የከፍተኛ ፍጥነት የሚሽከረከር መግነጢሳዊ ቀለበት የደረጃ መዛባት ከየት ይመጣል? - ለሮቦት መግነጢሳዊ ኢንኮደር ዳሳሽ የመላ መፈለጊያ መመሪያ

ከፍተኛ አፈጻጸም ባላቸው የእንቅስቃሴ መቆጣጠሪያ አፕሊኬሽኖች እንደ ሰርቮ ሞተርስ፣ የሮቦት መገጣጠሚያዎች እና የኤሌክትሪክ ስፒንሎች፣ ማግኔቲክ ኢንኮዲተሮች በትንሽ መጠናቸው፣ በዘይት መቋቋም፣ በንዝረት መቻቻል እና በዝቅተኛ ዋጋቸው ተወዳጅነት እያገኙ ነው። ይሁን እንጂ ብዙ መሐንዲሶች በከፍተኛ ፍጥነት በሚሽከረከርበት ጊዜ እሾሃማ ችግር ያጋጥማቸዋል  ፡ በመቀየሪያው የተዘገበው አንግል ከ rotor ትክክለኛ ቦታ -a 'phase deviation'  ፍጥነት እየጨመረ በሄደ መጠን እየባሰ ይሄዳል። በዝቅተኛ ፍጥነት መጠነኛ የፍጥነት መጨናነቅ እና ጫጫታ መጨመር ብቻ ሊሆን ይችላል፣ ነገር ግን በከፍተኛ ፍጥነት ወደ ቁጥጥር አለመረጋጋት ሊመራ ይችላል።

I. የሮቦት መግነጢሳዊ ኢንኮደር ዳሳሽ አንግልን 'ይመልከታል' እንዴት ነው?

የመግነጢሳዊ ኢንኮደር መሰረታዊ መዋቅርን በአጭሩ እንከልስ።

የተለመደው መግነጢሳዊ ኢንኮደር ሶስት ክፍሎችን ያቀፈ ነው።

1. መግነጢሳዊ ቀለበት : በ rotor ጫፍ ወይም በዘንጉ ማራዘሚያ ላይ ተጭኗል ፣ በዙሪያው ዙሪያ ተሰራጭቷል ።

2. መግነጢሳዊ ዳሳሽ ፡ በተለምዶ Hall፣ AMR፣ GMR፣ TMR፣ ወዘተ፣ መግነጢሳዊ መስክ ልዩነቶችን ለመገንዘብ ወደ ቀለበት ወለል ላይ ተቀምጧል።

3. የሲግናል ማቀናበሪያ ዑደት ፡ ደካማ ዳሳሽ ሲግናሎችን ያጎላል፣ ያስተካክላል እና ያገናኛል፣ በመጨረሻም አንግል ወይም ኳድራቸር ጥራዞችን ያወጣል።

ማግኔቲክ ቀለበቱ በሚሽከረከርበት ጊዜ ሴንሰሩ በየጊዜው መግነጢሳዊ መስክ ለውጦችን ይገነዘባል እና የኳሲ-ሲኑሶይድ/ኮሲኑሶይድ ምልክቶችን ያወጣል። የእነዚህን ሁለት ምልክቶች ደረጃ በመፍታት, የ rotor አንግል ይገኛል.

በሐሳብ ደረጃ, መግነጢሳዊ መስክ ስርጭት ፍጹም sinusoidal ነው, እና አነፍናፊ ውፅዓት በጥብቅ ሜካኒካዊ ማዕዘን ጋር ይዛመዳል. ነገር ግን፣ በከፍተኛ ፍጥነት ማሽከርከር፣ ይህ 'ተስማሚ የደብዳቤ ልውውጥ' በብዙ ምክንያቶች ተረብሸዋል፣ እና የደረጃ መዛባት ብቅ ይላል።

II. የደረጃ መዛባት ምንድን ነው እና ለምን በከፍተኛ ፍጥነት በይበልጥ ይገለጻል?

በቀላል አነጋገር፣  የክፍል መዛባት በ 'በመቀየሪያው የተገነዘበው አንግል' እና 'በእውነተኛው የ rotor አንግል' መካከል ያለው ልዩነት ነው።.

ለምሳሌ፣ rotor በእውነቱ በ30° ላይ ከሆነ ነገር ግን ኢንኮደሩ 32° ቢያወጣ፣ ያ 2° የደረጃ መዛባት ነው። በዝቅተኛ ፍጥነት ይህ ልዩነት 0.1° ብቻ እና ብዙም የማይታይ ሊሆን ይችላል። ነገር ግን ፍጥነቱ እየጨመረ በሄደ ቁጥር መዛባት ወደ ብዙ ዲግሪዎች አልፎ ተርፎም ከአስር ዲግሪ በላይ ሊጨምር ይችላል፣ ይህም የቁጥጥር አፈጻጸምን በእጅጉ ይቀንሳል።

ልዩነት በከፍተኛ ፍጥነት ለምን ይጨምራል? ዋናዎቹ ምክንያቶች የሚከተሉት ናቸው.

