De PA-12 elektrisk linjär ställdon är ett fantastiskt exempel på lean designprinciper och representerar framtiden för linjär rörelse. Om du letar efter en enhet som kan leverera klassledande prestanda i ett kompakt paket, behöver du inte leta längre. PA-12 är fullpackad med moderna lösningar på återkommande problem, och den här artikeln kommer att ge en inblick i huvudfunktionerna i detta ställdons design. Detta linjära ställdon är specialbyggt för att ge den mest exakta rörelsen som möjligt med hög upplösning, utan att användaren behöver bestämma kontrollparametrar eller kompensera positionsavläsningar för olika belastningsförhållanden. För att göra detta har ställdonet en mycket högprecisionspotentiometer med ett inbyggt filter för att minska det elektriska bruset och en mycket lätt motor för att minska tröghetspåverkan. Vi säljer även PA-12-ställdon med kärnlösa motorer, vilket kan ge betydligt bättre prestanda än kärnmotorer och ytterligare bidrar till ökad noggrannhet.
Detta elektriska ställdon är utrustat med en inbyggd dator som hanterar alla nödvändiga beräkningar. Användaren behöver bara ange kommandona i endera TTL eller RS-485 format. Alternativt kan PA-12 anslutas till LC-12-datorns styrenhet, och du kommer att kunna skicka kommandon via ett gränssnitt på din dator. Med allt detta i åtanke, låt oss dyka in i PA-12 och allt den har att erbjuda!
Rörelseprecision
Vi lät utföra ett oberoende test på våra PA-12-ställdon för att beräkna dess rörelseprecision. Testet gick ut på att exakt utföra två servoräkningar per rörelsekommando, vilket skulle uppgå till 0,001074 tum per rörelse. Mätningar samlades in med hjälp av en precisionslaserpositionsindikator och ställdonet hade också en last på 15 pund fäst vid sig för både ut- och indragning. Resultaten kan ses i graferna nedan.
De flesta vanliga instrument kan inte exakt uppfatta en så liten positionsförändring. Om ställdonet rörde sig i större steg hade resultaten varit ännu mer exakta. Denna rörelse baseras på två faktorer – hög precision från den inbyggda potentiometern och en korrekt kalibrerad PID-regulator. Parametrarna för PID-reglering kan valfritt ändras via de digitala kommandona, men det rekommenderas inte.
Kärnmotor vs. kärnlös motor
PA-12 kan utrustas med antingen en kärndriven eller en kärnlös likströmsmotor. Vi går igenom fördelarna och nackdelarna med båda.
Kärnmotor
I en typisk likströmsmotor är en spole lindad runt rotorns järnkärna. När en ström appliceras på spolen skapar den ett magnetfält som tillsammans med en stator orsakar motorns rotation. Borstad likströmsmotor med järnkärna är ett testat, pålitligt och lågkostnadsalternativ. En kärnad, borstad likströmsmotor skulle kunna drivas med rak likspänning och hantera högt vridmoment tack vare att järnkärnan håller allting styvt. Kärnan hjälper också motorn att uppnå högre strömförbrukning eftersom den fungerar som kylfläns och låter värmen avledas. Denna typ av motor är mycket enkel och ändå effektiv, men den har några nackdelar.
En kärnförsedd borstad likströmsmotor tenderar att ha lägre acceleration och retardation på grund av den extra vikten från järnkärnan. Denna motor tenderar också att ha högre induktans, vilket innebär att det finns fler oavsiktliga elektriska ljusbågar mellan kommutatorn och borstarna. Denna effekt skulle öka slitaget på borstarna över tid.
Kärnlös motor
En kärnlös borstad likströmsmotor är lösningen på många av dessa problem. En kärnlös motor är konstruerad med ett självbärande lindningsnät som inte behöver kärnan för att hålla den i rätt form. Detta gör rotorn mycket lätt, vilket innebär att den kan accelerera och stoppa mycket snabbare. Den är mer effektiv och kräver mindre ström för att uppnå samma vridmoment som järnkärnmotorn. Dessa typer av sofistikerade lindningar har också lägre induktans, vilket innebär att bågbildningen mellan kommutatorn och borstarna sker med lägre effekt och reducerad frekvens.
