Con il miglioramento del grado di automazione di vari settori, l'importanza del controllo dell'esercizio è sempre più importante.Per guidare efficacemente il motore, è essenziale descrivere l'ingresso di controllo della velocità e della posizione.Tuttavia, ci sono molte tecnologie che realizzano questo rilevamento e ogni tecnologia ha caratteristiche e scenari di applicazione diversi.

Questo articolo sarà in modo più diverso la tecnologia di rilevamento e discuterà le ragioni per la scelta.Comprenderemo quindi alcuni degli ultimi dispositivi sul mercato.

Applicazione di rilevamento della posizione

Al fine di migliorare l'accuratezza, migliorare i rendimenti e ridurre i costi operativi, molti processi necessari sono stati automatizzati, il che ha rapidamente aumentato le applicazioni di rilevamento della posizione.In effetti, fintanto che esiste una certa forma di esercizio, è necessario che un sensore fornisca informazioni sulla posizione al controller.

Industrial 4.0 ha fatto molti progressi nel campo dell'automazione.La tecnologia dei robot sta diventando sempre più popolare e l'operazione "senza pilota" si ottiene tutto e non sarà affaticamento o commetterà errori: richiede che ogni albero di movimento sia dotato di un sensore.Lo stesso vale per i "robot collaborativi" che lavorano con gli umani nelle fabbriche tradizionali.

Oggi, molte parti sono prodotte da macchine per uso CNC (CNC), alcuni usano macchine da taglio laser e alcune usano stampanti 3D.Tutte queste macchine hanno componenti di attività, che richiedono un controllo di posizione accurato per raggiungere gli obiettivi di qualità.Dopo aver elaborato le parti, viene generalmente trasportato mediante movimentazione automatizzata dei materiali o nastro trasportatore, che richiede anche la funzione di rilevamento della posizione.

In occasioni al di fuori della fabbrica, molti luoghi necessitano anche di un controllo di posizione, come quelle grandi attrezzature mediche che possono spostare pazienti o scanner.Inoltre, i robot possono eseguire un intervento chirurgico ora, che richiede anche un controllo molto preciso.

Nel campo del trasporto, ogni applicazione prevede l'esercizio.Che si tratti di trasporti tradizionali come treni, macchinari agricoli, macchinari di costruzione o applicazioni emergenti come robot mobili autonomi (AMR) e migliaia di droni in magazzino, è necessario un rilevamento della posizione.

Con tutti i metodi di guida (ICE), la guida elettrica pura (EV) e la potenza ibrida), tutte le auto di guida si stanno sviluppando nella direzione dell'elettrificazione .Al fine di far funzionare questi sistemi normalmente, le informazioni sulla posizione del pedale dell'acceleratore (acceleratore) devono essere trasmesse all'unità di controllo elettronico (ECU) o alle informazioni sulla posizione del volante al sistema di controllo dello sterzo.

Man mano che il controllo elettronico si espande a quasi tutti gli aspetti del funzionamento del veicolo, la tecnologia di rilevamento della posizione è ampiamente utilizzata nei componenti delle sospensioni (per il controllo di appiattimento/guida), il gruppo di alimentazione e le finestre elettriche, il tetto apribile, le serrature e altri aspetti.

Confronto della tecnologia di rilevamento della posizione

Il rilevamento della posizione rotante utilizza principalmente tre tecnologie -Optici, magnetismo e tecnologia di induttanza.

L'encoder ottico è generalmente considerato il più accurato (sebbene non in tutti i casi). .

Figura 1: i principali metodi di rilevamento della posizione rotante includono tecnologia ottica, magnetica e induttiva

In generale, questo tipo di dispositivo viene utilizzato per aver bisogno di applicazioni ad alta precisione, come robot di precisione e macchine utensili come torne CNC o macchine da taglio laser.Sebbene siano molto precisi e non siano sensibili ai campi magnetici, sono facilmente influenzati da vibrazioni e sporcizia sul disco, il che può farli fallire.

Gli encoder magnetici sono spesso a bassa precisione e sono principalmente utilizzati per applicare costi molto sensibili.Si comportano bene in assenza di vibrazioni e inquinamento, ma il campo magnetico esterno avrà un impatto significativo su di esso, il che limita il loro ambito di applicazione.

L'accuratezza dell'encoder induttore è migliore dell'encoder magnetico, che può resistere a alti gradi di vibrazione e inquinamento e non è sensibile al campo magnetico.Altri vantaggi includono: buona ripetitività, non sensibile alla temperatura, al piccolo numero di dispositivi, dimensioni ridotte e non è necessaria materiali della terra rara (cioè magnete).

