brushless motor + encoder: การผสมผสานหลักสำหรับการควบคุมวงปิดที่มีความแม่นยำสูง

 

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างรวดเร็วความคาดหวังของผู้คนสำหรับประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ไม่เพียง แต่ในสาขาที่มีความแม่นยำสูงแบบดั้งเดิมเช่นระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมหุ่นยนต์และอุปกรณ์ทางการแพทย์ แต่ยังรวมถึงแอพพลิเคชั่นที่เกิดขึ้นใหม่เช่นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภคบ้านอัจฉริยะและอุปกรณ์ที่ไม่มีคนขับ

 

ในสถานการณ์เหล่านี้Brushless DC Motors (BLDC) ได้กลายเป็นตัวเลือกหลักไดรฟ์เนื่องจากประสิทธิภาพสูงเสียงรบกวนต่ำและอายุการใช้งานยาวนาน- อย่างไรก็ตามลักษณะของมอเตอร์นั้นยังห่างไกลพอ เพื่อให้บรรลุการควบคุมที่มีความแม่นยำสูงและมีความมั่นคงสูงอย่างแท้จริงต้องมีการแนะนำระบบ "การควบคุมวงปิด"

การควบคุมแบบเปิดลูปเทียบกับการควบคุมวงปิด: อะไรคือความแตกต่าง

ในระบบควบคุมแบบเปิดวงคอนโทรลเลอร์จะส่งคำแนะนำไปยังมอเตอร์ (เช่นการตั้งค่าความเร็วหรือแรงดันไฟฟ้า) และมอเตอร์ทำงานตามคำแนะนำ แต่ระบบไม่ได้ตรวจสอบแบบเรียลไทม์ว่ามอเตอร์ทำงานตามที่คาดไว้หรือไม่ วิธีนี้มีโครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำและเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีการเปลี่ยนแปลงโหลดเล็กน้อยและข้อกำหนดความแม่นยำต่ำ

 

ในทางตรงกันข้ามการควบคุมวงปิดจะตรวจสอบสถานะที่แท้จริงของมอเตอร์อย่างต่อเนื่อง (เช่นความเร็วมุมหรือตำแหน่ง) ผ่านเซ็นเซอร์เช่นตัวเข้ารหัสและส่งสัญญาณตอบรับกลับไปยังคอนโทรลเลอร์แบบเรียลไทม์ ระบบปรับคำแนะนำการควบคุมอย่างต่อเนื่องตามข้อเสนอแนะเหล่านี้ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความแม่นยำในการควบคุมความมั่นคงและความสามารถในการต่อต้านการแทรกแซงอย่างมาก

 

ภาพรวมของ Open Loop เทียบกับ Loop ปิด:

วิธีการควบคุม	เปิดการควบคุมลูป	การควบคุมวงปิด
มีข้อเสนอแนะใด ๆ	เลขที่	ใช่
ควบคุมความแม่นยำ	ต่ำกว่า	สูง
ความสามารถในการต่อต้านการแทรก	แย่ (ได้รับผลกระทบจากความผันผวนของโหลดได้ง่าย)	แข็งแกร่ง (การเบี่ยงเบนการวิ่งที่ถูกต้องแบบเรียลไทม์)
ค่าใช้จ่ายระบบ	ต่ำ (โครงสร้างระบบง่าย ๆ )	สูงขึ้นเล็กน้อย (ต้องใช้ encoder และการรองรับเซ็นเซอร์อื่น ๆ )
แอปพลิเคชันทั่วไป	แฟน ๆ ปั๊มของเล่นไฟฟ้า ฯลฯ	อุปกรณ์อัตโนมัติ, หุ่นยนต์, เครื่องมือทางการแพทย์ที่แม่นยำ, ระบบการผลิตระดับสูง ฯลฯ

ดังนั้นในการแสวงหาข้อกำหนดการควบคุมที่มีความแม่นยำสูงและเชื่อถือได้การควบคุมวงปิดได้กลายเป็นส่วนสำคัญของระบบมอเตอร์ไร้แปรง ในการสร้างระบบวงปิดที่มีประสิทธิภาพสูงตัวเข้ารหัสเป็นองค์ประกอบสำคัญที่เชื่อมต่อ "การรับรู้" และ "การควบคุม"

 

