Ο ηλεκτρικός γραμμικός ενεργοποιητής PA-12 είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα λιτής σχεδίασης και αντιπροσωπεύει το μέλλον της γραμμικής κίνησης. Αν αναζητάτε μια συσκευή που μπορεί να προσφέρει κορυφαίες επιδόσεις σε ένα συμπαγές πακέτο, δεν χρειάζεται να ψάξετε αλλού. Ο PA-12 είναι γεμάτος σύγχρονες λύσεις για επαναλαμβανόμενα προβλήματα και αυτό το άρθρο θα σας παρουσιάσει τα κύρια χαρακτηριστικά του σχεδιασμού αυτού του ενεργοποιητή. Αυτός ο γραμμικός ενεργοποιητής είναι ειδικά σχεδιασμένος για να παρέχει την πιο ακριβή κίνηση δυνατή σε υψηλή ανάλυση, χωρίς να απαιτείται από τον χρήστη να καθορίσει παραμέτρους ελέγχου ή να αντισταθμίσει τις μετρήσεις θέσης για διαφορετικές συνθήκες Φορτίου. Για να το πετύχει, ο ενεργοποιητής διαθέτει ποτενσιόμετρο πολύ υψηλής ακρίβειας με ενσωματωμένο φίλτρο για μείωση του ηλεκτρικού θορύβου και έναν πολύ ελαφρύ Κινητήρα για να μειώνεται η επίδραση της αδράνειας. Διαθέτουμε επίσης ενεργοποιητές PA-12 με Κινητήρες χωρίς πυρήνα (coreless), που μπορούν να παρέχουν σημαντικά καλύτερη απόδοση από τους κινητήρες με πυρήνα και συμβάλλουν περαιτέρω στην αύξηση της ακρίβειας.
Αυτός ο ηλεκτρικός ενεργοποιητής έρχεται εξοπλισμένος με ενσωματωμένο υπολογιστή που αναλαμβάνει όλους τους απαραίτητους υπολογισμούς. Αρκεί ο χρήστης να δίνει εντολές είτε σε μορφή TTL είτε σε μορφή RS-485. Εναλλακτικά, ο PA-12 μπορεί να συνδεθεί με τον ελεγκτή υπολογιστή LC-12, και θα μπορείτε να στέλνετε εντολές μέσω διεπαφής στον υπολογιστή σας. Με όλα αυτά κατά νου, ας εμβαθύνουμε στον PA-12 και σε όσα έχει να προσφέρει!
Ακρίβεια κίνησης
Διενεργήσαμε ανεξάρτητη δοκιμή στους ενεργοποιητές PA-12 μας για τον υπολογισμό της ακρίβειας κίνησης. Η δοκιμή ήταν να εκτελούνται με ακρίβεια δύο μετρήσεις servo ανά εντολή κίνησης, που αντιστοιχούν σε 0,001074” ανά κίνηση. Οι μετρήσεις συλλέχθηκαν με δείκτη θέσης laser υψηλής ακρίβειας και ο ενεργοποιητής είχε επίσης συνδεδεμένο 15 lbs Φορτίο τόσο στην εκτόνωση όσο και στη σύμπτυξη. Τα αποτελέσματα φαίνονται στα παρακάτω γραφήματα.
Τα περισσότερα κοινά όργανα δεν μπορούν να αντιληφθούν με ακρίβεια μια αλλαγή θέσης τόσο μικρή. Αν ο ενεργοποιητής κινούνταν σε μεγαλύτερα βήματα, τα αποτελέσματα θα ήταν ακόμη πιο ακριβή. Αυτή η κίνηση βασίζεται σε δύο παράγοντες – την υψηλή ακρίβεια από το ενσωματωμένο ποτενσιόμετρο και έναν σωστά βαθμονομημένο ελεγκτή PID. Οι παράμετροι για τον έλεγχο PID μπορούν προαιρετικά να αλλάξουν μέσω ψηφιακών εντολών, αλλά δεν συνιστάται.
