มาตรการควบคุมความเร็วเซอร์โวมอเตอร์และป้องกันการรบกวน

เซอร์โวมอเตอร์  หมายถึงเครื่องยนต์ที่ควบคุมการทำงานของส่วนประกอบทางกลในระบบเซอร์โว และเป็นอุปกรณ์เปลี่ยนความเร็วทางอ้อมของมอเตอร์เสริม เซอร์โวมอเตอร์สามารถควบคุมความเร็วและความแม่นยำของตำแหน่งได้อย่างแม่นยำมาก และสามารถแปลงสัญญาณแรงดันไฟฟ้าเป็นแรงบิดและความเร็วเพื่อขับเคลื่อนวัตถุควบคุม ความเร็วโรเตอร์ของเซอร์โวมอเตอร์ถูกควบคุมโดยสัญญาณอินพุตและสามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว

ในระบบควบคุมอัตโนมัติ มันถูกใช้เป็นแอคชูเอเตอร์ และมีลักษณะของค่าคงที่เวลาของระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็ก ความเป็นเส้นตรงสูง แรงดันไฟฟ้าเริ่มต้น ฯลฯ ซึ่งสามารถแปลงสัญญาณไฟฟ้าที่ได้รับเป็นการกระจัดเชิงมุมหรือเอาต์พุตความเร็วเชิงมุมบนเพลามอเตอร์ เซอร์โวมอเตอร์ DC และ AC แบ่งออกเป็นสองประเภทหลักๆ คุณสมบัติหลักคือไม่มีการหมุนเมื่อแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณเป็นศูนย์ และความเร็วจะลดลงที่ความเร็วสม่ำเสมอพร้อมกับแรงบิดที่เพิ่มขึ้น

 

ในฐานะขุมพลังของโรงงานอัตโนมัติ เซอร์โวมอเตอร์   เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการออกแบบและบำรุงรักษาการควบคุมทางอุตสาหกรรม ดังนั้นวันนี้เราจะสรุปและศึกษาการควบคุมความเร็วเซอร์โวและมาตรการป้องกันการรบกวน

 

มีอยู่มากมายที่ใช้กันทั่วไป เซอร์โวมอเตอร์  และการเลือกไม่ใช่เรื่องง่าย เซอร์โวแต่ละประเภทมีความเชี่ยวชาญ และมันเครียดมากสำหรับการเรียนรู้ของเรา มาตรการเดียวที่เราสามารถทำได้คือเลือกสิ่งที่เราจะพบเจอในการทำงานประจำวันของเรา เรียนรู้เกี่ยวกับรุ่นส่วนใหญ่ และเรียนรู้เกี่ยวกับรุ่นและแบรนด์ต่างๆ ที่ใช้กันทั่วไปในตลาด ความเร็วของเซอร์โวมอเตอร์แตกต่างจากหนึ่งพัน หนึ่งพันห้า สามพัน เราใช้เซอร์โว AC 3000RPM ที่ใช้มากที่สุดเพื่อเป็นตัวแทน

 

ในการใช้งานจริง หากเลือกหรือใช้เซอร์โวคือ 3000RPM และความเร็วที่ต้องการคือ 0-3000 ความเร็วตัวแปร ดังนั้นสิ่งที่สามารถใช้เพื่อเปลี่ยนความเร็วเซอร์โวปัจจุบันได้

 

 

การปรับความเร็วเซอร์โวขึ้นอยู่กับวิธีการที่ใช้ในการควบคุมและการเลือกวิธีการควบคุม ไม่ว่าจะใช้ความเร็วควบคุมพัลส์ ความเร็วควบคุมแบบอะนาล็อก หรือการควบคุมการตั้งค่าภายในและความเร็วในการปรับโดยตรงของไดรฟ์ วิธีการที่สอดคล้องกันก็แตกต่างกันเช่นกัน

 

สอดคล้องกับวิธีการควบคุมที่แตกต่างกันสามวิธีเพื่อสรุปการเปลี่ยนแปลงความเร็ว:

