The Електрически линеен задвижващ механизъм PA-12 е фантастичен пример за принципите на lean дизайн и представлява бъдещето на линейното движение. Ако търсите устройство, което може да осигури най-добрата в класа си производителност в компактен корпус, не търсете повече. PA-12 е пълен с модерни решения за повтарящи се проблеми и тази статия ще предостави поглед върху основните характеристики на дизайна на този задвижващ механизъм. Този линеен задвижващ механизъм е създаден специално, за да осигури възможно най-прецизното движение с висока резолюция, без да се изисква от потребителя да определя параметри на управление или да компенсира показанията на позицията за различни условия на натоварване. За да направи това, задвижващият механизъм има потенциометър с много висока прецизност с вграден филтър за намаляване на електрическия шум и много лек мотор за намаляване на въздействието на инерцията. Също така продаваме задвижващи механизми PA-12 с безсърдечни двигатели, които могат да осигурят значително по-добра производителност от двигателите със сърца и допълнително допринасят за повишена точност.
Този електрически задвижващ механизъм е оборудван с бордови компютър, който ще обработи всички необходими изчисления. Потребителят просто трябва да въведе командите в TTL или RS-485 формат. Като алтернатива, PA-12 може да бъде свързан към компютърен контролер LC-12 и ще можете да изпращате команди през интерфейс на вашия компютър. Имайки предвид всичко това, нека се потопим в PA-12 и всичко, което той може да предложи!
Прецизност на движението
Проведохме независим тест на нашите задвижващи механизми PA-12, за да изчислим прецизността на движението им. Тестът беше да се изпълнят точно две серво броячи на команда за движение, което би се равнявало на 0,001074” на движение. Измерванията бяха събрани с помощта на прецизен лазерен индикатор за позиция, а задвижващият механизъм също така имаше прикрепен към него товар от 15 фунта както за удължаване, така и за прибиране. Резултатите могат да се видят на графиките по-долу.
Повечето често срещани инструменти не могат точно да възприемат толкова малка промяна в позицията. Ако задвижващият механизъм се движеше на по-големи стъпки, резултатите щяха да бъдат още по-прецизни. Това движение се основава на два фактора – висока прецизност от вградения потенциометър и правилно калибриран PID контролер. Параметрите за PID управление могат по избор да се променят чрез цифрови команди, но това не се препоръчва.
Сърцев мотор срещу безсърцев мотор
PA-12 може да бъде оборудван с DC двигател със или без сърцевина. Ще ви запознаем с предимствата и недостатъците и на двата.
Сърцев мотор
В типичен DC двигател, около желязната сърцевина на ротора е навита бобина. Когато към бобината се приложи ток, тя създава магнитно поле, което заедно със статора предизвиква въртенето на двигателя. DC двигателът с желязна сърцевина и четкови елементи е изпитан, надежден и евтин вариант. DC двигател с желязна сърцевина и четкови елементи би могъл да работи с праволинейно постоянно напрежение и да се справя с висок въртящ момент, тъй като желязната сърцевина държи всичко неподвижно. Сърцевината също така помага на двигателя да постигне по-висока консумация на ток, защото действа като радиатор и позволява на топлината да се разсейва. Този тип двигател е много прост и същевременно ефективен, но има няколко недостатъка.
Четковият DC двигател с ядро има по-ниско ускорение и забавяне поради добавеното тегло от желязната сърцевина. Този двигател също така има по-висока индуктивност, което означава, че има повече случайни електрически дъги между комутатора и четките. Този ефект би увеличил износването на четките с течение на времето.
Безсърдечен мотор
Безсърдечен четков DC двигател е решението на много от тези проблеми. Безсърдечният двигател е конструиран с помощта на самоносеща мрежа от намотки, която не се нуждае от сърцевина, за да я поддържа в правилната форма. Това прави ротора много лек, което означава, че може да ускорява и спира много по-бързо. Той е по-ефективен, изисквайки по-малко ток, за да постигне същия въртящ момент като двигателя с желязна сърцевина. Тези видове сложни намотки също имат по-ниска индуктивност, което означава, че дъгата между комутатора и четките се случва с по-ниска мощност и намалена честота.
