Skim pengasingan kawalan motor yang menggunakan teknologi iCoupler
Robot aplikasi memerlukan pengawalan motor yang mendorong banyak Mesin sendi yang tepat. Sistem kawalan perlu tahu kedudukan jawatan pelbagai lengan robot dan elektrod untuk memastikan operasi yang selamat dan boleh dipercayai. Untuk menjadi cekap, anda perlu untuk mengetahui lebih lanjut mengenai usul rotor di perumahan motor secara lebih mendalam.
Tanpa maklumat mengenai sudut rotor (mudah slaid di bawah beban tinggi), pengawal elektronik boleh memberi terlalu banyak semasa, yang semata-mata adalah sia-sia oleh haba. Untuk mengesan kedudukan dan keadaan rotor, pemboleh ubah yang penting daripada algoritma kawalan adalah tahap yang windings motor. Dari segi konsep, ini adalah pembolehubah berkos rendah yang mudah untuk memantau kerana ia hanya melibatkan menyediakan pautan dari motor ke litar kawalan. Walau bagaimanapun, Terdapat banyak faktor yang perlu dipertimbangkan untuk memastikan bahawa isyarat itu adalah seberapa tepat yang mungkin. Kesilapan boleh mengakibatkan tepat pengesanan lokasi dan penggunaan tenaga tidak perlu meningkat.
Sensor semasa yang paling biasa digunakan dalam kawalan motor adalah 1OKsa shunt, penderia kesan Hall dan semasa Transformer. Kedua dua peranti menyediakan pengasingan, yang, sambil meningkatkan kos keseluruhan, adalah penting apabila berhadapan dengan kuasa tinggi. Litar perintang boleh shunt biasanya terhad kepada pengukuran arus yang deras 50A atau kurang, tetapi mempunyai kelebihan mempunyai linearity tertinggi jawapan dalam peranti penderia jenis dan kos yang lebih rendah. Alat-alat ini juga adalah sesuai untuk pengukuran AC dan DC.
Keputusan yang tepat dan sensitif boleh dicapai dengan gandingan perintang-boleh shunt untuk modulator delta sigma. Persampelan penting Segitiga dan penapisan teknik membantu menyekat kesan sementara hingar dan menyokong melepasi 12-bit resolusi. Instrumen-instrumen Texas ADS1203 adalah modulator delta sigma yang direka untuk aplikasi peralatan termasuk kawalan motor. Peranti ini ialah modulator tunggal-saluran, tertib kedua delta-sigma yang direka untuk penukaran analog kepada digital resolusi tinggi dari DC ke 39kHz. Output converter ini merupakan siri nombor 1 dan 0 yang purata masa adalah berkadar dengan voltan input analog. Satu kelebihan utama menggunakan isyarat modulator delta-sigma ditapis adalah bahawa sumber bunyi bising quantization dan sumber bunyi bising sementara boleh ditukar kepada frekuensi tinggi, menjadikannya lebih mudah untuk menapis melalui penapis laluan rendah.
Dengan menggunakan modulator yang bukan penukar analog ke digital lengkap, pereka bentuk boleh menyelaraskan prestasi penapisan digital untuk memenuhi keperluan kawalan motor terbaik. Ini termasuklah penyelarasan ketat dengan transistor beralih acara dalam litar H-jambatan yang membekalkan kuasa kepada motor sendiri. Penapis itu sendiri dapat dilaksanakan menggunakan pemproses isyarat digital (DSP), mikropengawal, atau pelbagai bidang gate boleh atur cara (FPGA), bergantung kepada kos dan pencapaian matlamat. Dengan menggunakan penapis tersuai, ia adalah lebih baik untuk memilih antara tindak balas sementara dan penyelesaian akhir pensampelan. Kadar oversampling yang lebih tinggi menyebabkan ketepatan yang lebih tinggi, tetapi keputusan dalam kadar yang rendah nilai Kemaskini - mengurangkan oversampling mengurangkan resolusi tetapi menyediakan kadar segar semula yang lebih tinggi.
Dari segi pemprosesan data pula, terdapat perbandingan dengan penukar analog ke digital penghampiran berturutan tradisional (SAR). Dengan menggunakan penukar SAR, persampelan boleh dilakukan dengan bantuan sebuah litar sampel dan memegangnya, yang membolehkan reka bentuk sistem yang mengawal ketat masa persampelan yang serta-merta. Sebaliknya, penukaran penting Segitiga menggunakan proses persampelan berterusan, jadi nilai sampel mempunyai tiada masa ditetapkan pencetus. Sebaliknya, nilai sampel pada ketika itu adalah purata berwajaran daripada siri 1-bit sampel nilai yang mungkin nilai titik ini dalam masa yang diwakili oleh nilai sampel ini.
Penapisan bitstream 1-bit dan meraih untuk kadar multi-bitstream contoh nilai yang lebih rendah boleh dilakukan dalam dua fasa yang berbeza. Satu pendekatan yang sangat biasa adalah dengan menggunakan penapis SEGERAK yang menjalankan tugas-tugas kedua-dua fasa satu. Perintah itu ketiga, biasanya dirujuk sebagai sinc3, kini adalah pilihan yang paling biasa untuk aplikasi ini.
Penapis adalah sebahagian besarnya jumlah wajaran tetingkap sampel nilai yang memberi berat badan yang lebih kepada nilai sampel di Pusat Urutan, sambil memberi kurang berat badan untuk nilai sampel pada awal dan akhir dalam jujukan. Memandangkan pengaruh komponen suis transistor kuasa dalam pengukuran semasa, kesan ini perlu dipertimbangkan, sebaliknya algoritma maklum balas yang akan terjejas oleh aliasing dan sebagainya.
