مع تحسين درجة أتمتة الصناعات المختلفة ، أصبحت أهمية السيطرة على التمرينات بارزة بشكل متزايد.من أجل قيادة المحرك بشكل فعال ، من الضروري وصف إدخال التحكم في السرعة والموضع.ومع ذلك ، هناك العديد من التقنيات التي تدرك هذا الاستشعار ، وكل تقنية لها خصائص مختلفة وسيناريوهات التطبيق.

ستكون هذه المقالة أكثر اختلافًا تقنية الاستشعار وتناقش أسباب اختيارها.سنفهم بعد ذلك بعض أحدث الأجهزة في السوق.

تطبيق استشعار الموقف

من أجل تحسين الدقة ، وتحسين العائدات وتقليل تكاليف التشغيل ، تم تلقائيات العديد من العمليات التي تحتاج إلى تشغيل يدوي ، والتي زادت من تطبيقات استشعار الموقع بسرعة.في الواقع ، طالما أن هناك شكلًا معينًا من التمرين ، هناك حاجة إلى مستشعر لتوفير معلومات الموقع إلى وحدة التحكم.

حققت الصناعية 4.0 العديد من التقدم في مجال الأتمتة.أصبحت تقنية الروبوت أكثر شعبية ، ويتم تحقيق العملية "غير المأهولة" ، ولن تكون التعب أو ارتكاب أخطاء -وهذا يتطلب أن يكون كل عمود حركة مجهز بمستشعر.وينطبق الشيء نفسه على "الروبوتات التعاونية" التي تعمل مع البشر في المصانع التقليدية.

اليوم ، يتم تصنيع العديد من الأجزاء بواسطة أدوات الجهاز (CNC) للآلة (CNC) ، وبعضها يستخدم آلات قطع الليزر ، وبعض الطابعات ثلاثية الأبعاد.تحتوي جميع هذه الآلات على مكونات نشاط ، والتي تتطلب التحكم الدقيق في الموقع لتحقيق أهداف الجودة.بعد معالجة الأجزاء ، يتم نقله عادةً عن طريق معالجة المواد الآلية أو حزام النقل ، والذي يتطلب أيضًا وظيفة استشعار الموضع.

في المناسبات خارج المصنع ، تحتاج العديد من الأماكن أيضًا إلى التحكم في الموقف ، مثل تلك المعدات الطبية الكبيرة التي يمكن أن تحرك المرضى أو الماسحات الضوئية.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للروبوتات إجراء عملية جراحية الآن ، والتي تتطلب أيضًا تحكمًا دقيقًا للغاية.

في مجال النقل ، يتضمن كل تطبيق ممارسة.سواء كانت النقل التقليدي مثل القطارات أو الآلات الزراعية أو آلات البناء أو التطبيقات الناشئة مثل الروبوتات المتنقلة المستقلة (AMR) وآلاف الطائرات بدون طيار في التخزين ، يلزم استشعار الموقف.

مع جميع أساليب القيادة (ICE) ، والسيارة الكهربائية النقية (EV) ، والطاقة الهجينة) ، يتم تطوير جميع سيارات القيادة في اتجاه الكهربة .من أجل جعل هذه الأنظمة تعمل بشكل طبيعي ، يجب نقل معلومات موقع دواسة الخانق (تسارع) إلى وحدة التحكم الإلكترونية (ECU) ، أو معلومات موقع عجلة القيادة إلى نظام التحكم في التوجيه.

مع توسيع نطاق التحكم الإلكتروني إلى جميع جوانب تشغيل السيارة تقريبًا ، تستخدم تقنية استشعار الموقع أيضًا على نطاق واسع في مكونات التعليق (للتحكم في التسطيح/القيادة) ، وتجميع الطاقة ، والنوافذ الكهربائية ، وأقفال الأبواب ، والجوانب الأخرى.

مقارنة تقنية استشعار الموقف

يستخدم الموقف الدوار ثلاث تقنيات -Optics ، والمغناطيسية وتكنولوجيا الحث.