Κινητήρας με πυρήνα vs χωρίς πυρήνα
Ο PA-12 μπορεί να έρθει εξοπλισμένος είτε με Κινητήρα DC με πυρήνα είτε με Κινητήρα DC χωρίς πυρήνα. Θα σας παρουσιάσουμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα και των δύο.
Κινητήρας με πυρήνα
Σε έναν τυπικό Κινητήρα DC, ένα πηνίο τυλίγεται γύρω από τον σιδερένιο πυρήνα του δρομέα. Όταν εφαρμόζεται Ρεύμα στο πηνίο, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που, μαζί με τον στάτη, προκαλεί την περιστροφή του Κινητήρα. Ο Κινητήρας DC με σιδερένιο πυρήνα και ψήκτρες είναι μια δοκιμασμένη, αξιόπιστη και χαμηλού κόστους επιλογή. Ένας Κινητήρας με πυρήνα και ψήκτρες μπορεί να λειτουργήσει με γραμμική τάση DC και να χειριστεί υψηλή ροπή, επειδή ο σιδερένιος πυρήνας κρατά τα πάντα άκαμπτα. Ο πυρήνας βοηθά επίσης τον Κινητήρα να επιτυγχάνει υψηλότερες απαιτήσεις Ρεύματος επειδή λειτουργεί ως ψύκτρα και επιτρέπει στη θερμότητα να διαχέεται. Αυτός ο τύπος Κινητήρα είναι πολύ απλός αλλά αποτελεσματικός, έχει όμως και μερικά μειονεκτήματα.
Ένας Κινητήρας DC με πυρήνα και ψήκτρες τείνει να έχει χαμηλότερη επιτάχυνση και επιβράδυνση λόγω του πρόσθετου βάρους του σιδερένιου πυρήνα. Επίσης τείνει να έχει υψηλότερη επαγωγική αντίδραση (inductance), που σημαίνει περισσότερους ακούσιους ηλεκτρικούς σπινθήρες μεταξύ του μεταγωγέα και των ψηκτρών. Αυτό το φαινόμενο αυξάνει τη φθορά των ψηκτρών με τον χρόνο.
Κινητήρας χωρίς πυρήνα
Ένας Κινητήρας DC χωρίς πυρήνα και ψήκτρες είναι η λύση σε πολλά από αυτά τα προβλήματα. Ένας κινητήρας χωρίς πυρήνα κατασκευάζεται με ένα αυτοφερόμενο πλέγμα τυλιγμάτων που δεν χρειάζεται πυρήνα για να διατηρεί το σωστό σχήμα. Αυτό κάνει τον δρομέα πολύ ελαφρύ, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να επιταχύνει και να σταματήσει πολύ πιο γρήγορα. Είναι πιο αποδοτικός, απαιτώντας λιγότερο Ρεύμα για να πετύχει την ίδια ροπή με τον κινητήρα με σιδερένιο πυρήνα. Αυτοί οι εξελιγμένοι τύποι τυλιγμάτων έχουν επίσης χαμηλότερη επαγωγική αντίδραση, που σημαίνει ότι οι σπινθήρες μεταξύ μεταγωγέα και ψηκτρών εμφανίζονται σε χαμηλότερη ισχύ και μειωμένη συχνότητα.
Τα μειονεκτήματα των κινητήρων χωρίς πυρήνα είναι το περιορισμένο μέγεθος, το αυξημένο κόστος και η ανάγκη για ψύκτρα. Σε έναν κινητήρα με πυρήνα, ο πυρήνας αναλαμβάνει να απομακρύνει τη θερμότητα από τα πηνία, αλλά για έναν κινητήρα DC χωρίς πυρήνα θα χρειαστούν εναλλακτικές μέθοδοι διαχείρισης θερμότητας ώστε να λειτουργεί σταθερά για μεγάλα χρονικά διαστήματα.