1. የሜካኒካል መጫኛ ስህተቶች 'ማጉላት' ናቸው.

በመግነጢሳዊ ቀለበቱ እና በዘንጉ መካከል ፍጹም የሆነ የ coaxial አሰላለፍ የማይቻል ነው። ቀለበት 0.05 ሚሜ አንድ eccentricity አለው እንበል - በዝቅተኛ ፍጥነት, አነፍናፊ አሁንም ምክንያት መስክ መዛባት መታገስ ይችላል; በከፍተኛ ፍጥነት ሴንትሪፉጋል ሃይል እና ንዝረት ግርዶሹን ይጨምራሉ፣መግነጢሳዊ ሞገድ ቅርፅን ያዛባ እና ወቅታዊ የደረጃ መዛባት ያስከትላል።

በተመሳሳይ፣ የቀለበት መጨረሻ ፊት፣ የአክሲያል ጨዋታ እና ደካማ ተለዋዋጭ ሚዛን ተጨማሪ የከፍተኛ ድግግሞሽ ረብሻዎችን በከፍተኛ ፍጥነት ያስተዋውቃል።

2. የዳሳሽ ምላሽ ፍጥነት በቂ አይደለም

የቀለበት ፍጥነቱ እየጨመረ ሲሄድ, የመግነጢሳዊ መስክ ልዩነት ድግግሞሽ በዚሁ መሰረት ይጨምራል. ለምሳሌ, በ 32-pole-pair ring በ 10,000 ሩብ / ደቂቃ, የመስክ ድግግሞሽ 5.3 kHz ያህል ነው; በ 30,000 ራም / ደቂቃ, ከ 16 ኪ.ግ.

የጋራ አዳራሽ ዳሳሾች የመተላለፊያ ይዘት በአስር kHz ወይም እንዲያውም ያነሰ ሊሆን ይችላል - በከፍተኛ ፍጥነት, የውጤት amplitude attenuates እና ደረጃ መዘግየት, ምክንያት ማዕዘን ስህተቶች. ዳሳሹ ራሱ ፈጣን ቢሆንም፣ በቀጣዮቹ የማጣሪያ ወረዳዎች ውስጥ ከመጠን ያለፈ መዘግየት የደረጃ መዘግየትንም ያስከትላል።

3. የመግነጢሳዊ ቀለበት የመስክ ጥራት መበላሸት

በከፍተኛ ፍጥነት፣ ቀለበቱ ውስጥ ያለው የኤዲ ወቅታዊ ኪሳራ አካባቢያዊ ሙቀትን ያስከትላል። የሙቀት መጠኑ እየጨመረ ሲሄድ, እንደገና መመለስ እና ማስገደድ ይለወጣሉ, የመስክ ጥንካሬን ይቀንሳል እና የሞገድ ቅርፅን ያዛባል.

በተጨማሪም ፣ ወጥ ያልሆነ ማግኔትዜሽን ፣ በፖሊዎች መካከል ከመጠን በላይ ሰፊ የሽግግር ዞኖች ፣ እና የፖል-ጥንድ ቁጥሮች ተገቢ ያልሆነ ምርጫ ሁሉም በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ ያለው harmonic ይዘት በከፍተኛ ፍጥነት ይጨምራሉ ፣ የደረጃ ስሌት ስህተቶችን ይጨምራሉ።

4. የኤሌክትሮማግኔቲክ ጣልቃገብነት እና የምልክት ትክክለኛነት

በከፍተኛ ፍጥነት ከፍተኛ-ድግግሞሽ የ PWM ሞገዶች በሞተር ጠመዝማዛዎች, ዘንጎች ሞገዶች እና በአቅራቢያው ያሉ ከፍተኛ ኃይል ያላቸው መስመሮች ጣልቃገብነትን ይፈጥራሉ. የሴንሰሩ ደካማ የውጤት ምልክቶች አንዴ ከተበከሉ ዜሮ ማቋረጫ ፈልጎ ማግኘት ወይም የደረጃ ስሌት ላይ ግርግር እና ስህተት ይፈጥራል።

III. የመላ መፈለጊያ ስልት፡ መካኒካል፣ ኤሌክትሪካል እና አልጎሪዝም አቀራረቦች

ከላይ የተጠቀሱትን ምክንያቶች ለመፍታት የማስተካከያ እርምጃዎች በሶስት ደረጃዎች ሊከናወኑ ይችላሉ-  ሜካኒካል ጭነት ፣ ሴንሰር እና የምልክት ሰንሰለት እና የአልጎሪዝም ማካካሻ።.