عادةً ما يعتبر المشفر البصري الأكثر دقة (على الرغم من أنه ليس في جميع الحالات). .

الشكل 1: تشمل الطرق الرئيسية لاستشعار الموضع الدوار التكنولوجيا البصرية والمغناطيسية والاستقرائية

بشكل عام ، يتم استخدام هذا النوع من الأجهزة للحاجة إلى تطبيقات عالية الدقة ، مثل الروبوتات الدقيقة وأدوات الآلات مثل مخارط CNC أو آلات قطع الليزر.على الرغم من أنها دقيقة للغاية وليست حساسة للحقول المغناطيسية ، إلا أنها تتأثر بسهولة بالاهتزاز والأوساخ على القرص ، مما قد يتسبب في فشلها.

غالبًا ما تكون المشفرات المغناطيسية منخفضة الدقة وتستخدم بشكل أساسي لتطبيق تكاليف حساسة للغاية.إنها تؤدي جيدًا في غياب الاهتزاز والتلوث ، لكن المجال المغناطيسي الخارجي سيكون له تأثير كبير عليه ، مما يحد من نطاق التطبيق.

دقة تشفير الحث أفضل من المشفر المغناطيسي ، والذي يمكن أن يقاوم درجات عالية من الاهتزاز والتلوث ، وليس حساسًا للمجال المغناطيسي.وتشمل المزايا الأخرى: التكرار الجيد ، وليس حساسًا لدرجة الحرارة ، وعدد صغير من الأجهزة ، وصغر حجمها ، ولا حاجة إلى مواد أرضية نادرة (أي المغناطيس).

NCS32100 مستشعر الوضع الاستقرائي المزدوج

يحقق مستشعر الوضع الاستقرائي المزدوج في ONSEMI دقة الموقف غير الممتاز من خلال قرصين بسيطة ومبتكرة PCB ، مع دقة +50 سنتًا أو دوران ميكانيكي قدره 0.0138 درجة.يتم تثبيت PCB واحد على الجزء الثابت للمحرك (جزء ثابت) ، بينما يتم تثبيت PCB منفردة أخرى على دوار أو رمح.تم وضع ثنائي الفينيل متعدد الكلور في التوازي ، مفصلين من 0.1 مم إلى 2.5 ملم في الوسط.يقع NCS32100 على الجزء الثابت PCB.

سمك (مزدوج) الأسلاك الموصلة أو طباعة الملف على قرصين.المادة 3 يسمى خط التتبع الموصل لفائف الإثارة ، مطبوعة على جهاز PCB الثابت.يرسل NCS32100 موجة جيبية 4MHz إلى ملف الإثارة لتوليد الحقول الكهرومغناطيسية حول ملف الإثارة الثابت.وفقًا لقانون تفاعل فاراداي ، يتقاطع الملف الخشن للدوار مع المجال الكهرومغناطيسي ، ويقترن الطاقة في ملف الدوار لتشكيل دوامة.

في الوقت نفسه ، يربط لفائف سمك الجزء الثابت ما يصل إلى ثمانية مستقبلات NCS32100.عندما تدور الدوار ، سوف تتداخل دوامة الدوار مع الجزء الثابت لتلقي الملف.تقوم NCS32100 بمعالجة هذه التداخل من خلال خوارزمية ملكية DSP (معالج الإشارة الرقمية) الداخلية ، وبالتالي قياس موضع الدوار.

الشكل 2: توفر التكنولوجيا الاستقرائية المزدوجة أداءً عاليًا من خلال حلول بسيطة

من خلال مستشعر ثنائي الفينيل متعدد الكلور 40 مم ، يمكن لـ NCS32100 تحقيق دقة الموضع البالغة ± 50 سنتًا بسرعة 6000 دورة في الدقيقة.استنادًا إلى مستشعر ثنائي الفينيل متعدد الكلور أكبر أو دقة الدوار والجهة الثابتة ، يمكن أن يحقق دقة أعلى خلال زوايا +/- 10.

