Serwosilniki prądu stałego są szeroko stosowane w różnych zastosowaniach przemysłowych i automatyce ze względu na ich wysoką precyzję, doskonałą kontrolę prędkości i charakterystykę momentu obrotowego. Urządzenia sprzężenia zwrotnego odgrywają kluczową rolę w działaniu serwomotorów prądu stałego, ponieważ dostarczają niezbędnych informacji o położeniu, prędkości i momencie obrotowym silnika. Informacje te są wykorzystywane przez sterownik silnika do regulacji wydajności silnika i zapewnienia dokładnej i stabilnej pracy. Jako dostawca serwomotorów prądu stałego przedstawię kilka popularnych typów urządzeń sprzężenia zwrotnego stosowanych w serwomotorach prądu stałego.
Kodery
Enkodery są jednymi z najczęściej stosowanych urządzeń sprzężenia zwrotnego w serwomotorach prądu stałego. Można je podzielić na dwa główne typy: enkodery inkrementalne i enkodery absolutne.
Enkodery przyrostowe
Enkodery inkrementalne generują serię impulsów w miarę obracania się wału silnika. Liczba impulsów jest proporcjonalna do przemieszczenia kątowego wału. Zliczając te impulsy, sterownik może określić prędkość silnika i względne położenie wału. Enkodery inkrementalne są stosunkowo proste i ekonomiczne, dzięki czemu nadają się do wielu zastosowań ogólnego przeznaczenia.
Podstawowa zasada enkodera inkrementalnego obejmuje obracający się dysk z równomiernie rozmieszczonymi szczelinami lub oznaczeniami. Gdy dysk się obraca, źródło światła i fotodetektor wykrywają przejście tych szczelin, generując impulsy elektryczne. Rozdzielczość enkodera inkrementalnego zależy od liczby gniazd na dysku. Enkodery o wyższej rozdzielczości mogą zapewnić dokładniejsze informacje o pozycji i prędkości.
Na przykład w przypadku ramienia robota można zastosować enkoder inkrementalny do monitorowania ruchu każdego stawu. Sterownik może wykorzystywać sprzężenie zwrotne z enkodera do precyzyjnego sterowania prędkością i położeniem przegubów, dzięki czemu ramię robota może wykonywać złożone zadania z dużą dokładnością.
Enkodery absolutne
Z kolei enkodery absolutne zapewniają w dowolnym momencie bezwzględną wartość położenia wału silnika. W przeciwieństwie do enkoderów inkrementalnych, które dostarczają jedynie informacji o położeniu względnym, enkodery absolutne mogą natychmiast określić dokładne położenie wału, bez konieczności stosowania punktu odniesienia lub inicjalizacji.
Enkodery absolutne zazwyczaj wykorzystują bardziej złożony schemat kodowania na obracającym się dysku. Każdej pozycji na dysku odpowiada unikalny kod cyfrowy. Po włączeniu enkodera sterownik może odczytać kod i bezpośrednio uzyskać położenie wału. Dzięki temu enkodery absolutne idealnie nadają się do zastosowań, w których wymagana jest precyzyjna kontrola położenia, np. w maszynach CNC.
W frezarce CNC enkoder absolutny może zapewnić, że narzędzie tnące będzie zawsze we właściwej pozycji, co zapewni wysoką jakość operacji obróbki. Możliwość poznania dokładnej pozycji natychmiast po włączeniu zasilania również skraca czas konfiguracji i poprawia ogólną produktywność.
Tachometry
Tachometry służą do pomiaru prędkości obrotowej serwomotoru prądu stałego. Zapewniają napięcie wyjściowe proporcjonalne do prędkości silnika. Istnieją dwa główne typy tachometrów: tachometry prądu stałego i tachometry prądu przemiennego.
Tachometry prądu stałego
Tachometry prądu stałego działają w oparciu o zasadę indukcji elektromagnetycznej. Generator prądu stałego z magnesami trwałymi jest sprzężony z wałem silnika. Gdy wał się obraca, generator wytwarza napięcie prądu stałego, które jest wprost proporcjonalne do prędkości obrotowej.
Napięcie wyjściowe obrotomierza prądu stałego można łatwo zmierzyć i wykorzystać przez sterownik silnika do regulacji prędkości silnika. Tachometry prądu stałego są stosunkowo proste i niezawodne, ale mogą na nie wpływać zmiany temperatury i pola magnetycznego.
W systemie przenośnika taśmowego obrotomierz prądu stałego może służyć do monitorowania prędkości silnika napędzającego taśmę. Jeżeli prędkość odbiega od ustawionej wartości, sterownik może dostosować napięcie wejściowe silnika tak, aby utrzymać stałą prędkość, zapewniając płynną i wydajną pracę układu przenośnikowego.
Tachometry prądu przemiennego
Tachometry prądu przemiennego generują napięcie wyjściowe prądu przemiennego, które jest proporcjonalne do prędkości silnika. Często opierają się na zasadzie wirującego pola magnetycznego. Częstotliwość wyjściowa obrotomierza prądu przemiennego jest powiązana z prędkością silnika.