1. የሜካኒካል ደረጃ - መጀመሪያ ጠንካራ መሠረት መጣል

ብዙ የደረጃ መዛባት ችግሮች የሚመነጩት ከኤሌክትሮኒክስ ሳይሆን ከመካኒካል ተከላ ነው።

(1) Coaxiality እና የፍጻሜ ሩጫን በጥብቅ ይቆጣጠሩ

መግነጢሳዊ ቀለበቱን ከጫኑ በኋላ, coaxiality በ መቀመጥ አለበት  0.03-0.05 ሚሜ ውስጥ , እና የፍጻሜ ሩጫ በ  0.02 ሚሜ ውስጥ . ለአቀማመጥ የተቀነሱ ፊቲንግ፣ ተለጣፊ ማያያዣ ወይም ልዩ የቤት ዕቃዎችን ይጠቀሙ እና ቀለበቱን ሊያዘንብ የሚችል መዶሻን ያስወግዱ።

(2) ተለዋዋጭ ሚዛንን ያከናውኑ

ቀለበቱ ቀላል ቢሆንም, በከፍተኛ ፍጥነት ያለው የሴንትሪፉጋል ኃይል እዚህ ግባ የሚባል አይደለም. ከተጫነ በኋላ በንዝረት የሚፈጠሩ የምልክት ስህተቶችን ለመቀነስ አጠቃላይ ተለዋዋጭ ሚዛንን ያካሂዱ።

(3) በመግነጢሳዊ ቀለበቱ ላይ የአክሲዮል ኃይሎችን ያስወግዱ

ቀለበቱ ወደ ሞተር ጫፍ ሽፋን ወይም መሸፈኛዎች ቅርብ ከሆነ በከፍተኛ ፍጥነት ያለው የሙቀት መስፋፋት የአክሲል መፈናቀልን ሊያስከትል ይችላል. በንድፍ ውስጥ ተገቢውን የአክሲል ማጽጃ ያስይዙ ወይም የመለጠጥ ቅድመ-መጫን መዋቅርን ይጠቀሙ።

2. የኤሌክትሪክ እና የምልክት ሰንሰለት - ምልክቶችን ንጹህ እና ወቅታዊ ያድርጉ

(1) ትክክለኛውን ዳሳሽ አይነት ይምረጡ

ለከፍተኛ ፍጥነት አፕሊኬሽኖች፣  TMR ወይም GMR ዳሳሾችን ይምረጡ ፣ የመተላለፊያቸው ይዘት በተለምዶ በመቶዎች የሚቆጠሩ kHz ወይም ሜኸዝ ስለሚደርስ ከተራ የሆል ዳሳሾች እጅግ የላቀ ነው። እንዲሁም የሴንሰሩ መግነጢሳዊ ስሜታዊነት እና ሙሌት መስክ ከቀለበቱ ባህሪያት ጋር እንደሚዛመዱ ያረጋግጡ።

(2) ልዩ ምልክት ውፅዓት ተጠቀም

ልዩነት ውፅዓት የጋራ ሁነታ ጣልቃ ገብነትን ያስወግዳል እና የምልክት ትክክለኛነትን ያሻሽላል። አነፍናፊው ባለአንድ ጫፍ ውፅዓት ብቻ የሚያቀርብ ከሆነ፣ በፊት መጨረሻ ላይ ልዩነት ማጉያ ደረጃን ይጨምሩ።

(3) የማጣሪያ መዘግየትን ይቀንሱ

የ RC ማጣሪያዎች እና ዲጂታል ማጣሪያዎች የደረጃ መዘግየትን ያስተዋውቃሉ። በከፍተኛ ፍጥነት አፕሊኬሽኖች ውስጥ፣ የማጣሪያውን የመቁረጥ ድግግሞሽ በበቂ ሁኔታ ከፍ ያድርጉት፣ ወይም  ዝቅተኛ መዘግየት፣ መስመራዊ-ደረጃ  ማጣሪያዎችን ይጠቀሙ። ለከፍተኛ-ድግግሞሽ ጫጫታ በእውነት መወገድ ለሚያስፈልገው፣ ጥሬ ምልክቶችን ከመጠን በላይ ከማጣራት ይልቅ ከአንግል ስሌት በኋላ ማለስለስ ያስቡበት።

