De PA-12 elektrisk lineær aktuator er et fantastisk eksempel på lean designprincipper og repræsenterer fremtiden for lineær bevægelse. Hvis du leder efter en enhed, der kan levere klassens bedste ydeevne i en kompakt pakke, behøver du ikke lede længere. PA-12 er fyldt med moderne løsninger på tilbagevendende problemer, og denne artikel vil give et kig på hovedfunktionerne i denne aktuators design. Denne lineære aktuator er specialbygget til at give den mest præcise bevægelse mulig ved en høj opløsning, uden at brugeren skal bestemme kontrolparametre eller kompensere for positionsaflæsninger for forskellige belastningsforhold. For at gøre dette har aktuatoren et meget højpræcisionspotentiometer med et indbygget filter for at reducere elektrisk støj og en meget let motor for at reducere inertipåvirkningen. Vi sælger også PA-12 aktuatorer med kerneløse motorer, som kan give en betydeligt bedre ydeevne end kernemotorer og yderligere bidrager til øget nøjagtighed.
Denne elektriske aktuator er udstyret med en indbygget computer, der håndterer alle de nødvendige beregninger. Brugeren skal blot angive kommandoerne i enten TTL eller RS-485 format. Alternativt kan PA-12 tilsluttes LC-12 computercontrolleren, og du vil kunne sende kommandoer via et interface på din pc. Med alt dette i tankerne, lad os dykke ned i PA-12 og alt, hvad den har at byde på!
Bevægelsespræcision
Vi fik udført en uafhængig test på vores PA-12 aktuatorer for at beregne dens bevægelsespræcision. Testen gik ud på at udføre to servo-tællinger præcist pr. bevægelseskommando, hvilket ville beløbe sig til 0,001074 inch pr. bevægelse. Målingerne blev indsamlet ved hjælp af en præcisionslaserpositionsindikator, og aktuatoren havde også en belastning på 15 lb fastgjort til både ud- og tilbagetrækning. Resultaterne kan ses i graferne nedenfor.
De fleste almindelige instrumenter kan ikke præcist opfatte en så lille positionsændring. Hvis aktuatoren havde bevæget sig i større trin, ville resultaterne have været endnu mere præcise. Denne bevægelse er baseret på to faktorer – høj præcision fra det indbyggede potentiometer og en korrekt kalibreret PID-regulator. Parametrene for PID-styring kan eventuelt ændres via de digitale kommandoer, men det anbefales ikke.
Kernemotor vs. kerneløs motor
PA-12 kan udstyres med enten en kernemotor eller en kerneløs DC-motor. Vi gennemgår fordele og ulemper ved begge.
Kernemotor
I en typisk DC-motor er en spole viklet omkring rotorens jernkerne. Når en strøm påføres spolen, skaber den et magnetfelt, der sammen med en stator forårsager motorens rotation. Jernkerne-DC-motoren med børstet jern er en afprøvet, pålidelig og billig løsning. En kerne-DC-motor med børstet jern ville være i stand til at køre fra en ligeline-DC-spænding og håndtere et højt drejningsmoment, fordi jernkernen holder alt stift. Kernen hjælper også motoren med at opnå højere strømforbrug, fordi den fungerer som en køleplade og tillader varmen at sprede sig. Denne type motor er meget enkel og alligevel effektiv, men den har et par ulemper.
En jævnstrømsmotor med børstekerne har en tendens til at have lavere acceleration og deceleration på grund af den ekstra vægt fra jernkernen. Denne motor har også en tendens til at have højere induktans, hvilket betyder, at der er flere utilsigtede elektriske lysbuer mellem kommutatoren og børsterne. Denne effekt vil øge sliddet på børsterne over tid.
Kerneløs motor
En kerneløs børstet DC-motor er løsningen på mange af disse problemer. En kerneløs motor er konstrueret ved hjælp af et selvbærende viklingsnet, der ikke behøver kernen for at holde den i den rigtige form. Dette gør rotoren meget let, hvilket betyder, at den kan accelerere og stoppe meget hurtigere. Den er mere effektiv og kræver mindre strøm for at opnå det samme drejningsmoment som jernkernemotoren. Disse typer af sofistikerede viklinger har også lavere induktans, hvilket betyder, at buedannelsen mellem kommutatoren og børsterne sker ved en lavere effekt og reduceret frekvens.