Ο Κινητήρας με πυρήνα του PA-12 είναι ήδη πολύ ελαφριά κατασκευή με συμπαγές μέγεθος και μειωμένο αδρανειακό φορτίο. Για εξειδικευμένες ανάγκες μικρο-τοποθέτησης, πιθανότατα είναι καλή ιδέα να επιλέξετε την επιλογή κινητήρα χωρίς πυρήνα, καθώς θα επιτρέψει στην εφαρμογή σας να πετύχει τα καλύτερα αποτελέσματα.
Φιλτράρισμα και θόρυβος
Το καθοριστικό χαρακτηριστικό του PA-12 είναι η ικανότητα να κάνει μετρήσεις θέσης χρησιμοποιώντας το ποτενσιόμετρο με ακρίβεια και συνέπεια. Για να το επιτύχει, ο PA-12 συνοδεύεται από μετατροπέα αναλογικού-σε-ψηφιακό (ADC) για διασύνδεση με το ποτενσιόμετρο. Ο ενσωματωμένος ελεγκτής εκτελεί τη λειτουργία φιλτραρίσματος για τα σήματα που προέρχονται από το ποτενσιόμετρο, μετατρέποντας τα αναλογικά δεδομένα σε ψηφιακές αποκρίσεις που μπορούν να αποσταλούν μέσω πακέτων επικοινωνίας TTL ή RS-485. Για να είναι εφικτές οι αναγνώσεις υπό κανονικές συνθήκες, η προτεινόμενη συχνότητα ανάγνωσης δεδομένων είναι 100 φορές το δευτερόλεπτο. Αυτό σημαίνει ότι οι πληροφορίες θέσης μπορούν να ενημερώνονται με ρυθμό 100 Hz.
Με αυτό ως δεδομένο, οι ενεργοποιητές PA-12 είναι ικανοί για μέγιστη συχνότητα ανάγνωσης δεδομένων 500 φορές το δευτερόλεπτο. Οι μονάδες θα πρέπει να ρυθμιστούν κατά παραγγελία στο εργοστάσιο για να επιτευχθεί αυτό το αποτέλεσμα, αλλά είναι δυνατό να επιτευχθεί υψηλός ρυθμός ανανέωσης χωρίς θυσία στην ακρίβεια.
Επικοινωνία
Το πιο σημαντικό που πρέπει να έχετε κατά νου για αυτούς τους ενεργοποιητές είναι ότι δεν μπορούν να ελεγχθούν με συμβατικούς τρόπους. Για να επιτευχθεί η απόδοση, η σταθερότητα και η ακρίβεια θέσης των ενεργοποιητών PA-12, ο χρήστης πρέπει να διασυνδεθεί με τον εσωτερικό μικροελεγκτή μέσω πρωτοκόλλου RS-485 ή TTL. Για μονάδες με δυνατότητα TTL είναι δυνατό να επικοινωνήσετε μέσω παλμών servo.
Τόσο το TTL όσο και το RS-485 αποτελούν πρότυπα στις σειριακές επικοινωνίες. Παρέχουν ένα πλαίσιο για την ανάπτυξη συνόλου εντολών και απαντήσεων σε μορφή 8-bit που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διασύνδεση με τον ενσωματωμένο μικροελεγκτή στον PA-12.
Οι παράμετροι επικοινωνίας για τη σύνδεση σειριακών δεδομένων και για τα δύο, TTL και RS-485, φαίνονται παρακάτω:
Δομή
Η δομή δεδομένων για επικοινωνία με τον ενσωματωμένο μικροελεγκτή του PA-12 είναι half-duplex UART (ημί-διπλής κατεύθυνσης). Ένα σύστημα επικοινωνίας full-duplex επιτρέπει και στις δύο συσκευές να μεταδίδουν και να λαμβάνουν δεδομένα ταυτόχρονα. Στην περίπτωση του PA-12, το σύστημα είναι half-duplex, γνωστό και ως semi-duplex. Αυτό σημαίνει ότι οι συσκευές μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους, αλλά όχι ταυτόχρονα. Σε οποιαδήποτε στιγμή κατά την επικοινωνία, μία συσκευή πρέπει να μεταδίδει ενώ η άλλη λαμβάνει, και αντιστρόφως.
