موتور بدون برس + رمزگذار: ترکیب کلیدی برای کنترل حلقه بسته با دقت بالا

 

با توسعه سریع فناوری ، انتظارات مردم از عملکرد محصول به طور مداوم در حال افزایش است. نه تنها در زمینه های با دقت بالا مانند اتوماسیون صنعتی ، روباتیک و تجهیزات پزشکی ، بلکه در بسیاری از برنامه های نوظهور مانند الکترونیک مصرفی ، خانه های هوشمند و تجهیزات بدون سرنشین ، الزامات کنترل بالاتر برای موتورها شروع می شود - آنها نه تنها باید به سرعت اجرا شوند بلکه باید با دقت کنترل شوند و به طور حساس پاسخ دهند.

 

در این سناریوها ،موتورهای DC بدون برس (BLDC) به دلیل راندمان بالا ، سر و صدای کم و عمر طولانی ، به انتخاب اصلی درایو تبدیل شده اندبشر با این حال ، ویژگی های خود موتور به اندازه کافی دور نیست. برای دستیابی به کنترل با دقت بالا و با استحکام بالا ، باید یک سیستم "کنترل حلقه بسته" معرفی شود.

کنترل حلقه باز در مقابل کنترل حلقه بسته: تفاوت چیست

در یک سیستم کنترل حلقه باز ، کنترلر دستورالعمل هایی را به موتور (مانند تنظیم سرعت یا ولتاژ) ارسال می کند و موتور مطابق دستورالعمل ها کار می کند ، اما سیستم در زمان واقعی نظارت نمی کند که آیا موتور مطابق آنچه انتظار می رود عمل می کند. این روش یک ساختار ساده و کم هزینه دارد و برای برنامه های کاربردی با تغییرات بار کوچک و نیازهای کم دقت مناسب است.

 

در مقابل ، کنترل حلقه بسته به طور مداوم از طریق سنسورهایی مانند رمزگذار ، وضعیت واقعی موتور (مانند سرعت ، زاویه یا موقعیت) را کنترل می کند و سیگنال های بازخورد را در زمان واقعی به کنترل کننده منتقل می کند. این سیستم به طور مداوم دستورالعمل های کنترل را بر اساس این بازخورد ها تنظیم می کند ، در نتیجه دقت کنترل ، پایداری و توانایی ضد مداخله را تا حد زیادی بهبود می بخشد.

 

نمای کلی حلقه باز در مقابل حلقه بسته:

روش کنترل	کنترل حلقه باز	کنترل حلقه بسته
آیا بازخورد وجود دارد	هیچ	بله
دقت کنترل	پایین	عالی
توانایی ضد مداخله	فقیر (به راحتی تحت تأثیر نوسانات بار قرار می گیرد)	قوی (انحراف صحیح در حال اجرا در زمان واقعی)
هزینه سیستم	کم (ساختار سیستم ساده)	کمی بالاتر (نیاز به رمزگذار و پشتیبانی سنسور دیگر دارد)
برنامه های معمولی	فن ها ، پمپ ها ، اسباب بازی های برقی و غیره	تجهیزات اتوماسیون ، روبات ها ، ابزارهای پزشکی دقیق ، سیستم های تولید سطح بالا و غیره

بنابراین ، در جستجوی الزامات کنترل با دقت بالا و قابل اعتماد ، کنترل حلقه بسته به بخش مهمی از سیستم موتور بدون برس تبدیل شده است. برای ساختن یک سیستم حلقه بسته با کارایی بالا ، رمزگذار مؤلفه اصلی است که "ادراک" و "کنترل" را به هم متصل می کند.

 

در یک سیستم کنترل حلقه بسته ، رمزگذار یکی از مهمترین اجزای بازخورد است. این می تواند به طور دقیق سرعت ، موقعیت و جهت موتور را تشخیص داده و این اطلاعات را به کنترل کننده برگرداند تا به کنترل دقیق برسد.

 

1. عملکرد اصلی رمزگذار

رمزگذار به طور مستقیم روی موتور سوار شده یا برای اندازه گیری حالت چرخش شافت موتور در موتور یکپارچه شده است. با خروجی سیگنال ها در زمان واقعی ، به کنترل کننده کمک می کند تا موقعیت فعلی موتور را تعیین کند و از این طریق کنترل حلقه بسته سرعت ، موقعیت و زاویه را بدست آورد.

