نظرة عامة
قد يكون العثور على المشغل المناسب لتطبيقك تحدياً، خاصةً عندما يكون بديلاً مطابقاً جاهز التركيب. فكيف تتأكد إذن من أن المشغل الذي اخترته مناسب تماماً لتطبيقك؟ سنستعرض كل خطوة تحتاج إلى تنفيذها ونأخذك خلال عملية اختبار عيّنة من المشغلات. وقد أدرجنا أيضاً في النهاية قائمة تحقق مريحة، لتضمن بقاءك على المسار الصحيح وتلبية جميع متطلبات اختبار المشغلات الخطية!
الأبعاد الفيزيائية والمواصفات: الفحص البصري
الشكل 1
يمكن أن يكون المظهر البصري عاملاً مهماً عند اختيار المشغل، لا سيّما للتطبيقات التي سيكون فيها مرئياً أثناء التشغيل العادي ويحتاج إلى جذب العميل. يمكن تقييم جودة تصنيع المشغل إلى حدٍّ ما من خلال النظر إلى الوحدة وفحص جودة الحِرَفية فيها. سيشكّل ذلك الانطباع الأول عن الوحدة.
بعد الانطباع الأول، يكون الشيء التالي الذي ينبغي التحقق منه هو أبعاد المسافة من ثقب إلى ثقب في وضع الانكماش (H2H). هذا هو البعد من مركز ثقب التثبيت السفلي إلى مركز ثقب التثبيت العلوي. من الضروري التأكد من أن هذا البعد يصطف مع المسافة من مركز ثقب التثبيت السفلي إلى مركز ثقب التثبيت العلوي في تطبيقك. إذا كانت قيمة H2H للمشغل أقصر من قيمة H2H لتطبيقك، فيمكننا معالجة ذلك بسهولة عبر تصنيع وحدة مخصصة بقيمة H2H المطلوبة. ولكن إن كانت قيمة H2H للمشغل أكبر من قيمة H2H للتطبيق، فستحتاج إلى تعديل التطبيق أو يمكننا مساعدتك في العثور على وحدة مختلفة.
بمجرد التحقق من بُعد H2H وتوافقه، تكون الخطوة التالية هي التأكد من أن طول الشوط للمشغل يؤمّن مقدار الحركة المناسب. في هذه الخطوة، إذا لم تكن أيٌّ من أطوال الشوط المتوفرة لدينا مناسبة لك، فيمكننا تصنيع أطوال الشوط المطلوبة خصيصاً لتلبية احتياجات التطبيق.
بمجرد التحقق من الأبعاد الفيزيائية للمشغل، سننتقل إلى الخطوة التالية:
اختبارات المنضدة
الآن بعد أن أكدت الحالة الفيزيائية لمشغلك، فإن الخطوة التالية هي إجراء سلسلة من اختبارات المنضدة للتأكد من ملاءمته لتطبيقك المنشود. يجب إجراء هذه الاختبارات قبل التعمّق في الاختبارات المخبرية، ويمكن أن تكون سريعة نسبياً. وهي تتكون من ثلاثة اختبارات رئيسية:
- السرعة
- التيار المسحوب
- مستويات الصوت/الضجيج
ليست هذه الاختبارات الثلاثة ضرورية في كل الحالات، إذ يعتمد الأمر على تطبيقك. على سبيل المثال، قد يتضمن تطبيقك استخدام مشغل خطي في بيئة صناعية، ما يعني أن اختبار ضجيج المشغل قد لا يكون مطلوباً لأن هذه البيئات عادةً ما تكون صاخبة. ولكن إذا كنت تستخدم المشغل الخطي لفتح باب، فإن السرعة ومستوى الضجيج من المعايير الحيوية التي يجب معرفتها. استخدم حكمك لتقييم اختبارات المنضدة التي تلعب دوراً مهماً في تطبيقك.
