DC Motors با رمزگذارها: یک گام کلیدی برای کنترل با دقت بالا

 

درموتور DC سنتیکنترل ، موتور هنگامی که برق روشن است می چرخد ​​و هنگام خاموش شدن برق متوقف می شود. اگرچه این عمل ساده است ، اما فاقد توانایی درک وضعیت حرکت در زمان واقعی است. این بدان معناست که سیستم کنترل نمی تواند تعیین کند که موتور چند چرخش ایجاد کرده است ، آیا سرعت پایدار است و آیا موقعیت به نقطه هدف رسیده است. این حالت "کنترل حلقه باز" اغلب در شرایطی که به دقت و قابلیت اطمینان مورد نیاز است ، ناکافی است.

 

معرفی رمزگذار همه اینها را کاملاً تغییر داد.

 

رمزگذار چیست؟

رمزگذار یک دستگاه سنسور است که برای تشخیص حالت چرخش شافت موتور استفاده می شود. این می تواند اطلاعاتی مانند زاویه ، سرعت و جهت چرخش را به سیگنال های الکتریکی تبدیل کرده و آنها را به سیستم کنترل بازگرداند. این مانند "چشم" موتور است - به کنترل کننده اجازه می دهد حرکت موتور را در زمان واقعی حس کند.

 

رمزگذارها را می توان به انواع مختلفی تقسیم کرد ، موارد مشترک عبارتند از:

رمزگذار افزایشی: تغییر در زاویه در واحد ، مناسب برای نظارت بر سرعت و شناسایی جهت را ثبت می کند.

رمزگذار مطلق: می تواند یک مقدار موقعیت منحصر به فرد ، مناسب برای سیستمهایی که نیاز به موقعیت یابی با دقت بالا دارند ، باشد.

· رمزگذار مغناطیسی و رمزگذار فوتوالکتریک: تفاوت های جزئی در ساختار و توانایی ضد مداخله وجود دارد ، و شما می توانید مطابق با محیط کاربردی انتخاب کنید.

 

چرا موتورهای DC به رمزگذار نیاز دارند؟

در یک سیستم موتور DC با یک رمزگذار ، کنترلر نه تنها می تواند "به موتور برای چرخش" دستور دهد ، بلکه همچنین "بدانید که چگونه موتور می چرخد"، بدین ترتیب یک سیستم بازخورد حلقه بسته ایجاد می شود. این کنترل حلقه بسته مزایای زیر را دارد:

دقت موقعیت یابی بالا: می تواند زاویه چرخش موتور را به طور دقیق کنترل کند ، مناسب برای نیازهای موقعیت یابی با دقت بالا.

کنترل سرعت پایدار: جریان را در زمان واقعی مطابق با بازخورد تنظیم کنید تا عملکرد سرعت ثابت داشته باشد.

پاسخ سریعتر و قابل اطمینان تر: تصحیح فوری پس از تشخیص خطا ، استحکام سیستم را بهبود می بخشد.

مجهز به مکانیسم حفاظت از ایمنی: عملکرد غیر طبیعی (مانند انجماد ، متوقف کردن) می تواند بلافاصله شناسایی شود تا از آسیب جلوگیری شود.

 

بنابراین ، در اتوماسیون مدرن و تجهیزات هوشمند ، موتورهای DC بدون رمزگذار دیگر نمی توانند نیازهای کنترل دقیق را برآورده کنند. فقط موتورهای مجهز به رمزگذارها توانایی "درک ، تجزیه و تحلیل و تصحیح انحرافات" را دارند و واقعاً دوران کنترل هوشمند را تحقق می بخشند.

 

 

برای درک بهتر ارزش واقعی موتورهای DC با رمزگذار ، باید با مکانیسم کار آن شروع کنیم. در مقایسه با روش "دستورالعمل اجرای تک" از موتورهای معمولی DC ، DC Motors با رمزگذارها "سیستم حلقه بسته بازخورد" را برای دستیابی به کنترل کامل فرآیند از "دستورالعمل صدور" تا "درک نتایج" تشکیل می دهد.