 

1 การควบคุมแรงบิด ความเร็วฟรี (ขึ้นอยู่กับโหลด)

การควบคุมแรงบิดเป็นวิธีการควบคุมที่ใช้กันทั่วไป แรงบิดเอาท์พุตถูกกำหนดโดยการกำหนดที่อยู่ภายนอกแบบอะนาล็อกหรือโดยตรง ดังนั้นความเร็วที่สอดคล้องกันจึงไม่แน่นอนเสมอไป เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของอุปกรณ์เปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงโหลดจะส่งผลต่อความเร็วเอาต์พุต ในกรณีการใช้งานนี้ โดยพื้นฐานแล้วเราไม่จำเป็นต้องปรับความเร็ว เนื่องจากเป็นการปรับอัตโนมัติ สิ่งที่เราต้องการคือความเสถียรของระบบ และแรงบิดคงที่เป็นเวลานาน

 

แรงบิดที่ตั้งไว้สามารถเปลี่ยนได้โดยการเปลี่ยนการตั้งค่าอนาล็อกทันที หรือสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนค่าของที่อยู่ที่เกี่ยวข้องโดยวิธีการสื่อสาร การใช้งานส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์การม้วนและคลี่คลายที่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับแรงของวัสดุ เช่น อุปกรณ์การม้วนหรืออุปกรณ์ดึงใยแก้วนำแสง วัตถุประสงค์ของการใช้เซอร์โวคือเพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงของวัสดุที่คดเคี้ยวจากการเปลี่ยนแรง

 

สามารถควบคุมตำแหน่ง 2 ตำแหน่ง ตำแหน่งที่แม่นยำ ความเร็ว และแรงบิดได้อย่างเข้มงวด

ในโหมดควบคุมตำแหน่ง โดยทั่วไปความเร็วในการหมุนจะถูกกำหนดโดยความถี่ของพัลส์อินพุตภายนอก และมุมการหมุนจะถูกกำหนดโดยจำนวนของพัลส์ เซอร์โวบางตัวสามารถกำหนดความเร็วและการกระจัดได้โดยตรงผ่านการสื่อสาร

โหมดตำแหน่งสามารถควบคุมความเร็วและตำแหน่งได้อย่างเข้มงวดมาก ดังนั้นจึงมักใช้ในอุปกรณ์กำหนดตำแหน่ง พื้นที่การใช้งาน เช่น เครื่องมือกล CNC เครื่องจักรการพิมพ์ และอื่นๆ

ความถี่ที่กำหนดของ PLC หรือพัลส์การส่งอื่นๆ ระหว่างการใช้งานคือเท่าใด? 20KHz, 100KHz, 200KHz ระยะทางจริงที่ต้องเคลื่อนที่สอดคล้องกับค่าพัลส์ที่เทียบเท่าที่เลือกโดยเซอร์โว และสามารถคำนวณความเร็วและเวลาในการวิ่งขีดจำกัดบนของเซอร์โวที่เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่ระบุได้

ต้องคำนวณความเร็วของสายเซอร์โว และสามารถเลือกได้เฉพาะรุ่นเซอร์โวที่เหมาะสมเท่านั้นเพื่อให้ตรงตามความต้องการของไซต์งาน

ความเร็วการทำงานของเซอร์โวออนไลน์ = ความถี่พัลส์คำสั่ง × ความเร็วขีดจำกัดบนของเซอร์โว

โดยทั่วไปตัวควบคุมเซอร์โวจะมีตัวเข้ารหัส และสามารถรับพัลส์ป้อนกลับจากตัวเข้ารหัสได้ ตั้งค่าความถี่พัลส์ป้อนกลับของตัวเข้ารหัสบนลูปความเร็ว ตั้งค่าความถี่พัลส์ป้อนกลับของตัวเข้ารหัส = จำนวนพัลส์ป้อนกลับของตัวเข้ารหัสต่อสัปดาห์ × ความเร็วที่ตั้งของเซอร์โวมอเตอร์ (R/s) เนื่องจากความถี่พัลส์ของคำสั่ง = ความถี่พัลส์ป้อนกลับของตัวเข้ารหัส/อัตราทดเกียร์อิเล็กทรอนิกส์ 'ความถี่พัลส์ของคำสั่ง' ยังสามารถตั้งค่าเพื่อตั้งค่าความเร็วของเซอร์โวมอเตอร์ได้

