Jednosmerné servomotory sú základnými komponentmi v širokej škále priemyselných a automatizačných aplikácií, ktoré ponúkajú presné riadenie rýchlosti, polohy a krútiaceho momentu. Jedným z kľúčových prvkov, ktoré prispievajú k vysokému výkonu a presnosti jednosmerných servomotorov, je enkodér. Snímače zohrávajú kľúčovú úlohu pri poskytovaní spätnej väzby riadiacemu systému motora, čo mu umožňuje vykonávať úpravy v reálnom čase a zabezpečiť optimálnu prevádzku. Ako dodávateľ DC servomotorov by som sa rád ponoril do rôznych typov snímačov používaných v DC servomotoroch.
Inkrementálne kódovače
Inkrementálne snímače sú jedným z najbežnejšie používaných typov snímačov v jednosmerných servomotoroch. Fungujú tak, že generujú sériu impulzov, keď sa hriadeľ motora otáča. Každý impulz predstavuje špecifický uhlový posun hriadeľa. Počet impulzov napočítaných za dané časové obdobie možno použiť na určenie rýchlosti motora, zatiaľ čo celkový počet impulzov možno použiť na výpočet polohy hriadeľa motora.
Základný princíp inkrementálneho kódovača zahŕňa rotujúci disk s rovnomerne rozmiestnenými štrbinami alebo značkami. Keď sa disk otáča, na detekciu prechodu týchto štrbín sa používa zdroj svetla a fotodetektor. Keď medzi zdrojom svetla a fotodetektorom prejde štrbina, vytvorí sa impulz. Inkrementálne kódovače možno ďalej rozdeliť na dvojkanálové (A a B) a trojkanálové (A, B a Z) kódovače.
Dvojkanálový inkrementálny kódovač poskytuje dve sady impulzov (A a B), ktoré sú navzájom fázovo posunuté o 90 stupňov. Tento fázový rozdiel umožňuje riadiacemu systému určiť smer otáčania hriadeľa motora. Ak impulz A vedie k impulzu B, motor sa otáča v jednom smere a ak impulz B vedie k impulzu A, motor sa otáča opačným smerom.
Trojkanálový inkrementálny kódovač pridáva tretí impulz (Z), ktorý sa používa ako referenčný alebo indexový signál. Impulz Z sa generuje raz za otáčku hriadeľa motora a poskytuje známy referenčný bod polohy. To je užitočné najmä pre aplikácie, kde sa pri spustení vyžaduje informácia o absolútnej polohe.
Inkrementálne snímače sú relatívne jednoduché a nákladovo efektívne, vďaka čomu sú obľúbenou voľbou pre mnohé aplikácie DC servomotorov. Sú vhodné pre aplikácie, kde postačuje relatívna regulácia polohy a rýchlosti, ako sú dopravníkové systémy, robotické ramená a jednoduché automatizačné úlohy. Ďalšie informácie o jednosmerných servomotoroch, ktoré možno spárovať s inkrementálnymi kódovačmi, nájdete na stránkeDC servomotor.
Absolútne kódovače
Na druhej strane absolútne kódovače poskytujú jedinečný digitálny kód pre každú polohu hriadeľa motora. Na rozdiel od inkrementálnych snímačov, ktoré poskytujú iba informácie o relatívnej polohe, môžu absolútne snímače priamo určiť absolútnu polohu hriadeľa motora bez potreby referenčného bodu alebo operácie navádzania.
Existujú dva hlavné typy absolútnych snímačov: jednootáčkový a viacotáčkový. Jednootáčkové absolútne snímače môžu poskytnúť absolútnu polohu hriadeľa motora v rámci jednej otáčky. Používajú sériu sústredných stôp na rotujúcom disku, pričom každá má iný počet segmentov. Kombinácia týchto segmentov vytvára jedinečný binárny kód pre každú uhlovú polohu v rámci jednej otáčky.
Viacotáčkové absolútne snímače môžu poskytnúť absolútnu polohu hriadeľa motora počas viacerých otáčok. Zvyčajne používajú kombináciu ozubených kolies a prídavných snímačov na sledovanie počtu otáčok, ako aj uhlovej polohy v rámci každej otáčky.
Absolútne kódovače sú zložitejšie a drahšie ako inkrementálne kódovače, ale ponúkajú niekoľko výhod. Sú ideálne pre aplikácie, kde sa vyžadujú presné informácie o absolútnej polohe, napríklad v obrábacích strojoch, lekárskych zariadeniach a vysoko presnej robotike. Schopnosť poskytnúť informácie o absolútnej polohe okamžite pri spustení ich robí vhodnými pre aplikácie, kde sú bežné prerušenia napájania alebo náhle zastavenia, pretože systém môže obnoviť prevádzku bez potreby cyklu navádzania.