السرعة
يتضمن اختبار السرعة الخطية توقيت المدة التي يستغرقها المشغل الخطي للامتداد والانكماش بالكامل. سينتج عن ذلك قيمة "بوصة في الثانية" يمكن مقارنتها بقيمة ورقة البيانات الخاصة بالمشغل الخطي. لاحظ أن قيمة السرعة في هذا الاختبار يمكن أن تكون تقديرية، إذ سيتم إجراء اختبارات سرعة أدق لاحقاً عند تنفيذ الاختبارات المخبرية.
كما ذُكر سابقاً، قد تكون بعض الاختبارات أكثر أهمية من غيرها بحسب التطبيق. في هذه الحالة، تكون السرعة مهمة في تطبيقات مثل فتح باب/غطاء أو مناولة العناصر على طول خط التجميع.
لإجراء قياس سرعة سريع، اتبع الخطوات التالية:
- زوّد المشغل الخطي بالطاقة وفق مواصفاته الكهربائية. بما أنه اختبار منضدة فقط، فلا حاجة لتوصيل مفاتيح أو صندوق تحكم. ما عليك سوى تطبيق جهد موجب وسالب من مزود طاقة أو بطارية للسماح للقضيب بالامتداد/الانكماش بالكامل.
- بمجرد أن يصل القضيب إلى موضعه النهائي، أمسِك ساعة إيقاف وصفرها.
- بدّل الأقطاب على مزود الطاقة أو البطارية واستعد لبدء المؤقت في اللحظة التي يبدأ فيها القضيب بالامتداد/الانكماش.
- أوقف المؤقت بمجرد وصوله إلى وضعه الممدود/المنكمش، دوّن الوقت، وكرر العملية في الاتجاه المعاكس.
- قسّم طول الشوط للمشغل الخطي على الزمن الذي استغرقه للامتداد/الانكماش. على سبيل المثال، إذا كان طول الشوط لمشغلك 40 in بوصة واستغرق 10 ثوانٍ للامتداد/الانكماش، فإن السرعة تكون 4 in بوصة/الثانية.
قارن هذا القياس للسرعة مع ورقة بيانات المشغل الخطي لتحديد ما إذا كان متطابقاً تقاربياً. هذا القياس مجرد اختبار أولي وسيساعد في تحديد ما إذا كان المشغل الخطي مناسباً للمهمة. ستنخفض السرعة تحت الحمولة وإذا كان الجهد المطبّق أقل من الجهد المقنّن. يُرجى ملاحظة أنه قد توجد سماحية للسرعة اعتماداً على نوع المشغل والمُصنِّع. إذا اختلف قياس سرعتك بشكل كبير عن المواصفات المُعلنة، فمن الأفضل التواصل مع المُصنِّع لاستكشاف الأخطاء.
تيار السحب
يُعد اختبار تيار السحب للمشغل الخطي دون حمولة أمراً مهماً لأنه يوفر دليلاً على أنه يعمل وفق مواصفات ورقة البيانات. علاوة على ذلك، فإن تحديد التيار سيضمن قدرة نظامك على تحمّله وسيساعد في إيجاد الأجزاء المقابلة المناسبة التي تعمل مع المشغل الخطي (مثل مزود طاقة مُصنّف بشكل كافٍ وصندوق تحكم).
ما عليك سوى توصيل مقياس متعدد على التوالي مع أحد أسلاك مشغل خطي موصول بالطاقة ومراقبة قراءة الأمبير أثناء امتداد/انكماش القضيب. استناداً إلى القراءة، يمكنك تحديد مزود طاقة يمكنه التعامل مع تيار السحب هذا. ضع في اعتبارك أن تيار السحب سيزداد عند تحميل المشغل الخطي.
مستويات الصوت/الضجيج
كما ذُكر، قد لا يكون مستوى الصوت/الضجيج للمشغل أمراً حرجاً إذا كان سيُستخدم في تطبيق صناعي. ولكن بالنسبة للتطبيقات الموجّهة للمستهلك، مثل باب/غطاء أو رافعة داخل آلة تحضير القهوة، يجب تحديد مستوى الضجيج.
