DC Motors с енкодери: Ключова стъпка към контрола с висока точност

 

ВТрадиционен DC моторКонтрол, двигателят се върти, когато захранването е включено и спира, когато захранването е изключено. Въпреки че операцията е проста, липсва способността да се възприема състоянието на движение в реално време. Това означава, че системата за управление не може да определи колко обороти е направила двигателя, дали скоростта е стабилна и дали позицията е достигнала целевата точка. Този режим „Отворен контрол" често е недостатъчен в ситуации, при които са необходими прецизност и надеждност.

 

Въвеждането на енкодера напълно промени всичко това.

 

Какво е енкодер?

Енкодерът е сензорно устройство, използвано за откриване на състоянието на въртене на вала на двигателя. Той може да преобразува информация като ъгъла, скоростта и посоката на въртене в електрически сигнали и да ги захранва обратно към системата за управление. Това е като „очите" на двигателя - позволявайки на контролера да усети движението на двигателя в реално време.

 

Енкодерите могат да бъдат разделени на много видове, общите включват:

Инкрементален енкодер: записва промяната в ъгъла на единица, подходяща за мониторинг на скоростта и идентификация на посоката;

Абсолютен енкодер: може да изведе уникална стойност на позицията, подходяща за системи, които изискват позициониране с висока точност;

· Магнитен енкодер и фотоелектрически енкодер: Има леки разлики в структурата и способността за борба с интерференцията и можете да изберете според средата на приложението.

 

Защо DC Motors се нуждаят от енкодери?

В DC ​​моторна система с енкодер контролерът може не само да „командва двигателя да се върти", но и "Знайте как се върти двигателят", като по този начин изгражда система за обратна връзка със затворен контур. Това управление със затворен контур има следните предимства:

Висока точност на позициониране: Може точно да контролира ъгъла на въртене на двигателя, подходящ за изисквания за позициониране с висока точност;

Стабилен контрол на скоростта: Регулирайте тока в реално време според обратната връзка, за да поддържате работа с постоянна скорост;

По -бърз и по -надежден отговор: незабавната корекция след откриването на грешки подобрява устойчивостта на системата;

Снабден с механизъм за защита на безопасността: Ненормална работа (като замръзване, задържане) може да бъде идентифицирана незабавно, за да се избегне повреда.

 

Следователно, в съвременната автоматизация и интелигентното оборудване, DC Motors без енкодери вече не могат да отговарят на нуждите на прецизния контрол. Само моторите, оборудвани с енкодери, имат способността да „възприемат, анализират и коригират отклонения", наистина осъзнавайки ерата на интелигентния контрол.

 

 

За да разберем по -добре истинската стойност на постояннотоковите двигатели с енкодерите, трябва да започнем с неговия работен механизъм. В сравнение с метода „Инструкция за единично изпълнение" на обикновените DC двигатели, DC Motors с енкодери образуват „система за обратна връзка със затворен контур", за да постигнат пълен контрол на процесите от „издаване на инструкции" до „възприемане на резултати".

 

Отворено управление на контура срещу затворен цикъл контрол: Каква е основната разлика?

В система за управление, след като контролерът изпраща команда до двигателя, той вече не следи действителното работно състояние на двигателя. Например, ако поръчате на човек да ходи на 10 метра напред, няма да ви пука дали той върви бързо или бавно или дори дали върви изобщо. Този метод е прост, но не е достатъчно надежден.

 

В система за управление на затворен контур, след издаване на команда за действие, контролерът ще прочете данните за движение, подадени обратно от енкодера в реално време и ще направи корекции въз основа на действителното отклонение. Точно като предишния пример, вие заповядвате човек да върви напред на 10 метра, но този път постоянно ще наблюдавате и контролирате неговата скорост и състояние.

 

Как работи енкодерът?

Енкодерът обикновено е инсталиран на изходния вал на двигателя. Докато валът на двигателя се върти, енкодерът се върти синхронно и преобразува всеки ъгъл промяна в цифров сигнал и го извежда на контролера в реално време. Тези сигнали могат да бъдат:

Всеки път, когато се завърта малък ъгъл, се изпраща импулс (постепенно)

Всяка позиция съответства на уникална кодирана стойност (абсолютна)

Едновременно извеждане на посока, скорост и информация за позицията

 

Контролерът използва тези данни, за да определи:

В каква позиция е моторът в момента?

Скоростта на въртене отговаря ли на целевата стойност?

Има ли отклонение или аномалия в двигателя?

