Pozíciós visszajelzés | Amit tudnia kell

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.

AMC támogatja Hiperface, EnDat, és Biss C protokollok abszolút kódolókhoz.

Abszolút vs. inkrementális visszajelzés

Abszolút visszacsatolás előnyei

  • Folyamatos helymeghatározási adatokat biztosít
  • Nincsenek bonyolult honosítási rutinok
  • 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.

Ez is érdekelheti Önt...

6 menő szervohajtómű funkció, amiről talán nem is tudsz
6 menő szervohajtómű funkció, amiről talán nem is tudsz
CNC szerszámgépek
CNC szerszámgépek
5 ökölszabály a szervohajtás kiválasztásakor
5 ökölszabály a szervohajtás kiválasztásakor
A leggyakoribb szervohajtómű-szerelési hibák 200 mérnök szerint
A leggyakoribb szervohajtómű-szerelési hibák 200 mérnök szerint
Irányított akusztikus eszköz
Irányított akusztikus eszköz