استخدم مقياس ديسيبل وامسكه بالقرب من المشغل الخطي أثناء تزويده بالطاقة لامتداد/انكماش القضيب. احرص على إجراء هذا الاختبار في بيئة هادئة لتجنب تشويه النتائج بالضجيج الخلفي. دوّن أعلى قراءة بالديسيبل. ماذا بعد؟ كيف يُترجم هذا الرقم إلى قرار عمّا إذا كان المشغل مزعجاً أو مناسباً لتطبيقك؟ استخدم الجدول أدناه للأصوات المألوفة وقيم الديسيبل الخاصة بها لتقرير مستوى ضجيج المشغل الخطي وما إذا كان يقع ضمن النطاق المناسب لتطبيقك.
الاختبار المخبري
بمجرد الانتهاء من اختبارات المنضدة للمشغل الخطي، يحين وقت اختباره تحت الحمولة. يجب أن تتطابق الحمولة مع ما سيُتوقع عند تشغيله في التطبيق المنشود. طُرق اختبارات المنضدة قابلة للتطبيق على الاختبارات المخبرية مع بعض الإضافات. وتشمل الاختبارات المخبرية أيضاً:
- اختبار السرعة تحت الحمولة الفعلية
- اختبار تيار سحب النظام
- اختبار التوافق البيئي
- اختبار دورة التشغيل
- اختبار دورة الحياة المتسارع
- توافق التغذية الراجعة
سيوفر لك إجراء هذه الاختبارات المخبرية دقةً أعمق حول توافق المشغل المختار مع تطبيقك.
اختبار السرعة تحت الحمولة الفعلية
ستكون نتائج السرعة من اختبار المنضدة هي أقصى سرعة ممكنة لمشغلك الخطي. عندما يكون المشغل تحت حمولة، سيقلّل السرعة بمعدل يتناسب طردياً مع الحمولة (انظر الرسم البياني أعلاه كمرجع). سيساعد قياس سرعة المشغل الخطي تحت الحمولة في تحديد ما إذا كان لا يزال ضمن النطاق المطلوب للعمل في تطبيقك.
لقياس سرعة المشغل الخطي، تأكد من تحميله بوزن يحاكي طريقة عمله في تطبيقك. ثم أعد تنفيذ عملية الخطوات المستخدمة في اختبار سرعة المنضدة باستخدام ساعة إيقاف. هذه الطريقة مناسبة للتطبيقات التي لا تُعد فيها السرعة عاملاً حرجاً.
بالنسبة للتطبيقات التي تحتاج إلى قياسات سرعة دقيقة للمشغل الخطي تحت الحمولة، استخدم نظام قياس وقت آلي. سيتضمن هذا النظام استخدام متحكّم مصغّر مثل Arduino مع كود يبدأ/يوقف المؤقت عند الوصول إلى أيٍّ من مفتاحي الحدّ لطرفي الشوط في المشغل الخطي. يُرجى التواصل معنا في هذه الحالة، إذ يمكننا مساعدتك في إعداد عِدّة لإتمام ذلك.
أخيراً، وبحسب تطبيقك، قد ترغب أيضاً في اختبار حدود مشغلك الخطي عبر تطبيق حمولة قريبة من الحمولة القصوى المقنّنة له لرؤية كيف تتغير السرعة وكيف يستجيب المشغل الخطي (مثلاً: هل يسخن المحرك؟ هل ما زالت حركة طول الشوط سلسة ومضبوطة؟).
تيار سحب النظام
بما أن المشغل الخطي الآن تحت حمولة، ستنخفض السرعة وسيَسحب المشغل المزيد من التيار. ستساعد معرفة تيار سحب المشغل الخطي تحت الحمولة في اختيار مزود طاقة مناسب. من المهم أخذ المكونات الكهربائية الأخرى الموصولة بالمشغل الخطي بالاعتبار مثل صندوق التحكم والمستشعرات الفعّالة، وغيرها. يمكن أن تسحب هذه المكونات الإضافية تياراً من مزود الطاقة، ما قد يؤدي إلى عدم حصول المشغل الخطي على تيار كافٍ لبلوغ سعته القصوى للحمولة.
