Με τη βελτίωση του βαθμού αυτοματοποίησης διαφόρων βιομηχανιών, η σημασία του ελέγχου της άσκησης είναι όλο και πιο εμφανής.Προκειμένου να οδηγήσει αποτελεσματικά τον κινητήρα, είναι απαραίτητο να περιγράψουμε την είσοδο ελέγχου της ταχύτητας και της θέσης.Ωστόσο, υπάρχουν πολλές τεχνολογίες που συνειδητοποιούν αυτή την ανίχνευση και κάθε τεχνολογία έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά και σενάρια εφαρμογής.

Αυτό το άρθρο θα είναι πιο διαφορετικά περιστρεφόμενη τεχνολογία ανίχνευσης και θα συζητήσει τους λόγους για την επιλογή τους.Στη συνέχεια, θα κατανοήσουμε μερικές από τις τελευταίες συσκευές στην αγορά.

Εφαρμογή ανίχνευσης θέσης

Προκειμένου να βελτιωθεί η ακρίβεια, η βελτίωση των αποδόσεων και η μείωση του λειτουργικού κόστους, πολλές διαδικασίες που χρειάζονται χειροκίνητη λειτουργία έχουν αυτοματοποιηθεί, γεγονός που έχει αυξήσει γρήγορα τις εφαρμογές ανίχνευσης θέσης.Στην πραγματικότητα, εφ 'όσον υπάρχει μια συγκεκριμένη μορφή άσκησης, υπάρχει ανάγκη για έναν αισθητήρα να παρέχει πληροφορίες τοποθεσίας στον ελεγκτή.

Το Industrial 4.0 έχει σημειώσει μεγάλη πρόοδο στον τομέα της αυτοματοποίησης.Η τεχνολογία ρομπότ γίνεται όλο και πιο δημοφιλής και η "μη επανδρωμένη" λειτουργία επιτυγχάνεται όλα -και δεν θα είναι κόπωση ή κάνει λάθη -αυτό απαιτεί ότι κάθε άξονας κίνησης είναι εξοπλισμένος με αισθητήρα.Το ίδιο ισχύει και για τα "συνεργατικά ρομπότ" που εργάζονται με ανθρώπους σε παραδοσιακά εργοστάσια.

Σήμερα, πολλά εξαρτήματα κατασκευάζονται με μηχανήματα που χρησιμοποιούν μερικά μηχανήματα CNC (CNC), μερικά χρησιμοποιούν μηχανές κοπής λέιζερ και μερικοί χρησιμοποιούν εκτυπωτές 3D.Αυτά τα μηχανήματα έχουν όλα τα εξαρτήματα δραστηριότητας, τα οποία απαιτούν ακριβή έλεγχο θέσης για να επιτύχουν τους στόχους ποιότητας.Μετά την επεξεργασία των εξαρτημάτων, μεταφέρεται συνήθως με αυτοματοποιημένο χειρισμό υλικών ή ιμάντα μεταφοράς, ο οποίος απαιτεί επίσης λειτουργία ανίχνευσης θέσης.

Σε περιπτώσεις εκτός του εργοστασίου, πολλά μέρη χρειάζονται επίσης έλεγχο θέσης, όπως εκείνοι οι μεγάλοι ιατρικοί εξοπλισμοί που μπορούν να μεταφέρουν ασθενείς ή σαρωτές.Επιπλέον, τα ρομπότ μπορούν να εκτελέσουν χειρουργική επέμβαση τώρα, η οποία απαιτεί επίσης πολύ ακριβή έλεγχο.

Στον τομέα της μεταφοράς, κάθε εφαρμογή περιλαμβάνει άσκηση.Είτε πρόκειται για παραδοσιακές μεταφορές, όπως τρένα, γεωργικά μηχανήματα, κατασκευαστικά μηχανήματα ή αναδυόμενες εφαρμογές, όπως αυτόνομα κινητά ρομπότ (AMR) και χιλιάδες drones στην αποθήκευση, απαιτείται ανίχνευση θέσης.

Με όλες τις μεθόδους οδήγησης (ICE), το Pure Electric Drive (EV) και την υβριδική ισχύ), όλα τα αυτοκίνητα οδήγησης αναπτύσσονται προς την κατεύθυνση της ηλεκτροδότησης. .Προκειμένου να λειτουργούν τα συστήματα αυτά κανονικά, οι πληροφορίες τοποθεσίας του πεντάλ πεταλούδας (επιταχυντής) πρέπει να μεταδίδονται στη μονάδα ηλεκτρονικού ελέγχου (ECU) ή στις πληροφορίες τοποθεσίας του τιμονιού στο σύστημα ελέγχου διεύθυνσης.

Καθώς ο ηλεκτρονικός έλεγχος επεκτείνεται σε σχεδόν όλες τις πτυχές της λειτουργίας του οχήματος, η τεχνολογία ανίχνευσης θέσης χρησιμοποιείται επίσης ευρέως σε εξαρτήματα εναιωρήματος (για τον έλεγχο ισοπέδωσης/οδήγησης), τη συγκρότημα ισχύος και τα ηλεκτρικά παράθυρα, την ηλιοφάνεια, τις κλειδαριές πόρτας και άλλες πτυχές.

