Бесщеточный двигатель + энкодер: комбинация ключей для высокого контроля с замкнутым контуром

 

Благодаря быстрому развитию технологий ожидания людей в отношении производительности продукта постоянно растут. Не только в традиционных областях высокой рецепты, таких как промышленная автоматизация, робототехника и медицинское оборудование, но и во многих новых приложениях, таких как потребительская электроника, умные дома и беспилотное оборудование, более высокие требования к контролю за двигателями начинают выдвигать - они должны не только быстро работать, но и контролировать точно и чувствительно реагировать.

 

В этих сценариях,Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) стали основным выбором привода из -за их высокой эффективности, низкого шума и длительного срока службыПолем Однако характеристики самого двигателя далеки от достаточного количества. Чтобы достичь действительно высокого контроля и управления высокой стабильностью, должна быть введена система «контроля с замкнутым контуром».

Управление с открытой петлей против управления с замкнутым контуром: в чем разница

В системе управления с открытым контуром контроллер отправляет инструкции в двигатель (например, настройку скорости или напряжения), и двигатель работает в соответствии с инструкциями, но система не контролирует в режиме реального времени, работает ли двигатель, как и ожидалось. Этот метод имеет простую структуру и низкую стоимость и подходит для приложений с небольшими изменениями нагрузки и низкой точностью.

 

Напротив, управление с закрытым контуром непрерывно контролирует фактическое состояние двигателя (например, скорость, угол или положение) через датчики, такие как кодеры, и передает сигналы обратной связи обратно в контроллер в режиме реального времени. Система непрерывно регулирует инструкции управления на основе этих отзывов, тем самым значительно повышая точность управления, стабильность и способность противоположность.

 

Обзор открытой петли против закрытого цикла:

Метод управления	Контроль открытого цикла	Контроль с закрытой петлей
Есть ли отзывы	нет	да
Точность управления	Ниже	высокий
Противоположность способности	Плохо (легко затрагивают колебания нагрузки)	Сильный (правильное беговое отклонение в режиме реального времени)
Стоимость системы	Низкий (простая структура системы)	Немного выше (требует энкодера и другой поддержки датчиков)
Типичные приложения	Вентиляторы, насосы, электрические игрушки и т. Д.	Оборудование для автоматизации, роботы, точные медицинские инструменты, высококачественные производственные системы и т. Д.

Следовательно, в стремлении к высоким требованиям и надежным управлению контроль в замкнутой контуре стал важной частью бесщеточной моторной системы. Чтобы создать высокопроизводительную систему с замкнутым контуром, энкодер является ключевым компонентом, который соединяет «восприятие» и «управление».

 

В системе управления с замкнутым контуром энкодер является одним из наиболее важных компонентов обратной связи. Он может точно определить скорость, положение и направление двигателя и подавать эту информацию обратно контроллеру для достижения точного управления.

 

1. Основная функция энкодера

Энкодер напрямую установлен на двигателе или интегрируется в двигатель для измерения состояния вращения моторного вала. Выводя сигналы в режиме реального времени, это помогает контроллеру определить изменение положения тока двигателя, тем самым достигая управления скоростью, положением и углами с замкнутым контуром.

 

2. Типы кодеров

В соответствии с режимом вывода и структурным принципом, кодеры в основном делятся на следующие две категории:

ИНКРЕМЕНТАЛЬНЫЙ ЭНКОДЕР

Инопременный энкодер выводит непрерывные импульсные сигналы (такие как сигналы A, B, Z), и контроллер определяет скорость и направление, подсчитывая эти импульсы. Этот энкодер имеет простую структуру и низкую стоимость и подходит для управления движением с низким и средним определением.

 

Абсолютный энкодер

Каждая точка позиции имеет уникальный вывод значения кода, и информация о текущей позиции может быть сохранена даже после сбоя питания. Он подходит для сценариев управления, которые требуют высокой точности и высокой надежности, таких как медицинское оборудование, роботы, автоматизированные производственные линии и т. Д.

3. Режим выходного сигнала

Различные энкодеры имеют разные типы выходных сигналов и методы интерфейса, общие включают:

· Сигнал ABZ (инкрементный): A и B являются ортогональными импульсными сигналами, используемыми для определения скорости и направления, а z - сигнал нулевого положения, используемое для сброса или синхронизации.

