Számos mozgásvezérlő alkalmazások, például a robotika és az automatizált gyártás területén a tengely pozíciójának követése kritikus fontosságú a munka közbeni eszközök zavartalan működésének biztosításához.
Az egyik legjobb megoldás a pozíció-visszacsatolás megvalósítása a kódolókban, hogy a tengely forgása során bármely ponton pontos pozícionálást lehessen elérni.
A visszajelzés egyszerűen egy jel, amelyet egy szervohajtás vagy vezérlő felé küldenek vissza, hogy közöljenek egy mért értéket, például feszültséget, sebességet, áramot, nyomatékot, gyorsulást vagy pozicionálást. A visszacsatolásos jeladók jellemzően motorokba vagy terhelésekbe vannak beépítve a pozíció vagy a sebesség közlésére.
A visszacsatoló eszköz hozzáadása egy mozgásalkalmazáshoz egy zárt hurkú rendszert hoz létre, ahol a szervohajtás vagy a vezérlő képes kompenzálni a motor vagy a terhelés zavarát a kimenet beállításával a kívánt értékek eléréséhez. A pozíció-visszacsatolás a forgó motorok szöghelyzetét vagy a lineáris motorok lineáris helyzetét közli.
Kétféle mérőrendszer létezik a pozíció-visszacsatoláshoz, amelyeket ebben a cikkben tárgyalunk: abszolút visszacsatolású mérés és inkrementális visszacsatolású mérés.
Inkrementális visszajelzés
Az inkrementális visszacsatolás úgy működik, hogy egy lemezen sorokat pásztáznak, és ezeket a mintákat elektromos impulzusokká vagy szinusz/koinusz jelekké alakítják, amelyeket aztán a szervohajtáshoz küldenek. A meghajtó ezután méri az egyik vagy másik irányban bekövetkező inkrementális mozgásokat.
Az inkrementális visszacsatolású kódolók csak a tényleges pozíciót tudják követni, miután elvégeztek egy homing rutint, ahol a forgatáshoz referenciapontot állítanak fel. Ez azt jelenti, hogy egy ismert helyre, például egy végállomásra kell mozognia, vagy el kell haladnia egy homing-kapcsoló vagy indeximpulzus mellett.
Amint a motor elér egy ismert pozíciót, a rendszer az abszolút visszacsatoláshoz hasonlóan követni tudja a pozíciót. Sajnos a meghibásodások gyakori komplikációt jelenthetnek, valamint a tápfeszültség elvesztése, ami miatt az inkrementális rendszer elveszíti a referenciapontját.
Ha a rendszer leállna, a helyzetinformáció elveszne, és a helymeghatározási rutint újra kellene futtatni.
A valós életben egy példa a háziasítási rutinra egy tintasugaras nyomtatóban lenne. Az első bekapcsoláskor a nyomtatófej az indítási folyamat részeként előre-hátra mozog a nyomtatási terület szélességében.
Inkrementális kódolók
A TTL inkrementális kódoló egy fotódetektort használ a fény jelimpulzusokká alakításához. Lényegében egy fényforrás egy lemezen lévő réseken (vagy vonalakon) keresztül világít, és a fotodetektor ezt elektromos jelekké alakítja át az A és B csatornákon.
A felbontás digitális, és a sorok vagy számlálások számán alapul (4x sor).
Az elektromos impulzusok a kódoló A és B csatornáin haladnak keresztül, amelyek be- és kikapcsolnak, valamint átfedik egymást. Az A és B csatorna közötti fáziskapcsolat mérésével a kódoló képes mérni az elektromos impulzusok inkrementális irányát az általános pozicionálás meghatározásához.
A pontosabb és abszolút helyzetméréshez azonban egy másik jel, néha index, marker vagy I-es csatorna hozzáadása szükséges a motor abszolút helyzetének 1 fordulaton belüli jelöléséhez.