Ulemperne ved kerneløse motorer er den begrænsede størrelse, den øgede pris og kravet om en køleplade. I en kernemotor sørger kernen for at flytte varmen væk fra spolerne, men du vil have brug for alternative varmestyringsmetoder for at få den kerneløse DC-motor til at fungere ensartet over lang tid.
PA-12-kernemotoren er allerede en meget let konstruktion med en kompakt størrelse og reduceret inertibelastning. Til dedikerede mikropositioneringsbehov er det nok en god idé at vælge den kerneløse motor, da det vil give din applikation de bedste resultater.
Filtrering og støj
PA-12's definerende funktion er evnen til at foretage positionsmålinger præcist og ensartet ved hjælp af potentiometeret. For at opnå dette leveres PA-12 med en analog-til-digital-konverter (ADC), der er beregnet til at forbindes med potentiometeret. Den indbyggede controller udfører filtreringsfunktionen for signalerne fra potentiometeret og konverterer de analoge data til digitale svar, der kan sendes via TTL- eller RS-485-kommunikationspakker. For at muliggøre aflæsningerne under normale omstændigheder er den anbefalede dataaflæsningsfrekvens 100 gange i sekundet. Det betyder, at positionsinformationen kan opdateres med en hastighed på 100 Hz.
Når det er sagt, er PA-12-aktuatorerne i stand til en maksimal datalæsningsfrekvens på 500 gange i sekundet. Enhederne skal konfigureres specialfremstillet på fabrikken for at opnå dette resultat, men det er muligt at opnå en høj opdateringshastighed uden at gå på kompromis med nøjagtigheden.
Meddelelse
Det vigtigste at huske på for disse aktuatorer er, at de ikke kan styres på almindelige måder. For at opnå den samme ydeevne, stabilitet og positionsnøjagtighed som PA-12 aktuatorer, skal brugeren forbinde sig med den interne mikrocontroller via RS-485 eller TTL-protokollen. For TTL-aktiverede enheder er det muligt at kommunikere via servopulser.
Både TTL og RS-485 repræsenterer standarder inden for seriel kommunikation. De giver en ramme for at udvikle et sæt kommandoer og svar i 8-bit format, der kan bruges til at forbinde med den indbyggede mikrocontroller i PA-12.
Kommunikationsparametrene for seriel dataforbindelse for både TTL og RS-485 er vist nedenfor:
Struktur
Datastrukturen for kommunikation med PA-12's indbyggede mikrocontroller er halv-duplex UART. Et fuld-duplex kommunikationssystem tillader begge enheder at sende og modtage data samtidigt. I tilfælde af PA-12 er systemet halv-duplex, også kendt som semi-duplex. Det betyder, at enhederne kan kommunikere med hinanden, men ikke samtidigt. På et hvilket som helst tidspunkt under kommunikationen skal den ene enhed sende, mens den anden modtager, og omvendt.
Af denne grund, hvis du forsøger at kommunikere med en PA-12 via en fuld duplex seriel kommunikationsenhed, skal du bruge en buffer imellem.
Figur 1: TTL/PWM-kommunikationsledningsdiagram for halv-duplex
Til TTL/PWM-kommunikation mellem en fuld duplex-enhed og PA-12 anbefaler vi at implementere en 74LVC2G241-chip, der fungerer som en buffer. En fuld duplex-enhed kan være noget i retning af en Arduino-mikrocontroller. For detaljerede oplysninger om, hvordan du konfigurerer dette, kan du se vores artikel om Kom godt i gang med Arduino og PA-12.
