PA-12 elektrikli lineer aktüatör, yalın tasarım ilkelerinin harika bir örneğidir ve lineer hareketin geleceğini temsil eder. Kompakt bir yapıda sınıfının en iyi performansını sunabilecek bir cihaz arıyorsanız, başka yere bakmayın. PA-12, yinelenen problemlere yönelik modern çözümlerle doludur ve bu makale, bu aktüatörün tasarımının başlıca özelliklerine bir bakış sağlayacaktır. Bu lineer aktüatör, kullanıcıdan kontrol parametrelerini belirlemesini veya farklı Yük koşullarına göre konum okumalarını telafi etmesini gerektirmeden mümkün olan en hassas hareketi yüksek çözünürlükte sağlamak üzere özel olarak tasarlanmıştır. Bunu yapmak için aktüatörde, elektriksel gürültüyü azaltmak üzere yerleşik filtreye sahip çok yüksek hassasiyetli bir potansiyometre ve ataleti azaltmak için çok hafif bir Motor bulunur. Ayrıca çekirdeksiz Motor’lu PA-12 aktüatörler de satıyoruz; bunlar çekirdekli motorlara kıyasla anlamlı ölçüde daha iyi performans sağlayabilir ve doğruluğun artmasına katkıda bulunur.
Bu elektrikli aktüatör, gerekli tüm hesaplamaları gerçekleştirecek yerleşik bir bilgisayarla gelir. Kullanıcının yalnızca komutları TTL veya RS-485 formatında sağlaması yeterlidir. Alternatif olarak, PA-12 LC-12 bilgisayar kontrolcüsüne bağlanabilir ve PC’nizdeki bir arayüz üzerinden komut gönderebilirsiniz. Tüm bunları akılda tutarak, PA-12’ye ve sunduğu her şeye dalalım!
Hareket Hassasiyeti
PA-12 aktüatörlerimizde hareket hassasiyetini hesaplamak için bağımsız bir test yaptırdık. Test, her hareket komutunda iki servo sayımını doğru şekilde yürütmekti; bu da hareket başına 0,001074” anlamına gelir. Ölçümler, hassas lazer konum göstergesi kullanılarak toplandı ve aktüatöre hem uzama hem de geri çekilme için 15 lb Yük bağlandı. Sonuçlar aşağıdaki grafiklerde görülebilir.
Yaygın ölçüm cihazlarının çoğu, bu kadar küçük bir konum değişikliğini doğru biçimde algılayamaz. Aktüatör daha büyük artımlarla hareket etseydi sonuçlar daha da hassas olurdu. Bu hassas hareket iki faktöre dayanır: yerleşik potansiyometreden gelen yüksek doğruluk ve doğru şekilde kalibre edilmiş bir PID kontrolörü. PID kontrol parametreleri dijital komutlarla opsiyonel olarak değiştirilebilir ancak önerilmez.
Çekirdekli vs Çekirdeksiz Motor
PA-12, çekirdekli veya çekirdeksiz bir DC Motor ile donatılmış olarak gelebilir. Her ikisinin de avantaj ve dezavantajlarını ele alacağız.
Çekirdekli Motor
Tipik bir DC motorun rotorundaki demir çekirdeğin etrafına bir bobin sarılır. Bobine Akım uygulandığında, bir statorla birlikte motorun dönmesine neden olan bir manyetik alan oluşturur. Demir çekirdekli fırçalı DC motor, denenmiş, güvenilir ve düşük maliyetli bir seçenektir. Çekirdekli fırçalı bir DC motor, doğrusal DC gerilimle çalışabilir ve demir çekirdeğin her şeyi rijit tutması sayesinde yüksek torku idare edebilir. Çekirdek aynı zamanda bir soğutucu gibi davranarak ısının dağılmasını sağladığından motorun daha yüksek akım çekişlerine ulaşmasına yardımcı olur. Bu motor türü oldukça basit fakat etkilidir; ancak birkaç dezavantajı vardır.
Çekirdekli fırçalı DC motor, demir çekirdeğin eklediği ağırlık nedeniyle daha düşük ivmelenme ve yavaşlama eğilimindedir. Ayrıca daha yüksek endüktansa sahip olma eğilimi gösterir; bu da kollektör ve fırçalar arasında daha fazla istemsiz elektrik arkı oluştuğu anlamına gelir. Bu etki, zamanla fırçalar üzerindeki aşınmayı artıracaktır.