 

Крайният резултат е, че системата може да постигне прецизен контрол на позицията и контрол на скоростта и дори поддържа усъвършенствани режими на контрол на серво (като PID регулация).

 

 

DC двигател с енкодер не е компонент „независимо управляван". Обикновено се използва като основен задвижващ механизъм в цялата система за контрол на движението, като работи заедно с драйвера и контролера на двигателя, за да образува пълна архитектура за управление със затворен контур.

 

1. Основна структура на системата

Типичната система за управление на затворен контур се състои от следните три ключови части:

DC двигател

Осигурява механична движеща сила, превръщайки електрическата енергия в ротационно движение.

 

Енкодер

Инсталиран на вала на двигателя, той осигурява обратна връзка в реално време за скорост и позиция и информация за състоянието на контролера.

 

DC драйвер на двигателя

Отговаря за регулирането на напрежението и тока според команди, издадени от контролера, за да реализира старта, спирането, управлението, ускорението и забавянето и друг контрол на действието на двигателя.

 

Контролер

Като MCU, PLC, DSP или вграден контролен съвет, който е отговорен за издаването на инструкции за контрол и четене на данни за енкодер за логическа преценка и контрол на обратната връзка.

 

2. Кратко описание на процеса на контрол (като пример за контрол на позицията):

Контролерът задава целевата позиция (напр. Върте се на 180 градуса);

Драйверът получава командата и контролира двигателя, за да започне да се върти;

Енкодерът осигурява обратна връзка в реално време за действителния ъгъл на въртене на двигателя;

Контролерът непрекъснато чете данните на енкодера и ги сравнява с целевата позиция;

Ако има отклонение, контролерът веднага регулира изхода на напрежението\/тока на двигателя, докато грешката не се приближи до нула;

След достигане на целевата позиция, контролерът извежда команда за стоп и двигателят спира точно.

 

Този процес може да се циклира многократно за много кратко време, за да се постигне високочестотна динамична контрола с ниска грешка.

 

3. Общи режими на контрол

Режим на контрол на скоростта

Целта е да се поддържа определена скорост, която е подходяща за сценарии като транспортиране на системи и контрол на вентилатора.

 

Режим на контрол на позицията

Контролирайте двигателя, за да се върти до определен ъгъл, използван в автоматични врати, платформи за камери, роботизирани рамена и други полета.

 

Контрол на въртящия момент

Точно контролирайте изходния въртящ момент, подходящ за индустриални сценарии от висок клас, като контрол на напрежението и регулиране на налягането.

 

Накратко, енкодерът не само дава на двигателя на постоянен ток „способността за възприятие", но също така дава възможност на цялата система за управление да се саморегулира, да работи стабилно и да реагира точно. Особено в ситуации, при които се преследват динамичната ефективност и точността на позициониране, този метод за контрол на съвместния контур е станал стандартен.

 

 

С широко разпространеното прилагане на автоматизацията и интелигентния контрол все повече и повече индустрии излагат по -високи изисквания относно точността, скоростта на реакция и стабилността на двигателите. DC Motors с енкодери блестят в много полета от висок клас с тяхното управление със затворен контур, висока точност на позициониране и отлична динамична реакция.

 

По -долу са някои типични сценарии за приложение:

1. Автоматизирани превозни средства (AGV)

DC Motors с енкодери осигуряват мощност поддръжка на AGV, които могат да изпълняват задачи като обработка на материали, транспорт, сглобяване, доставка и съхранение. Чрез прецизно контролиране на движението на двигателя, AGV могат ефективно да извършват различни сложни действия, като например подреждане на палети, завършване на сглобяване или дърпане на тежки предмети, като гарантират, че позицията и скоростта по време на работния процес винаги са точни.

 

Защо се нуждаем от енкодер?

Тъй като AGV задачите изискват висока степен на точност на позициониране, енкодерите могат да гарантират точната му навигация и динамичната реакция в сложни среди.

 

2. Инструменти за машинно CNC

В машинните инструменти на CNC енкодерите се използват за прецизно управление на движението на двигателите и се използват главно за контрол на координатите на X и Y оста и смяна на инструмента и операции за настройка на инструменти на комбинирания държач на инструменти. Точната обратна връзка с позицията гарантира, че машинният инструмент може да изпълни задачи за обработка с висока точност.

 

Защо се нуждаем от енкодер?

Тъй като машинните инструменти на ЦПУ включват обработка на високи точки, всяка мъничка грешка може да повлияе на качеството на готовия продукт. Енкодерите осигуряват необходимата точност и обратна връзка в реално време.

