PA-12-sähköinen lineaarinen toimilaite on hieno esimerkki kevyen suunnittelun periaatteista ja edustaa lineaariliikkeen tulevaisuutta. Jos etsit laitetta, joka tarjoaa luokkansa parhaan suorituskyvyn kompaktissa paketissa, etsi enää. PA-12 on täynnä moderneja ratkaisuja toistuviin ongelmiin, ja tässä artikkelissa kurkistamme toimilaitteen suunnittelun keskeisiin ominaisuuksiin. Tämä lineaarinen toimilaite on varta vasten tehty tuottamaan mahdollisimman tarkkaa liikettä korkealla resoluutiolla ilman, että käyttäjän täytyy määritellä ohjausparametreja tai kompensoida paikkalukemia erilaisille Kuormitus-olosuhteille. Tätä varten toimilaitteessa on erittäin tarkka potentiometri, jossa on sisäänrakennettu suodatin sähkökohinan vähentämiseksi, sekä hyvin kevyt Moottori hitausvaikutuksen pienentämiseksi. Myymme myös PA-12-toimilaitteita ytimetöntä Moottoria käyttävänä versiona, joka voi tarjota merkittävästi paremman suorituskyvyn kuin ytimellinen Moottori ja parantaa tarkkuutta entisestään.
Tässä sähköisessä toimilaitteessa on sisäänrakennettu tietokone, joka hoitaa kaikki tarvittavat laskelmat. Käyttäjän tarvitsee vain antaa komennot joko TTL- tai RS-485-muodossa. Vaihtoehtoisesti PA-12 voidaan liittää LC-12-tietokoneohjaimeen, jolloin voit lähettää komentoja PC:si käyttöliittymästä. Näillä eväillä sukelletaan PA-12:een ja sen tarjoamiin mahdollisuuksiin!
Liikkeen tarkkuus
Teetimme PA-12-toimilaitteillemme riippumattoman testin liikkeen tarkkuuden mittaamiseksi. Testissä suoritettiin täsmällisesti kaksi servolaskentaa per liike, mikä vastaa 0,001074” per siirto. Mittaukset tehtiin tarkalla laser-etäisyysmittarilla, ja toimilaitteessa oli kummassakin suunnassa (ulosajo ja sisäänveto) kiinnitettynä 15 lbs Kuormitus. Tulokset näkyvät alla olevissa graafeissa.
Useimmat yleiset mittalaitteet eivät pysty havaitsemaan noin pientä paikanmuutosta tarkasti. Jos toimilaite liikkuisi suuremmissa askelissa, tulokset olisivat vieläkin tarkempia. Tähän liikkeen tarkkuuteen vaikuttavat kaksi tekijää – sisäänrakennetun potentiometrin korkea tarkkuus ja oikein kalibroitu PID-säädin. PID-säädön parametreja voidaan haluttaessa muuttaa digitaalisilla komennoilla, mutta sitä ei suositella.
Ytimellinen vs. ytimetön Moottori
PA-12 voidaan varustaa joko ytimellisellä tai ytimetön tasavirtamoottorilla. Käymme läpi molempien edut ja haitat.
Ytimellinen Moottori
Tyypillisessä tasavirtamoottorissa käämi on kiedottu roottorin rauta ytimeen. Kun käämille syötetään Virta, se muodostaa magneettikentän, joka staattorin kanssa saa Moottorin pyörimään. Rautaytimellinen, harjallinen tasavirtamoottori on koeteltu, luotettava ja edullinen vaihtoehto. Ytimellinen, harjallinen tasavirtamoottori voi toimia suoralla tasajännitteellä ja käsitellä suurta vääntömomenttia, koska rauta ydin pitää rakenteen jäykkänä. Ydin toimii myös jäähdytyselementtinä, jolloin lämpö pääsee haihtumaan ja mahdollistaa suuremmat virranotot. Tämä Moottorityyppi on erittäin yksinkertainen mutta tehokas – siinä on kuitenkin joitain haittoja.
Ytimellisellä harjallisella tasavirtamoottorilla on taipumus hitaampaan kiihtyvyyteen ja hidastuvuuteen rauta ytimen tuoman lisäpainon vuoksi. Lisäksi induktanssi on yleensä suurempi, mikä lisää tahattomia sähköisiä kipinöitä kommutatorin ja harjojen välillä. Tämä kasvattaa harjojen kulumista ajan myötä.