Çekirdeksiz Motor
Çekirdeksiz fırçalı DC motor, bu sorunların çoğuna çözümdür. Çekirdeksiz motor, doğru formu korumak için çekirdeğe ihtiyaç duymayan, kendinden taşıyıcı bir sargı örgüsü kullanılarak üretilir. Bu, rotoru çok hafif yapar; dolayısıyla çok daha hızlı hızlanıp durabilir. Daha verimlidir; demir çekirdekli motora kıyasla aynı torku başarmak için daha az Akım gerektirir. Bu tür sofistike sargılarda endüktans da daha düşüktür; bu da kollektör ile fırçalar arasındaki arkın daha düşük güçte ve daha seyrek gerçekleştiği anlamına gelir.
Çekirdeksiz motorların dezavantajları; sınırlı boyut, artan maliyet ve bir soğutucu gereksinimidir. Çekirdekli bir motorda – çekirdek, ısıyı bobinlerden uzaklaştırır; ancak çekirdeksiz DC motorun uzun süre tutarlı şekilde çalışması için alternatif ısı yönetimi yöntemleri gerekir.
PA-12’nin çekirdekli motoru zaten kompakt boyutlu, çok hafif bir yapıya ve azaltılmış atalet yüküne sahiptir. Özel mikro-konumlandırma ihtiyaçları için çekirdeksiz motor seçeneğine yönelmek muhtemelen iyi bir fikirdir; bu, uygulamanızın en iyi sonuçlara ulaşmasını sağlar.
Filtreleme ve Gürültü
PA-12’nin ayırt edici özelliği, potansiyometre kullanarak konumsal ölçümleri doğru ve tutarlı biçimde yapabilmesidir. Bunu sağlamak için PA-12, potansiyometre ile arayüz oluşturmak üzere tasarlanmış bir analogdan sayısala dönüştürücü (ADC) ile gelir. Yerleşik denetleyici, potansiyometreden gelen sinyaller için filtreleme işlevini gerçekleştirir ve analog verileri, TTL veya RS-485 iletişim paketleri aracılığıyla gönderilebilen dijital yanıtlara dönüştürür. Okumaların normal koşullarda mümkün olabilmesi için önerilen veri okuma frekansı saniyede 100 kezdir. Bu, konum bilgisinin 100 Hz hızında güncellenebileceği anlamına gelir.
Bununla birlikte, PA-12 aktüatörler saniyede 500 kez maksimum veri okuma frekansına ulaşabilir. Bu sonuca ulaşmak için birimlerin fabrikada özel olarak yapılandırılması gerekir; ancak doğruluktan ödün vermeden yüksek yenileme hızına ulaşmak mümkündür.
İletişim
Bu aktüatörler için akılda tutulması gereken en önemli şey, geleneksel yollarla kontrol edilemeyecekleridir. PA-12 aktüatörlerin performansını, kararlılığını ve konumsal doğruluğunu elde etmek için kullanıcının, RS-485 veya TTL protokolü üzerinden dahili mikrodenetleyiciyle arayüz kurması gerekir. TTL özellikli birimlerde servo darbeleri üzerinden iletişim kurmak mümkündür.
TTL ve RS-485’in her ikisi de seri iletişimde standartları temsil eder. PA-12’deki yerleşik mikrodenetleyiciyle arayüz oluşturmak için kullanılabilecek 8 bit formatında bir komut ve yanıt kümesi geliştirmek üzere bir çerçeve sağlarlar.
Hem TTL hem de RS-485 için seri veri bağlantısına ait iletişim parametreleri aşağıda gösterilmektedir:
Yapı
PA-12’nin yerleşik mikrodenetleyicisiyle iletişime yönelik veri yapısı yarı çift yönlü (half-duplex) UART’tır. Tam çift yönlü bir iletişim sistemi, her iki cihazın aynı anda veri iletip almasına izin verir. PA-12 özelinde sistem, yarı çift yönlüdür; yani aynı anda değil, sırayla iletişim kurabilirler. İletişim sırasında herhangi bir anda, bir cihaz iletim yaparken diğeri alım yapmalıdır; sonra rolleri değişir.
Bu nedenle, bir PA-12 ile tam çift yönlü bir seri iletişim cihazı üzerinden haberleşmeye çalışıyorsanız araya bir tampon (buffer) kullanmanız gerekir.
Şekil 1: Yarı çift yönlü için TTL/PWM iletişim bağlantı şeması
Tam çift yönlü bir cihaz ile PA-12 arasında TTL/PWM iletişimi için, tampon görevi görmesi adına 74LVC2G241 çipinin kullanılmasını öneririz. Tam çift yönlü bir cihaza örnek olarak bir Arduino mikrodenetleyicisi verilebilir. Nasıl kurulacağına dair ayrıntılı bilgi için Arduino ve PA-12 ile işe başlama makalemize göz atabilirsiniz.
