A PA-12 elektromos lineáris működtető fantasztikus példája a lean tervezési elveknek, és a lineáris mozgás jövőjét képviseli. Ha olyan eszközt keres, amely kompakt kivitelben a kategóriájában legjobb teljesítményt nyújtja, ne keressen tovább. A PA-12 modern megoldásokkal van ellátva az ismétlődő problémákra, és ez a cikk betekintést nyújt a működtető főbb jellemzőibe. Ez a lineáris működtető kifejezetten arra készült, hogy a lehető legpontosabb mozgást biztosítsa nagy felbontásban, anélkül, hogy a felhasználónak meg kellene határoznia a szabályozási paramétereket, vagy kompenzálnia kellene a pozícióleolvasásokat a különböző terhelési körülmények között. Ehhez a működtető egy nagyon nagy pontosságú potenciométerrel rendelkezik, beépített szűrővel az elektromos zaj csökkentése érdekében, és egy nagyon könnyű motorral a tehetetlenség hatásának csökkentése érdekében. PA-12 működtetőket is forgalmazunk mag nélküli motorral, amelyek lényegesen jobb teljesítményt nyújthatnak, mint a magos motorok, és tovább hozzájárulnak a nagyobb pontossághoz.
Ez az elektromos aktuátor egy fedélzeti számítógéppel van felszerelve, amely elvégzi az összes szükséges számítást. A felhasználónak csak meg kell adnia a parancsokat a TTL vagy RS-485 formátum. Alternatív megoldásként a PA-12 csatlakoztatható az LC-12 számítógépvezérlőhöz, és parancsokat küldhet a számítógépén lévő interfészen keresztül. Mindezt szem előtt tartva, merüljünk el a PA-12-ben és az általa kínált összes funkcióban!
Mozgáspontosság
Független tesztet végeztettünk a PA-12 aktuátorainkon a mozgás pontosságának kiszámításához. A teszt célja az volt, hogy mozgásparancsonként két szervo számlálót pontosan végrehajtsunk, ami mozdulatonként 0,001074 hüvelyknek felel meg. A méréseket precíziós lézeres helyzetjelzővel végeztük, és az aktuátorhoz egy 15 fontos terhelés is volt rögzítve mind a kinyújtáshoz, mind a visszahúzáshoz. Az eredmények az alábbi grafikonokon láthatók.
A legtöbb elterjedt műszer nem képes pontosan érzékelni egy ilyen kis helyzetváltozást. Ha a működtető nagyobb lépésekben mozogna, az eredmények még pontosabbak lennének. Ez a mozgás két tényezőn alapul – a beépített potenciométer nagy pontosságán és egy megfelelően kalibrált PID-szabályozón. A PID-szabályozás paraméterei opcionálisan módosíthatók digitális parancsokkal, de ez nem ajánlott.
Magos vs. mag nélküli motor
A PA-12 felszerelhető magos vagy mag nélküli egyenáramú motorral. Bemutatjuk mindkettő előnyeit és hátrányait.
Magos motor
Egy tipikus egyenáramú motorban egy tekercs van feltekerve a rotor vasmagja köré. Amikor áramot alkalmaznak a tekercsre, az mágneses mezőt hoz létre, amely az állórésszel együtt forogtatja a motort. A vasmagos, kefés egyenáramú motor egy bevált, megbízható és alacsony költségű megoldás. Egy magos, kefés egyenáramú motor képes egyenes vonalú egyenfeszültségről működni, és nagy nyomatékot is képes kezelni, mivel a vasmag mindent mereven tart. A mag segít a motornak nagyobb áramfelvétel elérésében is, mivel hűtőbordaként működik, és lehetővé teszi a hő elvezetését. Ez a típusú motor nagyon egyszerű, mégis hatékony, de van néhány hátránya.
Egy magvas kefés egyenáramú motor általában alacsonyabb gyorsulással és lassulással rendelkezik a vasmag okozta többletsúly miatt. Ez a motor általában nagyobb induktivitással is rendelkezik, ami azt jelenti, hogy több véletlen elektromos ív keletkezik a kommutátor és a kefék között. Ez a hatás idővel növeli a kefék kopását.
Mag nélküli motor
Egy mag nélküli, kefés egyenáramú motor megoldást kínál ezekre a problémákra. A mag nélküli motor egy önhordó tekercshálóval van felépítve, amelynek nincs szüksége magra a megfelelő alak fenntartásához. Ezáltal a rotor nagyon könnyű, ami azt jelenti, hogy sokkal gyorsabban gyorsulhat és állhat meg. Hatékonyabb, kevesebb áramra van szükség ugyanazon nyomaték eléréséhez, mint a vasmagos motor. Az ilyen típusú kifinomult tekercsek induktivitása is alacsonyabb, ami azt jelenti, hogy a kommutátor és a kefék közötti ívképződés alacsonyabb teljesítményen és csökkentett frekvencián történik.
