Encoder بدون فرشين + تشفير: مجموعة المفاتيح للتحكم في الحلقة المغلقة عالية الدقة

 

مع التطور السريع للتكنولوجيا ، تتزايد توقعات الناس لأداء المنتج باستمرار. ليس فقط في الحقول التقليدية ذات الدقة العالية مثل الأتمتة الصناعية والروبوتات والمعدات الطبية ، ولكن أيضًا في العديد من التطبيقات الناشئة مثل الإلكترونيات الاستهلاكية والمنازل الذكية والمعدات غير المأهولة ، وتبدأ متطلبات التحكم الأعلى للمحركات - يجب أن يتم تشغيلها بسرعة فحسب ، بل يجب أيضًا التحكم فيها بدقة والاستجابة لحساسية.

 

في هذه السيناريوهات ،أصبحت محركات DC بدون فرش (BLDC) اختيار محرك الأقراص الأساسية بسبب كفاءتها العالية وضوضاء منخفضة وعمر طويل. ومع ذلك ، فإن خصائص المحرك نفسه بعيدة عن الكفاية. لتحقيق تحكم عالي الدقة وعالي الاستقرار ، يجب تقديم نظام "التحكم في الحلقة المغلقة".

التحكم في الحلقة المفتوحة مقابل التحكم في الحلقة المغلقة: ما هو الفرق

في نظام التحكم في الحلقة المفتوحة ، ترسل وحدة التحكم تعليمات إلى المحرك (مثل إعداد سرعة أو الجهد) ، ويتم تشغيل المحرك وفقًا للتعليمات ، لكن النظام لا يراقب في الوقت الفعلي ما إذا كان المحرك يعمل كما هو متوقع. تحتوي هذه الطريقة على بنية بسيطة وتكلفة منخفضة ، وهي مناسبة للتطبيقات ذات التغييرات الصغيرة في الحمل ومتطلبات الدقة المنخفضة.

 

في المقابل ، يراقب التحكم في الحلقة المغلقة بشكل مستمر الحالة الفعلية للمحرك (مثل السرعة أو الزاوية أو الموضع) من خلال أجهزة استشعار مثل المشفرات ، وتنقل إشارات التغذية المرتدة إلى وحدة التحكم في الوقت الفعلي. يقوم النظام باستمرار بضبط تعليمات التحكم بناءً على هذه التعليقات ، وبالتالي تحسين دقة التحكم بشكل كبير والاستقرار وقدرة مكافحة التداخل.

 

نظرة عامة على الحلقة المفتوحة مقابل الحلقة المغلقة:

طريقة التحكم	فتح حلقة التحكم	التحكم في الحلقة المغلقة
هل هناك أي ردود فعل	لا	نعم
دقة السيطرة	أدنى	عالي
القدرة المضادة للتداخل	فقير (يتأثر بسهولة بتقلبات الحمل)	قوي (الانحراف الصحيح في الوقت الحقيقي)
تكلفة النظام	منخفض (بنية النظام البسيطة)	أعلى قليلاً (يتطلب الدعم المشفر وغيره من الدعم المستشعر)
التطبيقات النموذجية	المشجعين والمضخات والألعاب الكهربائية وما إلى ذلك.	معدات الأتمتة ، الروبوتات ، الأدوات الطبية الدقيقة ، أنظمة التصنيع المتطورة ، إلخ.

لذلك ، في السعي وراء متطلبات التحكم العالية والموثوقة ، أصبح التحكم في الحلقة المغلقة جزءًا مهمًا من نظام المحرك بدون فرش. لبناء نظام حلقة مغلقة عالية الأداء ، يكون المشفر هو المكون الرئيسي الذي يربط "الإدراك" و "التحكم".

 

في نظام التحكم في الحلقة المغلقة ، يعد المشفر أحد مكونات التغذية المرتدة الأكثر أهمية. يمكن أن يكتشف بدقة سرعة وموضع واتجاه المحرك وتغذية هذه المعلومات مرة أخرى إلى وحدة التحكم لتحقيق تحكم دقيق.

 

1. الوظيفة الأساسية للمشفر

يتم تثبيت المشفر مباشرة على المحرك أو مدمج في المحرك لقياس حالة الدوران في عمود المحرك. من خلال الإخراج إشارات في الوقت الحقيقي ، فإنه يساعد وحدة التحكم في تحديد تغيير الموضع الحالي للمحرك ، وبالتالي تحقيق التحكم في الحلقة المغلقة للسرعة والموضع والزاوية.