Недостатъците на безсърдечните двигатели са ограниченият размер, повишената цена и необходимостта от радиатор. При двигател със сърцевина сърцевината се грижи за отвеждането на топлината от намотките, но ще са ви необходими алтернативни методи за управление на топлината, за да може безсърдечният DC двигател да работи постоянно в продължение на дълго време.
Двигателят със сърцевина PA-12 е с много лека конструкция, компактен размер и намалено инерционно натоварване. За специфични нужди на микропозициониране вероятно е добра идея да изберете опцията за двигател без сърцевина, тъй като това ще позволи на вашето приложение да постигне най-добри резултати.
Филтриране и шум
Определящата характеристика на PA-12 е способността за извършване на позиционни измервания с помощта на потенциометъра точно и последователно. За да се постигне това, PA-12 е снабден с аналогово-цифров преобразувател (ADC), предназначен за взаимодействие с потенциометъра. Вграденият контролер изпълнява функцията за филтриране на сигналите, идващи от потенциометъра, като преобразува аналоговите данни в цифрови отговори, които могат да бъдат изпращани чрез TTL или RS-485 комуникационни пакети. За да бъдат възможни показанията при нормални обстоятелства, препоръчителната честота на отчитане на данните е 100 пъти в секунда. Това означава, че информацията за позицията може да се актуализира със скорост от 100 Hz.
Въпреки това, задвижващите механизми PA-12 са способни на максимална честота на четене на данни от 500 пъти в секунда. Устройствата ще трябва да бъдат конфигурирани по поръчка във фабриката, за да се постигне този резултат, но е възможно да се получи висока честота на опресняване, без да се жертва точността.
Комуникация
Най-важното нещо, което трябва да се има предвид за тези задвижващи механизми, е, че те не могат да бъдат управлявани по обичайния начин. За да се постигне производителност, стабилност и точност на позициониране на задвижващите механизми PA-12, потребителят е длъжен да се свърже с вътрешния микроконтролер чрез RS-485 или TTL протокол. За устройства с активиран TTL е възможна комуникация чрез серво импулси.
Както TTL, така и RS-485 представляват стандарти в серийните комуникации. Те предоставят рамка за разработване на набор от команди и отговори в 8-битов формат, които биха могли да се използват за взаимодействие с вградения микроконтролер в PA-12.
Комуникационните параметри за серийна връзка за данни, както за TTL, така и за RS-485, са показани по-долу:
Структура
Структурата на данните за комуникация с вградения микроконтролер PA-12 е полудуплексен UART. Пълнодуплексната комуникационна система позволява на двете устройства да предават и получават данни едновременно. В случая на PA-12 системата е полудуплексна, известна още като полудуплексна. Това означава, че устройствата могат да комуникират помежду си, но не едновременно. По всяко време по време на комуникация едното устройство трябва да предава, докато другото приема и обратно.
Поради тази причина, ако се опитвате да комуникирате с PA-12 чрез устройство за пълнодуплексна серийна комуникация, ще трябва да използвате буфер между тях.
Фигура 1: Схема на свързване на TTL/PWM комуникация за полудуплекс
За TTL/PWM комуникация между устройство с пълен дуплекс и PA-12, препоръчваме да внедрите чип 74LVC2G241, който да действа като буфер. Устройство с пълен дуплекс може да бъде нещо като микроконтролер Arduino. За подробна информация как да го настроите, можете да разгледате нашата статия за Първи стъпки с Arduino и PA-12.
Фигура 2: Схема на свързване на RS-485 комуникация за полудуплекс
За задвижващи механизми тип RS-485 препоръчваме използването на чип MAX485 като буфер между пълнодуплексния контролер и полудуплексното устройство PA-12. Разбира се, комуникационни устройства, които самите са полудуплексни, няма да имат проблем с директната комуникация с PA-12. Например, PLC модулът Allen-Bradley 1769-ASCII може да комуникира директно с PA-12.