 

کنترل حلقه باز در مقابل کنترل حلقه بسته: تفاوت اساسی چیست؟

در یک سیستم کنترل ، پس از آنکه کنترلر یک فرمان را به موتور ارسال می کند ، دیگر وضعیت عملیاتی واقعی موتور را نظارت نمی کند. به عنوان مثال ، اگر به شخصی سفارش دهید که 10 متر به جلو قدم بزند ، اهمیتی نمی دهید که او سریع یا آهسته راه می رود یا حتی آیا او اصلاً راه می رود. این روش ساده است ، اما به اندازه کافی قابل اعتماد نیست.

 

در یک سیستم کنترل حلقه بسته ، پس از صدور یک دستور عمل ، کنترلر داده های حرکتی را که توسط رمزگذار در زمان واقعی تغذیه شده است ، می خواند و بر اساس انحراف واقعی تنظیمات را انجام می دهد. درست مانند مثال قبلی ، شما به یک شخص دستور می دهید که 10 متر به جلو برود ، اما این بار دائماً سرعت و حالت او را مشاهده و کنترل می کنید.

 

رمزگذار چگونه کار می کند؟

رمزگذار معمولاً روی شافت خروجی موتور نصب می شود. با چرخش شافت موتور ، رمزگذار همزمان می چرخد ​​و هر زاویه را به یک سیگنال دیجیتال تبدیل می کند و آن را در زمان واقعی به کنترلر می رساند. این سیگنال ها می توانند باشند:

هر بار که یک زاویه کوچک چرخانده می شود ، پالس ارسال می شود (افزایشی)

هر موقعیت با یک مقدار رمزگذاری شده منحصر به فرد (مطلق) مطابقت دارد

به طور همزمان جهت ، سرعت و اطلاعات موقعیتی

 

کنترل کننده از این داده ها برای تعیین:

در حال حاضر موتور در چه موقعیتی قرار دارد؟

آیا سرعت چرخش مقدار هدف را برآورده می کند؟

آیا انحراف یا ناهنجاری در موتور وجود دارد؟

 

نتیجه نهایی این است که سیستم می تواند به کنترل دقیق موقعیت و کنترل سرعت دست یابد و حتی از حالت های کنترل سروو پیشرفته (مانند تنظیم PID) نیز پشتیبانی می کند.

 

 

یک موتور DC با یک رمزگذار یک مؤلفه "مستقل" نیست. این ماده معمولاً به عنوان یک محرک اصلی در کل سیستم کنترل حرکت استفاده می شود و با درایور موتور و کنترل کننده کار می کند تا یک معماری کامل کنترل حلقه بسته را تشکیل دهد.

 

1. ساختار اساسی سیستم

یک سیستم کنترل حلقه بسته معمولی شامل سه بخش اصلی زیر است:

موتور DC

نیروی محرک مکانیکی را فراهم می کند و انرژی الکتریکی را به حرکت چرخشی تبدیل می کند.

 

رمز دهنده

نصب شده بر روی شافت موتور ، بازخورد در زمان واقعی از سرعت و اطلاعات موقعیت و وضعیت را به کنترلر ارائه می دهد.

 

درایور موتور DC

مسئول تنظیم ولتاژ و جریان مطابق دستورات صادر شده توسط کنترلر برای تحقق شروع ، توقف ، فرمان ، شتاب و کاهش سرعت و سایر کنترل عملکرد موتور.

 

کنترل کننده

مانند MCU ، PLC ، DSP یا هیئت کنترل تعبیه شده ، که وظیفه صدور دستورالعمل های کنترل و خواندن داده های رمزگذار را برای قضاوت منطقی و کنترل بازخورد دارد.

 

2. توضیحات مختصر از فرآیند کنترل (کنترل موقعیت به عنوان نمونه):

کنترل کننده موقعیت هدف را تعیین می کند (به عنوان مثال ، 180 درجه چرخش).

درایور فرمان را دریافت می کند و موتور را کنترل می کند تا شروع به چرخش کند.

رمزگذار بازخورد در زمان واقعی از زاویه چرخش واقعی موتور را فراهم می کند.

