המקודד. עם זאת, זה בדרך כלל לא מעשי. הפשרה הרגילה מאתרת את הכונן מעט בצד אחד; המקודד, מעט מנותק אל השני. זה נותן קירוב טוב של כונן מרכזי עם משוב התנועה ליד מערכת הכונן. כוננים מרכזיים מועדפים מכיוון שכוח ההנעה אינו מכניס וקטורי כוח לא רצויים לתוך השקופית כדי לגרום לפיתול או נטייה. מכיוון שמערכת המיסבים מגבילה את ההחלקה בחוזקה, נטייה תיצור חיכוך מוגבר, בלאי ואי דיוק במיקום העומס.

שיטה חלופית משתמשת במערכת בסגנון גאנטרי עם שני כוננים, אחד בכל צד של השקף. כוח ההנעה המתקבל מחקה כונן מרכזי. בשיטה זו ניתן לאתר את משוב המיקום במרכז. אם זה בלתי אפשרי, אתה יכול לאתר מקודדים בכל צד ולשלוט בטבלה עם תוכנת כונן גאנטרי מיוחדת.

מגבר כונן
מגברי כונן סרוו מקבלים אותות בקרה, בדרך כלל ±10 Vdc, מהבקר ומספקים מתח הפעלה וזרם פלט למנוע. באופן כללי, ישנם שני סוגים של מגברי הספק: המגבר הליניארי והמגבר Pulse-Width- Modulated (PWM).

מגברים ליניאריים אינם יעילים ולכן משמשים בעיקר בכוננים בעלי הספק נמוך. המגבלות העיקריות על יכולת הטיפול בהספק המוצא של מגבר ליניארי הן מאפיינים תרמיים של שלב המוצא ומאפייני התמוטטות של טרנזיסטורי מוצא. פיזור ההספק של שלב המוצא הוא תוצר של זרם ומתח על פני טרנזיסטורי המוצא. מגברי PWM, לעומת זאת, יעילים ומשמשים בדרך כלל עבור הספקים מעל 100 W. מגברים אלה מעבירים את מתח המוצא בתדרים של עד 50 מגה-הרץ. הערך הממוצע של מתח המוצא פרופורציונלי למתח הפקודה. היתרון של סוג זה הוא שהמתח מופעל ומכבה, מה שגורם ליכולת פיזור הספק מוגברת מאוד.

לאחר שבחרתם את סוג המגבר, השלב הבא הוא להבטיח שהמגבר יכול לספק את הזרם הרציף ומתח המוצא הנדרשים ברמות הנדרשות עבור מהירות סיבוב המנוע המקסימלית (או מהירות לינארית עבור מנועים לינאריים) של האפליקציה.

עבור מנועים לינאריים ללא מברשות, אתה יכול לעשות הבחנה נוספת בין מגברים. שני סוגים של תנועה מוטורית נמצאים בשימוש כללי: טרפז וסינוסי. התמורה טרפזית היא סוג דיגיטלי של התמורה בכך שהזרם עבור כל אחד משלושת הפאזות מופעל או כבוי. חיישני אפקט הול המושתלים במנוע עושים זאת בדרך כלל. מגנטים חיצוניים מפעילים את החיישנים. עם זאת, הקשר בין חיישני ה- Hall-Efect, פיתולי הסליל והמגנטים הוא קריטי וכרוך תמיד בסובלנות קטנה למיקום. תזמון התגובה של החיישנים, לפיכך, מתרחש תמיד מעט מחוץ לפאזה עם מצבי סליל ומגנט אמיתיים. זה מוביל לשינוי קל בהפעלת הזרם על הסלילים, מה שמוביל לרטט בלתי נמנע.

התכונה טרפזית פחות מתאימה ליישומי סריקה מדויקים מאוד ויישומי מהירות קבועה. עם זאת, הוא זול יותר מהקומוטציה סינוסואידלית, ולכן נעשה בו שימוש נרחב עבור מערכות מהירות גבוהות, מנקודה לנקודה או במערכות שבהן חלקות התנועה לא תשפיע על העיבוד.

עם תנועה סינוסואידלית, מיתוג On-Off אינו מתרחש. במקום זאת, באמצעות מיתוג אלקטרוני, הסטת הפאזה הנוכחית של 360 מעלות של שלושת הפאזות מווסתת בתבנית סינוסואידלית. זה גורם לכוח חלק וקבוע מהמנוע. לכן התמורה בצורת סינוסואיד מתאימה היטב ליצירת קווי מתאר מדויקים וליישומים הדורשים מהירות קבועה מדויקת כגון שימושי סריקה וראייה.