Για αυτόν τον λόγο, αν προσπαθείτε να επικοινωνήσετε με έναν PA-12 μέσω συσκευής σειριακής επικοινωνίας full-duplex, θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε έναν buffer ενδιάμεσα.
Εικόνα 1: Διάγραμμα καλωδίωσης επικοινωνίας TTL/PWM για half-duplex
Για επικοινωνία TTL/PWM μεταξύ συσκευής full-duplex και PA-12, συστήνουμε την υλοποίηση του chip 74LVC2G241 ως buffer. Μια συσκευή full-duplex μπορεί να είναι, για παράδειγμα, ένας μικροελεγκτής Arduino. Για λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τη ρύθμιση, μπορείτε να ρίξετε μια ματιά στο άρθρο μας για τα πρώτα βήματα με Arduino και PA-12.
Εικόνα 2: Διάγραμμα καλωδίωσης επικοινωνίας RS-485 για half-duplex
Για ενεργοποιητές τύπου RS-485, προτείνουμε τη χρήση του chip MAX485 ως buffer μεταξύ ελεγκτή full-duplex και της half-duplex συσκευής PA-12. Φυσικά, οι ίδιες οι συσκευές επικοινωνίας που είναι half-duplex δεν θα έχουν πρόβλημα να επικοινωνήσουν απευθείας με τον PA-12. Για παράδειγμα, το module PLC Allen-Bradley 1769-ASCII μπορεί να επικοινωνήσει απευθείας με τον PA-12.
Ρυθμός Baud
Ο ρυθμός baud αντιπροσωπεύει την ταχύτητα επικοινωνίας μεταξύ συσκευών μέσω του καναλιού δεδομένων. Ο προεπιλεγμένος ρυθμός baud των ενεργοποιητών PA-12 έχει οριστεί στα 57600 bps. Αν η συσκευή επικοινωνίας σας χρησιμοποιεί διαφορετικό ρυθμό baud, τότε υπάρχουν δύο τρόποι να τον αλλάξετε. Ο ευκολότερος είναι να συνδέσετε τον PA-12 σε υπολογιστή μέσω του LC-12 interface controller μας και να κάνετε τις αλλαγές μέσω της εφαρμογής. Εναλλακτικά, μπορείτε επίσης να ορίσετε τον ρυθμό baud μέσω της εντολής εγγραφής RS-485. Αυτό θα απαιτήσει τα εξής:
1. Ορίστε τον ρυθμό baud για το module επικοινωνίας σε 57600.
2. Γράψτε τον επιθυμητό ρυθμό baud στη διεύθυνση μνήμης 0x04.
3. Η τιμή για τον ρυθμό baud στη διεύθυνση 0x04 πρέπει να οριστεί σε μία από 4 συγκεκριμένες τιμές, με την 32 να αντιστοιχεί στην προεπιλογή 57600.
4. Ο PA-12 πρέπει να επανεκκινηθεί για να ισχύσουν αυτές οι αλλαγές. Θα χρειαστεί να απενεργοποιήσετε τον PA-12, στη συνέχεια να αλλάξετε τον ρυθμό baud στη συσκευή επικοινωνίας σας και να ενεργοποιήσετε ξανά το σύστημα.
Ελεγκτής διεπαφής υπολογιστή LC-12
Ο ευκολότερος τρόπος να επικοινωνήσετε με τον PA-12 internal computer είναι μέσω του ελεγκτή διεπαφής υπολογιστή LC-12. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σύνδεση τόσο με ενεργοποιητές TTL/PWM όσο και RS-485. Ο LC-12 απαιτείται επίσης για τη λήψη και εγκατάσταση ενημερώσεων firmware.