کنترلر به طور مداوم داده های رمزگذار را می خواند و آن را با موقعیت هدف مقایسه می کند.

اگر انحراف وجود داشته باشد ، کنترلر بلافاصله ولتاژ\/جریان خروجی موتور را تنظیم می کند تا اینکه خطا به صفر نزدیک شود.

پس از رسیدن به موقعیت هدف ، کنترل کننده یک دستور توقف را خروجی می کند و موتور دقیقاً متوقف می شود.

 

این فرآیند می تواند چندین بار در مدت زمان بسیار کوتاهی برای دستیابی به کنترل پویا با فرکانس بالا و با فرکانس بالا حرکت کند.

 

3. حالت های کنترل مشترک

حالت کنترل سرعت

هدف حفظ سرعت مشخصی است که برای سناریوهایی مانند انتقال سیستم ها و کنترل فن مناسب است.

 

حالت کنترل موقعیت

موتور را کنترل کنید تا به یک زاویه مشخص ، که در درهای اتوماتیک ، سکوهای دوربین ، بازوهای رباتیک و سایر زمینه ها استفاده می شود ، بچرخد.

 

کنترل گشتاور

دقیقاً گشتاور خروجی را کنترل کنید ، مناسب برای سناریوهای صنعتی سطح بالا مانند کنترل تنش و تنظیم فشار.

 

به طور خلاصه ، رمزگذار نه تنها به موتور DC "توانایی ادراک" می دهد ، بلکه کل سیستم کنترل را نیز قادر می سازد تا خود را تنظیم کند ، پایدار عمل کند و به طور دقیق پاسخ دهد. به خصوص در شرایطی که عملکرد پویا و دقت موقعیت یابی را دنبال می کند ، این روش کنترل مشترک حلقه بسته استاندارد شده است.

 

 

با استفاده گسترده از اتوماسیون و کنترل هوشمند ، صنایع بیشتر و بیشتر نیازهای بالاتری را در مورد صحت ، سرعت پاسخ و ثبات موتورها مطرح کرده اند. موتورهای DC با رمزگذارها در بسیاری از زمینه های سطح بالا با کنترل حلقه بسته ، دقت موقعیت یابی بالا و پاسخ پویا عالی درخشان شده اند.

 

موارد زیر برخی از سناریوهای کاربردی معمولی است:

1. وسایل نقلیه هدایت شده خودکار (AGV)

DC Motors با رمزگذارها پشتیبانی از قدرت برای AGV ها را فراهم می کند ، که می تواند وظایفی مانند انتقال مواد ، حمل و نقل ، مونتاژ ، تحویل و ذخیره را انجام دهد. با کنترل دقیق حرکت موتور ، AGV ها می توانند به طور مؤثر اقدامات پیچیده مختلفی از جمله انباشت پالت ، تکمیل مونتاژ یا کشیدن اشیاء سنگین را انجام دهند ، اطمینان حاصل کنند که موقعیت و سرعت در طول کار همیشه دقیق است.

 

چرا ما به رمزگذار نیاز داریم؟

از آنجا که وظایف AGV به دقت موقعیت یابی نیاز دارد ، رمزگذارها می توانند ناوبری دقیق و پاسخ پویا آن را در محیط های پیچیده تضمین کنند.

 

2. ابزارهای ماشین CNC

در دستگاه های دستگاه CNC ، از رمزگذارها برای کنترل دقیق حرکت موتورها استفاده می شود و عمدتاً برای کنترل مختصات محور x و y و تغییر ابزار و تنظیم ابزار از دارنده ابزار ترکیبی استفاده می شود. بازخورد موقعیت دقیق تضمین می کند که ابزار ماشین می تواند وظایف پردازش با دقت بالا را انجام دهد.

 

چرا ما به رمزگذار نیاز داریم؟

از آنجا که ابزارهای ماشین CNC شامل پردازش قطعه با دقت بالا هستند ، هر خطای ریز ممکن است بر کیفیت محصول نهایی تأثیر بگذارد. رمزگذارها دقت لازم و بازخورد در زمان واقعی را ارائه می دهند.