Nackdelarna med kärnlösa motorer är den begränsade storleken, den ökade kostnaden och kravet på en kylfläns. I en kärnförsedd motor tar kärnan hand om att flytta värmen bort från spolarna, men du skulle behöva alternativa värmehanteringsmetoder för att få den kärnlösa likströmsmotorn att fungera konsekvent under en lång tid.
PA-12-kärnmotorn är redan en mycket lätt konstruktion med kompakt storlek och reducerad tröghetsbelastning. För specifika mikropositioneringsbehov är det förmodligen en bra idé att välja alternativet med kärnlös motor eftersom det gör att din applikation kan uppnå bästa möjliga resultat.
Filtrering och brus
PA-12:s utmärkande egenskap är möjligheten att göra positionsmätningar med potentiometern på ett exakt och konsekvent sätt. För att uppnå detta har PA-12 en analog-till-digital-omvandlare (ADC) avsedd att ansluta till potentiometern. Den inbyggda styrenheten utför filtreringsfunktionen för signalerna som kommer från potentiometern och omvandlar den analoga datan till digitala svar som kan skickas via TTL- eller RS-485-kommunikationspaket. För att möjliggöra avläsningar under normala omständigheter är den rekommenderade dataavläsningsfrekvensen 100 gånger per sekund. Detta innebär att positionsinformationen kan uppdateras med en hastighet av 100 Hz.
Med det sagt kan PA-12-ställdonen läsa av data med en maximal frekvens på 500 gånger per sekund. Enheterna skulle behöva specialkonfigureras på fabriken för att uppnå detta resultat, men det är möjligt att få hög uppdateringsfrekvens utan att offra noggrannheten.
Kommunikation
Det viktigaste att tänka på för dessa ställdon är att de inte kan styras med vanliga metoder. För att uppnå prestanda, stabilitet och positionsnoggrannhet hos PA-12-ställdon måste användaren kommunicera med den interna mikrokontrollern via RS-485 eller TTL-protokollet. För TTL-aktiverade enheter är det möjligt att kommunicera via servopulser.
Både TTL och RS-485 representerar standarder inom seriell kommunikation. De tillhandahåller ett ramverk för att utveckla en uppsättning kommandon och svar i 8-bitarsformat som kan användas för att kommunicera med den inbyggda mikrokontrollern i PA-12.
Kommunikationsparametrarna för seriell dataanslutning för både TTL och RS-485 visas nedan:
Strukturera
Datastrukturen för kommunikation med PA-12:s inbyggda mikrokontroller är halvduplex UART. Ett fullduplexkommunikationssystem tillåter båda enheterna att sända och ta emot data samtidigt. I fallet med PA-12 är systemet halvduplex, även känt som semiduplex. Det betyder att enheterna kan kommunicera med varandra, men inte samtidigt. När som helst under kommunikationen måste en enhet sända medan den andra tar emot, och vice versa.
Av denna anledning, om du försöker kommunicera med en PA-12 via en full duplex seriell kommunikationsenhet, måste du använda en buffert däremellan.
Figur 1: Kopplingsschema för TTL/PWM-kommunikation för halvduplex
För TTL/PWM-kommunikation mellan en fullduplexenhet och PA-12 rekommenderar vi att man implementerar ett 74LVC2G241-chip som fungerar som en buffert. En fullduplexenhet kan vara något i stil med en Arduino-mikrokontroller. För detaljerad information om hur man konfigurerar detta kan du läsa vår artikel om komma igång med Arduino och PA-12.
Figur 2: Kopplingsschema för RS-485-kommunikation för halvduplex
För RS-485-ställdon rekommenderar vi att man använder MAX485-chippet som en buffert mellan en fullduplex-styrenhet och halvduplex-PA-12-enheten. Naturligtvis skulle kommunikationsenheter som själva är halvduplexa inte ha några problem med att kommunicera direkt med PA-12. Till exempel kan Allen-Bradley 1769-ASCII PLC-modulen kommunicera direkt med PA-12.