Tachometry prądu przemiennego są mniej wrażliwe na zmiany temperatury i pola magnetycznego w porównaniu z tachometrami prądu stałego. Są powszechnie stosowane w zastosowaniach wymagających dużych prędkości, gdzie dokładny pomiar prędkości ma kluczowe znaczenie.
Na przykład w szybkoobrotowym silniku wrzecionowym używanym w precyzyjnej szlifierce obrotomierz prądu przemiennego może zapewnić dokładne sprzężenie zwrotne prędkości. Sterownik może następnie dostosować zasilanie silnika, aby utrzymać stabilną i precyzyjną prędkość obrotową, co zapewnia wysoką jakość operacji szlifowania.
Rozliczacze
Rezolwery to urządzenia elektromagnetyczne, które mogą dostarczać informacji o położeniu i prędkości serwomotorów prądu stałego. Składają się ze stojana i wirnika. Stojan ma dwa lub więcej uzwojeń, a wirnik jest połączony z wałem silnika.
Kiedy do jednego z uzwojeń stojana zostanie przyłożone napięcie wzbudzenia prądu przemiennego, w pozostałych uzwojeniach stojana generowane jest napięcie indukowane. Wielkość i faza indukowanego napięcia zależą od położenia kątowego wirnika. Mierząc te napięcia, sterownik może określić położenie wału silnika.
Rezolwery są znane ze swojej solidności i niezawodności. Mogą pracować w trudnych warunkach, w tym w wysokich temperaturach, wysokich wibracjach i wysokiej wilgotności. Dzięki temu nadają się do zastosowań w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.
W systemie sterowania lotem statku powietrznego rezolwer może służyć do monitorowania położenia powierzchni sterowych, takich jak lotki i stery wysokości. Niezawodne informacje zwrotne o pozycji dostarczane przez rezolwer zapewniają bezpieczną i dokładną pracę statku powietrznego.
Czujniki efektu Halla
Czujniki Halla służą do wykrywania położenia i prędkości silnika. Działają w oparciu o efekt Halla, który polega na wygenerowaniu różnicy napięcia na przewodniku, gdy zostanie on umieszczony w polu magnetycznym i przepływa przez niego prąd.
W serwomotorze prądu stałego czujniki efektu Halla są często używane do wykrywania położenia magnesów wirnika. Umieszczając czujniki efektu Halla wokół stojana silnika, sterownik może określić położenie wirnika i odpowiednio dostosować prąd w uzwojeniach stojana.
Czujniki z efektem Halla są małe, niedrogie i charakteryzują się krótkim czasem reakcji. Są powszechnie stosowane w niskokosztowych i wielkonakładowych zastosowaniach, takich jak elektronika użytkowa i małe systemy automatyki.
Na przykład w małej zabawce-robocie czujniki efektu Halla mogą służyć do kontrolowania ruchu stawów zabawki. Czujniki przekazują kontrolerowi informację zwrotną o położeniu, umożliwiając zabawce dokładne wykonywanie prostych ruchów.
Jako dostawca serwomotorów prądu stałego oferujemy szeroką gamę produktów kompatybilnych z różnymi typami urządzeń sprzężenia zwrotnego. NaszSterownik serwo Mini DCzostał zaprojektowany do bezproblemowej współpracy z enkoderami, tachometrami i innymi urządzeniami sprzężenia zwrotnego, zapewniając precyzyjne sterowanie serwomotorami prądu stałego. NaszSerwosilnik niskonapięciowynadaje się do zastosowań, w których należy zminimalizować zużycie energii, a urządzenia sprzężenia zwrotnego zapewniają dokładne działanie. Dodatkowo naszeBezramowy silnik momentowyoferuje wysoki moment obrotowy dzięki zaawansowanym technologiom sprzężenia zwrotnego.
Jeśli szukasz wysokiej jakości serwomotorów prądu stałego i powiązanych urządzeń sprzężenia zwrotnego do konkretnego zastosowania, jesteśmy tutaj, aby Ci pomóc. Możemy zapewnić profesjonalne doradztwo w zakresie wyboru najbardziej odpowiedniego urządzenia sprzężenia zwrotnego i kombinacji silnika dla Twoich potrzeb. Skontaktuj się z nami w sprawie zamówień i porozmawiajmy o tym, jak możemy spełnić Twoje wymagania, aby osiągnąć optymalną wydajność w Twoich projektach.
Referencje
- Dorf, RC i Bishop, RH (2017). Nowoczesne systemy sterowania. Pearsona.
- Krause, PC, Wasyńczuk, O. i Sudhoff, SD (2013). Analiza maszyn elektrycznych i układów napędowych. Wiley'a.
- Johnsona, RA (2006). Serwomotory i teoria sterowania przemysłowego. Elsevier.