Step motorun kontrol algoritmasını daha verimli bir şekilde nasıl yönetirsiniz
Step motorlara dayalı hareket kontrol sistemlerinin tasarımını optimize ederken, mühendisler maliyet, performans, verimlilik, beklenmedik geri besleme zorlukları (mekanik rezonans gibi) ve geliştirme zamanı gibi faktörleri dikkate almalıdır. Modern motor kontrol sistemleri, çeşitli olumsuz ortamlarda çalışma zorluğuyla karşı karşıyadır ve geleneksel çözümlerin genel verimliliği, genellikle tüm sistem tarafından karşılaşılan en kötü durumlarla sınırlıdır. Optimize edilmiş bir elektromekanik sistemin maksimum verimini çıkarmak için adaptif kontrol algoritmaları gereklidir.
Sistem haritalama
En yüksek verimliliği istiyorsanız, tüm elektromekanik sistemin sınır koşullarını haritalandırmalısınız. Tüm sistem değişkenleri dikkate alınmalıdır: sıcaklık, mekanik bozulma, hızlanma, hız, besleme voltajı, vb. Sistem mimarisi de bunun üzerinde bir etkiye sahiptir.
Açık döngü sistemlerde, motorun en kötü akım sürücü ve hız profilleri ile harekete geçirilmesi genellikle gereklidir, dolayısıyla verimliliğin bu tür sistemler için birincil tasarım amacı olmadığını varsayabiliriz. Bu tür bir test çok zaman alıcıdır çünkü sistemin, rezonans riskini en aza indirmek için motorun kullanabileceği tüm voltaj, sıcaklık ve hız değerlerinde doğrulanması gerekir. Her step motor sistemi, genellikle motorun doğal frekansında (veya yakınında) çalıştığı için rezonans etme potansiyeline sahiptir. Bu alanlardan kaçınmak önemlidir çünkü rezonans motorun hareket etmesine veya durma durumuna girmesine neden olabilir. Bununla birlikte, açık çevrim sistemleri için, bu alanların belirlenmesi çok zor olabilir.
Kapalı döngü kontrolü genellikle iki biçim alır: sensör tabanlı bir sistem (ışık veya Hall etkisi) ve sensörsüz bir sistem. "Yarı kapalı döngü sistemleri" olarak da bilinen sensörsüz sistemler, genellikle motor bobinleri tarafından üretilen voltajı geri besleme olarak kullanırlar. Sensör tabanlı kontrol sistemleri yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak haritalama uygulamasında sensörde diğer değişiklikler dikkate alınmalıdır. Sensörsüz sistemlerin önemli bir avantajı, motorun fiziksel hareketiyle ilgili bilgileri okumak zorunda olmalarıdır. Bir diğer önemli avantaj, kapalı devre veya yarı kapalı döngü sistemlerinin azaltılmış sistem maliyeti iken, harici sensörlere olan ihtiyacı ortadan kaldırarak sistemin karmaşıklığını azaltır. Başarılı tasarım, arka EMF'nin özelliklerinin anlaşılmasını gerektirir.
SLA haritalaması
Geri EMF, elektromekanik sistemin hareketi ile ilgili ayrıntılı bilgilerin çıkarılmasını kolaylaştırır ve teşhis verileri sağlar. Motorun tahrik akımı palsları ile motor bobininin motorun manyetik alanından hareketi arasında bir gerilim oluşur. Bu bilgiye genellikle motorun hız ve / veya yük açısı (SLA) denir. Step motorun açısal hızı, arka EMF'nin büyüklüğü izlenerek iyi bir şekilde tahmin edilebilir.