 

2. أنواع المشفرات

وفقًا لوضع الإخراج والمبدأ الهيكلي ، يتم تقسيم المشفرات بشكل أساسي إلى فئتين التاليتين:

التشفير الإضافي

يخرج المشفر الإضافي إشارات النبض المستمر (مثل إشارات A ، B ، Z) ، وتحدد وحدة التحكم السرعة والاتجاه عن طريق حساب هذه النبضات. يحتوي هذا المشفر على بنية بسيطة وتكلفة منخفضة ، وهي مناسبة للتحكم في الحركة منخفضة ومتوسطة الدقة.

 

المشفر المطلق

كل نقطة موضع لها إخراج قيمة رمز فريد ، ويمكن الاحتفاظ بمعلومات الموضع الحالية حتى بعد انقطاع التيار الكهربائي. إنه مناسب لسيناريوهات التحكم التي تتطلب موثوقية عالية وموثوقية عالية ، مثل المعدات الطبية ، والروبوتات ، وخطوط الإنتاج الآلية ، إلخ.

3. وضع إشارة الإخراج

تحتوي أجهزة الترميز المختلفة على أنواع إشارة إخراج مختلفة وطرق الواجهة ، وتشمل تلك الشائعة:

· إشارة ABZ (تدريجية): A و B هي إشارات النبض المتعامد المستخدمة لتحديد السرعة والاتجاه ، و Z هي إشارة الموضع الصفرية المستخدمة لإعادة التعيين أو التزامن.

إشارة UVW: شائع الاستخدام لإشارة مزامنة تخفيف المحرك بدون فرش ، مناسبة لنظام التحكم في المؤازرة.

· بروتوكولات الاتصالات مثل SSI و RS -485 و Canopen: يمكن استخدامها في الغالب في عمليات التشفير المطلقة ، ويمكن أن تنقل معلومات الموضع بدقة في شكل رقمي ، ولديها إمكانات أقوى لمكافحة التداخل.

 

4. بنية التثبيت والتكنولوجيا الرئيسية

وفقًا للهيكل والكشف ، يمكن أيضًا تصنيف المشفرات على النحو التالي:

طريقة التثبيت:

· نوع نهاية العمود: يتم توصيل المشفر مباشرة إلى عمود إخراج المحرك ، مع قدرة عالية على التكيف واستبدال سهلة.

نوع العمود المجوف: المشفر جوفاء ويمكن إدخاله في عمود المحرك ، وتوفير مساحة وتركيب مضغوط.

· متكامل: يتم دمج المشفر والمحرك بشكل مباشر في سكن واحد ، والذي يتم تصحيحه بالكامل في المصنع ومناسب لتكامل النظام.

 

مبدأ الحث:

· التشفير الكهروضوئي: يقرأ إشارات الموضع من خلال حواجز شبكية وأجهزة استشعار كهروضوئية ، بدقة عالية ، مناسبة للتطبيقات عالية الدقة.

· المشفر المغناطيسي: يستخدم تغييرات المجال المغناطيسي لإحساس معلومات الموضع. لديها بنية أكثر قوة وأداء أفضل لمكافحة القبول ، مما يجعله مناسبًا للبيئات الصناعية.

 

إن المشفر ليس مجرد أداة قياس ، بل هو جزء لا غنى عنه من نظام التحكم في الحلقة المغلقة بأكملها. في التطبيقات العملية ، يحتاج المحرك والوحدة المحرك والوحدة المصنوع من الفرش فقط إلى العمل بشكل وثيق لتحقيق التحكم في الحركة عالي الدقة. \\

 

1. كيف تقرأ وحدة التحكم إشارة التشفير؟

تحدد وحدة التحكم حالة حركة عمود المحرك من خلال استلام الإشارة (مثل النبض أو البيانات الرقمية أو الجهد التناظري) بواسطة المشفر. تقوم وحدة التحكم بتشغيل خوارزمية التحكم (مثل خوارزمية PID) في الداخل ، تقارن الفرق بين الهدف المحدد والحالة الحالية في الوقت الفعلي ، ويخرج الجهد المقابل أو التيار لقيادة المحرك للتعديل.