 

2. انواع رمزگذارها

با توجه به حالت خروجی و اصل ساختاری ، رمزگذارها عمدتاً به دو دسته زیر تقسیم می شوند:

رمزگذار افزایشی

رمزگذار افزایشی سیگنال های پالس مداوم (مانند سیگنال های A ، B ، Z) را خروجی می کند و کنترلر با شمارش این پالس ها سرعت و جهت را تعیین می کند. این رمزگذار یک ساختار ساده و کم هزینه دارد و برای کنترل حرکت با دقت کم و متوسط ​​مناسب است.

 

رمزگذار مطلق

هر نقطه موقعیت دارای یک خروجی ارزش کد منحصر به فرد است و حتی می توان اطلاعات موقعیت فعلی را حتی پس از قطع برق حفظ کرد. برای سناریوهای کنترل که نیاز به دقت و قابلیت اطمینان بالایی دارند ، مانند تجهیزات پزشکی ، روبات ها ، خطوط تولید خودکار و غیره مناسب است.

3. حالت سیگنال خروجی

رمزگذارهای مختلف دارای انواع مختلف سیگنال خروجی و روش های رابط هستند ، روشهای متداول عبارتند از:

· سیگنال ABZ (افزایشی): A و B سیگنال های پالس متعامد هستند که برای تعیین سرعت و جهت استفاده می شوند و Z سیگنال موقعیت صفر است که برای تنظیم مجدد یا هماهنگ سازی استفاده می شود.

· سیگنال UVW: معمولاً برای سیگنال همگام سازی جابجایی موتور بدون برس ، مناسب برای سیستم کنترل سروو استفاده می شود.

· پروتکل های ارتباطی مانند SSI ، RS -485 و Canopen: آنها بیشتر برای رمزگذارهای مطلق استفاده می شوند ، می توانند اطلاعات موقعیتی را به صورت دیجیتال منتقل کنند و از قابلیت های ضد دخانیات قوی تری برخوردار باشند.

 

4. ساختار نصب و فناوری اصلی

با توجه به اصل ساختار و تشخیص ، رمزگذارها نیز می توانند به شرح زیر طبقه بندی شوند:

روش نصب:

· نوع انتهای شافت: رمزگذار مستقیماً به شافت خروجی موتور متصل می شود ، با سازگاری بالا و جایگزینی آسان.

· نوع شافت توخالی: رمزگذار توخالی است و می توان آن را در شافت موتور قرار داد ، فضای صرفه جویی در فضای و نصب جمع و جور را در آن قرار داد.

· یکپارچه: رمزگذار و موتور مستقیماً در یک مسکن ادغام می شوند که کاملاً در کارخانه اشکال زدایی و مناسب برای ادغام سیستم است.

 

اصل القایی:

· رمزگذار فوتوالکتریک: سیگنال های موقعیت را از طریق توری و سنسورهای فوتوالکتریک ، با وضوح بالا ، برای برنامه های با دقت بالا می خواند.

· رمزگذار مغناطیسی: از تغییرات میدان مغناطیسی برای اطلاعات موقعیت موقعیت استفاده می کند. این ساختار قوی تر و عملکرد ضد آلودگی بهتری دارد و آن را برای محیط های صنعتی مناسب می کند.

 

رمزگذار فقط یک ابزار اندازه گیری نیست بلکه یک بخش ضروری از کل سیستم کنترل حلقه بسته است. در برنامه های کاربردی ، فقط رمزگذار ، موتور بدون برس و کنترل کننده برای دستیابی به کنترل حرکت با دقت بالا باید از نزدیک همکاری کنند. \

 

1. چگونه کنترلر سیگنال رمزگذار را می خواند؟

کنترلر با دریافت سیگنال (مانند پالس ، داده های دیجیتال یا ولتاژ آنالوگ) توسط رمزگذار ، حالت حرکت شافت موتور را تعیین می کند. کنترلر الگوریتم کنترل (مانند الگوریتم PID) را در داخل اجرا می کند ، تفاوت بین هدف تنظیم شده و حالت فعلی را در زمان واقعی مقایسه می کند و ولتاژ یا جریان مربوطه را برای هدایت موتور برای تنظیم قرار می دهد.

 

به عنوان مثال:

اگر سرعت موتور روی 1000 دور در دقیقه تنظیم شود و بازخورد رمزگذار 950 دور در دقیقه باشد ، کنترلر به طور خودکار قدرت خروجی را افزایش می دهد تا سرعت به هدف نزدیک شود.