Ytimetön Moottori
Ytimetön, harjallinen tasavirtamoottori ratkaisee monia edellä mainittuja ongelmia. Ytimetön Moottori rakennetaan itsenkantavasta käämiverkosta, joka ei tarvitse ydintä muotonsa säilyttämiseen. Tämä tekee roottorista hyvin kevyen, jolloin se kiihtyy ja pysähtyy paljon nopeammin. Se on tehokkaampi ja vaatii vähemmän Virtaa tuottaakseen saman väännön kuin rautaytimellinen Moottori. Tällaisissa kehittyneissä käämeissä on myös pienempi induktanssi, mikä tarkoittaa, että kipinöinti kommutatorin ja harjojen välillä tapahtuu pienemmällä teholla ja harvemmin.
Ytimetönten Moottorien haittoja ovat rajallinen koko, korkeammat kustannukset ja tarve jäähdytyselementille. Ytimellisessä Moottorissa ydin johtaa lämmön pois käämeistä, mutta ytimetöntä tasavirtamoottoria varten tarvitaan vaihtoehtoisia lämmönhallintamenetelmiä, jotta se toimii luotettavasti pitkään.
PA-12:n ytimellinen Moottori on jo valmiiksi erittäin kevyt ja kompakti, pienemmällä hitausmassalla. Jos tarvitset erityisen tarkkaa mikrosiirtoa, on todennäköisesti hyvä valita ytimetön Moottori, jotta saat parhaan mahdollisen lopputuloksen.
Suodatus ja kohina
PA-12:n keskeinen ominaisuus on kyky mitata sijaintia potentiometrillä tarkasti ja toistettavasti. Tämän mahdollistamiseksi PA-12:ssa on analogi–digitaali -muunnin (ADC), joka liittää potentiometrin ohjaukseen. Sisäinen ohjain suorittaa potentiometristä tulevien signaalien suodatuksen ja muuntaa analogiset tiedot digitaalisiksi vastauksiksi, joita voidaan lähettää TTL- tai RS-485 -viestipaketteina. Jotta mittaukset onnistuvat normaaleissa olosuhteissa, suositeltu lukunopeus on 100 kertaa sekunnissa. Tämä tarkoittaa, että sijaintitieto päivittyy 100 Hz taajuudella.
Tämä huomioiden PA-12-toimilaitteet pystyvät myös enintään 500 lukua sekunnissa -taajuuteen. Yksiköt on konfiguroitava tehtaalla tätä varten, mutta korkea päivitysnopeus on saavutettavissa tarkkuudesta tinkimättä.
Viestintä
Tärkein huomio näissä toimilaitteissa on, ettei niitä voi ohjata tavanomaisin keinoin. PA-12-toimilaitteiden suorituskyvyn, vakauden ja paikkatarkkuuden saavuttamiseksi käyttäjän on käytettävä sisäistä mikrokontrolleria RS-485- tai TTL-protokollan kautta. TTL-yhteensopivissa yksiköissä on mahdollista viestiä myös servopulsseilla.
TTL ja RS-485 ovat sarjaviestinnän standardeja. Ne tarjoavat kehyksen 8-bittisten komentojen ja vastausten muodostamiseen, joilla voidaan viestiä PA-12:n sisäisen ohjaimen kanssa.
Sarjaisen tietoliikenneyhteyden viestintäparametrit sekä TTL:lle että RS-485:lle on esitetty alla:
Rakenne
PA-12:n sisäisen ohjaimen kanssa käytettävä tietomuoto on puoliduplex UART. Täysduplex-järjestelmässä molemmat laitteet voivat lähettää ja vastaanottaa samanaikaisesti. PA-12:n tapauksessa järjestelmä on puoliduplex (semi-duplex), eli laitteet voivat viestiä keskenään, mutta eivät yhtä aikaa. Viestinnän aikana vain toinen laite voi lähettää kerrallaan, toisen vastaanottaessa – ja päinvastoin.
Tästä syystä, jos yrität viestiä PA-12:n kanssa täysduplex-sarjalaitteella, tarvitset väliin puskurointipiirin.
Kuva 1: TTL/PWM-puoliduplexin kytkentäkaavio
TTL/PWM-viestintään täysduplex-laitteen ja PA-12:n välillä suosittelemme 74LVC2G241-piirin käyttöä puskurina. Täysduplex-laite voi olla esimerkiksi Arduino-mikrokontrolleri. Yksityiskohtaiset ohjeet löydät artikkelistamme Arduino- ja PA-12 -aloitus.