Şekil 1, AMIS-30522 alt bölümlenmiş kademeli motor kontrolörü kullanılarak mekanik bir sisteme monte edilmiş bir geleneksel step motorunu sürerken SLA pinlerinin haritalanmasını göstermektedir. Bu bilgi NXT girişinin çekilmesi sırasında toplanır (motor uyarma hızını belirleyen saat girişi). Soldan sağa doğru hareket ederken, uyarımın frekansı artar ve farklı çalışma alanlarını açıkça görebilirsiniz. Tüm sistemin motor özelliklerini ölçebilme yeteneği, AMIS-305xx serisinin çok güçlü bir özelliğidir - özellikle de geleneksel tasarım zorluklarını çözebilir, ancak bundan önce, sistem tasarımcısı motorun sadece rezonans performansını analiz etti ve Tüm mekanik cihaz bir araya getirildiğinde bu alanların değişebileceği bilinmemektedir.
Motor kontrol sistemi, SLA voltajını sürekli olarak örnekleyebilir ve anormal bir durumla karşılaşılırsa, uygun önlemler alınabilir. Arka elektromotor kuvvet, rotorun dönme hızı ile orantılı olduğundan, çıkış milindeki harici yükü algılamak ve motora sağlanan akımı düzenlemek için rahatlıkla kullanılabilir. SLA pininden gelen verilerin çok yararlı olduğu bir diğer alan, motor rezonant bölgeye girmek üzeredir. Bu durumu hızlı bir şekilde tanımlamak için bir algoritma tasarlayarak, step motor kontrol sistemi yeni güvenli bir hıza ulaşmak için bu alandan hızla hızlanabilir.
Şekil 1'in sol tarafındaki kırmızı kare, sistemdeki rezonansı vurgular. Bu, motorun gerçek kurulumundan, kademeli adımlar arasındaki motor rezonansının temel frekansından veya diğer ikinci dereceden faktörlerden kaynaklanabilir. Bunlar genellikle kaçınılması gereken komutasyon hız bölgeleridir. ON Semiconductor'un geri EMF teknolojisi kullanılıyorsa, birkaç dakika içinde kolayca haritalanabilir. Bu, elektromekanik sistemdeki basıncın azaltılmasına yardımcı olacaktır. Bu önemlidir çünkü sistem basıncı daha fazla gürültüye, bozulma performansına ve sistem güvenilirliğinin azalmasına neden olabilir. Bu veri toplama yönteminin en önemli özelliği, haritalama sürecinin sisteme fiziksel değişiklikler yapılmadan tamamlanabilmesidir. Tek sensör, motorun kendisidir, bu nedenle ilave mekanik karmaşıklık yoktur.
Şekil 1'in sağ tarafındaki kırmızı kare, mevcut sürücünün sistemin RLC zaman sabitini aştığı alanı gösterir, bu da motor bobinde artık akım ile sonuçlanır. Bu özel elektromekanik sistem için "hız sınırı" dır.
Bu iki alan arasında önerilen motor çalışma alanıdır. Aynı haritalamanın, motorun değiştirilemediği duraklama koşullarını tanımlamak için de kullanılabileceğine dikkat edilmelidir (ve böylece EMF'yi geri üretemez). Sistem kontrolöründe, bu durum sadece motor uyarımları arasındaki minimum eşik ayarlanarak kontrol edilebilir.
Haritalama verilerini tasarımınızda kullanın
Haritalama tamamlandığında ve ideal hız profili bilindiğinde, en iyi SLA değeri seçilebilir. Belirli bir sistem için, en verimli çalışma noktasını temsil edecektir. Akım tahriki, hızlanma ve hız gibi motor kontrol değişkenleri, mekanik rezonans ve aşırı tahrik akımı gibi verimden taviz verebilecek sorunları önlemek için dinamik olarak ayarlanabilir. Sensörsüz / geri EMF yönteminin avantajı, sensörden gelen geribildirimin basit bir ikili bilgi olmamasıdır, ancak ek sistem karmaşıklığı eklemeden, motordan detaylı tanılama bilgisi elde etmek için kullanılabilir, bu da SLA'daki ince değişiklikleri kullanmamıza izin verir. Kayıp adımları önlemek için gerçek zamanlı tazminat.