A mag nélküli motorok hátrányai a korlátozott méret, a megnövekedett költségek és a hűtőborda szükségessége. Mag nélküli motorban a mag gondoskodik a hő elvezetéséről a tekercsektől, de alternatív hőkezelési módszerekre lenne szükség ahhoz, hogy a mag nélküli egyenáramú motor hosszú távon is következetesen működjön.
A PA-12 magvas motor már önmagában is nagyon könnyű felépítésű, kompakt méretű és csökkentett tehetetlenségi terhelésű. Dedikált mikropozicionálási igényekhez valószínűleg jó ötlet a mag nélküli motor opciót választani, mivel ez lehetővé teszi az alkalmazás számára a legjobb eredmények elérését.
Szűrés és zaj
A PA-12 meghatározó jellemzője, hogy a potenciométer segítségével pontosan és következetesen lehet pozíciómérést végezni. Ennek elérése érdekében a PA-12 egy analóg-digitális átalakítóval (ADC) rendelkezik, amely a potenciométerhez csatlakozik. A beépített vezérlő végzi a potenciométerből érkező jelek szűrését, az analóg adatokat digitális válaszokká alakítva, amelyek TTL vagy RS-485 kommunikációs csomagokon keresztül küldhetők. Ahhoz, hogy a leolvasások normál körülmények között is lehetségesek legyenek, az ajánlott adatolvasási frekvencia másodpercenként 100-szor. Ez azt jelenti, hogy a pozícióinformációk 100 Hz sebességgel frissíthetők.
Ennek ellenére a PA-12 aktuátorok másodpercenként maximum 500-szoros adatolvasási frekvenciára képesek. Az egységeket gyárilag kellene konfigurálni ennek az eredménynek az eléréséhez, de a magas frissítési gyakoriság elérhető a pontosság feláldozása nélkül is.
Kommunikáció
A legfontosabb dolog, amit ezeknél a működtetőknél szem előtt kell tartani, hogy hagyományos eszközökkel nem vezérelhetők. A PA-12 működtetők teljesítményének, stabilitásának és pozíciópontosságának eléréséhez a felhasználónak RS-485 vagy TTL protokollon keresztül kell csatlakoznia a belső mikrovezérlőhöz. A TTL-képes egységeknél szervoimpulzusokon keresztül is lehet kommunikálni.
Mind a TTL, mind az RS-485 szabványt képvisel a soros kommunikációban. Keretrendszert biztosítanak egy 8 bites formátumú parancs- és válaszkészlet fejlesztéséhez, amely felhasználható a PA-12 beépített mikrovezérlőjével való interfészként.
A soros adatkapcsolat kommunikációs paraméterei TTL és RS-485 esetén az alábbiakban láthatók:
Szerkezet
A PA-12 beépített mikrovezérlőjével való kommunikáció adatstruktúrája fél-duplex UART. A teljes-duplex kommunikációs rendszer lehetővé teszi mindkét eszköz számára, hogy egyszerre küldjön és fogadjon adatokat. A PA-12 esetében a rendszer fél-duplex, más néven fél-duplex. Ez azt jelenti, hogy az eszközök kommunikálhatnak egymással, de nem egyszerre. A kommunikáció során bármikor az egyik eszköznek küldenie kell, miközben a másik fogad, és fordítva.
Emiatt, ha egy PA-12-vel teljes duplex soros kommunikációs eszközön keresztül próbálsz kommunikálni, akkor egy puffert kell használnod közöttük.
1. ábra: TTL/PWM kommunikációs kapcsolási rajz fél-duplex esetén
Egy teljes duplex eszköz és a PA-12 közötti TTL/PWM kommunikációhoz egy 74LVC2G241 chip pufferként való használatát javasoljuk. Egy teljes duplex eszköz lehet valami hasonló egy Arduino mikrovezérlőhöz. A beállítással kapcsolatos részletes információkért tekintse meg a cikkünket a ... témában. Első lépések az Arduino és a PA-12 használatához.
2. ábra: RS-485 kommunikációs kapcsolási rajz fél-duplex módban
RS-485 típusú aktuátorok esetén a MAX485 chip használatát javasoljuk pufferként a teljes duplex vezérlő és a félduplex PA-12 eszköz között. Természetesen a félduplex kommunikációs eszközöknek nincs problémájuk a PA-12-vel való közvetlen kommunikációval. Például az Allen-Bradley 1769-ASCII PLC modul közvetlenül kommunikálhat a PA-12-vel.