 

3. Строителни машини

В областта на инженерните машини енкодерите се използват широко в системите на управлението на волана и мониторинг на скоростта на превозното средство. Например, в системите на силовото управление на тежки машини и хибридни превозни средства, енкодерите могат да наблюдават и регулират ъгъла и скоростта на кормилното управление в реално време, за да осигурят гладка и точна работа.

 

Защо се нуждаем от енкодер?

Строителните машини често работят в сложна работна среда. Точният контрол на управлението и регулирането на скоростта влияят пряко върху ефективността и безопасността на работната работа.

 

4. Производствена линия за контрол на индустриалната автоматизация

В производствените линии за индустриална автоматизация двигателите с енкодери се използват за осигуряване на точна обратна връзка за скоростта и посоката, за да се гарантира нормалната работа и синхронизация на оборудването на производствената линия. Чрез точно контролиране на движението на двигателя се избягват отклоненията на оборудването в производствената линия, като по този начин се подобрява ефективността на производството и качеството на продукта.

 

Защо се нуждаем от енкодер?

Всяко действие на производствената линия изисква точна координация. Енкодерът гарантира безпроблемна връзка на всяка връзка чрез високочестотна обратна връзка, като по този начин подобрява общата ефективност.

 

5. Вятърна енергия

В системите за генериране на вятърна енергия енкодерите се използват в системите на терена и прозраците на генератора за наблюдение на скоростта на вятъра, ъгъла на острието и ъгъла на прозяване в реално време, за да се гарантира, че генераторът винаги остава в оптималното работно състояние и увеличава максимално изхода на мощността.

 

Защо се нуждаем от енкодер?

Ефективността на изхода на вятърната турбина се влияе пряко от скоростта на вятъра и ъгъла на острието и енкодерите помагат прецизно да контролират тези ключови параметри за постигане на ефективно производство на енергия.

 

6. Нефтена и газова промишленост

В нефтената и газовата промишленост енкодерите се използват за наблюдение на скоростта на моторите, сондиращи платформи и помпи за утайки. Те също се използват широко в дозаторите за гориво за точно измерване на потока и зареждането с измервателни уреди.

 

Защо се нуждаем от енкодер?

Операционната среда на оборудването в нефтената и газовата промишленост е изключително сложна. Енкодерите могат да гарантират стабилната работа и точното измерване на различни видове механично оборудване, като избягват проблемите на безопасността на производството, причинени от грешки.

 

7. Медицински инструменти и оборудване за тестване

Медицински инструменти като автоматични устройства за инжектиране, скенери за изображения и друго прецизно медицинско оборудване изискват двигателните системи да имат ултра висока точност на управление. Енкодерите могат да осигурят точна обратна връзка с позицията, за да гарантират, че оборудването може да работи според предварително определения път и скорост, като гарантира точността на медицинските операции.

 

Защо се нуждаем от енкодер?

В медицинските сценарии всяка грешка може да доведе до сериозни последици. Енкодерите помагат да се постигне контрол с висока точност, за да се осигурят безопасни и точни операции.

 

8. Роботизирана система

Роботите, особено индустриалните роботи и сервизни роботи, изискват двигатели с изключително висока точност и скорост на реакция. Енкодерите предоставят позиция в реално време и обратна връзка, за да гарантират, че роботите могат да изпълняват сложни задачи като прецизно управление, сглобяване и автономна навигация.

 

Защо се нуждаем от енкодер?

Роботната система трябва постоянно да коригира стойката и позицията си, а енкодерът предоставя необходимата обратна връзка, така че роботът да може точно да изпълнява инструкции и да се адаптира към динамичната среда.

 

Горното е само малка част от приложенията за време. Докато има висок стандарт за „контрол на движението", той е почти неразделен от двигателя на енкодера DC. Енкодерът дава на двигателя по-силно „интелигентно възприятие" и „самонастройване" възможности, което позволява на оборудването да работи по-ефективно.

 

 

Като производител на микромотор с повече от десет години опит в индустрията, VSD предоставя разнообразие от DC двигатели, всички от които могат да бъдат интегрирани с високоефективни енкодери за подпомагане на изграждането на системи за управление на затворен контур. Те могат да покрият широк спектър от нужди от високоскоростна реакция до висококачествено задвижване и да отговорят на нуждите на различни прецизни приложения и приложения с тежко натоварване.

 

По избор тип двигател

1. Безчетков постоянен мотор (BLDC мотор)

Характеристики: Висока ефективност, дълъг живот, нисък шум, без поддръжка.