· Сигнал UVW: обычно используется для сигнала синхронизации коммутации двигателя, подходящего для системы управления сервоприводом.

· Протоколы связи, такие как SSI, RS -485 и Canopen: они в основном используются для абсолютных кодеров, могут точно передавать информацию о положении в цифровой форме и иметь более сильные противоположные возможности.

 

4. Структура установки и принципиальная технология

Согласно принципу структуры и обнаружения, кодеры также могут быть классифицированы следующим образом:

Метод установки:

· Тип конца вала: энкодер напрямую подключен к выходному валу двигателя с высокой адаптивностью и простой заменой.

· Полый тип вала: энкодер является полым и может быть вставлен в вал двигателя, экономное пространство и компактную установку.

· Интегрированный: энкодер и двигатель непосредственно интегрированы в один корпус, который полностью отлаживается на заводе и подходит для интеграции системы.

 

Принцип индукции:

· Фотоэлектрический энкодер: считывает сигналы положения через репрессии и фотоэлектрические датчики, с высоким разрешением, подходящими для высоких применений.

· Магнитный энкодер: использует изменения магнитного поля для чувства информации о положении. Он имеет более надежную структуру и лучшие результаты анти-загрязнения, что делает его подходящим для промышленных сред.

 

Энкодер-это не просто инструмент измерения, он является незаменимой частью всей системы управления замкнутым контуром. В практических приложениях только энкодер, бесщеточный двигатель и контроллер должны тесно сотрудничать вместе для достижения высокого контроля движения. 

 

1. Как контроллер считывает сигнал энкодера?

Контроллер определяет состояние движения моторного вала, получая сигнал (такой как импульс, цифровые данные или аналоговое напряжение), выводящимся энкодером. Контроллер запускает алгоритм управления (такой как алгоритм PID) внутри, сравнивает разницу между установленной целью и текущим состоянием в режиме реального времени и выводит соответствующее напряжение или ток для привода двигателя для регулировки.

 

Например:

· Если скорость двигателя установлена ​​на 1000 об \/ мин, а обратная связь Encoder составляет 950 об \/ мин, контроллер автоматически увеличит выходную мощность, чтобы привести скорость ближе к цели.

· Если положение двигателя отклоняется от заранее определенной траектории, контроллер немедленно исправляет путь движения на основе сигнала кодера.

 

2. Hall Sensor + Encoder Control Control Solution

Во многих бесщеточных моторных системах датчики зала и энкодеры часто используются в комбинации, каждый из которых играет другую роль:

· Датчик зала: обычно используется для обнаружения положения ротора двигателя для правильной коммутации при запуске или низкой скорости. Он имеет быстрый ответ и низкая стоимость, но имеет низкое разрешение.

· Кодеры: предоставьте информацию о скорости и положении высокого разрешения для мелкого контроля.

 

При использовании вместе система может запустить быстро и достигать высокого контроля во время работы. Эта комбинация широко используется в автоматических управляемых транспортных средствах (AGV), оборудовании с ЧПУ, промышленными роботами и другими областями.

3. Анализ фактических сценариев применения контроля с закрытой контуром

Управление с закрытым контуром-это не только технический термин, он напрямую влияет на производительность системы в конкретных приложениях. Вот несколько типичных примеров:

а Управление с замкнутыми петлями скорости

В таких приложениях, как ветряные турбины или высокоскоростные центрифуги, двигатель должен поддерживать постоянную скорость. Сдвоив сигнал скорости из энкодера, контроллер может регулировать выход в реальном времени, чтобы компенсировать влияние колебаний нагрузки.

 

беременный Положение контроля с закрытым циклом

На автоматических слайдах, подъемных платформах и промышленных роботизированных руках двигатель должен точно контролировать, чтобы достичь указанной позиции. Энкодер подает обратную информацию о текущей информации о положении контроллеру, чтобы гарантировать, что процесс движения гладкий и точно останавливается в целевом положении.

 

в Угловой контроль с закрытым петлей

В камере\/наклонах, лазерных дальнометрах или оптических устройствах отслеживания двигатели должны достичь точного вращения углов. Системы с замкнутым контуром используют обратную связь с углом высокого разрешения Encoders для достижения точного управления крошечными углами.

 

В традиционных системах управления с замкнутым контуром, двигатели, кодеры и контроллеры часто необходимо выбрать, устанавливать и отладки отдельно, что не только увеличивает рабочую нагрузку на инженерном порядке, но также вызывает такие проблемы, как сложная проводка, вмешательство сигнала и соответствующая несовместимость.