ในระบบควบคุมวงปิดตัวเข้ารหัสเป็นหนึ่งในองค์ประกอบการตอบรับที่สำคัญที่สุด มันสามารถตรวจจับความเร็วตำแหน่งและทิศทางของมอเตอร์ได้อย่างถูกต้องและป้อนข้อมูลนี้กลับไปที่คอนโทรลเลอร์เพื่อให้ได้การควบคุมที่แม่นยำ

 

1. ฟังก์ชั่นพื้นฐานของ encoder

ตัวเข้ารหัสติดตั้งโดยตรงบนมอเตอร์หรือรวมเข้ากับมอเตอร์เพื่อวัดสถานะการหมุนของเพลามอเตอร์ โดยการส่งสัญญาณสัญญาณแบบเรียลไทม์จะช่วยให้คอนโทรลเลอร์กำหนดการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งปัจจุบันของมอเตอร์ซึ่งจะสามารถควบคุมความเร็วตำแหน่งและมุมได้

 

2. ประเภทของ encoders

ตามโหมดเอาท์พุทและหลักการโครงสร้างการเข้ารหัสส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภทต่อไปนี้:

ตัวเข้ารหัสที่เพิ่มขึ้น

ตัวเข้ารหัสที่เพิ่มขึ้นส่งสัญญาณชีพจรต่อเนื่อง (เช่นสัญญาณ A, B, Z) และคอนโทรลเลอร์จะกำหนดความเร็วและทิศทางโดยการนับพัลส์เหล่านี้ เครื่องเข้ารหัสนี้มีโครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำและเหมาะสำหรับการควบคุมการเคลื่อนไหวที่มีความแม่นยำต่ำและปานกลาง

 

ตัวเข้ารหัสสัมบูรณ์

แต่ละจุดตำแหน่งมีเอาต์พุตค่ารหัสที่ไม่ซ้ำกันและข้อมูลตำแหน่งปัจจุบันสามารถเก็บไว้ได้แม้หลังจากความล้มเหลวของพลังงาน เหมาะสำหรับสถานการณ์ควบคุมที่ต้องการความแม่นยำสูงและมีความน่าเชื่อถือสูงเช่นอุปกรณ์การแพทย์หุ่นยนต์สายการผลิตอัตโนมัติ ฯลฯ

3. โหมดสัญญาณเอาต์พุต

ตัวเข้ารหัสที่แตกต่างกันมีประเภทสัญญาณเอาต์พุตที่แตกต่างกันและวิธีการเชื่อมต่อกันทั่วไปรวมถึง:

·สัญญาณ ABZ (เพิ่มขึ้น): A และ B เป็นสัญญาณชีพจรมุมฉากที่ใช้ในการกำหนดความเร็วและทิศทางและ Z คือสัญญาณตำแหน่งศูนย์ที่ใช้สำหรับการรีเซ็ตหรือซิงโครไนซ์

·สัญญาณ UVW: ใช้กันทั่วไปสำหรับสัญญาณการซิงโครไนซ์มอเตอร์แบบไร้แปรงซึ่งเหมาะสำหรับระบบควบคุมเซอร์โว

·โปรโตคอลการสื่อสารเช่น SSI, RS -485 และ Canopen: ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับ enbory encoders สามารถส่งข้อมูลตำแหน่งในรูปแบบดิจิตอลได้อย่างแม่นยำและมีความสามารถในการต่อต้านการแทรกแซงที่แข็งแกร่งขึ้น

 

4. โครงสร้างการติดตั้งและเทคโนโลยีหลัก

ตามโครงสร้างและหลักการตรวจจับตัวเข้ารหัสสามารถจำแนกได้ดังนี้:

วิธีการติดตั้ง:

·ประเภทปลายเพลา: ตัวเข้ารหัสเชื่อมต่อโดยตรงกับเพลาเอาท์พุทมอเตอร์ด้วยความสามารถในการปรับตัวสูงและเปลี่ยนได้ง่าย

·ประเภทเพลากลวง: ตัวเข้ารหัสเป็นกลวงและสามารถแทรกลงในเพลามอเตอร์ประหยัดพื้นที่และการติดตั้งขนาดกะทัดรัด

·บูรณาการ: ตัวเข้ารหัสและมอเตอร์ถูกรวมเข้าด้วยกันโดยตรงในตัวเรือนเดียวซึ่งมีการดีบักอย่างเต็มที่ที่โรงงานและเหมาะสำหรับการรวมระบบ

 

หลักการเหนี่ยวนำ:

·ตัวเข้ารหัสโฟโตอิเล็กทริก: อ่านสัญญาณตำแหน่งผ่านทางเกรทและเซ็นเซอร์โฟโตอิเล็กทริกที่มีความละเอียดสูงเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความแม่นยำสูง

·ตัวเข้ารหัสแม่เหล็ก: ใช้การเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กเพื่อรับข้อมูลตำแหน่ง มันมีโครงสร้างที่แข็งแกร่งมากขึ้นและประสิทธิภาพการต่อต้านมลพิษที่ดีขึ้นทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม

 

ตัวเข้ารหัสไม่ได้เป็นเพียงเครื่องมือวัด แต่เป็นส่วนที่ขาดไม่ได้ของระบบควบคุมวงปิดทั้งหมด ในการใช้งานจริงมีเพียงเครื่องเข้ารหัสมอเตอร์ไร้แปรงและคอนโทรลเลอร์เท่านั้นที่ต้องทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดเพื่อให้ได้การควบคุมการเคลื่อนไหวที่มีความแม่นยำสูง \\

 

1. คอนโทรลเลอร์อ่านสัญญาณ encoder ได้อย่างไร?

คอนโทรลเลอร์กำหนดสถานะการเคลื่อนที่ของเพลามอเตอร์โดยรับสัญญาณ (เช่นพัลส์, ข้อมูลดิจิตอลหรือแรงดันไฟฟ้าแบบอะนาล็อก) โดยตัวเข้ารหัส คอนโทรลเลอร์เรียกใช้อัลกอริทึมการควบคุม (เช่นอัลกอริทึม PID) ภายในเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างเป้าหมายที่ตั้งไว้และสถานะปัจจุบันในเวลาจริงและส่งออกแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสที่สอดคล้องกันเพื่อขับมอเตอร์เพื่อปรับ

 

ตัวอย่างเช่น:

·หากความเร็วมอเตอร์ถูกตั้งค่าเป็น 1,000 รอบต่อนาทีและข้อเสนอแนะของตัวเข้ารหัสคือ 950 รอบต่อนาทีคอนโทรลเลอร์จะเพิ่มกำลังเอาต์พุตโดยอัตโนมัติเพื่อให้ความเร็วใกล้เคียงกับเป้าหมาย

·หากตำแหน่งมอเตอร์เบี่ยงเบนจากวิถีวิถีที่กำหนดไว้ล่วงหน้าคอนโทรลเลอร์จะแก้ไขเส้นทางการเคลื่อนที่ตามสัญญาณตัวเข้ารหัสทันที

 

2. เซ็นเซอร์ฮอลล์ + โซลูชันการควบคุมร่วมของ ENCODER

ในระบบมอเตอร์ไร้แปรงหลายแห่งเซ็นเซอร์ฮอลล์และเครื่องเข้ารหัสมักจะใช้ร่วมกันโดยแต่ละคนมีบทบาทที่แตกต่าง:

·เซ็นเซอร์ฮอลล์: มักจะใช้ในการตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์มอเตอร์สำหรับการแลกเปลี่ยนที่ถูกต้องเมื่อเริ่มต้นหรือความเร็วต่ำ มันมีการตอบสนองที่รวดเร็วและต้นทุนต่ำ แต่มีความละเอียดต่ำ

·ตัวเข้ารหัส: ให้ความเร็วและข้อมูลตำแหน่งความละเอียดสูงสำหรับการควบคุมที่ดี

 

เมื่อใช้ร่วมกันระบบสามารถเริ่มต้นได้อย่างรวดเร็วและบรรลุการควบคุมที่มีความแม่นยำสูงในระหว่างการทำงาน ชุดค่าผสมนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในยานพาหนะนำทางอัตโนมัติ (AGVs), อุปกรณ์ CNC, หุ่นยนต์อุตสาหกรรมและสาขาอื่น ๆ

3. การวิเคราะห์สถานการณ์แอปพลิเคชันจริงของการควบคุมวงปิด

การควบคุมวงปิดไม่เพียง แต่เป็นคำศัพท์ทางเทคนิคเท่านั้น แต่ยังส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของระบบในแอปพลิเคชันเฉพาะ นี่คือตัวอย่างทั่วไปบางประการ:

. การควบคุมลูปปิดความเร็ว

ในการใช้งานเช่นกังหันลมหรือแรงเหวี่ยงความเร็วสูงมอเตอร์จำเป็นต้องรักษาความเร็วคงที่ โดยการให้สัญญาณกลับสัญญาณความเร็วจากตัวเข้ารหัสตัวควบคุมสามารถปรับเอาต์พุตแบบเรียลไทม์เพื่อชดเชยผลกระทบของความผันผวนของโหลด