Приложими сценарии: среди, които изискват висока производителност и висока ефективност, като роботизирани системи, автоматизирани превозни средства (AGV), производство на вятърна енергия, медицинско оборудване и др.

Защо да изберете Encoder: Безпроблемните DC двигатели имат ефективна производителност на контрола на движението. Когато се използват с енкодери, те могат да постигнат по-прецизен контрол на скоростта и позицията и да отговарят на сложни изисквания за контрол на затворен контур.

 

2. Без корпус DC мотор

Характеристики: Бърза реакция, малка инерция, малък размер.

Приложими сценарии: Прецизно медицинско оборудване, преносими инструменти, роботика, потребителска електроника и др.

Защо да изберете енкодери: Coreless Motors са идеални за фин контрол. Енкодерите осигуряват прецизна обратна връзка, позволявайки бърза реакция и контрол на ниската латентност, като гарантира, че оборудването поддържа висока точност по време на бързи старти и спира.

 

3. Мотор с висок въртящ момент

Характеристики: Той може да осигури голям изход на въртящия момент и е подходящ за контрол с ниска скорост.

Приложими сценарии: оборудване с тежки натоварвания, автоматизирани производствени линии, строителство и механично оборудване и т.н.

Защо да изберете енкодери: Моторите с висока въртене често се използват в приложения с големи товари. Енкодерите могат точно да контролират движението на двигателя, за да гарантират, че оборудването работи стабилно при големи товари и постига необходимото прецизно положение.

 

4. Планетарен мотор за намаляване на предавката

Характеристики: Ниска скорост и висок изход на въртящия момент, компактна структура и висока стабилност.

Приложими сценарии: Приложения, които изискват по -голям въртящ момент и по -ниска скорост, като прецизни системи за позициониране, системи за контрол на автоматизацията и т.н.

Защо да изберете Encoder: Планетарните двигатели на предавките имат предимства при ниска скорост и висок изход на въртящия момент. Енкодерите допълнително подобряват точността на позиционирането си и скоростта на обратната връзка, като гарантират, че те все още могат да поддържат прецизен контрол при ниска скорост и високо натоварване.

 

Технически предимства на VSD

1. Опции за конфигуриране на множество енкодери

VSD предоставя разнообразни видове енкодери, от които клиентите да избират, включително магнитни енкодери, фотоелектрически енкодери, сензори за зала и др., За да отговарят на различни точност на управление и изисквания за околната среда. Клиентите могат да изберат подходящия тип енкодер според системните изисквания, за да оптимизират работата на системата за управление.

 

2. Перфектна съвместимост на системата

Моторните и енкодерни решения на VSD са силно съвместими и могат да бъдат безпроблемно свързани с основните дискове и контролери на пазара, като подкрепят системите за управление на затворен контур за различни индустриални приложения. Независимо от съществуващата система на клиента, VSD може бързо да се адаптира, за да осигури ефективна интеграция.

 

3. Богати възможности за персонализиране

VSD предоставя широк спектър от персонализирани услуги, включително скорост, напрежение, разделителна способност на енкодера, монтажна структура и др. Можем да осигурим персонализирани решения за двигатели и енкодери според специалните нужди на клиентите, за да отговарят на по-сложни технически изисквания.

 

4. Строг контрол на качеството

Моторните продукти на VSD са преминали международни сертификати за качество, включително ISO, CE, ROHS и др., Осигуряване на надеждност и консистенция на продукта. Ние строго контролираме всяка връзка в производствения процес, за да гарантираме, че всеки двигател може да отговаря на високите стандарти на нашите клиенти.

 

5. Техническа поддръжка на пълна процес

VSD предоставя на клиентите техническа поддръжка с пълна обработка от дизайн, научноизследователска и развойна дейност до инсталиране и пускане в експлоатация и интеграция на системата, като гарантира, че клиентите могат да внедряват гладко системи за контрол със затворен контур и да получават непрекъсната техническа поддръжка и услуги по време на употреба. Нашият експертен екип ще работи в тясно сътрудничество с клиентите, за да им помогне ефективно да интегрират и оптимизират системите за управление.

 

Високопроизводителните решения за двигатели и енкодери, предоставени от VSD, могат да бъдат широко използвани в индустрии като индустрия, медицинско лечение и роботика, предоставяйки на клиентите точни възможности за контрол и отлична работна стабилност. Ако търсите моторно решение, което отговаря на вашите нужди, VSD ще бъде вашият идеален избор.