NCS32100 Sensore di posizione induttiva doppia

Il sensore a doppia posizione induttivo NCS32100 di Onsemi raggiunge un'eccellente precisione di posizione non contatto attraverso due dischi PCB semplici e innovativi, con una precisione di +50 centesimi o una rotazione meccanica di 0,0138 gradi.Un PCB è fissato sullo statore del motore (parte statica), mentre un altro PCB a livello singolo è fissato su un rotore o su un albero.Due PCB posizionati in parallelo, separati da 0,1 mm a 2,5 mm nel mezzo.NCS32100 si trova sul PCB dello statore.

Spessore (doppio) Cablaggio conduttivo o stampa bobina su due dischi.Articolo 3 La linea di traccia conduttiva è chiamata bobina di eccitazione, stampata sul PCB dello statore.NCS32100 invia un'onda sinusoidale a 4 MHz alla bobina di eccitazione per generare campi elettromagnetici attorno alla bobina di eccitazione dello statore.Secondo la legge dell'interazione di Faraday, la bobina grossolana del rotore interseca il campo elettromagnetico e l'energia è accoppiata nella bobina del rotore per formare un vortice.

Allo stesso tempo, la bobina di spessore dello statore collega fino a otto ricevitori NCS32100.Quando il rotore ruota, il vortice del rotore interferisce con lo statore per ricevere la bobina.L'NCS32100 elabora queste interferenze attraverso il suo algoritmo proprietario DSP (Digital Signal Processor), misurando così la posizione del rotore.

Figura 2: la doppia tecnologia induttiva offre alte prestazioni attraverso soluzioni semplici

Con un sensore PCB da 40 mm, l'NCS32100 può ottenere l'accuratezza della posizione di ± 50 centesimi a una velocità di 6.000 giri / min.Basato su un sensore PCB più grande o accurato il rotore e lo statore, può ottenere una maggiore precisione all'interno di +/- 10 angoli.

Questa semplice soluzione deve solo utilizzare una piccola quantità di dispositivi elettronici per garantire dimensioni ridotte e basso costo.Inoltre, è completamente sensibile alle fluttuazioni della temperatura, all'inquinamento e ai campi magnetici esterni.

Doppia soluzione di integrazione della tecnologia induttiva

L'NCS32100 di Ansonami supporta sensori di posizione di rotazione ad alta preconico progettati per applicazioni e ambiente industriali.È un dispositivo di posizione assoluto in grado di determinare la posizione senza esercizio fisico.NCS32100 può anche calcolare la velocità ad una velocità di 45.000 giri / min.

Ad una velocità fino a 6.000 giri / min, l'NCS32100 fornisce una precisione completa di ± 50 centesimi, che è paragonabile alle prestazioni di molti encoder ottici.Questo dispositivo integra anche il braccio?

La calibrazione costruita in NCS32100 consente al sensore di ottenere l'auto -calibrazione attraverso un singolo comando.Non ha bisogno di fare riferimento all'encoder.Tutti i coefficienti di calibrazione sono immagazzinati nella memoria nontica -a -sussa (NVM).

Le soluzioni ottiche tipiche richiedono un totale di tre dischi ottici PCB, PCB dello statore e PCB a LED e tutte le funzioni richiedono circa 100 dispositivi.

Figura 3: la doppia tecnologia induttiva è paragonabile alla tecnologia ottica in precisione e la complessità e il costo sono inferiori a quest'ultimo

Al contrario, solo due PCB basati sulla soluzione NC32100: il rotore è un PCB a piante singolo che non contiene alcun dispositivo e il PCB collegato contiene solo 12 dispositivi.

Nelle applicazioni automobilistiche, sebbene il costo e l'affidabilità siano importanti, la sicurezza è ancora più importante, soprattutto in applicazioni come lo sterzo o la frenata.Il sensore di posizione assoluta a livello di auto di Ansonmi NCV77320 soddisfa lo standard ISO26262 ed è progettato specificamente per questi scenari di applicazione chiave.L'accuratezza della posizione dell'NCV77320 è di 194,3 angoli o una rotazione meccanica di 0,0539 gradi (dipende in particolare dalla forma geometrica del PCB), principalmente perché ha solo 3 ricevitori input e l'NCS32100 ha 8 ricevitori input e l'NCV77320 non supporta il Configurazione PCB dell'essenza di configurazione PCB a bobina fine grossolanaSia NCV77320 che NCS32100 possono essere eseguiti come encoder rotante o codificatore lineare.

Le applicazioni di NCV77320 includono sensori del pedale del freno, sensori del pedale dell'acceleratore, sensori di posizione del motore, sensori del sistema del freno, sensori orizzontali del veicolo, sensori di cambio del cambio, sensori di posizione a farfalla e sensori della valvola di rinforzo dei gas di scarico.

Come NCS32100, NCV77320 non è sensibile all'inquinamento, alle variazioni di temperatura e alle interferenze del campo magnetico e può essere utilizzato in un ambiente automobilistico da -40oc a +150oc.

L'NCV77320 può funzionare a una velocità fino a 10.800 giri / min e comunicare con l'MCU di supporto attraverso l'interfaccia inviata, SPI o analogica.