اگر موقعیت موتور از مسیر از پیش تعیین شده منحرف شود ، کنترلر بلافاصله مسیر حرکت را بر اساس سیگنال رمزگذار اصلاح می کند.

 

2. سنسور سالن + راه حل کنترل مشترک رمزگذار

در بسیاری از سیستم های حرکتی بدون برس ، سنسورهای سالن و رمزگذارها اغلب در ترکیب استفاده می شوند که هر یک نقش متفاوتی دارند:

· سنسور سالن: معمولاً برای تشخیص موقعیت روتور موتور برای جابجایی صحیح در زمان راه اندازی یا سرعت کم استفاده می شود. این پاسخ سریع و کم هزینه دارد ، اما وضوح کم دارد.

· رمزگذارها: اطلاعات و موقعیت های با وضوح بالا را برای کنترل خوب ارائه دهید.

 

هنگامی که با هم استفاده می شود ، سیستم می تواند به سرعت شروع شود و در حین کار به کنترل با دقت بالا برسد. این ترکیب به طور گسترده در وسایل نقلیه هدایت شده اتوماتیک (AGV) ، تجهیزات CNC ، روبات های صنعتی و سایر زمینه ها استفاده می شود.

3. تجزیه و تحلیل سناریوهای برنامه واقعی کنترل حلقه بسته

کنترل حلقه بسته نه تنها یک اصطلاح فنی است بلکه مستقیماً بر عملکرد سیستم در برنامه های خاص تأثیر می گذارد. در اینجا چند مثال معمولی آورده شده است:

الف کنترل حلقه بسته سرعت

در برنامه هایی مانند توربین های بادی یا سانتریفیوژهای پر سرعت ، موتور باید سرعت ثابت را حفظ کند. با تغذیه سیگنال سرعت از رمزگذار ، کنترلر می تواند خروجی را در زمان واقعی تنظیم کند تا تأثیر نوسانات بار را جبران کند.

 

ب. موقعیت کنترل حلقه بسته

در اسلایدهای خودکار ، سکوهای بلند کردن و بازوهای رباتیک صنعتی ، موتور باید دقیقاً کنترل شود تا به یک موقعیت مشخص برسد. رمزگذار اطلاعات موقعیت فعلی را به کنترل کننده باز می گرداند تا اطمینان حاصل شود که روند حرکت صاف است و در موقعیت هدف به طور دقیق متوقف می شود.

 

ج. کنترل حلقه بسته زاویه

در تابه/کاشی های دوربین ، دامنه های لیزر یا دستگاه های ردیابی نوری ، موتورها برای دستیابی به چرخش دقیق زاویه ها نیاز دارند. سیستم های حلقه بسته از بازخورد زاویه ای با وضوح بالا رمزگذار برای دستیابی به کنترل دقیق زاویه های کوچک استفاده می کنند.

 

در سیستم های کنترل حلقه بسته سنتی ، موتورها ، رمزگذارها و کنترل کننده ها اغلب نیاز به انتخاب ، نصب و اشکال زدایی جداگانه دارند که نه تنها بار کار مهندسی را افزایش می دهد ، بلکه مشکلاتی مانند سیم کشی پیچیده ، تداخل سیگنال و تطبیق ناسازگاری را نیز به همراه می آورد.

 

برای پرداختن به این چالش ها ، VSD راه حل "ماژول موتور یکپارچه" را راه اندازی کرده است ، که یک موتور ، رمزگذار و کنترلر بدون برس را در یک ساختار جمع و جور برای استفاده از پلاگین و بازی ادغام می کند.

 

1. موتور + رمزگذار + کنترل یکپارچه کنترلر

ماژول های یکپارچه VSD پیش از مونتاژ و کارخانه اجزای اصلی سیستم کنترل ، باعث صرفه جویی در مشتریان از کار ادغام پیچیده در سایت می شود. هر ماژول یک سیستم حلقه بسته کاملاً آزمایش شده برای اطمینان از تطبیق سیگنال ، سازگاری رابط و عملکرد پایدار است.

مزایا شامل:

· چرخه توسعه پروژه را کوتاه کنید

· کاهش هزینه های نگهداری

· کاهش میزان خرابی سیستم

 

2. فرآیند سیم کشی و اشکال زدایی را ساده کنید

سیستم های سنتی معمولاً به چندین رابط ، کابل های اتصال و آداپتورها نیاز دارند ، در حالی که ماژول VSD فقط به منبع تغذیه اصلی و یک رابط ارتباطی برای تکمیل استقرار کل کنترل حلقه بسته نیاز دارد. پارامترهای از پیش تعیین شده ، نیاز مشتریان را برای انجام تنظیمات پارامترهای پیچیده در اکثر برنامه ها از بین می برد.