 

ข. ตำแหน่งควบคุมวนลูปปิด

ในสไลด์อัตโนมัติแพลตฟอร์มยกและแขนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมมอเตอร์จะต้องมีการควบคุมอย่างแม่นยำเพื่อให้ได้ตำแหน่งที่กำหนด ตัวเข้ารหัสจะดึงข้อมูลตำแหน่งปัจจุบันกลับไปยังคอนโทรลเลอร์เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการเคลื่อนไหวนั้นราบรื่นและหยุดอย่างแม่นยำที่ตำแหน่งเป้าหมาย

 

ค. การควบคุมลูปปิดมุม

ในกล้อง\/เอียงกล้องเรนเดอร์เลเซอร์หรืออุปกรณ์ติดตามแสงมอเตอร์จำเป็นต้องมีการหมุนมุมที่แม่นยำ ระบบวงปิดใช้การตอบกลับมุมความละเอียดสูงของตัวเข้ารหัสเพื่อให้ได้การควบคุมมุมเล็ก ๆ ที่แม่นยำ

 

ในระบบควบคุมวงปิดแบบดั้งเดิมมอเตอร์ตัวเข้ารหัสและคอนโทรลเลอร์มักจะต้องได้รับการคัดเลือกติดตั้งและดีบักแยกกันซึ่งไม่เพียง แต่เพิ่มภาระงานทางวิศวกรรม แต่ยังทำให้เกิดปัญหาเช่นการเดินสายที่ซับซ้อนสัญญาณรบกวนสัญญาณและความไม่ลงรอยกันที่ตรงกัน

 

เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ VSD ได้เปิดตัวโซลูชัน "โมดูลมอเตอร์แบบบูรณาการ" ซึ่งรวมมอเตอร์เข้ารหัสและคอนโทรลเลอร์ในโครงสร้างขนาดกะทัดรัดสำหรับการใช้ปลั๊กและเล่น

 

1. มอเตอร์ + encoder + คอนโทรลเลอร์การออกแบบแบบรวม

โมดูลบูรณาการของ VSD ก่อนการประกอบและจากโรงงานจะลดส่วนประกอบหลักของระบบควบคุมช่วยประหยัดลูกค้าจากงานการรวมสถานที่ที่ซับซ้อน แต่ละโมดูลเป็นระบบวงปิดที่ผ่านการทดสอบอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าการจับคู่สัญญาณความเข้ากันได้ของอินเตอร์เฟสและประสิทธิภาพที่เสถียร

ประโยชน์รวมถึง:

·สั้นลงรอบการพัฒนาโครงการ

·ลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา

·ลดอัตราความล้มเหลวของระบบ

 

2. ทำให้การเดินสายและกระบวนการแก้ไขข้อบกพร่องง่ายขึ้น

ระบบดั้งเดิมมักจะต้องใช้อินเทอร์เฟซหลายสายเคเบิลการเชื่อมต่อและอะแดปเตอร์ในขณะที่โมดูล VSD ต้องการแหล่งจ่ายไฟหลักและอินเทอร์เฟซการสื่อสารเพื่อให้การปรับใช้ของการควบคุมวงปิดทั้งหมดเสร็จสมบูรณ์ พารามิเตอร์ที่ตั้งไว้ล่วงหน้าช่วยลดความจำเป็นสำหรับลูกค้าในการปรับพารามิเตอร์ที่ซับซ้อนในแอปพลิเคชันส่วนใหญ่

 

การออกแบบที่เรียบง่ายนี้เป็นมิตรกับผู้รวมระบบอัตโนมัติผู้ผลิตอุปกรณ์และลูกค้า OEM และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสถานการณ์การปรับใช้หลายเครื่อง

 

3. ตัวเลือกการกำหนดค่าตัวเข้ารหัสที่ยืดหยุ่นและอินเตอร์เฟส

VSD รองรับการกำหนดค่าตัวเข้ารหัสประเภทต่างๆเพื่อปรับให้เข้ากับความแม่นยำในการควบคุมที่แตกต่างกันและข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม:

