W obszarze nowoczesnej automatyki przemysłowej serwonapędy elektryczne odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu precyzyjnego sterowania i wydajnej pracy różnorodnych maszyn. Sercem tych wyrafinowanych systemów są urządzenia sprzężenia zwrotnego, które są niezbędne do dostarczania w czasie rzeczywistym informacji o położeniu, prędkości i momencie obrotowym silnika. Jako uznany dostawca elektrycznych serwonapędów jestem dobrze zaznajomiony z różnymi typami urządzeń sprzężenia zwrotnego stosowanych w tych systemach i cieszę się, że mogę podzielić się z Tobą tą wiedzą.
Kodery
Enkodery należą do najczęściej stosowanych urządzeń sprzężenia zwrotnego w elektrycznych serwonapędach. Są w stanie zmierzyć położenie mechaniczne, prędkość i kierunek obracającego się wału. Istnieją dwa główne typy enkoderów: enkodery inkrementalne i enkodery absolutne.
Enkodery przyrostowe
Enkodery inkrementalne generują serię impulsów podczas obrotu wału. Liczba impulsów jest proporcjonalna do przemieszczenia kątowego wału. Impulsy te można policzyć w celu określenia prędkości wału, a monitorując kierunek sekwencji impulsów, można również zidentyfikować kierunek obrotu. Enkodery inkrementalne są stosunkowo proste i ekonomiczne, co czyni je popularnym wyborem w wielu zastosowaniach. Na przykład w systemie przenośnika taśmowego można zastosować enkoder inkrementalny do monitorowania prędkości taśmy, zapewniając jej stałą prędkość. Możesz dowiedzieć się więcej na temat systemów serwonapędów, takich jakSterownik silnika serwo ACktóre często wykorzystują enkodery inkrementalne do kontroli prędkości.
Enkodery inkrementalne mają jednak pewne ograniczenia. Nie dostarczają informacji o pozycji bezwzględnej. Po wyłączeniu i ponownym włączeniu zasilania enkoder traci swoje odniesienie do pozycji i do określenia pozycji początkowej wymagana jest procedura bazowania.
Enkodery absolutne
Natomiast enkodery absolutne zapewniają unikalny kod cyfrowy dla każdej pozycji wału. Oznacza to, że mogą natychmiast zgłosić bezwzględne położenie wału, nawet po utracie mocy. Enkodery absolutne są bardziej złożone i droższe niż enkodery inkrementalne, ale oferują wyższą dokładność i niezawodność, szczególnie w zastosowaniach, w których kluczowe znaczenie ma precyzyjne pozycjonowanie. Na przykład w ASerwonapęd maszyny CNC, enkoder absolutny może zapewnić, że narzędzie skrawające zostanie ustawione z niezwykłą dokładnością, co skutkuje wysoką jakością operacji obróbki.
Rozliczacze
Rezolwery to kolejny rodzaj urządzeń sprzężenia zwrotnego stosowanych w elektrycznych serwonapędach. Są to urządzenia elektromagnetyczne, które wykorzystują dwa lub więcej uzwojeń do generowania sygnałów elektrycznych proporcjonalnych do położenia kątowego wału. Resolwery istnieją już od dawna i są znane ze swojej solidności i niezawodności.
Jedną z głównych zalet rezolwerów jest ich zdolność do pracy w trudnych warunkach. Są odporne na kurz, wilgoć i wibracje, dzięki czemu nadają się do zastosowań w takich gałęziach przemysłu, jak górnictwo, budownictwo i lotnictwo. Na przykład w układzie serwonapędu sprzętu górniczego rezolwer może w sposób ciągły i dokładny monitorować położenie wiertła, nawet w obecności pyłu i silnych wibracji.
Jednak resolwery mają również pewne wady. Generalnie mają niższą dokładność w porównaniu do enkoderów, a przetwarzanie sygnału wymagane do wyodrębnienia informacji o położeniu jest bardziej złożone.
Tachometry
Tachometry służą do pomiaru prędkości obrotowej wału. W serwonapędach elektrycznych dostarczają one do sterownika informację zwrotną na temat prędkości silnika, umożliwiając mu dostosowanie mocy wyjściowej napędu w celu utrzymania żądanej prędkości.
Istnieją różne typy tachometrów, w tym tachometry prądu stałego i tachometry prądu przemiennego. Tachometry prądu stałego wytwarzają napięcie prądu stałego proporcjonalne do prędkości wału. Są stosunkowo proste i mają wyjście liniowe, co czyni je łatwymi w użyciu w układach sterowania. Z kolei tachometry prądu przemiennego generują napięcie prądu przemiennego, którego częstotliwość jest proporcjonalna do prędkości wału. Często są dokładniejsze niż tachometry prądu stałego, szczególnie przy dużych prędkościach.