 

3. ในโหมดความเร็ว แรงบิดจะเป็นอิสระ (ขึ้นอยู่กับโหลด)

ความเร็วในการหมุนสามารถควบคุมได้โดยอินพุตแบบอะนาล็อกหรือความถี่พัลส์ และการวางตำแหน่งยังสามารถดำเนินการในโหมดความเร็วได้เมื่อมีการควบคุม PID ของลูปด้านนอกพร้อมอุปกรณ์ควบคุมด้านบน แต่สัญญาณตำแหน่งของมอเตอร์หรือสัญญาณตำแหน่งของโหลดโดยตรงจะต้องถูกส่งไปยังตำแหน่งด้านบน ข้อเสนอแนะเพื่อวัตถุประสงค์ในการคำนวณ

โหมดความเร็วสอดคล้องกับโหมดตำแหน่ง และสัญญาณตำแหน่งมีข้อผิดพลาด สัญญาณโหมดตำแหน่งนั้นมาจากอุปกรณ์ตรวจจับโหลดเทอร์มินัล ซึ่งช่วยลดข้อผิดพลาดในการส่งสัญญาณระดับกลาง และเพิ่มความแม่นยำในการวางตำแหน่งของทั้งระบบ

โหมดควบคุมความเร็วส่วนใหญ่ใช้สัญญาณแรงดันไฟฟ้า 0-10 เพื่อควบคุมความเร็วมอเตอร์ ขนาดของปริมาณแอนะล็อกจะกำหนดขนาดของความเร็วที่กำหนด ค่าบวกหรือค่าลบจะกำหนดการตอบสนองของมอเตอร์ขึ้นอยู่กับอัตราขยายของคำสั่งความเร็ว มันถูกใช้ในบางโอกาสที่มีความเฉื่อยโหลดมาก ในโหมดความเร็ว คุณต้องตั้งค่าอัตราขยายของลูปความเร็วเพื่อให้ระบบตอบสนองเร็วขึ้น เมื่อทำการปรับจำเป็นต้องคำนึงถึงการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์และการสั่นสะเทือนของระบบไม่ควรเกิดจากความเร็วในการตอบสนอง

เมื่อใช้การควบคุมความเร็ว คุณต้องใส่ใจกับการตั้งค่าความเร่งและลดความเร็วด้วย หากไม่มีการควบคุมวงปิด ต้องใช้แคลมป์ศูนย์หรือการควบคุมตามสัดส่วนเพื่อหยุดมอเตอร์โดยสมบูรณ์ เมื่อใช้คอมพิวเตอร์ส่วนบนสำหรับตำแหน่งวงปิด ค่าอะนาล็อกจะไม่สามารถปรับเป็นศูนย์ได้โดยอัตโนมัติ

 

ระบบควบคุมจะส่งคำสั่งแรงดันอนาล็อก +/-10V ไปยังเซอร์โวไดรฟ์เพื่อควบคุมความเร็ว ข้อดีคือเซอร์โวตอบสนองได้รวดเร็ว แต่ข้อเสียคือมีความไวต่อการรบกวนในสถานที่มากกว่า และการดีบักจะซับซ้อนกว่าเล็กน้อย การควบคุมความเร็วมีการใช้งานที่หลากหลาย: ระบบควบคุมความเร็วต่อเนื่องที่ต้องใช้เสียงเรียกเข้าเบาะนั่งอย่างรวดเร็ว ระบบกำหนดตำแหน่งแบบวงปิดจากตำแหน่งบน ระบบที่ต้องใช้ความเร็วหลายระดับเพื่อการสลับที่รวดเร็ว