Baudhastighet
Baudrate representerar kommunikationshastigheten mellan enheter över datakanalen. Standardbaudraten för PA-12-ställdon är inställd på 57600 bps. Om din kommunikationsenhet använder en annan baudrate finns det två sätt att ändra den. Det enklaste sättet är att ansluta PA-12 till en dator via vår LC-12-gränssnittskontroller och göra ändringarna via appen. Alternativt kan du också ställa in baudraten via RS-485-skrivkommandot. Detta kräver att du gör följande:
1. Ställ in baudraten för kommunikationsmodulen till 57600.
2. Skriv önskad baudrate i minnesadress 0x04.
3. Värdet för baudhastigheten i adress 0x04 måste ställas in på ett av fyra specifika värden, där 32 motsvarar 57600 som standardvärde.
4. PA-12 måste startas om för att dessa ändringar ska träda i kraft. Du måste stänga av PA-12, sedan ändra baudhastigheten på din kommunikationsenhet och slå på systemet igen.
LC-12 PC-gränssnittsstyrenhet
Det enklaste sättet att kommunicera med PA-12:s interna dator är via LC-12 PC-gränssnittskontrollernDen kan användas för att ansluta till både TTL/PWM- och RS-485-ställdon. LC-12 krävs också för att ladda ner och installera firmware-uppgraderingar.
Gränssnittsstyrenheten kan användas för att enkelt ställa in driftsparametrar för PA-12-ställdonen. I specifika tillämpningar kan du till exempel vilja ställa in ut- och indragningsgränser, baudhastighet, maximal temperatur, maximal ström, maximalt tillåtet positionsfel och så vidare. I stora kvantiteter kommer Progressive Automations att förprogrammera alla enheter, men om du har att göra med produktionskvantiteter på 50 eller mindre kan det vara enklare att ställa in parametrarna via gränssnittet.
LC-12 kan användas för att testa ställdonets rörelse utan att behöva fastna i att försöka konfigurera TTL- och RS-485-kommunikationen. LC-12 kommer alltid att kunna ansluta till PA-12-ställdonet om det inte finns några hårdvaruproblem. Detta kan vara användbart vid övervakning av parametrarna som är inställda i minnesdatakartan för att säkerställa att ingenting är felaktigt och åtgärda felen om det behövs.
PA-12:s interna dator kommer att kunna självdiagnostisera problem och visa felkoder under drift. Det kan vara svårt att avgöra exakt vad som är fel med ställdonet bara när man tar emot feedbacksignalerna. LC-12 PC-gränssnittet skulle kunna söka efter och visa de fel som ställdonet genererar och göra det lättare att avgöra hur man åtgärdar problemen. Om ställdonet till exempel inte når målpositionen kan du titta på feldisplayen och den aktuella monitorn på gränssnittet och avgöra att det finns ett hinder i vägen.
Slutligen har LC-12 PC-gränssnittsstyrenheten två viktiga funktioner för PA-12-ställdonen som gör den till en oumbärlig följeslagare för initial provtagning och felsökning. LC-12 är det enda sättet att återställa ställdonet till fabriksinställningarna och att tillämpa firmwareuppdateringar.
Slutord
I den här artikeln har vi gått igenom de viktigaste funktionerna för precisionsrörelse, kärnmotorer kontra kärnlösa motorer och det låga ljudet hos vårt elektriska linjära ställdon PA-12. Det finns olika sätt att kommunicera med detta ställdon, där våra ingenjörer anser att LC-12 PC-gränssnittsstyrenheten är det enklaste.
Vi hoppas att du gillade den här artikeln – om du har ytterligare frågor om vår PA-12 eller något av ämnena i den här artikeln, mejla oss eller annars ringa på 1-800-676-6123 (avgiftsfritt).