Figur 2: RS-485 kommunikationsledningsdiagram for halv-duplex
For RS-485-aktuatorer anbefaler vi at bruge MAX485-chippen som buffer mellem en fuld duplex-controller og halv-duplex PA-12-enheden. Kommunikationsenheder, der selv er halv-duplex, vil naturligvis ikke have problemer med at kommunikere direkte med PA-12. For eksempel kan Allen-Bradley 1769-ASCII PLC-modulet kommunikere direkte med PA-12.
Baudhastighed
Baudraten repræsenterer kommunikationshastigheden mellem enheder over datakanalen. Standardbaudraten for PA-12-aktuatorer er indstillet til 57600 bps. Hvis din kommunikationsenhed bruger en anden baudrate, er der to måder at ændre den på. Den nemmeste måde er at forbinde PA-12 til en pc via vores LC-12-interfacecontroller og foretage ændringerne via appen. Alternativt kan du også indstille baudraten via RS-485-skrivekommandoen. Dette kræver, at du gør følgende:
1. Indstil baudraten for kommunikationsmodulet til 57600.
2. Skriv den ønskede baudrate i hukommelsesadresse 0x04.
3. Værdien for baudraten i adresse 0x04 skal indstilles til en af 4 specifikke værdier, hvor 32 svarer til 57600 som standardværdi.
4. PA-12 skal genstartes for at disse ændringer kan træde i kraft. Du skal slukke PA-12, derefter ændre baudraten på din kommunikationsenhed og tænde systemet igen.
LC-12 PC-grænsefladecontroller
Den nemmeste måde at kommunikere med PA-12's interne computer er via LC-12 PC-grænsefladecontrollerenDen kan bruges til at forbinde til både TTL/PWM og RS-485 aktuatorer. LC-12 er også nødvendig for at downloade og installere firmwareopgraderinger.
Interface-controlleren kan bruges til nemt at indstille driftsparametre for PA-12-aktuatorerne. For eksempel kan du i bestemte applikationer ønske at indstille grænser for ud- og tilbagetrækning, baudhastighed, maksimal temperatur, maksimal strøm, maksimal tilladt positionsfejl osv. I store mængder vil Progressive Automations forprogrammere alle enheder, men hvis du har at gøre med produktionsmængder på 50 eller mindre, kan det være nemmere at indstille parametrene via interfacet.
LC-12 kan bruges til at teste aktuatorens bevægelse uden at skulle gå i stå med at konfigurere TTL- og RS-485-kommunikationen. LC-12 vil altid kunne oprette forbindelse til PA-12-aktuatoren, hvis der ikke er hardwareproblemer. Dette kan være nyttigt, når man overvåger de parametre, der er indstillet i hukommelsesdatakortet, for at sikre, at intet er forkert, og om nødvendigt rette fejlene.
PA-12's interne computer vil være i stand til selvdiagnosticere problemer og vise fejlkoder under drift. Det kan være vanskeligt at sige præcis, hvad der er galt med aktuatoren, blot når man modtager feedbacksignalerne. LC-12 PC-grænsefladen vil være i stand til at søge efter og vise de fejl, som aktuatoren genererer, og gøre det nemmere at se, hvordan man løser problemerne. Hvis aktuatoren f.eks. ikke når målpositionen, kan du se på fejlvisningen og den aktuelle skærm på grænsefladen og fastslå, at der er en forhindring i vejen.
Endelig har LC-12 PC-interfacecontrolleren to vigtige funktioner til PA-12-aktuatorerne, der gør den til en uundværlig ledsager til indledende prøveudtagning og fejlfinding. LC-12 er den eneste måde at nulstille aktuatoren til fabriksindstillingerne og anvende firmwareopdateringer.
Sidste ord
I denne artikel har vi gennemgået nøglefunktionerne inden for præcisionsbevægelse, motorer med vs. kerneløse motorer og den lave støj i vores elektriske lineære aktuator PA-12. Der er forskellige måder at kommunikere med denne aktuator på, hvor LC-12 PC-interfacecontrolleren anses for at være den nemmeste af vores ingeniører.
Vi håber, du har haft glæde af denne artikel – hvis du har yderligere spørgsmål om vores PA-12 eller andre af emnerne i denne artikel, e-mail os ellers ring på 1-800-676-6123 (gratis).