קביעת תאריך ההתחלה של בקרת תנועה תלויה מאוד בהגדרה שלך של בקרת תנועה. אפשר לטעון שזה התחיל בהמצאת הפקה המכנית. אחרים עשויים לומר שזה לא התחיל עד שהוצגה בקרת PID.
אין התחלה מוחלטת, אבל אנחנו רק נתחיל עם מנועים חשמליים, לפני קצת פחות מ-150 שנה. אתה יכול לקרוא היסטוריה מורחבת יותר של בקרת תנועה כאן. במאמר זה, נחקור את הפיתוח של טכנולוגיות שאיפשרו בקרת תנועה מודרנית.
כל הכלים הנכונים
עד ש-1914 התגלגלה, השימוש בחלקים מתחלפים הפך להרבה יותר נפוץ, והנרי פורד רק התקין את פס הייצור הממוכן הראשון. הייצור היעיל היה במגמת עלייה. וטוב גם, שכן העולם צלל ממש לתוך מלחמת העולם הראשונה.
עם פס הייצור, המנועים החשמליים והחדשנות המונעת ממלחמה, עידן האוטומציה התקרב במהירות, אבל היה מרכיב מרכזי אחד שחסר לבקרת תנועה...
משוב: החתיכה החסרה
במובן מסוים, משוב הבקרה עצמו כבר יושם בשנות ה-1900. תרמוסטטים ומושלים צנטריפוגליים שימשו עבור תנורים ומנועי קיטור בהתאמה במאות הקודמות. אבל הרעיון של שימוש בלולאת משוב שלילי כדי להדק את השליטה לא תוכנן באמת, אפילו כשמלחמת העולם הראשונה הסתיימה ונכנסנו לעידן הג'אז.
ואז יום אחד במעבורת שלו בשנת 1927, הרולד בלאק רשם כמה הערות על שימוש בחלק מהפלט של מגבר הכוח כדי לשלול חלק מהקלט ולהפחית את עיוות האות, במיוחד עבור תקשורת לטווח ארוך. המצאתו של מגבר המשוב השלילי קבעה את הבסיס למגברים לנוע קדימה. עד מהרה הוכנסו לולאות משוב שלילי הן למכשירי פנאומטי והן לתקשורת בכל מקום.
באותה שנה שבה פרסם הרולד בלאק את מאמרו על מגבר המשוב השלילי, הרולד הייזן זיהה באופן דומה שניתן להשתמש במשוב שלילי כדי להתאים את עקומת התגובה של מנגנון סרוו. בהמשך, העבודות של שני הרולדים יהיו קריטיות בפיתוח טכניקות שליטה מוטוריות. בקרת תנועה חשמלית נולדה.
עם זאת, אפילו עם לולאת משוב שלילי, מערכות הבקרה עדיין לא היו מעודנות. שימוש בשליטה פרופורציונלית גרידא היה רגיש מאוד לחריגת יתר של תפוקת היעד ודורש זמן להתאזן ולמצוא יציבות. זה גם לא הגיב טוב להפרעות פתאומיות. עוד הייתה עבודה רבה לפני שטכנולוגיית מגבר סרוו תתחיל להיראות כמו היום.
PID: מחליף משחק
עם סיום מלחמת העולם השנייה, בקרים עם מערכות חשמל החלו להיות נפוצים יותר. אלה יראו שיפור גדול במהלך העשורים הבאים. עם המלחמה הקרה, מדינות דחפו חדשנות טכנולוגית, מכיוון שאף אחד לא רצה להיות מקופח אם תפרוץ מלחמה גלויה. בסופו של דבר, טכנולוגיית בקרת PID ומגברי סרוו יסייעו במשימתה של ארצות הברית להעלות אדם על הירח.
עידן האנלוגי
ההתפתחויות הטכנולוגיות של שנות ה-60 וה-70 הניבו אלקטרוניקה במצב מוצק, כולל טרנזיסטורים מוליכים למחצה, המאפשרים מיתוג בתדר גבוה. בערך באותו זמן, אפנון רוחב דופק (PWM) פותח כדרך לשלוח אותות חשמליים ביעילות רבה יותר. התקדמות אלו אפשרו להפעיל ולנטרל מספר שלבים מוטוריים בצורה מבוקרת. נכנסנו לעידן של בקרת מנוע ללא מברשות DC.
מגברי סרוו אנלוגיים הפכו קומפקטיים ומתקדמים יותר בו זמנית. תכונות כגון מחווני מצב, מצבי הפעלה מרובים ותמיכה במספר התקני משוב החלו להגיע בהרכבה ללוח מגבר סרוו לתלייה PCB חבילות.
ראוי לציין שתעשיית בקרת התנועה תשתנה לנצח (לדעתנו) כאשר סנדור ברטה ודניאל שונוולד התחילו את ADVANCED Motion Controls ב-1987, ובנו מגברי סרוו אנלוגיים על שולחן מטבח בוואן נויס.
עליית הדיגיטל
דיגיטל התקדם לתעשיית בקרת התנועה בשנות ה-90. עם המצאת מגברי סרוו דיגיטליים, או כונני סרוו דיגיטליים כפי שהם ידועים יותר כיום, התרחבו מאוד האפשרויות בבקרת תנועה. כונני סרוו דיגיטליים יכולים כעת להשתמש במשוב מיקום כדי להזיז את הרוטור של המנוע למצבים ספציפיים, במקום רק מומנטים ומהירויות. כונני סרוו דיגיטליים יכולים להיות גם מופעלים על גבי רשת ולתקשר בינם לבין עצמם והתקנים אחרים עם אותות I/o (קלט/פלט).
בשנים האחרונות, הגבול בין בקר מנוע למגבר הלך והיטשטש מאוד. לכונני סרוו יש כעת כוח עיבוד משלהם, המאפשר להם לבצע יותר מהעבודה הנדרשת בדרך כלל על ידי בקר חיצוני. הזיכרון המובנה שלהם מאפשר להם לאחסן פרופילי תנועה, שוב מפחית את עומס העבודה של הבקר ולעיתים מסיר לחלוטין את הצורך בו.
חלק ניכר מעסקי בקרת התנועה נותר באנלוגי, אך התעשייה הופכת לדיגיטלית יותר עם כל שנה שעוברת. אתה יכול לקרוא עוד על הבדלים בין כונני סרוו דיגיטליים ואנלוגיים כאן.
מה הלאה?
בעוד הטכנולוגיה הבסיסית של בקרת תנועה מבוססת כעת היטב, התעשייה ממשיכה לצמוח ולהתפתח. אם אתה סקרן לאן מועדות פניה של תעשיית בקרת התנועה, אז קרא טרנדים של Servo Drive לשנת 2020 כאן.
מאת ג'קסון מקיי, מהנדס שיווק
האם אתה אוהב את המאמר הזה?
קבל בלוגים כאלה לשלוח ישירות לתיבת הדואר הנכנס שלך!