Baud sebesség
Az átviteli sebesség az eszközök közötti kommunikáció sebességét jelzi az adatcsatornán keresztül. A PA-12 aktuátorok alapértelmezett átviteli sebessége 57600 bps. Ha a kommunikációs eszköze ettől eltérő átviteli sebességet használ, akkor kétféleképpen módosíthatja azt. A legegyszerűbb módja, ha a PA-12-t az LC-12 interfészvezérlőn keresztül csatlakoztatja egy számítógéphez, és az alkalmazáson keresztül végzi el a módosításokat. Alternatív megoldásként az RS-485 írási parancs segítségével is beállíthatja az átviteli sebességet. Ehhez a következőket kell tennie:
1. Állítsa a kommunikációs modul átviteli sebességét 57600-ra.
2. Írja be a kívánt baudrátát a 0x04 memóriacímre.
3. A 0x04 címen található átviteli sebesség értékét 4 megadott érték egyikére kell állítani, ahol az alapértelmezett érték a 32, ami 57600-nak felel meg.
4. A PA-12-t újra kell indítani a változtatások érvénybe léptetéséhez. Ehhez ki kell kapcsolni a PA-12-t, majd módosítani az átviteli sebességet a kommunikációs eszközön, és újra be kell kapcsolni a rendszert.
LC-12 PC interfészvezérlő
A PA-12 belső számítógépével a legegyszerűbben a következő módon lehet kommunikálni: az LC-12 PC interfészvezérlőHasználható mind TTL/PWM, mind RS-485 aktuátorokhoz való csatlakoztatásra. Az LC-12 a firmware frissítések letöltéséhez és telepítéséhez is szükséges.
Az interfészvezérlővel kényelmesen beállíthatók a PA-12 aktuátorok működési paraméterei. Például bizonyos alkalmazásokban be kell állítani a kinyúlási és visszahúzási határértékeket, az átviteli sebességet, a maximális hőmérsékletet, a maximális áramerősséget, a maximálisan megengedett pozícióhibát stb. Nagy mennyiség esetén a Progressive Automations előre programozza az összes egységet, de ha 50 vagy annál kisebb gyártási mennyiséggel foglalkozik, egyszerűbb lehet a paramétereket az interfészen keresztül beállítani.
Az LC-12 segítségével a működtető mozgása tesztelhető anélkül, hogy elakadnánk a TTL és RS-485 kommunikáció beállításával. Az LC-12 mindig képes csatlakozni a PA-12 működtetőhöz, ha nincsenek hardverproblémák. Ez hasznos lehet a memória adattérképen beállított paraméterek monitorozásakor, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy semmi sincs a helyén, és szükség esetén kijavítsuk a hibákat.
A PA-12 belső számítógépe képes önállóan diagnosztizálni a problémákat és hibakódokat megjeleníteni működés közben. Nehéz lehet pontosan megmondani, hogy mi a baj a működtetővel, ha csak a visszacsatoló jeleket veszik. Az LC-12 PC interfész képes megkeresni és megjeleníteni a működtető által generált hibákat, így könnyebben el lehet dönteni, hogyan kell kijavítani a problémákat. Például, ha a működtető nem éri el a célpozíciót, akkor a felületen található hibakijelző és az aktuális monitor alapján megállapítható, hogy van-e akadály az útjában.
Végül, az LC-12 PC interfészvezérlő két fontos funkcióval rendelkezik a PA-12 aktuátorok számára, amelyek nélkülözhetetlen társává teszik a kezdeti mintavételezés és hibaelhárítás során. Az LC-12 az egyetlen módja annak, hogy az aktuátort visszaállítsuk a gyári beállításokra, és firmware-frissítéseket alkalmazzunk.
Zárószó
Ebben a cikkben bemutattuk a precíziós mozgás, a magos és mag nélküli motorok főbb jellemzőit, valamint a PA-12 elektromos lineáris aktuátorunk alacsony zajszintjét. Különböző módokon lehet kommunikálni ezzel az aktuátorral, amelyek közül mérnökeink az LC-12 PC interfészvezérlőt tartják a legegyszerűbbnek.
Reméljük, hogy tetszett ez a cikk – ha további kérdései vannak a PA-12-vel vagy a cikkben tárgyalt témákkal kapcsolatban, írjon nekünk vagy hívd fel 1-800-676-6123 (ingyenes).