E négy állapot elemzésével a kódoló a pozíciót úgy tudja követni, hogy egy kiindulási ponttól számolja az egyes impulzusok irányát.
A Sin/Cos inkrementális kódoló nagyon hasonlít a TTL kódolóhoz, de analóg Sin és Cos jeleket használ az A és B csatornákhoz.
A Sin/Cos jelek közötti arány lehetővé teszi a "számlálások" közötti interpolációt, ami jelentősen növeli a felbontást. Minden egyes standard számlálás között 2048 további (vagy több) számlálás interpolálható.
Abszolút visszajelzés
A növekményes visszacsatolással ellentétben az abszolút visszacsatolású kódolók egy kódolt lemezre támaszkodnak, amely a tengellyel együtt forog az abszolút pozícionálási visszajelzés érdekében. Az értékek leolvasásához egy dekódert alkalmaznak, amely bináris, szürke vagy szürke többletkódot használ. Ezt egy soros csatornán keresztül kommunikálják a szervovezérlővel.
Ezek a rendszerek sokkal összetettebbek, mint az inkrementális visszacsatolású kódolók, és mindig a tengely tényleges helyzetét követik.
Továbbá, ha a tápfeszültség megszakad, az abszolút visszacsatolású eszköz soha nem veszíti el a tengely helyzetét, és a tápfeszültség helyreállása után ezt közli a szervovezérlővel. Az abszolút visszacsatolású rendszerben nincs értékvesztés.
Abszolút kódolók
Az abszolút kódolók követik és tárolják a pozícióadatokat, amelyeket aztán soros csatornán keresztül visszajuttatnak a vezérlőhöz. A tengely vagy a terhelés minden pozícióját jelölik a forgás során, így a pozíció mindig ismert.
A lineáris kódolók a terhelésen elhelyezett helyzetjeladó alkalmazásával közvetlenül képesek a visszajelzést követni, míg a forgó motoron lévő kódolók közvetett módon jeleznek visszajelzést a terhelés helyzetéről.
Az egyfordulós abszolút kódolók minden egyes fordulatnál követik a pozíciót, míg a többfordulós abszolút kódolók a fordulatszám követésére is használnak redukáló fogaskerekeket.
Ez lineáris rendszereknél és más olyan alkalmazásoknál hasznos, ahol a mozgástartomány egynél több motorfordulatot igényel. Az autó mechanikus kilométer-számlálójához hasonlítható.
Nem kell újraindítani, ha véletlenül kikapcsol a tápellátás
Inkrementális visszajelzés Előnyök
Jellemzően olcsóbb
Nagyobb felbontáshoz rendelkezésre álló opciók
Az abszolút helyzetinformáció nem minden alkalmazásban szükséges.
Abszolút visszacsatolásos alkalmazások
Az abszolút visszajelzést olyan alkalmazásokban részesítik előnyben, ahol a pozícióra vonatkozó információra van szükség, és nem feltétlenül lehet elvégezni a homing rutint. Ez minden olyan alkalmazást jelent, amely nem képes teljes 360 fokos fordulatot végrehajtani, mint például a kobotok vagy az 1:1-től eltérő áttételű alkalmazások.
Gondoljon bele, milyen rossz lenne, ha egy inkrementális visszajelzéssel rendelkező 3D nyomtató elveszítené a pozícióját, ha megszűnne az áramellátás.
Az abszolút kódolók leggyakoribb alkalmazási területei a következők:
Nagy antennák
Távcsövek
3D nyomtatók
Stabilizált kamerák
Automatizált kormányrendszerek
ADVANCED A Motion Controls számos különböző meghajtóval rendelkezik a különböző típusú visszajelzésekhez. További információkért vagy a pozíció-visszacsatolással kapcsolatos kérdésekért, lépjen kapcsolatba velünk még ma.
Tetszik ez a cikk?
Kapjon ilyen blogokat közvetlenül a postaládájába!