 

3 ماشین آلات ساختمانی

در زمینه ماشین آلات مهندسی ، رمزگذارها به طور گسترده در سیستم های فرمان و نظارت بر سرعت وسیله نقلیه مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال ، در سیستم های فرمان ماشین آلات سنگین و وسایل نقلیه هیبریدی ، رمزگذارها می توانند زاویه و سرعت فرمان را در زمان واقعی نظارت و تنظیم کنند تا از عملکرد صاف و دقیق اطمینان حاصل شود.

 

چرا ما به رمزگذار نیاز داریم؟

ماشین آلات ساختمانی اغلب در محیط های پیچیده کار فعالیت می کنند. کنترل دقیق فرمان و تنظیم سرعت به طور مستقیم بر کارآیی کار و ایمنی تأثیر می گذارد.

 

4. خط تولید کنترل اتوماسیون صنعتی

در خطوط تولید اتوماسیون صنعتی ، از موتورهای دارای رمزگذار برای ارائه بازخورد دقیق سرعت و جهت برای اطمینان از عملکرد و هماهنگ سازی تجهیزات خط تولید استفاده می شود. با کنترل دقیق حرکت موتور ، از انحراف تجهیزات در خط تولید جلوگیری می شود و از این طریق باعث افزایش کارایی تولید و کیفیت محصول می شود.

 

چرا ما به رمزگذار نیاز داریم؟

هر عمل در خط تولید نیاز به هماهنگی دقیق دارد. رمزگذار اتصال یکپارچه هر پیوند را از طریق بازخورد با فرکانس بالا تضمین می کند ، در نتیجه باعث بهبود کارایی کلی می شود.

 

5 قدرت باد

در سیستم های تولید برق باد ، رمزگذارها در سیستم های ژنراتور و خمیازه برای نظارت بر سرعت باد ، زاویه تیغه و زاویه خمیازه در زمان واقعی استفاده می شوند تا اطمینان حاصل شود که ژنراتور همیشه در حالت کار بهینه باقی می ماند و خروجی برق را به حداکثر می رساند.

 

چرا ما به رمزگذار نیاز داریم؟

راندمان خروجی یک توربین بادی به طور مستقیم تحت تأثیر سرعت باد و زاویه تیغه قرار می گیرد و رمزگذارها به طور دقیق به کنترل این پارامترهای کلیدی برای دستیابی به تولید برق کارآمد کمک می کنند.

 

6 صنعت نفت و گاز

در صنعت نفت و گاز ، از رمزگذارها برای نظارت بر سرعت موتورهای دکل ، سکوهای حفاری و پمپ های لجن استفاده می شود. آنها همچنین به طور گسترده در توزیع کننده سوخت برای اندازه گیری دقیق جریان و سوخت گیری کنتور استفاده می شوند.

 

چرا ما به رمزگذار نیاز داریم؟

محیط عملیاتی تجهیزات در صنعت نفت و گاز بسیار پیچیده است. رمزگذارها می توانند از عملکرد پایدار و اندازه گیری دقیق انواع مختلف تجهیزات مکانیکی اطمینان حاصل کنند که از مشکلات ایمنی تولید ناشی از خطا جلوگیری می کنند.

 

7. ابزارهای پزشکی و تجهیزات آزمایش

ابزارهای پزشکی مانند دستگاه های تزریق اتوماتیک ، اسکنر تصویر و سایر تجهیزات پزشکی دقیق نیاز به سیستم های حرکتی دارند که از دقت کنترل فوق العاده بالا برخوردار باشند. رمزگذارها می توانند بازخورد موقعیت دقیقی را ارائه دهند تا اطمینان حاصل شود که تجهیزات می توانند مطابق با مسیر و سرعت از پیش تعیین شده اجرا شوند و از صحت عملیات پزشکی اطمینان حاصل کنند.

 

چرا ما به رمزگذار نیاز داریم؟

در سناریوهای پزشکی ، هر خطایی ممکن است منجر به عواقب جدی شود. رمزگذارها برای اطمینان از عملیات ایمن و دقیق به دستیابی به کنترل با دقت بالا کمک می کنند.