لقياس تيار سحب المشغل الخطي تحت الحمولة، استخدم مقياساً متعدداً كما في اختبار المنضدة. أو، على غرار اختبار السرعة المخبري، استخدم متحكماً مصغراً مع وحدة مستشعر تيار موصولة على التوالي. يُرجى التواصل معنا إذا احتجت للمساعدة في إعداد عِدّة لتحقيق ذلك.
بمجرد معرفتك بتيار السحب لكامل نظامك، يمكنك تحديد قدرة مزود الطاقة وفقاً لذلك لضمان أن المشغل الخطي يحصل على تيار كافٍ عند العمل تحت الحمولة الكاملة.
التوافق البيئي
تأتي المشغلات الخطية من Progressive Automations مع تصنيف حماية الدخول (تصنيف IP)، وهو تصنيف لقدرة المنتج على مقاومة تسرب السوائل والغبار. يستخدم نظام تصنيف IP رقمين لتحديد مستوى الحماية لجميع المنتجات. يمثّل الرقم الأول الحماية ضد المواد الصلبة والثاني ضد السوائل.
بمجرد إكمال المنتج للاختبار في منشأة معتمدة، سيحصل على تصنيف رقمي محدد يمكن فكّه باستخدام مخطط تصنيف IP أدناه:
استناداً إلى تطبيقك، قد يكون اختبار تصنيف IP للمشغل الخطي مفيداً. على سبيل المثال، إذا كنت تعلم أن مشغلك الخطي سيتعرض إلى الكثير من الماء، فإن الطراز PA-10 يملك أعلى تصنيف IP وهو IP68M وIP69K. يمكنه العمل تحت الماء ويتحمل نفاثات المياه عالية الضغط عندما لا يكون في حركة. أفضل طريقة لاختبار هذا النوع من المشغلات الخطية هي ببساطة غمره في الماء وتركه يعمل.
أما الوحدات المصنّفة بـ IP66، مثل المشغل الخطي PA-04 والمشغل الصناعي المصغّر PA-09، فيمكنها أيضاً تحمل كلٍّ من الغبار والتعرّض المتوسط للسوائل. تُعد هذه المشغلات الخطية الأنسب للاختبارات ضمن بيئة التطبيق المقصود. إذا كنت تعلم أن المشغل الخطي لن يتعرض للغبار أو الماء، يمكنك اختيار تصنيف IP أقل لتطبيقك.
لا يختبر تصنيف IP مقاومة العوامل الجوية/الخارجية عبر التغيرات الموسمية والفترات الطويلة (مثلاً: سنوات في الخارج عبر عدة مواسم). لذا، ضع في الاعتبار البيئة التي ستستخدم فيها المشغل الخطي للتأكد من ملاءمته لها. تقدم Progressive Automations أيضاً شهادات مختلفة إلى جانب تصنيف IP. قد تكون هذه الشهادات متطلبات تنطبق على تطبيقك. تواصل معنا إذا كنت تحتاج شهادات محددة لمشغلك و/أو لتطبيقك.
من الممارسات المثلى عموماً تثبيت المشغل بحيث يشير طرف طول الشوط إلى الأسفل إن كان هناك أي خطر للتعرض للماء. بهذه الطريقة، ستسحب الجاذبية السائل بعيداً عن غلاف المحرك وتساعد على منع الأعطال المبكرة.
دورة التشغيل
دورة التشغيل للمشغل الخطي هي نسبة زمن التشغيل إلى زمن الإيقاف، ويُعبّر عنها كنسبة مئوية. إذا كان تطبيقك يتطلب تشغيل المشغل الخطي بشكل مستمر، فإن دورة التشغيل مهمة للغاية لضمان عدم تلف المحرك. في مثل هذه التطبيقات، يجب أن تكون دورة التشغيل 100%.
لتحقيق دورة تشغيل بنسبة 100%، يجب استخدام محرك تيار مستمر بدون فرش بدلاً من محرك تيار مستمر بفرش تقليدي. بالنسبة للمشغلات الخطية المزودة بمحرك تيار مستمر بفرش، تقدّم Progressive Automations دورة تشغيل بنسبة 20%، ما يحد من مدة التشغيل. تستند دورة التشغيل لمشغلات Progressive Automations الخطية إلى فترة مقدارها 20 دقيقة؛ أي إن المشغل الخطي عند دورة تشغيل 20% يمكنه العمل بشكل متواصل لمدة 4 دقائق ثم يحتاج إلى الراحة لمدة 16 دقيقة.