Magnetické kódovače
Magnetické snímače sú ďalším typom snímača používaného v DC servomotoroch. Fungujú na princípe detekcie magnetického poľa. Magnetický kódovač pozostáva z magnetického disku so striedajúcimi sa severnými a južnými pólmi a magnetického snímača. Keď sa magnetický disk otáča s hriadeľom motora, magnetický snímač detekuje zmeny v magnetickom poli a generuje elektrické signály.
Magnetické snímače ponúkajú niekoľko výhod. Sú relatívne odolné voči prachu, špine a vlhkosti, vďaka čomu sú vhodné do náročných priemyselných prostredí. Majú tiež dlhú životnosť a sú menej náchylné na mechanické opotrebovanie v porovnaní s optickými kódovačmi. Okrem toho môžu magnetické snímače pracovať pri vysokých rýchlostiach, vďaka čomu sú vhodné pre aplikácie vysokorýchlostných jednosmerných servomotorov.
Magnetické kódovače však môžu mať nižšie rozlíšenie v porovnaní s optickými kódovačmi. Magnetické pole môže byť ovplyvnené aj externými magnetickými zdrojmi, ktoré môžu vyžadovať dodatočné tienenie alebo kompenzačné techniky.
Optické kódovače
Optické snímače sú široko používané v DC servomotoroch kvôli ich vysokému rozlíšeniu a presnosti. Pracujú pomocou svetelného zdroja, rotujúceho disku so vzormi a fotodetektora. Rotačný disk má sériu priehľadných a nepriehľadných vzorov. Keď sa disk otáča, svetlo zo svetelného zdroja prechádza cez priehľadné vzory a je detekované fotodetektorom, ktorý generuje elektrické impulzy.
Optické snímače môžu poskytovať veľmi vysoké rozlíšenie, pričom niektoré modely sú schopné poskytnúť tisíce impulzov na otáčku. Toto vysoké rozlíšenie umožňuje presné ovládanie polohy a rýchlosti motora. Bežne sa používajú v aplikáciách, kde sa vyžaduje vysoko presné riadenie pohybu, ako sú zariadenia na výrobu polovodičov, presné CNC stroje a špičková robotika.
Optické kódovače sú však citlivejšie na prach, nečistoty a vlhkosť v porovnaní s magnetickými kódovačmi. Na efektívnu prevádzku tiež vyžadujú čisté a stabilné prostredie. Akékoľvek znečistenie disku alebo optických komponentov môže spôsobiť chyby vo výstupe kódovača.
Výber správneho kódovača pre váš DC servomotor
Pri výbere snímača pre jednosmerný servomotor je potrebné zvážiť niekoľko faktorov. Tieto zahŕňajú požadované rozlíšenie, presnosť, prevádzkové prostredie, náklady a špecifické požiadavky aplikácie.
Ak je regulácia relatívnej polohy a rýchlosti dostatočná a hlavným problémom sú náklady, najlepšou voľbou môže byť inkrementálny snímač. Inkrementálne snímače sú jednoduché, nákladovo efektívne a vhodné pre širokú škálu aplikácií.
Pre aplikácie, kde sa vyžadujú informácie o absolútnej polohe, ako napríklad vo vysoko presných systémoch riadenia pohybu, sa odporúča absolútny kódovač. Hoci sú drahšie, poskytujú okamžitú a presnú informáciu o polohe bez potreby navádzania.
V náročných priemyselných prostrediach, kde je prítomný prach, špina a vlhkosť, môžu byť magnetické kódovače lepšou voľbou kvôli ich robustnosti a odolnosti voči environmentálnym faktorom.
Pre aplikácie, ktoré vyžadujú riadenie pohybu s vysokým rozlíšením a vysokou presnosťou, sú preferovanou voľbou optické kódovače. Ponúkajú najvyššiu úroveň presnosti, ale vyžadujú čisté a stabilné prevádzkové prostredie.
Ako dodávateľ jednosmerného servomotora chápeme dôležitosť výberu správneho snímača pre vašu konkrétnu aplikáciu. Ponúkame širokú škálu jednosmerných servomotorov a kódovačov, ktoré vyhovujú vašim potrebám. Ak máte záujem dozvedieť sa viac o našich produktoch alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa výberu kódovača, neváhajte nás kontaktovať kvôli diskusii o obstarávaní. Náš tím odborníkov je pripravený pomôcť vám nájsť najlepšie riešenie pre vašu aplikáciu. Ak máte záujem aj o iné typy motorov, ako naprBezkartáčový AC servomotor, môžeme poskytnúť aj relevantné informácie.
Referencie
- Johnson, M. (2018). Technológia kódovania pre riadenie pohybu. Časopis Motion Control.
- Smith, A. (2019). Servomotorické systémy: princípy a aplikácie. Priemyselný lis.
- Brown, C. (2020). Sprievodca výberom snímača pre jednosmerné servomotory. Svet automatizácie.