 

8. سیستم رباتیک

روبات ها ، به ویژه روبات های صنعتی و روبات های خدماتی ، به موتورهایی با دقت و سرعت بسیار بالایی نیاز دارند. رمزگذارها موقعیت و بازخورد سرعت در زمان واقعی را ارائه می دهند تا اطمینان حاصل شود که روبات ها می توانند وظایف پیچیده ای مانند کار دقیق ، مونتاژ و ناوبری خودمختار را انجام دهند.

 

چرا ما به رمزگذار نیاز داریم؟

سیستم ربات باید به طور مداوم وضعیت و موقعیت خود را تنظیم کند و رمزگذار بازخورد لازم را فراهم می کند تا ربات بتواند دستورالعمل ها را به طور دقیق اجرا کند و با محیط های پویا سازگار شود.

 

موارد فوق فقط بخش کوچکی از برنامه های زمان بندی است. تا زمانی که استاندارد بالایی برای "کنترل حرکت" وجود داشته باشد ، تقریباً از موتور رمزگذار DC جدا نیست. رمزگذار به موتور قوی تر "ادراک هوشمند" و قابلیت های "خود تنظیم" قوی تر می دهد و به تجهیزات اجازه می دهد تا کارآمدتر عمل کنند.

 

 

به عنوان یک تولید کننده میکروموتور با بیش از ده سال تجربه صنعت، VSD انواع موتورهای DC را فراهم می کند ، که همه آنها می توانند با رمزگذارهای با کارایی بالا برای پشتیبانی از ساخت سیستم های کنترل حلقه بسته ادغام شوند. آنها می توانند طیف گسترده ای از نیازها را از پاسخ پر سرعت به درایو با مسافت بالا پوشش داده و نیازهای کنترل دقیق و برنامه های بار سنگین را برآورده کنند.

 

نوع موتور اختیاری

1. موتور DC بدون برس (موتور BLDC)

ویژگی ها: راندمان بالا ، عمر طولانی ، سر و صدای کم ، بدون نگهداری.

سناریوهای قابل اجرا: محیط هایی که نیاز به کارایی بالا و راندمان بالا دارند ، مانند سیستم های روباتیک ، وسایل نقلیه هدایت شده خودکار (AGV) ، تولید انرژی باد ، تجهیزات پزشکی و غیره.

چرا Encoder را انتخاب کنید: موتورهای DC بدون برس عملکرد کنترل حرکت کارآمد دارند. در صورت استفاده از رمزگذارها ، آنها می توانند به کنترل سرعت و موقعیت دقیق تری دست یابند و نیازهای پیچیده کنترل حلقه بسته را برآورده کنند.

 

2. موتور DC بی نظیر

ویژگی ها: پاسخ سریع ، اینرسی کوچک ، اندازه کوچک.

سناریوهای قابل اجرا: تجهیزات پزشکی دقیق ، ابزارهای قابل حمل ، روباتیک ، الکترونیک مصرفی و غیره

چرا رمزگذارها را انتخاب می کنید: موتورهای بدون هسته برای کنترل خوب ایده آل هستند. رمزگذارها بازخورد دقیقی را ارائه می دهند ، امکان پاسخ سریع و کنترل کم تأخیر را فراهم می کنند ، و اطمینان می دهند که تجهیزات در هنگام شروع و توقف سریع ، دقت بالایی را حفظ می کنند.

 

3. موتور DC گشتاور بالا

ویژگی ها: این می تواند خروجی گشتاور بزرگی را فراهم کند و برای کنترل کم سرعت مناسب است.

سناریوهای قابل اجرا: تجهیزات بار سنگین ، خطوط تولید خودکار ، تجهیزات ساخت و ساز و مکانیکی و غیره

چرا رمزگذارها را انتخاب می کنید: موتورهای با مسافت بالا اغلب در برنامه هایی با بارهای بزرگ استفاده می شوند. رمزگذارها می توانند حرکت موتور را به طور دقیق کنترل کنند تا اطمینان حاصل شود که تجهیزات به طور پایدار در زیر بارهای زیاد اجرا می شوند و به موقعیت دقیق مورد نیاز دست می یابند.