وينطبق المبدأ نفسه على أي فترة تقل عن 20 دقيقة. على سبيل المثال، عند 10 دقائق وبنسبة دورة تشغيل 20%، يمكن للمشغل الخطي أن يعمل لمدة دقيقتين ثم يحتاج إلى الراحة لمدة 8 دقائق. أي شيء يتجاوز 20 دقيقة عند دورة تشغيل 20% سيلحق الضرر بالمحرك بسبب ارتفاع الحرارة.
أفضل طريقة لاختبار دورة تشغيل مشغلك الخطي هي إعداده باستخدام متحكّم مصغّر كما في السابق. لكن ستحتاج إلى تعديل الشيفرة للسماح بتشغيل المشغل وإيقافه في أوقات محددة (مثلاً: يعمل لدقيقتين، يستريح لـ 8 دقائق، ويكرر). تأكد من تحميل المشغل وفقاً لذلك وتفقّد النظام على فواصل زمنية محددة لضمان أنه لا يزال يعمل كما هو مقصود. كرر الاختبار حتى تتيقن من أن المشغل الخطي سيعمل ضمن تطبيقك.
اختبار دورة الحياة المتسارع
بعد التحقق من جميع المواصفات، من المهم أيضاً التأكد من أن تصنيف العمر التشغيلي للمشغل كافٍ. نحن نقدّم مشغلات مُصنّفة لـ 20,000 دورة وأخرى مُصنّفة لـ 300,000 دورة. بعض التطبيقات تتطلب تشغيل المشغل مرة واحدة يومياً، وبعضها يتطلب تشغيله مئات المرات يومياً. في السيناريوهات التي سيُستخدم فيها المشغل كثيراً، من الضروري جداً التأكد من أن المشغل سيوفي بعمر التشغيل المطلوب للتطبيق. بعض التطبيقات لا تسمح بإزالة الأجزاء بسهولة، لذا من المهم التأكد من أن المشغل مُصنّف لعمر كافٍ.
يمكن تحقيق ذلك باستخدام إعداد عِدّة بسيطة (إذا كنت معتاداً على إنشاء مثل هذه الإعدادات). إذا كنت ترغب في إجراء بعض الاختبارات المتسارعة بنفسك لكنك غير متأكد من كيفية القيام بذلك، فلا تتردد في التواصل معنا لنزوّدك بالمعدات المناسبة.
توافق التغذية الراجعة
قد تتطلب تطبيقات وأنظمة قائمة مسبقاً مشغلات بنوع محدد من التغذية الراجعة للعمل بشكل صحيح. تفيد معرفة موضع المشغل في التطبيقات التي تتطلب تحرّك عدة مشغلات بالسرعة نفسها، أو حفظ أوضاع مُسبقة، و/أو جمع معلومات الموضع لتحليل المستخدم. عند اختيار مشغل، فإن التأكد من امتلاكه نوع التغذية الراجعة المناسب أمر مهم لتوافقه مع نظامك. في المشغلات الخطية الكهربائية، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من التغذية الراجعة الموضعية:
- تغذية راجعة عبر مقياس الجهد (Potentiometer)
- تغذية راجعة بمستشعر تأثير هول
- تغذية راجعة من مفتاح حدّي
تغذية راجعة مدمجة عبر مقياس الجهد
تغذية راجعة عبر مقياس الجهد
يُجري مقياس الجهد تلامساً ميكانيكياً مع التروس التي تدور داخل المشغلات. ونتيجة لذلك، يمكن لمقياس الجهد الاحتفاظ بمعلومات موضعه دون الحاجة إلى "التموضع المرجعي" إذا فقد النظام الطاقة. وبما أن مقاييس الجهد مجرد مقسّمات جهد بمقاومة كبيرة، فهي أيضاً جيدة في التعامل مع التداخل الكهرومغناطيسي (EMI). تتمثل أكبر ميزة لهذا النوع من التغذية الراجعة في بساطته للتطبيقات التي تحتاج حلولاً سريعة التركيب، دون الحاجة إلى أعلى درجات الدقة أو الضبط العالي.