·ประเภท encoder: เพิ่ม, สัมบูรณ์, โฟโตอิเล็กทริกหรือแม่เหล็ก

·อินเทอร์เฟซสัญญาณ: สนับสนุน ABZ, UVW, SSI, RS -485, Canopen ฯลฯ

·การติดตั้ง: ปลายเพลา, เพลากลวงและโซลูชันตัวเข้ารหัสแบบบูรณาการมีให้บริการ

ลูกค้าสามารถเลือกได้ตามแอพพลิเคชั่นจริงและ VSD ยังให้บริการการพัฒนาส่วนต่อประสานและบริการปรับตัวที่กำหนดเอง

 

4. สถานการณ์แอปพลิเคชันที่หลากหลายสนับสนุนความต้องการมาตรฐานสูง

โมดูลมอเตอร์ในตัวของ VSD ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางใน:

·หุ่นยนต์อุตสาหกรรมและแขนหุ่นยนต์ทำงานร่วมกัน

·อุปกรณ์ถ่ายภาพทางการแพทย์และแพลตฟอร์มการวินิจฉัยที่แม่นยำ

·ระบบการลำเลียงอัจฉริยะและอุปกรณ์อัตโนมัติโลจิสติกส์

·การบิน, UAV, ระบบติดตาม optoelectronic และฟิลด์อื่น ๆ

ผลิตภัณฑ์แต่ละประเภทสามารถกำหนดค่าและปรับให้เหมาะสมตามการโหลดความเร็วความถูกต้องและโปรโตคอลอินเทอร์เฟซที่แตกต่างกันเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเสถียรและประสิทธิภาพของการควบคุมวงปิด

 

ระบบควบคุมวงปิดกำลังกลายเป็นมาตรฐานสำหรับการใช้งานมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงที่ทันสมัย ด้วยการแนะนำตัวเข้ารหัสมอเตอร์ไร้แปรงสามารถบรรลุการควบคุมความเร็วที่แม่นยำยิ่งขึ้นการทำงานที่มีเสถียรภาพมากขึ้นและความสามารถในการตอบสนองที่ชาญฉลาด ไม่ว่าจะเป็นระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมการควบคุมหุ่นยนต์หรือในอุปกรณ์การแพทย์หรือระบบการบินการควบคุมแบบวงปิดช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือโดยรวมและประสิทธิภาพของระบบอย่างมีนัยสำคัญ

 

ในฐานะผู้ผลิตมอเตอร์แบบไร้แปรงมืออาชีพ, VSD (VSD Motor) ยังคงลงทุนในโซลูชันการควบคุมแบบวงปิด เราไม่เพียง แต่ให้มอเตอร์ไร้ประสิทธิภาพสูงแต่ยังรวมถึงการเข้ารหัสและคอนโทรลเลอร์แบบแยกส่วนเพื่อให้ลูกค้าได้รับโซลูชันแบบบูรณาการพร้อมใช้งาน

 

ทำไมต้องเลือก VSD

·การออกแบบที่เข้ากันได้สูง: รองรับหลายประเภทตัวเข้ารหัสและโปรโตคอลการสื่อสารกระแสหลัก

·ความสามารถในการปรับแต่งที่สมบูรณ์: ทุกอย่างตั้งแต่ขนาดมอเตอร์ความเร็วไปจนถึงความถูกต้องของข้อเสนอแนะและเค้าโครงส่วนต่อประสานสามารถปรับแต่งได้

·ระบบควบคุมคุณภาพที่เข้มงวด: ตามมาตรฐาน ISO, CE และมาตรฐานการรับรองระหว่างประเทศอื่น ๆ

·การสนับสนุนทางเทคนิคแบบเต็มกระบวนการ: ให้ความช่วยเหลือด้านเทคนิคอย่างมืออาชีพและบริการหลังการขายตั้งแต่การเลือกไปจนถึงการจัดส่ง

·ประสบการณ์การจัดส่งทั่วโลก: ผลิตภัณฑ์ถูกส่งออกไปยังยุโรป, อเมริกา, ญี่ปุ่น, เกาหลีใต้, ตะวันออกกลางและภูมิภาคอื่น ๆ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงการในหลายอุตสาหกรรม

หากคุณกำลังมองหาโซลูชันที่มีความเสถียรยืดหยุ่นและง่ายต่อการผสมผสานการใช้พู่กันแบบวงปิดรอบ ๆ โปรดติดต่อทีม VSD เราสามารถให้การทดสอบตัวอย่างการให้คำปรึกษาด้านเทคนิคและบริการปรับแต่งแบทช์สำหรับโครงการของคุณ