 

این طرح ساده برای یکپارچه سازندگان اتوماسیون ، تولید کنندگان تجهیزات و مشتریان OEM بسیار دوستانه است و به ویژه برای سناریوهای استقرار چند ماشین مناسب است.

 

3. پیکربندی رمزگذار انعطاف پذیر و گزینه های رابط

VSD از انواع مختلفی از تنظیمات رمزگذار پشتیبانی می کند تا با دقت کنترل مختلف و نیازهای زیست محیطی سازگار شود:

· نوع رمزگذار: افزایشی ، مطلق ، فوتوالکتریک یا مغناطیسی

· رابط سیگنال: پشتیبانی از ABZ ، UVW ، SSI ، RS -485 ، Canopen و غیره.

· نصب: انتهای شافت ، شافت توخالی و راه حل های رمزگذار یکپارچه در دسترس هستند

مشتریان می توانند بر اساس برنامه های واقعی انتخاب کنند و VSD همچنین خدمات توسعه و سازگاری رابط سفارشی را ارائه می دهد.

 

4. طیف گسترده ای از سناریوهای برنامه ، پشتیبانی از الزامات استاندارد بالا

ماژول های یکپارچه موتور VSD به طور گسترده ای در:

· روبات های صنعتی و اسلحه های روباتیک مشترک

· تجهیزات تصویربرداری پزشکی و سیستم عامل های تشخیصی دقیق

· سیستم انتقال هوشمند و تجهیزات اتوماسیون تدارکات

· حمل و نقل هوایی ، پهپاد ، سیستم ردیابی نوری و سایر زمینه ها

هر نوع محصول را می توان با توجه به بارهای مختلف ، سرعت ، دقت و پروتکل های رابط پیکربندی و بهینه سازی کرد تا از ثبات و کارآیی کنترل حلقه بسته اطمینان حاصل شود.

 

سیستم های کنترل حلقه بسته برای برنامه های مدرن موتور با کارایی بالا استاندارد می شوند. با معرفی رمزگذارها ، موتورهای بدون برس می توانند به تنظیم سرعت دقیق تر ، عملکرد پایدارتر و قابلیت پاسخ هوشمندانه دست یابند. چه در اتوماسیون صنعتی ، کنترل روباتیک ، یا در تجهیزات پزشکی یا سیستم های حمل و نقل هوایی ، کنترل حلقه بسته به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان و عملکرد سیستم را بهبود می بخشد.

 

به عنوان یک تولید کننده حرفه ای بدون برس، VSD (VSD موتور) به سرمایه گذاری در راه حل های کنترل حلقه بسته ادامه می دهد. ما نه تنها ارائه می دهیمموتورهای بدون برس با کارایی بالا، اما همچنین رمزگذارها و کنترل کننده ها را برای ارائه راه حل های یکپارچه آماده به مشتریان در اختیار مشتریان قرار دهید.

 

چرا VSD را انتخاب کنید

· طراحی سازگاری بالا: از چندین نوع رمزگذار و پروتکل های ارتباطی اصلی پشتیبانی می کند

· قابلیت سفارشی سازی کامل: همه چیز از اندازه موتور ، سرعت گرفته تا دقت بازخورد و طرح رابط قابل تنظیم است

· سیستم کنترل کیفیت دقیق: مطابق با ISO ، CE و سایر استانداردهای صدور گواهینامه بین المللی

· پشتیبانی فنی تمام مراحل: ارائه کمک های فنی حرفه ای و خدمات پس از فروش از انتخاب تا تحویل

· تجربه تحویل جهانی: محصولات به اروپا ، آمریکا ، ژاپن ، کره جنوبی ، خاورمیانه و مناطق دیگر صادر می شوند و به طور گسترده در پروژه ها در صنایع متعدد مورد استفاده قرار می گیرند

اگر به دنبال یک راه حل پایدار ، انعطاف پذیر و آسان برای یکپارچه موتور بدون برس بسته هستید ، لطفاً با تیم VSD تماس بگیرید. ما می توانیم نمونه آزمایش ، مشاوره فنی و خدمات شخصی سازی دسته ای را برای پروژه شما ارائه دهیم.