ในระหว่างการใช้งานและการแก้ไขระบบเซอร์โว การรบกวนที่ไม่คาดคิดต่างๆ จะเกิดขึ้นเป็นครั้งคราว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเซอร์โวมอเตอร์ที่ส่งพัลส์

 

ต่อไปนี้จะวิเคราะห์ประเภทและวิธีการสร้างสัญญาณรบกวนจากหลาย ๆ ด้านเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการป้องกันสัญญาณรบกวนตามเป้าหมาย ฉันหวังว่าทุกคนจะได้เรียนรู้และค้นคว้าร่วมกัน

 

1. การรบกวนจากแหล่งจ่ายไฟ

มีข้อจำกัดหลายประการเกี่ยวกับเงื่อนไขการใช้งานในสถานที่ และมักจะมีสถานการณ์ที่ซับซ้อนมากมายที่ต้องหลีกเลี่ยงเป็นประจำ และควรหลีกเลี่ยงสาเหตุของปัญหาให้มากที่สุด

ในหลายกรณี เราจะเพิ่มตัวกรองให้กับโมดูลจ่ายไฟและตัวควบคุมการเคลื่อนไหวของโรตารีเอ็นโค้ดเดอร์โดยการเพิ่มตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า หม้อแปลงแยก และอุปกรณ์อื่นๆ เปลี่ยนไดรฟ์เป็นเครื่องปฏิกรณ์ DC และเปลี่ยนเวลาตัวกรองผ่านความถี่ต่ำและพารามิเตอร์อัตราพาหะของไดรฟ์ เพื่อลดสัญญาณรบกวนที่เกิดจากการจ่ายไฟและเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวของระบบควบคุมเซอร์โว

ควรเดินสายไฟของระบบเซอร์โวแยกกันเพื่อลดระยะห่างระหว่างไดรฟ์และสายไฟของมอเตอร์ ฯลฯ เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนสายควบคุมและทำให้ไดรฟ์ขัดข้อง

 

2. การรบกวนจากความวุ่นวายของระบบสายดิน

การต่อสายดินเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงการป้องกันสัญญาณรบกวนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ สามารถยับยั้งอุปกรณ์ไม่ให้ส่งสัญญาณรบกวนและหลีกเลี่ยงอิทธิพลของการรบกวนจากภายนอก อย่างไรก็ตาม การต่อสายดินผิดจะทำให้เกิดสัญญาณรบกวนร้ายแรง และทำให้ระบบไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ โดยทั่วไปสายกราวด์ของระบบควบคุมประกอบด้วยกราวด์ของระบบ กราวด์กราวด์ กราวด์ไฟฟ้ากระแสสลับ และกราวด์ป้องกัน

หากระบบกราวด์ไม่เป็นระเบียบ สัญญาณรบกวนหลักต่อระบบเซอร์โวคือการกระจายศักย์ไฟฟ้าของแต่ละจุดกราวด์ไม่สม่ำเสมอ มีความแตกต่างกันที่อาจเกิดขึ้นระหว่างปลายทั้งสองด้านของส่วนป้องกันสายเคเบิล สายดิน สายดิน และจุดต่อสายดินของอุปกรณ์อื่น ๆ ทำให้เกิดกระแสลูปกราวด์ ส่งผลต่อการทำงานปกติของระบบ

กุญแจสำคัญในการแก้ปัญหาสัญญาณรบกวนประเภทนี้คือการแยกแยะวิธีการต่อสายดินและให้ประสิทธิภาพการต่อสายดินที่ดีสำหรับระบบ

สายดินที่ทำโดยเซอร์โวควรคำนึงถึงความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าด้านสิ่งแวดล้อม และป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง อุปกรณ์ความถี่วิทยุ ฯลฯ ควรระงับและกำจัดแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนกำลังไฟฟ้า เช่น ความถี่สูงและความถี่กลางบนหม้อแปลงไฟฟ้าหรือบัสกระจายเดียวกัน อุปกรณ์แปลงกระแสไฟฟ้ากำลังสูงและอินเวอร์เตอร์ ฯลฯ