 

Чтобы решить эти проблемы, VSD запустил решение «интегрированное модуль мотового модуля», которое интегрирует бесщеточный двигатель, кодер и контроллер в компактной структуре для использования подключаемой игры.

 

1. Мотор + энкодер + контроллер интегрированный дизайн

Интегрированные модули VSD, предварительные, и заводские депутаты основные компоненты системы управления, сэкономив клиентам из сложной интеграционной работы на месте. Каждый модуль представляет собой строго протестированную систему с замкнутым контуром для обеспечения соответствия сигнала, совместимости интерфейса и стабильной производительности.

Преимущества включают:

· Захват цикл разработки проекта

· Снижение затрат на техническое обслуживание

· Сокращение частоты отказов системы

 

2. Упростить процесс проводки и отладки

Традиционные системы обычно требуют нескольких интерфейсов, подключаемых кабелей и адаптеров, в то время как модуль VSD требует только основного источника питания и интерфейса связи для завершения развертывания всего управления с закрытым контуром. Предварительные параметры устраняют необходимость для клиентов выполнять сложные корректировки параметров в большинстве приложений.

 

Этот упрощенный дизайн очень дружелюбен к интеграторам автоматизации, производителям оборудования и клиентам OEM, и особенно подходит для сценариев развертывания с несколькими машинами.

 

3. Гибкая конфигурация энкодера и параметры интерфейса

VSD поддерживает различные типы конфигураций энкодера для адаптации к различной точности управления и требованиям к окружающей среде:

· Тип энкодера: инкрементный, абсолютный, фотоэлектрический или магнитный

· Интерфейс сигнала: поддержка ABZ, UVW, SSI, RS -485, Canopen и т. Д.

· Установка: доступ к концу вала, полый вал и интегрированные растворы энкодера

Клиенты могут делать выбор на основе фактических приложений, а VSD также предоставляет индивидуальные услуги по разработке и адаптации интерфейса.

 

4. Широкий спектр сценариев применения, поддерживая высокие стандартные требования

Встроенные модули VSD широко использовались в:

· Промышленные роботы и совместные роботизированные руки

· Медицинское оборудование для изображений и диагностические платформы точности

· Интеллектуальная система передачи и оборудования для автоматизации логистики

· Авиация, БПЛА, Оптоэлектронная система отслеживания и другие поля

Каждый тип продукта может быть настроен и оптимизирован в соответствии с различными нагрузками, скоростями, точностью и протоколами интерфейса, чтобы обеспечить стабильность и эффективность управления замкнутым контуром.

 

Системы управления с замкнутым контуром становятся стандартными для современных высокопроизводительных двигательных приложений. Внедряя энкодеры, бесщеточные двигатели могут достичь более точной регуляции скорости, более стабильной работы и более умных возможностей отклика. Будь то промышленная автоматизация, роботизированное управление или в медицинском оборудовании или авиационных системах, контроль с закрытым контуром значительно повышает общую надежность и производительность системы.

 

Как профессиональный производитель бесщеточных двигателей, VSD (VSD Motor) продолжает инвестировать в управляющие решения с замкнутым контуром. Мы не только предоставляемВысокопроизводительные бесщеточные двигатели, но также модульные энкодеры и контроллеры, чтобы предоставить клиентам готовые к использованию интегрированные решения.

 

Почему выбирают VSD

· Дизайн высокой совместимости: поддерживает несколько типов энкодеров и основных протоколов связи

· Полная возможность настройки: можно настроить все, от размера двигателя, скорости до точности обратной связи и макета интерфейса

· Строгая система контроля качества: в соответствии с ISO, CE и другими международными стандартами сертификации

· Полная техническая поддержка: предоставление профессиональной технической помощи и послепродажного обслуживания от выбора до доставки

· Глобальный опыт доставки: продукты экспортируются в Европу, Америку, Японию, Южную Корею, Ближний Восток и другие регионы, и широко используются в проектах в нескольких отраслях промышленности

Если вы ищете стабильное, гибкое и легко интегрированное безмолвное решение с закрытым моторным двигателем, пожалуйста, свяжитесь с командой VSD. Мы можем предоставить образцы тестирования, технических консультаций и служб настройки пакетов для вашего проекта.