מנועי DC נמצאים בשימוש נרחב הן ביישומים תעשייתיים והן בבית לפרויקטים אישיים. אחד השיקולים המרכזיים בבחירת מנוע DC הוא האם לחבר צורה כלשהי של משוב למנוע.
מהו משוב?
משוב מתייחס לכל מידע שבו בקר יכול להשתמש כדי לנטר תהליך. במנועי DC, משוב נאסף בדרך כלל בצורה של מיקום, מספר סיבובים וכיוון סיבוב. לאחר מכן ניתן להעביר מידע זה לבקר כדי למדוד את המהירות הזוויתית ואת מיקום ציר המנוע, דבר המכונה בדרך כלל סוג של "בקרה בלולאה סגורה".
במקרי שימוש מתוחכמים יותר, ניתן לשלוט במשוב מהמנוע וממקורות אחרים לא רק כדי להשיג מהירות ומיקום מדויקים, אלא גם את התגובה הדינמית, הסנכרון והיציבות הרצויות.
יתרונות השימוש במשוב
כאשר מיושם כראוי, משוב יכול לאפשר למכונות לפעול בצורה יעילה יותר ועם חזרתיות גבוהה יותר. משוב יכול לאפשר למנגנון להתאים אוטומטית את הפלט כדי לשמור על יציבות, להפחית שינויים ולמזער שגיאות ללא כל צורך במעורבות אנושית.
דוגמה פשוטה למערכת בקרת משוב טובה היא התרמוסטט. הבקר מודד את הטמפרטורה בחדר ומתאים את תפוקת גופי החימום כדי לשמור על טמפרטורה מוגדרת.
אחד היתרונות המרכזיים של משוב בכל הנוגע למנועי DC הוא בקרת PID. PID מתייחס למנגנון לולאת בקרה הנמצא בשימוש נרחב בתעשייה כדי לפצות אוטומטית על שגיאות במהירות או במיקום המכונה.
ניתן להשתמש במשוב גם כדי ליישם מנגנוני בטיחות מפני כשל ולפתור בעיות ביישום שלך. לדוגמה, אם שלך מפעילים ליניאריים אמורים לנוע בסנכרון אך אחד מהם מפגר, משהו לא בסדר. המערכת יכולה אז לעצור את תנועת שני המפעילים כדי למנוע נזק או הטיה.
סוגי חיישני משוב למנועי DC
הסוגים הנפוצים ביותר של משוב עבור מנועי DC הם פוטנציומטרים, חיישני אפקט הול ומקודדים. מבחינת דיוק, כל שלושת הסוגים ניתנים להשוואה והם יעילים מאוד עם טכנולוגיה מודרנית. ההבדלים נובעים כאשר לוקחים בחשבון דרישות ביצועים ספציפיות כגון עמידות, גורמים סביבתיים, הפרעות אלקטרומגנטיות וביצועי טמפרטורה.
פוטנציומטר
היתרון הגדול ביותר של סוג זה של משוב הוא פשטותו. פוטנציומטר הופך למעשה מנוע DC רגיל למנוע סרוו, מה שמאפשר תנועה ו/או בקרת מהירות מדויקת. פוטנציומטרים מספקים מידע ישיר על מיקום הזווית של ציר המנוע. כתוצאה מכך, כאשר המערכת מאבדת חשמל, הפוטנציומטר יכול לשמור על מידע המיקום שלו ללא צורך ב"החזרה הביתית". יתר על כן, מכיוון שפוטנציומטרים בליבת המנוע הם רק מפצל מתח עם נגד גדול, הם טובים בהתמודדות עם הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI).
ישנם גם חסרונות הנלווים לשימוש בפוטנציומטרים. חיישני פוטנציומטר דורשים מגע כדי לבצע את המדידות, מה שאומר שהם יהיו פחות עמידים ובעלי אורך חיים מוגבל בהשוואה לצורות אחרות של משוב. פוטנציומטרים הם צורת מדידה איטית יחסית, הן בגלל הצורך במגע והן בגלל שהם עשויים להזדקק לממיר אנלוגי-לדיגיטלי לפני שמתקבלת בקרת משוב בפועל. לבסוף, פוטנציומטרים במנועים יוצרים מגבלה על מספר הסיבובים שציר יכול לבצע. יישומים עם משוב פוטנציומטרים יצטרכו לוודא שיש דרך למנוע תנועה גלויה.
אפקט הול
חיישני אפקט הול הם מרכיב עיקרי במשוב מנוע מכיוון שהם אמינים, מדויקים ובעלי אורך חיים ארוך. בניגוד לפוטנציומטר, חיישני אפקט הול אינם צריכים ליצור מגע כלשהו, ולכן הם שימושיים בסביבות קשות, עמידים מאוד בפני בלאי ואמינים בסביבות עם זעזועים גבוהים. חיישני אפקט הול מספקים פולסים חשמליים כאשר המגנט מיושר עם אלקטרוניקת החישה. מסיבה זו, הם מתאימים ליישומים במהירות גבוהה ומאפשרים לתכנת מראש זוויות ציר מסוימות של המנוע.
אחד החסרונות של חיישני אפקט הול הוא שהם יכולים לספק רק מידע מיקום יחסי. משמעות הדבר היא שבכל פעם שהמערכת מאבדת חשמל, יהיה צורך להעביר את חיישני אפקט הול למיקום ידוע ולאפס אותם. יתר על כן, חוטי חיישני אפקט הול הנושאים מידע עלולים להיות פגיעים להפרעות אלקטרומגנטיות ולרעש. מסיבה זו, האותות עלולים לפעמים ללכת לאיבוד, או להיווצר אותות כוזבים, מה שאומר שמידע המיקום יכול "להיסחף" עם הזמן.
קוֹדַאִי
ישנם מקודדים אופטיים ומגנטיים. מקודדים מגנטיים הם ככל הנראה החיישן הטוב ביותר באופן כללי לייצור אותות משובהם חיישני מגע, בדומה לחיישני אפקט הול, מה שאומר שיש להם אורך חיים שימושי ארוך מאוד. הם מהירים מאוד ובדרך כלל בעלי רזולוציה גבוהה מאוד. מקודדים מגנטיים גם אינם מושפעים מאבק או חלקיקים אחרים וניתן להשתמש בהם במגוון סביבות.
המקודדים יקרים בדרך כלל ודורשים אלקטרוניקה ייעודית שיכולה להיות קשה להתקנה ולשליטה. הוספת מורכבות מיותרת לתכנון אינה תמיד רעיון טוב מכיוון שהיא גם תגדיל את מספר מצבי הכשל הפוטנציאליים.
קיימות מגוון צורות של משוב הזמינות למעצבים, ועם ההתקדמות בטכנולוגיה המודרנית, ניתן להפוך אותן לשוות ערך מבחינת דיוק. בבחירת סוג המשוב, יש לקחת בחשבון את צרכי הביצועים של היישום ולהבין את היתרונות של הטכנולוגיות איתן הם עובדים.