แนะนำวิธีการต่อสายดินที่แหวกแนว เนื่องจากสายจ่ายไฟมีแหล่งสัญญาณรบกวนขนาดใหญ่อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ไดรเวอร์ได้รับการติดตั้งแยกต่างหากในตู้ แผงการติดตั้งใช้แผ่นที่ไม่ใช่โลหะ และสายกราวด์ที่เกี่ยวข้องกับไดรเวอร์เซอร์โวจะถูกระงับ และระบบการวัดอื่นๆ มีการต่อสายดินที่เชื่อถือได้ , นี่อาจจะดีกว่า.

 

3. การรบกวนจากระบบ

ส่วนใหญ่เกิดจากการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งกันและกันระหว่างส่วนประกอบภายในและวงจรของระบบ เช่น การแผ่รังสีซึ่งกันและกันของวงจรลอจิก อิทธิพลร่วมกันของกราวด์อะนาล็อกและกราวด์ลอจิก และการใช้ส่วนประกอบที่ไม่ตรงกัน

สายสัญญาณและสายควบคุมควรเป็นสายหุ้มฉนวนซึ่งเป็นประโยชน์ในการป้องกันการรบกวน

เมื่อเส้นลวดยาว เช่น ระยะทางเกิน 100 ม. ควรขยายหน้าตัดของเส้นลวดให้ใหญ่ขึ้น

ควรวางสายสัญญาณและสายควบคุมผ่านท่อเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนซึ่งกันและกันกับสายไฟ

สัญญาณการส่งจะขึ้นอยู่กับการเลือกสัญญาณปัจจุบันเป็นหลัก และการลดทอนและป้องกันการรบกวนของสัญญาณปัจจุบันค่อนข้างดี ในการใช้งานจริง เอาต์พุตของเซนเซอร์ส่วนใหญ่เป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้า ซึ่งสามารถแปลงได้ด้วยตัวแปลง

หากต้องการกรองแหล่งจ่ายไฟ DC ของวงจรแอนะล็อกอ่อน คุณสามารถเพิ่มตัวเก็บประจุ 0.01uF (630V) สองตัว ปลายด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับขั้วบวกและขั้วลบของแหล่งจ่ายไฟ และปลายอีกด้านเชื่อมต่อกับแชสซีแล้วเชื่อมต่อกับโลก มีประสิทธิภาพมาก

เมื่อเซอร์โวส่งเสียงดัง มันจะส่งสัญญาณรบกวนฮาร์มอนิกความถี่สูง คุณสามารถเชื่อมต่อตัวเก็บประจุ CBB 0.1u/630v เข้ากับแชสซีเพื่อทดสอบที่ปลาย P และ N ของแหล่งจ่ายไฟบัสเซอร์โวไดรฟ์

ชั้นป้องกันของสายควบคุมของบอร์ดเชื่อมต่อกับ 0V ของบอร์ด และไม่ได้เชื่อมต่อไดรเวอร์ เพียงดึงส่วนหนึ่งของชั้นป้องกันออกมาแล้วบิดเป็นเกลียวแล้วเผยออกไปด้านนอก ใช้ตัวกรอง EMI แบบแม่เหล็กไฟฟ้า เชื่อมความต้านทานป้องกันการรบกวนบนสายควบคุม หรือเชื่อมต่อวงแหวนแม่เหล็กเข้ากับสายไฟของมอเตอร์

 

สภาพการทำงานจริงในสถานที่จริงนั้นซับซ้อนกว่ามาก และสามารถทำได้เพียงการวิเคราะห์ปัญหาเฉพาะเจาะจงเท่านั้น แต่สุดท้ายแล้วจะมีวิธีแก้ปัญหาที่น่าพอใจ แต่ประสบการณ์ในกระบวนการนั้นแตกต่างออกไป!