تغذية راجعة مدمجة بمستشعر تأثير هول
تغذية راجعة بمستشعر تأثير هول
تولّد مستشعرات تأثير هول نبضات كهربائية عندما يصطفّ المغناطيس مع إلكترونيات الاستشعار. لهذا السبب، فهي مناسبة للتطبيقات عالية السرعة وتسمح ببرمجة زوايا معيّنة لعمود المحرك مسبقاً. ومع عدم الحاجة لأي تلامس، فهي مفيدة في البيئات القاسية، شديدة المقاومة للتآكل والاهتراء، وموثوقة في البيئات ذات الصدمات العالية. هذه هي خيار التغذية الراجعة المناسب إذا كان تطبيقك يتطلب الموثوقية والدقة والعمر الطويل.
مثال على تغذية راجعة عبر مفتاح حدّي
تغذية راجعة من مفتاح حدّي
الغرض من إشارات التغذية الراجعة لمفتاح الحدّ هو تمكين النظام من تحديد ما إذا كان المشغل قد فعّل فعلياً المفاتيح الداخلية للحدّ. يعد هذا النوع من التغذية الراجعة بسيطاً ومفيداً للتطبيقات التي تحتاج في الأساس إلى معرفة ما إذا كان المشغل قد وصل إلى الوضع الممدود بالكامل أو المنكمش بالكامل.
الاختبار الحقلي
يُعد الاختبار الحقلي أيضاً جزءاً حاسماً من إجراء اختبار المشغل. بعد الانتهاء من الاختبار المخبري، يُنصح بتركيب المشغل داخل التطبيق وتركه يعمل لفترة زمنية محددة مسبقاً. سيضمن ذلك أن يعمل المشغل تحت الحمولة كما يتطلبه التطبيق. كل تطبيق للمشغل الخطي مختلف، لذا سيختلف مدى الاختبار بناءً على الحاجة. ومع ذلك، يُوصى باختبار المشغل حتى حدود التطبيق (ولكن ضمن مواصفات المشغل) للتأكد من أنه بالفعل الخيار المناسب.
لا يمكن اتخاذ قرار نهائي إلا بعد الاختبارات المخبرية والاختبارات الحقلية، وذلك استناداً إلى نتائج هذه الاختبارات. تنصح Progressive Automations العملاء أصحاب الكميات الكبيرة بتنفيذ جميع هذه الاختبارات لتجنب مواجهة أي مشكلات لاحقاً بسبب مشغل غير مطابق للمواصفات المطلوبة في التطبيق.
الخلاصة
للتخفيف من المشكلات المحتملة مستقبلاً في تطبيقك، يُعد إجراء جميع الاختبارات الموضحة في هذا الكتاب الإلكتروني أمراً بالغ الأهمية. كل تطبيق لمشغل فريد من نوعه، وحتى إن بدا مشغل معيّن كأنه الحل المثالي، فإنه لا يزال بحاجة إلى فحص واختبار شاملين. من خلال الفحوصات البصرية واختبارات المنضدة والاختبارات المخبرية، نحن على ثقة من أنك ستحدد أي نقاط ضعف و/أو ستتحقق تماماً من أن هذا المنتج هو الحل الأفضل لك. كما ذكرنا، أدرجنا أدناه قائمة تحقق لاختبار المشغل الخطي لتقوم بطباعتها والرجوع إليها طوال عملية الاختبار. سيضمن ذلك بقاءك على المسار الصحيح وأخذ جميع متطلبات الاختبار بالاعتبار.
إذا كانت لديك أي استفسارات أو رغبت في مناقشة منتجاتنا بمزيد من التفصيل، فلا تتردد في التواصل معنا! نحن خبراء فيما نقوم به ونرغب في التأكد من أنك تجد أفضل حل لتطبيقك.
sales@progressiveautomations.com
قائمة التحقق للاختبار