Kuva 2: RS-485-puoliduplexin kytkentäkaavio
RS-485 -tyypin toimilaitteille suosittelemme MAX485-piirin käyttöä puskurina täysduplex-ohjaimen ja puoliduplex-PA-12:n välissä. Luonnollisesti puoliduplexina toimivat viestintälaitteet voivat viestiä PA-12:n kanssa suoraan. Esimerkiksi Allen-Bradley 1769-ASCII -PLC-moduuli voi viestiä suoraan PA-12:n kanssa.
Siirtonopeus (Baud rate)
Siirtonopeus kuvaa laitteiden välistä viestintänopeutta tietokanavalla. PA-12-toimilaitteiden oletusnopeus on 57600 bps. Jos viestintälaitteesi käyttää eri nopeutta, sen voi vaihtaa kahdella tavalla. Helpoin tapa on liittää PA-12 PC:hen LC-12 interface-ohjaimen kautta ja tehdä muutos sovelluksessa. Vaihtoehtoisesti siirtonopeuden voi asettaa myös RS-485 -kirjoituskomennolla. Tämä vaatii seuraavaa:
1. Aseta viestintämoduulin siirtonopeudeksi 57600.
2. Kirjoita haluttu siirtonopeus muistiosoitteeseen 0x04.
3. Osoitteeseen 0x04 kirjattava arvo on yksi neljästä tietystä arvosta; 32 vastaa oletusta 57600.
4. PA-12 on käynnistettävä uudelleen, jotta muutokset tulevat voimaan. Sammuta PA-12, muuta sitten viestintälaitteesi siirtonopeus ja käynnistä järjestelmä.
LC-12 PC -rajapintaohjain
Helpoin tapa viestiä PA-12 internal -tietokoneen kanssa on LC-12 PC -rajapintaohjaimen kautta. Sillä voi kytkeytyä sekä TTL/PWM- että RS-485 -toimilaitteisiin. LC-12 tarvitaan myös laiteohjelmistopäivitysten lataamiseen ja asennukseen.
Rajapintaohjainta voidaan käyttää PA-12-toimilaitteiden käyttöparametrien kätevään asettamiseen. Esimerkiksi tietyissä sovelluksissa haluat ehkä asettaa ulosajon ja sisäänvedon rajat, siirtonopeuden, maksimilämpötilan, maksimivirran, suurimman sallitun paikkavirheen jne. Suurissa määrissä Progressive Automations esiohjelmoi kaikki yksiköt, mutta jos kyse on enintään 50 kappaleen tuotantoeristä, asetusten tekeminen rajapinnan kautta voi olla helpompaa.
LC-12:lla voidaan testata toimilaitteen liikettä ilman, että tarvitsee sukeltaa TTL- ja RS-485 -viestinnän asetuksiin. LC-12 saa aina yhteyden PA-12-toimilaitteeseen, jos laitteistossa ei ole vikaa. Tästä on hyötyä, kun valvotaan muistitaulukkoon tallennettuja parametreja ja varmistetaan, että kaikki on kunnossa – ja korjataan virheet tarvittaessa.
PA-12:n sisäinen tietokone osaa tehdä itsetestejä ja näyttää vikakoodeja käytön aikana. Pelkkien Palautesignaalien perusteella voi olla vaikea päätellä, mikä toimilaitteessa on vialla. LC-12 PC -rajapinta osaa hakea ja näyttää toimilaitteen tuottamat virheet, mikä helpottaa vian syyn selvittämistä. Jos toimilaite ei esimerkiksi saavuta tavoiteasemaa, voit katsoa rajapinnan virhenäkymää ja virranvalvontaa ja todeta, että liikkeen tiellä on este.
Lopuksi LC-12 PC -rajapintaohjaimessa on kaksi PA-12-toimilaitteiden kannalta tärkeää toimintoa, jotka tekevät siitä korvaamattoman apurin ensinäytteisiin ja vianhakuun: LC-12 on ainoa tapa palauttaa toimilaite tehdasasetuksiin ja asentaa laiteohjelmistopäivitykset.
Lopuksi
Tässä artikkelissa kävimme läpi PA-12-sähköisen lineaarisen toimilaitteen keskeiset ominaisuudet: tarkan liikkeen, ytimellisen vs. ytimetön Moottorin sekä matalan melutason. Tämän toimilaitteen kanssa voi viestiä eri tavoin, ja insinööriemme mukaan helpoin on käyttää LC-12 PC -rajapintaohjainta.
Toivottavasti pidit artikkelista – jos sinulla on lisäkysymyksiä PA-12:sta tai mistä tahansa artikkelin aiheesta, lähetä meille sähköpostia tai soita numeroon 1-800-676-6123 (maksuton).