בקרים
יש יותר מחלקות של בקרים ממה שאנחנו יכולים לדון כאן בצורה מספקת. בעיקרון, בקרים עשויים להיות מחולקים למספר קטגוריות בהתאם לשפת התכנות ולוגיקת הבקרה.

בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLC) משתמשים בתכנית לוגית "סולם". הם משמשים בעיקר לשליטה במספר פונקציות קלט/פלט (I/O) בדידות, אם כי חלקן מציעות יכולות מוגבלות של בקרת תנועה.

מערכות בקרה מספרית (NC) מתוכנתות באמצעות שפה סטנדרטית בתעשייה, RS274D או גרסה אחרת. הם יכולים לבצע תנועות מורכבות כגון צורות כדוריות וסליליות עם שליטה מרובה צירים.

מערכות שאינן NC משתמשות במגוון מערכות הפעלה קנייניות כולל תוכניות ממשק קלות לשימוש עבור פרופילי תנועה בסיסיים. רוב הבקרים הללו מורכבים ממודול בקר בסיסי ללא צג או מקלדת. הבקר מתקשר עם מארח דרך יציאת RS-232. המארח יכול להיות מחשב אישי (PC), מסוף מטומטם או יחידת תקשורת כף יד.

כמעט כל הבקרים המעודכנים הם בקרים דיגיטליים. הם מספקים רמה של אמינות וקלות שימוש שלא היו מוכרים בבקרים אנלוגיים. מידע משוב מהירות נגזר בדרך כלל מאות מיקום הציר. כל פרמטרי הסרוו מותאמים באמצעות תוכנה במקום התאמה עמלנית של "סירי" מגבר כונן, אשר נוטים להיסחף לאחר השימוש ועם שינויי טמפרטורה. רוב הבקרים המודרניים מציעים גם כוונון אוטומטי של כל פרמטרי סרוו הציר.

הבקרים המתקדמים יותר כוללים גם עיבוד מבוזר ובקרת ציר מעבד אותות דיגיטלי (DSP). DSP הוא בעצם מעבד שתוכנן במיוחד כדי לבצע חישובים מתמטיים מהר מאוד (מהיר לפחות פי עשרה ממיקרו-מעבד). זה יכול לספק זמני דגימת סרוו בסדר גודל של 125 אלפיות שניות. היתרון הוא שליטה מדויקת על הציר לבקרת מהירות קבועה וקווי מתאר חלקים.

אלגוריתם מסנן פרופורציונלי-אינטגרלי-נגזרת (PID) והזנה קדימה של מהירות ותאוצה משפרים את בקרת הסרוו על הציר. בנוסף, תכנות S-curve של פרופילי האצה והאטה שולט על טלטלה שמתחברת בדרך כלל עם התחלה ועצירה של תנועת השולחן. זה נותן פעולה חלקה ומבוקרת יותר, מה שמוביל לזמני התייצבות מהירים יותר הן עבור המיקום והן עבור המהירות.

הבקרים כוללים גם יכולות קלט/פלט דיגיטליות או אנלוגיות נרחבות. ניתן לשנות את תוכנית המשתמש או תת-השגרה בהתאם למידע על מיקום, זמן או מצב, ערכים של משתנים, פעולות מתמטיות, אירועי קלט/פלט חיצוניים או פנימיים, או הפסקות שגיאה. תהליך המשתמש יכול להיות אוטומטי בקלות.

בנוסף, רוב הבקרים יכולים להגדיל את רזולוציית משוב המיקום באמצעות כפל אלקטרוני. למרות שכפל 4× נפוץ, חלק מהבקרים המתקדמים יכולים להכפיל עד 256×. למרות שזה לא מספק שיפור ברמת הדיוק, יש לו עלייה ממשית ביציבות מיקום הציר ו - חשוב מכך בשימושים רבים - יכולת החזרה.

בגישה הכוללת שלך, מלבד הגורמים שהוזכרו לעיל, עליך לשקול גורמים אחרים שעשויים לשנות החלטות רכיבים, כגון תקציב, סביבה, תוחלת חיים, קלות תחזוקה, MTBF והעדפות משתמש קצה. הגישה המודולרית מאפשרת הרכבת מערכת מרכיבים סטנדרטיים וזמינים, שיענו אפילו על דרישות היישום התובעניות ביותר אם המערכת מנותחת מהבסיס ועד לתאימות כוללת של רכיבים.