Şekil 2: Yarı çift yönlü için RS-485 iletişim bağlantı şeması
RS-485 tip aktüatörler için, tam çift yönlü bir kontrolcü ile yarı çift yönlü PA-12 cihazı arasında tampon olarak MAX485 çipinin kullanılmasını öneririz. Elbette kendisi de yarı çift yönlü olan iletişim cihazları PA-12 ile doğrudan iletişim kurmakta sorun yaşamaz. Örneğin, Allen-Bradley 1769-ASCII PLC modülü PA-12 ile doğrudan iletişim kurabilir.
Baud Hızı
Baud hızı, veri kanalı üzerinden cihazlar arasındaki iletişim hızını temsil eder. PA-12 aktüatörlerin varsayılan baud hızı 57600 bps olarak ayarlanmıştır. İletişim cihazınız farklı bir baud hızı kullanıyorsa bunu değiştirmenin iki yolu vardır. En kolay yol, PA-12’yi LC-12 interface kontrolcümüz üzerinden bir PC’ye bağlayıp değişiklikleri uygulama içinden yapmaktır. Alternatif olarak RS-485 yazma komutu ile de baud hızını ayarlayabilirsiniz. Bunun için şunları yapmanız gerekir:
1. İletişim modülünün baud hızını 57600 olarak ayarlayın.
2. İstenen baud hızını 0x04 bellek adresine yazın.
3. 0x04 adresindeki baud hızı değeri 4 özel değerden birine ayarlanmalıdır; 32, varsayılan olan 57600’ü ifade eder.
4. Bu değişikliklerin etkili olması için PA-12’nin yeniden başlatılması gerekir. PA-12’yi kapatmanız, ardından iletişim cihazınızda baud hızını değiştirip sistemi tekrar açmanız gerekecektir.
LC-12 PC Arayüz Kontrolcüsü
PA-12 internal computer ile iletişim kurmanın en kolay yolu, LC-12 PC arayüz kontrolcüsü üzerinden olur. Hem TTL/PWM hem de RS-485 aktüatörlere bağlanmak için kullanılabilir. Ayrıca yazılım güncellemelerini indirmek ve yüklemek için de LC-12 gereklidir.
Arayüz kontrolcüsü, PA-12 aktüatörlerin çalışma parametrelerini kolayca ayarlamak için kullanılabilir. Örneğin, belirli uygulamalarda uzama ve geri çekilme limitleri, baud hızı, maksimum sıcaklık, maksimum Akım, izin verilen maksimum konum hatası vb. parametreleri ayarlamak isteyebilirsiniz. Büyük miktarlarda Progressive Automations tüm birimleri önceden programlayacaktır; ancak 50 ya da daha az üretim adedi ile çalışıyorsanız parametreleri arayüz üzerinden ayarlamak daha kolay olabilir.
LC-12, TTL ve RS-485 iletişimini kurmaya çalışırken vakit kaybetmeden aktüatörün hareketini test etmek için de kullanılabilir. Donanımsal bir sorun yoksa LC-12 her zaman PA-12 aktüatöre bağlanabilir. Bu, hiçbir şeyin yerinden oynamadığından emin olmak ve gerekirse hataları gidermek için bellek veri haritasında ayarlanan parametreleri izlerken faydalı olabilir.
PA-12’nin dahili bilgisayarı, sorunları kendi kendine teşhis edebilir ve çalışırken hata kodlarını görüntüleyebilir. Yalnızca geri besleme sinyallerini alırken aktüatörde tam olarak neyin yanlış olduğunu anlamak zor olabilir. LC-12 PC arayüzü, aktüatörün ürettiği hataları arayıp gösterebilir ve sorunların nasıl düzeltileceğini anlamayı kolaylaştırır. Örneğin, aktüatör hedef konuma ulaşmıyorsa arayüzdeki hata ekranına ve akım izleyicisine bakarak yolda bir engel olduğunu belirleyebilirsiniz.
Son olarak, LC-12 PC arayüz kontrolcüsü, PA-12 aktüatörler için onu ilk numune alma ve arıza giderme çalışmalarında vazgeçilmez bir eşlikçi yapan iki önemli işleve sahiptir. LC-12, aktüatörü fabrika varsayılan ayarlarına sıfırlamanın ve ürün yazılımı güncellemelerini uygulamanın tek yoludur.
Son Söz
Bu makalede, PA-12 elektrikli lineer aktüatörümüzün hassas hareket, çekirdekli vs çekirdeksiz motorlar ve düşük gürültü gibi temel özelliklerini ele aldık. Bu aktüatörle iletişim kurmanın farklı yolları vardır; mühendislerimiz LC-12 PC arayüz kontrolcüsünü en kolay yöntem olarak görmektedir.
Umarız bu makaleyi faydalı bulmuşsunuzdur – PA-12’miz ya da bu makaledeki konular hakkında daha fazla sorunuz varsa, bize e-posta gönderin veya 1-800-676-6123 numaralı telefonu (ücretsiz) arayın.