 

على سبيل المثال:

· إذا تم ضبط سرعة المحرك على 1000 دورة في الدقيقة وتكون ردود الفعل المشفرة 950 دورة في الدقيقة ، فستزيد وحدة التحكم تلقائيًا من طاقة الإخراج لجعل السرعة أقرب إلى الهدف.

· إذا كان موضع المحرك ينحرف عن المسار المحدد مسبقًا ، فإن وحدة التحكم تقوم بتصحيح مسار الحركة على الفور بناءً على إشارة التشفير.

 

2. حل مستشعر القاعة + حل التحكم في مفصل التشفير

في العديد من أنظمة المحركات بدون فرش ، غالبًا ما يتم استخدام أجهزة استشعار القاعة والمشفرات مجتمعة ، يلعب كل منها دورًا مختلفًا:

· مستشعر القاعة: عادة ما يستخدم للكشف عن موضع الدوار المحرك لعملية التشغيل الصحيح عند بدء التشغيل أو السرعة المنخفضة. لديها استجابة سريعة وتكلفة منخفضة ، ولكن لديها دقة منخفضة.

· الترميز: توفير سرعة عالية الدقة ومعلومات الموضع للتحكم الدقيق.

 

عند استخدامها معًا ، يمكن أن يبدأ النظام بسرعة وتحقيق تحكم عالي الدقة أثناء التشغيل. يستخدم هذا المزيج على نطاق واسع في المركبات الموجهة التلقائية (AGVs) ، ومعدات CNC ، والروبوتات الصناعية وغيرها من الحقول.

3. تحليل سيناريوهات التطبيق الفعلية للتحكم في الحلقة المغلقة

التحكم في الحلقة المغلقة ليس مصطلحًا فنيًا فحسب ، بل يؤثر بشكل مباشر على أداء النظام في تطبيقات محددة. فيما يلي بعض الأمثلة النموذجية:

أ. التحكم في الحلقة المغلقة السرعة

في التطبيقات مثل توربينات الرياح أو أجهزة الطرد المركزي عالي السرعة ، يحتاج المحرك إلى الحفاظ على سرعة ثابتة. عن طريق تغذية إشارة السرعة من المشفر ، يمكن لجهاز التحكم ضبط الإخراج في الوقت الفعلي لتعويض تأثير تقلبات الحمل.

 

ب. الموضع المغلقة التحكم في الحلقة

في الشرائح الآلية ، ورفع منصات الرفع ، والأسلحة الآلية الصناعية ، يجب التحكم في المحرك بدقة للوصول إلى موضع محدد. يقوم المشفر بتغذية معلومات الموضع الحالية إلى وحدة التحكم لضمان أن تكون عملية الحركة سلسة وتتوقف بدقة في الموضع المستهدف.

 

ج. التحكم في حلقة الزاوية المغلقة

في المقلاة\/الإمالة ، أو أجهزة التتبع بالليزر ، أو أجهزة التتبع البصري ، تحتاج المحركات إلى تحقيق دوران دقيق للزوايا. تستخدم أنظمة الحلقة المغلقة التغذية المرتدة لزاوية الترميز العالية لتحقيق التحكم الدقيق في الزوايا الصغيرة.

 

في أنظمة التحكم في الحلقة المغلقة التقليدية ، غالبًا ما تحتاج المحركات والمشفرات ووحدات التحكم إلى اختيار وتثبيت وتصحيح الأخطاء بشكل منفصل ، مما لا يزيد من عبء العمل الهندسي فحسب ، بل يجلب أيضًا مشاكل مثل الأسلاك المعقدة ، وتداخل الإشارة ، ومطابقة عدم التوافق.

 

لمعالجة هذه التحديات ، أطلقت VSD حل "وحدة المحرك المدمجة" ، الذي يدمج محركًا غير مصنع وشرف ووحدة تحكم في بنية مضغوطة لاستخدام التوصيل والتشغيل.

 

1. محرك + تشفير + وحدة تحكم متكاملة

الوحدات المتكاملة لـ VSD المدمجة و Debug المصنع المكونات الأساسية لنظام التحكم ، مما يوفر للعملاء من أعمال التكامل المعقدة في الموقع. كل وحدة عبارة عن نظام حلقة مغلق تم اختباره بدقة لضمان مطابقة الإشارات وتوافق الواجهة والأداء المستقر.