Σύγκριση τεχνολογίας ανίχνευσης θέσης

Η ανίχνευση της περιστρεφόμενης θέσης χρησιμοποιεί κυρίως τρεις τεχνολογίες -οπτικές τεχνολογίες, μαγνητισμό και τεχνολογία επαγωγής.

Ο οπτικός κωδικοποιητής θεωρείται συνήθως ο πιο ακριβής (αν και όχι σε όλες τις περιπτώσεις). .

Εικόνα 1: Οι κύριες μέθοδοι περιστροφής της ανίχνευσης θέσης περιλαμβάνουν οπτική, μαγνητική και επαγωγική τεχνολογία

Γενικά, αυτό το είδος συσκευής χρησιμοποιείται για να χρειαστεί εφαρμογές υψηλής εκτίμησης, όπως ρομπότ ακριβείας και μηχανήματα όπως CNC τόρνια ή μηχανές κοπής λέιζερ.Αν και είναι εξαιρετικά ακριβείς και δεν είναι ευαίσθητοι σε μαγνητικά πεδία, επηρεάζονται εύκολα από δόνηση και βρωμιά στο δίσκο, γεγονός που μπορεί να τους προκαλέσει να αποτύχουν.

Οι μαγνητικοί κωδικοποιητές είναι συχνά χαμηλές -ακρίβεια και χρησιμοποιούνται κυρίως για την εφαρμογή πολύ ευαίσθητων δαπανών.Εκτελούν καλά ελλείψει δόνησης και ρύπανσης, αλλά το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο θα έχει σημαντικό αντίκτυπο σε αυτό, γεγονός που περιορίζει το πεδίο εφαρμογής τους.

Η ακρίβεια του κωδικοποιητή του επαγωγέα είναι καλύτερη από τον μαγνητικό κωδικοποιητή, ο οποίος μπορεί να αντέξει υψηλούς βαθμούς δόνησης και ρύπανσης και δεν είναι ευαίσθητη στο μαγνητικό πεδίο.Άλλα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν: καλή επαναλαμβανόμενη, που δεν είναι ευαίσθητη στη θερμοκρασία, μικρός αριθμός συσκευών, μικρό μέγεθος και δεν χρειάζεται για υλικά σπάνιων γαιών (δηλαδή, μαγνήτης).

NCS32100 διπλός αισθητήρας επαγωγικής θέσης

Ο αισθητήρας διπλής επαγωγικής θέσης του NCS32100 της Onsemi επιτυγχάνει εξαιρετική ακρίβεια θέσης μη επαφής μέσω δύο απλών και καινοτόμων δίσκων PCB, με ακρίβεια +50 σεντς ή μηχανική περιστροφή 0,0138 βαθμών.Ένα PCB είναι στερεωμένο στον στάτορα του κινητήρα (στατικό τμήμα), ενώ ένα άλλο PCB μεμονωμένο -layer είναι σταθερό σε ρότορα ή άξονα.Δύο PCB τοποθετημένα παράλληλα, χωρισμένα από 0,1mm έως 2,5mm στη μέση.Το NCS32100 βρίσκεται στο PCB Stator.

Πάχος (διπλή) Αοχητική καλωδίωση ή εκτύπωση πηνίου σε δύο δίσκους.Άρθρο 3 Η σειρά αγώγιμων ιχνών ονομάζεται πηνίο διέγερσης, τυπωμένο στο PCB του στάτορα.Το NCS32100 στέλνει ένα ημιτονοειδές κύμα 4MHz στο πηνίο διέγερσης για να παράγει ηλεκτρομαγνητικά πεδία γύρω από το πηνίο διέγερσης του στάτορα.Σύμφωνα με το νόμο της αλληλεπίδρασης του Faraday, το χονδροειδές πηνίο του ρότορα διασταυρώνει το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και η ενέργεια συνδέεται με το πηνίο του ρότορα για να σχηματίσει μια δίνη.

Ταυτόχρονα, το πηνίο πάχους του στάτορα συνδέει έως και οκτώ εισόδους δέκτη NCS32100.Όταν ο ρότορας περιστρέφεται, η στροβίλου του ρότορα θα παρεμβαίνει στον στάτορα για να λάβει το πηνίο.Το NCS32100 επεξεργάζεται αυτές τις παρεμβολές μέσω του εσωτερικού αλγόριθμου DSP (επεξεργαστή ψηφιακού σήματος), μετρώντας έτσι τη θέση του ρότορα.

Εικόνα 2: Η διπλή επαγωγική τεχνολογία παρέχει υψηλή απόδοση μέσω απλών λύσεων

Με αισθητήρα PCB 40mm, το NCS32100 μπορεί να επιτύχει την ακρίβεια θέσης ± 50 σεντς με ταχύτητα 6.000 σ.α.λ..Με βάση έναν μεγαλύτερο αισθητήρα PCB ή ακριβή τον ρότορα και τον στάτορα, μπορεί να επιτύχει υψηλότερη ακρίβεια εντός +/- 10 γωνιών.