W układzie serwonapędu dla wrzeciona o dużej prędkości w procesie produkcyjnym można zastosować obrotomierz, aby zapewnić, że wrzeciono obraca się z odpowiednią prędkością, co ma kluczowe znaczenie dla jakości gotowego produktu. Więcej informacji na temat systemów serwonapędów wykorzystujących tachometry do regulacji prędkości znajdziesz w naszym dzialeTrójfazowy serwonapędsekcja.
Hall - Czujniki efektowe
Czujniki z efektem Halla opierają się na efekcie Halla, który stwierdza, że gdy pole magnetyczne zostanie przyłożone prostopadle do przepływu prądu w przewodniku, generowane jest napięcie prostopadłe zarówno do prądu, jak i pola magnetycznego. W serwonapędach elektrycznych czujniki Halla służą do wykrywania położenia wirnika w bezszczotkowym silniku prądu stałego.
Czujniki te są małe, niedrogie i charakteryzują się krótkim czasem reakcji. Mogą dostarczać podstawowych informacji o położeniu do sterownika serwonapędu, umożliwiając mu komutację uzwojeń silnika we właściwym czasie. Czujniki Halla są powszechnie stosowane w zastosowaniach tanich i wymagających małej precyzji, takich jak małe wentylatory i pompy.
Tensometry
W niektórych wysokowydajnych serwonapędach elektrycznych do pomiaru momentu obrotowego przyłożonego do wału stosuje się tensometry. Tensometry działają poprzez zmianę ich rezystancji elektrycznej, gdy są odkształcone. Mocując tensometry do wału, można zmierzyć odkształcenie spowodowane momentem obrotowym i obliczyć wartość momentu obrotowego.
Sprzężenie zwrotne momentu obrotowego jest ważne w zastosowaniach, w których wymagana jest precyzyjna kontrola siły wywieranej przez silnik. Na przykład w układzie serwonapędu ramienia robota można zastosować tensometry, aby upewnić się, że ramię przykłada odpowiednią siłę podczas chwytania obiektu, zapobiegając uszkodzeniu obiektu.
Wybór odpowiedniego urządzenia sprzężenia zwrotnego
Wybierając urządzenie sprzężenia zwrotnego do serwonapędu elektrycznego, należy wziąć pod uwagę kilka czynników. Należą do nich wymagana dokładność, środowisko operacyjne, koszt i specyficzne wymagania aplikacji.
W przypadku zastosowań wymagających dużej precyzji pozycjonowania, takich jak produkcja półprzewodników i precyzyjna obróbka, najlepszym wyborem mogą być enkodery absolutne lub rezolwery o wysokiej dokładności. W trudnych warunkach rezolwery są bardziej odpowiednie ze względu na ich solidność. W zastosowaniach, w których najważniejsza jest kontrola prędkości, tachometry mogą zapewnić skuteczne sprzężenie zwrotne. W przypadku zastosowań wrażliwych na koszty i wymagających dużej precyzji wystarczą czujniki z efektem Halla lub enkodery inkrementalne.
Jako wiodący dostawca elektrycznych serwonapędów posiadamy dogłębną wiedzę na temat tych urządzeń ze sprzężeniem zwrotnym i możemy pomóc Ci wybrać najbardziej odpowiednie dla Twoich konkretnych potrzeb. Nasz zespół ekspertów jest dobrze zaznajomiony ze szczegółami technicznymi różnych urządzeń sprzężenia zwrotnego i może zapewnić Państwu profesjonalną poradę dotyczącą optymalnej konfiguracji układu serwonapędu.
Wniosek
Urządzenia sprzężenia zwrotnego stanowią integralną część serwonapędów elektrycznych, umożliwiając precyzyjną kontrolę położenia, prędkości i momentu obrotowego silnika. Wybór urządzenia sprzężenia zwrotnego zależy od wielu czynników, a zrozumienie charakterystyki różnych urządzeń ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia optymalnej wydajności układu serwonapędu.
Jeśli jesteś na rynku serwonapędów elektrycznych i potrzebujesz pomocy w wyborze odpowiedniego urządzenia sprzężenia zwrotnego lub masz inne pytania związane z naszymi produktami, zachęcamy do kontaktu. Nasz oddany zespół sprzedaży jest gotowy do podjęcia dogłębnych dyskusji na temat Twoich wymagań i zapewnienia niestandardowych rozwiązań. Z niecierpliwością czekamy na rozpoczęcie produktywnej rozmowy z Tobą i pomoc w znalezieniu idealnego rozwiązania serwonapędu dla Twojej firmy.
Referencje
- Elbuluk, ME i in. „Serwomotory i teoria sterowania przemysłowego”. CRC Press, 2019.
- Dorf, RC i Bishop, RH „Nowoczesne systemy sterowania”. Pearsona, 2017.