 

4. موتور کاهش دنده سیاره ای

ویژگی ها: سرعت کم و خروجی گشتاور بالا ، ساختار جمع و جور و پایداری بالا.

سناریوهای قابل اجرا: برنامه هایی که به گشتاور خروجی بزرگتر و سرعت کمتری نیاز دارند ، مانند سیستم های موقعیت یابی دقیق ، سیستم های کنترل اتوماسیون و غیره.

چرا Encoder را انتخاب کنید: موتورهای Gear Gear در سرعت کم و خروجی گشتاور بالا مزایایی دارند. رمزگذارها بیشتر دقت موقعیت یابی و سرعت بازخورد خود را بهبود می بخشند ، و اطمینان می دهند که هنوز هم می توانند کنترل دقیق را با سرعت کم و بار زیاد حفظ کنند.

 

مزایای فنی VSD

1. گزینه های تنظیم کننده رمزگذار چندگانه

VSD انواع مختلفی از رمزگذار را برای انتخاب مشتریان فراهم می کند ، از جمله رمزگذارهای مغناطیسی ، رمزگذارهای فوتوالکتریک ، سنسورهای سالن و غیره ، برای برآورده کردن دقت کنترل و نیازهای محیطی مختلف. مشتریان می توانند برای بهینه سازی عملکرد سیستم کنترل ، نوع رمزگذار مناسب را با توجه به نیاز سیستم انتخاب کنند.

 

2. سازگاری کامل سیستم

راه حل های موتور و رمزگذار VSD بسیار سازگار است و می تواند یکپارچه با درایوهای اصلی و کنترل کننده های موجود در بازار ارتباط داشته باشد و از سیستم های کنترل حلقه بسته برای کاربردهای مختلف صنعتی پشتیبانی می کند. صرف نظر از سیستم موجود مشتری ، VSD می تواند به سرعت سازگار شود تا از ادغام کارآمد اطمینان حاصل شود.

 

3. قابلیت های سفارشی سازی غنی

VSD طیف گسترده ای از خدمات سفارشی ، از جمله سرعت ، ولتاژ ، وضوح رمزگذار ، ساختار نصب و غیره را ارائه می دهد. ما می توانیم با توجه به نیازهای ویژه مشتریان ، راه حل های موتوری و رمزگذار ساخته شده را برای تأمین نیازهای فنی پیشرفته تر ارائه دهیم.

 

4. کنترل کیفیت دقیق

محصولات حرکتی VSD از گواهینامه های کیفیت بین المللی ، از جمله ISO ، CE ، ROHS و غیره عبور کرده اند و از قابلیت اطمینان محصول و قوام آن اطمینان می دهند. ما هر پیوندی را در فرآیند تولید به شدت کنترل می کنیم تا اطمینان حاصل شود که هر موتور می تواند از استانداردهای بالای مشتریان ما برخوردار باشد.

 

5. پشتیبانی فنی فرایند کامل

VSD پشتیبانی فنی فرایند تمام فرآیند را از طراحی ، تحقیق و توسعه گرفته تا نصب و راه اندازی و ادغام سیستم در اختیار مشتریان قرار می دهد ، و اطمینان می دهد که مشتریان می توانند سیستم های کنترل حلقه بسته را به راحتی پیاده سازی کرده و از پشتیبانی فنی و خدمات مداوم در هنگام استفاده استفاده کنند. تیم متخصص ما با مشتریان همکاری نزدیکی خواهد کرد تا به آنها در ادغام و بهینه سازی سیستم های کنترل کمک کند.

 

راه حل های موتور و رمزگذار با کارایی بالا که توسط VSD ارائه شده است می تواند به طور گسترده ای در صنایعی مانند صنعت ، معالجه پزشکی و روباتیک مورد استفاده قرار گیرد و قابلیت های کنترل دقیق و ثبات عملکردی را در اختیار مشتریان قرار می دهد. اگر به دنبال راه حل موتور متناسب با نیازهای شما هستید ، VSD انتخاب ایده آل شما خواهد بود.