Ο ελεγκτής διεπαφής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εύκολη ρύθμιση των παραμέτρων λειτουργίας των ενεργοποιητών PA-12. Για παράδειγμα, σε συγκεκριμένες εφαρμογές μπορεί να θέλετε να ορίσετε όρια εκτόνωσης και σύμπτυξης, ρυθμό baud, μέγιστη θερμοκρασία, μέγιστο Ρεύμα, μέγιστο επιτρεπτό σφάλμα θέσης κ.ο.κ. Σε μεγάλες ποσότητες, η Progressive Automations θα προ-προγραμματίσει όλες τις μονάδες, αλλά αν πρόκειται για ποσότητες παραγωγής 50 ή λιγότερων, ίσως είναι ευκολότερο να ορίσετε τις παραμέτρους μέσω της διεπαφής.
Ο LC-12 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δοκιμάσετε την κίνηση του ενεργοποιητή χωρίς να «κολλήσετε» στη ρύθμιση της επικοινωνίας TTL και RS-485. Ο LC-12 θα μπορεί πάντα να συνδεθεί με τον ενεργοποιητή PA-12 αν δεν υπάρχουν προβλήματα υλικού. Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο για την παρακολούθηση των παραμέτρων που έχουν οριστεί στη χαρτογράφηση μνήμης δεδομένων, ώστε να βεβαιωθείτε ότι όλα είναι στη θέση τους και να διορθώσετε τυχόν σφάλματα.
Ο εσωτερικός υπολογιστής του PA-12 μπορεί να κάνει αυτοδιάγνωση προβλημάτων και να εμφανίζει κωδικούς σφαλμάτων κατά τη λειτουργία. Μπορεί να είναι δύσκολο να καταλάβετε ακριβώς τι δεν πάει καλά με τον ενεργοποιητή όταν λαμβάνετε απλώς σήματα Ανάδρασης. Η διεπαφή υπολογιστή LC-12 μπορεί να εντοπίζει και να εμφανίζει τα σφάλματα που δημιουργεί ο ενεργοποιητής και να διευκολύνει την κατανόηση του πώς να επιλύσετε τα προβλήματα. Για παράδειγμα, αν ο ενεργοποιητής δεν φτάνει τη θέση-στόχο, μπορείτε να δείτε την ένδειξη σφάλματος και τον μετρητή Ρεύματος στη διεπαφή και να διαπιστώσετε ότι υπάρχει κάποιο εμπόδιο στη διαδρομή.
Τέλος, ο ελεγκτής διεπαφής υπολογιστή LC-12 έχει δύο σημαντικές λειτουργίες για τους ενεργοποιητές PA-12 που τον καθιστούν απαραίτητο συνοδό για αρχική δειγματοληψία και αντιμετώπιση προβλημάτων. Ο LC-12 είναι ο μόνος τρόπος για να επαναφέρετε τον ενεργοποιητή στις προεπιλεγμένες εργοστασιακές ρυθμίσεις και να εφαρμόσετε ενημερώσεις firmware.
Τελικός λόγος
Σε αυτό το άρθρο, σας παρουσιάσαμε τα βασικά χαρακτηριστικά της ακριβούς κίνησης, τους κινητήρες με και χωρίς πυρήνα και τον χαμηλό θόρυβο του ηλεκτρικού γραμμικού ενεργοποιητή PA-12 μας. Υπάρχουν διαφορετικοί τρόποι επικοινωνίας με αυτόν τον ενεργοποιητή, με τον ελεγκτή διεπαφής υπολογιστή LC-12 να θεωρείται από τους μηχανικούς μας ο ευκολότερος.
Ελπίζουμε να σας άρεσε αυτό το άρθρο – αν έχετε περαιτέρω απορίες σχετικά με τον PA-12 μας ή οποιοδήποτε από τα θέματα του άρθρου, στείλτε μας email ή καλέστε στο 1-800-676-6123 (δωρεάν κλήση).