Скорост на бодове
Скоростта на предаване в бодове представлява скоростта на комуникация между устройствата по канала за данни. Стандартната скорост на предаване на задвижванията PA-12 е зададена на 57600 bps. Ако вашето комуникационно устройство използва различна скорост на предаване в бодове, има два начина да я промените. Най-лесният начин е да свържете PA-12 към компютър чрез нашия интерфейсен контролер LC-12 и да направите промените чрез приложението. Като алтернатива можете да зададете скоростта на предаване в бодове и чрез командата за запис RS-485. Това ще изисква да направите следното:
1. Задайте скоростта на предаване на данни за комуникационния модул на 57600.
2. Запишете желаната скорост на предаване в паметта на адрес 0x04.
3. Стойността за скоростта на предаване на данни в адрес 0x04 трябва да бъде зададена на една от 4 специфични стойности, като 32 съответства на 57600 е стойността по подразбиране.
4. PA-12 трябва да се рестартира, за да влязат в сила тези промени. Ще трябва да изключите PA-12, след това да промените скоростта на предаване на комуникационното си устройство и да включите системата отново.
LC-12 PC интерфейсен контролер
Най-лесният начин за комуникация с вътрешния компютър на PA-12 е чрез контролерът за компютърен интерфейс LC-12Може да се използва за свързване както към TTL/PWM, така и към RS-485 задвижващи механизми. LC-12 е необходим и за изтегляне и инсталиране на актуализации на фърмуера.
Интерфейсният контролер може да се използва за удобно задаване на работни параметри за задвижващите механизми PA-12. Например, в определени приложения може да е необходимо да зададете граници на изтегляне и прибиране, скорост на предаване в бодове, максимална температура, максимален ток, максимално допустима грешка в позицията и т.н. При големи количества, Progressive Automations ще програмира предварително всички устройства, но ако работите с производствени количества от 50 или по-малко, може да е по-лесно да зададете параметрите чрез интерфейса.
LC-12 може да се използва за тестване на движението на задвижващия механизъм, без да се налага да се опитвате да настроите TTL и RS-485 комуникацията. LC-12 винаги ще може да се свърже със задвижващия механизъм PA-12, ако няма хардуерни проблеми. Това може да бъде полезно при наблюдение на параметрите, зададени в картата с данни от паметта, за да се гарантира, че нищо не е неправилно и да се коригират грешките, ако е необходимо.
Вътрешният компютър на PA-12 ще може да се самодиагностицира и да показва кодове за грешки по време на работа. Може да е трудно да се определи точно какъв е проблемът със задвижващия механизъм, когато се получават само сигналите за обратна връзка. Интерфейсът LC-12 за компютър ще може да търси и показва грешките, които задвижващият механизъм генерира, и ще улесни определянето как да се отстранят проблемите. Например, ако задвижващият механизъм не достига целевата позиция, можете да погледнете дисплея за грешки и текущия монитор на интерфейса и да определите дали има препятствие по пътя.
И накрая, контролерът LC-12 за компютърен интерфейс има две важни функции за задвижващите механизми PA-12, които го правят незаменим спътник при първоначално вземане на проби и отстраняване на неизправности. LC-12 е единственият начин за нулиране на задвижващия механизъм до фабричните настройки по подразбиране и за прилагане на актуализации на фърмуера.
Заключителна дума
В тази статия ви запознахме с ключовите характеристики на прецизното движение, двигателите със сърцевина спрямо без сърцевина и ниския шум на нашия електрически линеен задвижващ механизъм PA-12. Има различни начини за комуникация с този задвижващ механизъм, като контролерът с интерфейс за компютър LC-12 се счита за най-лесния от нашите инженери.
Надяваме се, че ви е харесала тази статия – ако имате допълнителни въпроси относно нашия PA-12 или някоя от темите в тази статия, изпратете ни имейл или пък се обадете 1-800-676-6123 (безплатен).