Jawapan gerak hati yang penapis sinc3 adalah simetri dengan sumbangan nilai sampel sebelum nilai contoh Pusat, dan nilai sampel Pusat adalah sama seperti nilai sampel yang menyusulnya. Dalam komponen pensuisan semasa juga adalah bersimetri sepanjang titik semasa purata: supaya jumlah komponen pensuisan adalah sifar. Jika Pusat tetingkap persampelan adalah sejajar dengan denyut PWM segerak digunakan untuk menggerakkan H-jambatan, fasa semasa dibenarkan akan diukur tanpa aliasing, tetapi penjagaan yang perlu diambil untuk memastikan bahawa nilai-nilai contoh dengan betul sejajar apabila membaca data dari penapis. Penapisan mengenakan kelewatan supaya output sampel nilai penapis akan dari pelbagai tempoh masa sebelumnya apabila denyut PWM segerak digunakan. Ini mempunyai kesan yang ketara kepada perisian penjadualan program berbanding ukuran semasa berasaskan SAR.
Dalam kes SAR, denyut PWM segerak boleh mencetuskan analog Converter digital untuk melaksanakan beberapa siri penukaran. Apabila data yang disediakan bagi gelung kawalan, sistem menjana sampukan dan mula melaksanakan gelung kawalan. Nilai-nilai sampel tersebut terus dijana oleh menggunakan modulator delta sigma dan penapis, tetapi sampel penting nilai pengukuran semasa fasa sudah bersedia selepas kelewatan tetap. Timer atau kaunter hendaklah digunakan untuk menjana sampukan apabila isyarat PWM segerak sekarang. Kelewatan dalam mengira nilai sampel sebenarnya adalah separuh daripada tindak balas impuls sinc3.
Dalam sistem kawalan yang tipikal, kesan sifar-perintah penahanan pemasa PWM adalah lebih daripada separuh jawapan gerak hati, jadi penapis SEGERAK tidak menjejaskan dengan ketara masa gelung. Dengan menggunakan modulator delta sigma dan penapis tersuai, pengguna dengan bebas boleh menukar kelewatan penapis SEGERAK untuk mendapatkan sampel nilai resolusi. Fleksibiliti ini adalah satu kelebihan besar apabila merekabentuk algoritma kawalan motor. Biasanya sebahagian algoritma adalah sensitif kepada kelewatan tetapi kurang peka terhadap ketepatan maklum balas. Algoritma yang lain digunakan bersama-sama dengan lebih rendah dinamik dan mendapat manfaat dari ketepatan tetapi tidak begitu sensitif kepada kelewatan.
Mempertimbangkan algoritma pengawal penting berkadar (PI). Bahagian P dan komponen saya boleh menggunakan isyarat maklum balas sama. Walau bagaimanapun, Jalan P dan saya jalan boleh dipisahkan dan isyarat maklum balas boleh digabungkan dengan pelbagai jenis fungsi penapisan. Di pengawal PI, komponen P terutamanya digunakan untuk menyekat kesan perubahan yang semakin pesat beban dan kelajuan. Oleh itu, ia perlu dapat bertindak balas terhadap perubahan pesat dalam peringkat isyarat. I komponen tumpuan prestasi keadaan mantap dan lebih tertumpu pada ketepatan pengukuran. Oleh itu, dalam komponen P boleh mendapat manfaat daripada resolusi rendah, cepat update kadar semasa maklum balas isyarat, bererti bahawa penapis sinc3 mempunyai kadar yang rendah oversampling dan pengurangan. Komponen saya akan mendapat manfaat daripada kadar oversampling yang lebih tinggi dan boleh bertahan hasil peningkatan kadar Kemaskini.
Ia adalah penting untuk ambil perhatian bahawa apabila menggunakan modulator delta sigma dalam satu sistem yang mengendalikan beban besar, faktor lain untuk dipertimbangkan adalah pengasingan. Salah satu pilihan adalah untuk menggunakan hanya penguat pengasingan dan menggunakan modulator diasingkan untuk penukaran analog kepada digital, atau tempat untuk optocoupler antara output modulator tersebut dan input daripada peranti untuk penapisan digital. Selain itu, modulator delta-sigma terpencil yang boleh dipilih. Dengan menggunakan sebuah modulator terpencil, perlindungan litar analog overcurrent boleh dihapuskan kerana penapis digital juga boleh dikonfigurasikan untuk menghapuskan kesan-kesan overcurrent.
AD7403 yang disediakan oleh AnalogDevices, contoh ini. Dengan melaksanakan modulator tertib kedua, peranti ini membolehkan pilihan fleksibel shunt spesifikasi dan menyediakan lebih daripada 14 bit bit yang ketara dan dengan kadar aliran keluaran 20 MHz. Dengan menggunakan penapis digital yang sesuai, peranti mencapai Nisbah isyarat-ke-hingar 88dB pada 78,100 sampel/saat. Skim pengasingan ini menggunakan teknologi iCoupler Syarikat, dan Syarikat mendakwa bahawa ia melebihi prestasi urusan optocoupler tipikal.
Dengan penambahan ciri-ciri seperti pengasingan dan prestasi penapisan meningkat microcontrollers dan logik boleh atur cara peranti, pereka bentuk boleh terus mengoptimumkan kawalan motor permohonan robot.
Jika anda ingin membeli motor alat perubatan, sila beri perhatian kepada ketepatan perubatan Motors.