تشمل الفوائد:

· تقصير دورة تطوير المشروع

· تقليل تكاليف الصيانة

· تقليل معدل فشل النظام

 

2. تبسيط الأسلاك وعملية التصحيح

تتطلب الأنظمة التقليدية عادة واجهات متعددة وكابلات الاتصال والمحولات ، في حين أن وحدة VSD تحتاج فقط إلى مصدر طاقة رئيسي وواجهة اتصال لإكمال نشر التحكم في الحلقة المغلقة بأكملها. تقوم المعلمات المسبقة بإلغاء الحاجة للعملاء لإجراء تعديلات معلمة معقدة في معظم التطبيقات.

 

هذا التصميم المبسط ودود للغاية لمدمج الأتمتة ومصنعي المعدات وعملاء OEM ، وهو مناسب بشكل خاص لسيناريوهات نشر متعددة الآلات.

 

3. تكوين التشفير المرن وخيارات الواجهة

يدعم VSD أنواعًا مختلفة من تكوينات التشفير للتكيف مع دقة التحكم المختلفة والمتطلبات البيئية:

نوع التشفير: تدريجي ، مطلق ، كهروضوئي أو مغناطيسي

· واجهة الإشارة: دعم ABZ ، UVW ، SSI ، RS -485 ، Canopen ، إلخ.

· التثبيت: تتوفر نهاية رمح ، وحلول تشفير مجوفة وحلول تشفير متكاملة

يمكن للعملاء اتخاذ خيارات بناءً على التطبيقات الفعلية ، كما يوفر VSD خدمات تطوير وتكييف الواجهة المخصصة.

 

4. مجموعة واسعة من سيناريوهات التطبيق ، ودعم المتطلبات عالية المستوى

تم استخدام وحدات المحرك المتكاملة لـ VSD على نطاق واسع في:

· الروبوتات الصناعية والأسلحة الآلية التعاونية

· معدات التصوير الطبي ومنصات التشخيص الدقيقة

· نظام النقل الذكي ومعدات الأتمتة اللوجستية

· الطيران ، الطائرات بدون طيار ، نظام تتبع الإلكترونية وغيرها من الحقول

يمكن تكوين كل نوع من أنواع المنتجات وتحسينه وفقًا للأحمال المختلفة والسرعات والدقة وبروتوكولات الواجهة لضمان استقرار وكفاءة التحكم في الحلقة المغلقة.

 

أصبحت أنظمة التحكم في الحلقة المغلقة قياسية للتطبيقات الحركية الحديثة عالية الأداء. من خلال إدخال أجهزة تشفير ، يمكن للمحركات بدون فرش تحقيق تنظيم سرعة أكثر دقة ، وتشغيل أكثر استقرارًا ، وقدرات استجابة أكثر ذكاءً. سواء في الأتمتة الصناعية ، أو التحكم الآلي ، أو في المعدات الطبية أو أنظمة الطيران ، فإن التحكم في الحلقة المغلقة يحسن بشكل كبير الموثوقية الكلية والأداء للنظام.

 

كشركة مصنعة محترفة بدون فرش، يستمر VSD (VSD Motor) في الاستثمار في حلول التحكم في الحلقة المغلقة. نحن لا نقدم فقطمحركات عالية الأداء بدون فرش، ولكن أيضًا modularize المشفرات ووحدات التحكم لتزويد العملاء بحلول متكاملة جاهزة للاستخدام.

 

لماذا تختار VSD

· تصميم التوافق العالي: يدعم أنواع التشفير المتعددة وبروتوكولات الاتصال السائدة

· إمكانية التخصيص الكاملة: يمكن تخصيص كل شيء من حجم المحرك والسرعة إلى دقة التعليقات وتخطيط الواجهة

· نظام مراقبة الجودة الصارم: في الامتثال لـ ISO و CE ومعايير الشهادات الدولية الأخرى

· الدعم الفني الكامل للعملية: تقديم مساعدة فنية مهنية وخدمة ما بعد البيع من الاختيار إلى التسليم

· تجربة التوصيل العالمي: يتم تصدير المنتجات إلى أوروبا وأمريكا واليابان وكوريا الجنوبية والشرق الأوسط ومناطق أخرى ، وتستخدم على نطاق واسع في المشاريع في صناعات متعددة

إذا كنت تبحث عن حل محرك مغلق محرك مستقر ومرن وسهل الاندماج ، فيرجى الاتصال بفريق VSD. يمكننا تقديم عينة من الاختبارات والاستشارة الفنية وخدمات التخصيص الدُفعات لمشروعك.