Αυτή η απλή λύση πρέπει μόνο να χρησιμοποιήσει μια μικρή ποσότητα ηλεκτρονικών συσκευών για να εξασφαλίσει μικρό μέγεθος και χαμηλό κόστος.Επιπλέον, είναι εντελώς ευαίσθητο στις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, τη ρύπανση και τα εξωτερικά μαγνητικά πεδία.

Λύση ενσωμάτωσης διπλής επαγωγικής τεχνολογίας

Το NCS32100 της Ansonami υποστηρίζει τους αισθητήρες θέσης περιστροφής υψηλής περιεκτικότητας σε προβολή που έχουν σχεδιαστεί για βιομηχανικές εφαρμογές και περιβάλλον.Είναι μια απόλυτη συσκευή θέσης που μπορεί να καθορίσει τη θέση χωρίς άσκηση.Το NCS32100 μπορεί επίσης να υπολογίσει την ταχύτητα με ταχύτητα 45.000 σ.α.λ.

Με ταχύτητα έως και 6.000 σ.α.λ., το NCS32100 παρέχει πλήρη ακρίβεια ± 50 σεντς, η οποία είναι συγκρίσιμη με την απόδοση πολλών οπτικών κωδικοποιητών.Αυτή η συσκευή ενσωματώνει επίσης το ARM;

Η ενσωματωμένη βαθμονόμηση του NCS32100 επιτρέπει στον αισθητήρα να επιτύχει αυτο -βαθμονόμηση μέσω μιας μόνο εντολής.Δεν χρειάζεται να αναφέρεται στον κωδικοποιητή.Όλοι οι συντελεστές βαθμονόμησης αποθηκεύονται σε μνήμη μη -εύχρηστων (NVM).

Οι τυπικές οπτικές λύσεις απαιτούν συνολικά τρεις οπτικούς δίσκους PCB, PCB Stator και LED Drive PCB και όλες οι λειτουργίες απαιτούν περίπου 100 συσκευές.

Εικόνα 3: Η διπλή επαγωγική τεχνολογία είναι συγκρίσιμη με την οπτική τεχνολογία στην ακρίβεια και η πολυπλοκότητα και το κόστος είναι χαμηλότερες από τις τελευταίες

Αντίθετα, μόνο δύο PCB με βάση τη λύση NC32100: ο ρότορας είναι ένα μόνο PCB -layer που δεν περιέχει καμία συσκευή και το συνδεδεμένο PCB περιέχει μόνο 12 συσκευές.

Στις εφαρμογές αυτοκινήτων, αν και το κόστος και η αξιοπιστία είναι σημαντικές, η ασφάλεια είναι ακόμη πιο σημαντική, ειδικά σε εφαρμογές όπως το τιμόνι ή το φρενάρισμα.Ο αισθητήρας απόλυτης θέσης του αυτοκινήτου της Ansonmi NCV77320 συναντά το πρότυπο ISO26262 και έχει σχεδιαστεί ειδικά για αυτά τα βασικά σενάρια εφαρμογών.Η ακρίβεια θέσης του NCV77320 είναι 194,3 γωνίες ή μια μηχανική περιστροφή 0,0539 βαθμών (ειδικά εξαρτάται από το γεωμετρικό σχήμα PCB), κυρίως επειδή έχει μόνο εισροή 3 αποδέκτη και το NCS32100 έχει 8 εισροές δεκτών και το NCV77320 δεν υποστηρίζει το Ρύθμιση διαμόρφωσης PCB της ουσίας διαμόρφωσης του χονδρόκοκκου PCB PCBΤόσο το NCV77320 όσο και το NCS32100 μπορούν να εκτελεστούν ως περιστροφικός κωδικοποιητής ή γραμμικός κωδικοποιητής.

Οι εφαρμογές των NCV77320 περιλαμβάνουν αισθητήρες πεντάλ φρένων, αισθητήρες πεντάλ γκαζιού, αισθητήρες θέσης κινητήρα, αισθητήρες συστήματος φρένων, οριζόντιους αισθητήρες οχημάτων, αισθητήρες γραναζιών κιβωτίου ταχυτήτων, αισθητήρες θέσης πεταλούδας και αισθητήρες ενίσχυσης καυσαερίων.

Όπως το NCS32100, το NCV77320 δεν είναι ευαίσθητο στη ρύπανση, τις μεταβολές της θερμοκρασίας και τις παρεμβολές του μαγνητικού πεδίου και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο περιβάλλον αυτοκινήτων -40oC έως +150oC.

Το NCV77320 μπορεί να τρέξει με ταχύτητα έως και 10.800 σ.α.λ. και να επικοινωνεί με το υποστηρικτικό MCU μέσω της διασύνδεσης SEND, SPI ή Analog.