يحتاج هذا الحل البسيط فقط إلى استخدام كمية صغيرة من الأجهزة الإلكترونية لضمان الحجم الصغير والتكلفة المنخفضة.بالإضافة إلى ذلك ، فهو حساس تمامًا لتقلبات درجة الحرارة والتلوث والحقول المغناطيسية الخارجية.

حل تكامل التكنولوجيا الاستقرائي المزدوج

يدعم NCS32100 من Ansonami أجهزة استشعار وضع الدوران عالية الدقة المصممة للتطبيقات الصناعية والبيئة.إنه جهاز موضع مطلق يمكنه تحديد الموقع بدون تمرين.يمكن لـ NCS32100 أيضًا حساب السرعة بسرعة 45000 دورة في الدقيقة.

بسرعة تصل إلى 6000 دورة في الدقيقة ، يوفر NCS32100 دقة كاملة قدرها 50 سنتًا ، وهو ما يشبه أداء العديد من المشفرات البصرية.يدمج هذا الجهاز أيضًا؟

تتيح المعايرة المدمجة لـ NCS32100 للمستشعر تحقيق المعايرة الذاتية من خلال أمر واحد.لا يحتاج إلى الرجوع إلى المشفر.يتم تخزين جميع معاملات المعايرة في ذاكرة غير سهلة إلى -loss (NVM).

تتطلب الحلول البصرية النموذجية ما مجموعه ثلاثة أقراص ثنائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وثبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، ومحرك LED ، وجميع الوظائف تتطلب حوالي 100 جهاز.

الشكل 3: التكنولوجيا الاستقرائية المزدوجة قابلة للمقارنة مع التكنولوجيا البصرية في الدقة ، والتعقيد والتكلفة أقل من الأخير

في المقابل ، فقط مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تعتمد على حل NC32100: Rotor هو PCB من طراز واحد لا يحتوي على أي جهاز ، ويحتوي PCB المرتبط على 12 جهازًا فقط.

في تطبيقات السيارات ، على الرغم من أهمية التكلفة والموثوقية ، فإن السلامة أكثر أهمية ، خاصة في التطبيقات مثل التوجيه أو الكبح.يستشعر سيارة ANSONMI -مستشعر الموضع المطلق NCV77320 بمعايير ISO26262 ويتم تصميمها خصيصًا لسيناريوهات التطبيق الرئيسية هذه.دقة الموضع لـ NCV77320 هي 194.3 زاوية أو دوران ميكانيكي قدره 0.0539 درجة (يعتمد على وجه التحديد على الشكل الهندسي PCB) ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه يحتوي على 3 مدخلات مستقبلات فقط ، وأن NCS32100 يحتوي تكوين ثنائي الفينيل متعدد الكلور من الفلفيمكن تشغيل كل من NCV77320 و NCS32100 كمشفر دوار أو تشفير خطي.

تشمل تطبيقات NCV77320 أجهزة استشعار دواسة الفرامل ، وأجهزة استشعار دواسة الخانق ، وأجهزة استشعار موقع المحرك ، وأجهزة استشعار نظام الفرامل ، وأجهزة استشعار السيارة الأفقية ، وأجهزة استشعار تروس التروس ، وأجهزة استشعار وضع الخانق وأجهزة استشعار صمام تعزيز غاز العادم.

مثل NCS32100 ، NCV77320 ليس حساسًا للتلوث ، وتغيرات درجة الحرارة ، وتداخل المجال المغناطيسي ، ويمكن استخدامه في بيئة السيارات من -40 درجة مئوية إلى +150 درجة مئوية.

يمكن أن يعمل NCV77320 بسرعة تصل إلى 10800 دورة في الدقيقة والتواصل مع MCU الدعم من خلال الواجهة المرسلة أو SPI أو التناظرية.