(4) በቀለበት እና በአነፍናፊ መካከል ያለውን የአየር ልዩነት ያሻሽሉ።

ከመጠን በላይ የአየር ክፍተት የሲግናል ስፋትን ይቀንሳል; በጣም ትንሽ የሆነ ክፍተት በከፍተኛ ፍጥነት በንዝረት ምክንያት የመቧጨር አደጋ አለው። በተለምዶ ከ የሆነ የአየር ክፍተት  0.3-1.0 ሚሊ ሜትር  እንደ ቀለበት ዝርዝሮች እና ዳሳሽ ስሜታዊነት ላይ በመመስረት ይምረጡ እና ጥሩውን ዋጋ በሙከራ ይወስኑ።

(5) ተገቢውን መከላከያ እና መሬትን መትከል

የኤሌክትሮማግኔቲክ ትስስርን ለመቀነስ የተከለለ የተጠማዘዘ-ጥንድ ኬብሎችን ይጠቀሙ፣ ጋሻውን በአንድ ነጥብ ላይ ያርቁ እና ገመዱን ከሞተር ኤሌክትሪክ መስመሮች እና ከፍተኛ ወቅታዊ ምልክቶች ያርቁ።

3. የአልጎሪዝም ደረጃ -የ 'ሃርድዌር' ጉድለቶችን ለማካካስ 'ሶፍትዌር' ይጠቀሙ

ከሃርድዌር ማሻሻያዎች በኋላ፣ የቀሩ ልዩነቶች በአልጎሪዝም የበለጠ ሊስተካከሉ ይችላሉ።

(1) ከመስመር ውጭ ማስተካከል እና የጠረጴዛ ማካካሻ

በዝቅተኛ ፍጥነት እና በተረጋጋ ሁኔታ የመግነጢሳዊ ኢንኮደር ሙሉ ክብ መለካትን ለማከናወን ከፍተኛ ትክክለኛነት ያለው የማጣቀሻ ኢንኮደር (ለምሳሌ ኦፕቲካል ኢንኮደር) ይጠቀሙ፣ በየቦታው ያለውን ልዩነት ይመዝግቡ እና የማካካሻ ጠረጴዛ ይገንቡ። በእውነተኛው ቀዶ ጥገና ወቅት, አሁን ባለው አቀማመጥ ላይ በመመስረት እርማቱን ይመልከቱ.

ይህ ዘዴ በየወቅቱ የሚከሰቱትን የሂደት ልዩነቶችን በተሳካ ሁኔታ ያስወግዳል, ነገር ግን በከፍተኛ ፍጥነት በሚታዩ ተጨማሪ ተለዋዋጭ ልዩነቶች ላይ የተወሰነ ተጽእኖ አለው.

(2) ተለዋዋጭ ደረጃ ማካካሻ

ልዩነቶች በዋናነት በሲግናል ሰንሰለቱ ውስጥ ካለው ቋሚ መዘግየት ከተነሱ የማዕዘን መዘግየቱን በ፡ አስሉት፡-

የት  w  የማዕዘን ፍጥነት እና t _d አጠቃላይ የስርዓት መዘግየት ነው. በተወሰነ የፍጥነት ክልል ውስጥ የከፍተኛ ፍጥነት ትክክለኛነትን በከፍተኛ ሁኔታ ሊያሻሽል የሚችለውን ይህንን ማካካሻ ወደ የውጤት አንግል ይመግቡ።

(3) ተስማሚ ማጣሪያ እና ተመልካቾች

ለነሲብ ጂተር በከፍተኛ ፍጥነት የካልማን ማጣሪያዎችን፣ ተንሸራታች ሁነታን ተመልካቾችን ወይም ተመሳሳይ ዘዴዎችን በመጠቀም ኢንኮደር አንግልን ከሞተር ሞዴል ጋር በማዋሃድ የእውነተኛውን የማዕዘን ምልክት በመጠበቅ ከፍተኛ ድግግሞሽን ጫጫታ በማፈን።

(4) የሙቀት ማካካሻ

የሙቀት-አመክንዮ ለውጦች በእንደገና ላይ ያሉ ለውጦች የሲግናል ስፋት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራሉ. የሙቀት-አምፕሊቱድ/ደረጃ ማካካሻ ሞዴል ለመመስረት የሙቀት ዳሳሹን ከመቀየሪያው አጠገብ ያስቀምጡ እና የእውነተኛ ጊዜ እርማትን ይተግብሩ።

IV. የጉዳይ ጥናት አጭር መላ ፍለጋ

ሰርቮ ሞተር ከመግነጢሳዊ ኢንኮደር 15,000 በደቂቃ ወደ 3.5° የሚደርስ የወቅታዊ ዙር መዛባትን አሳይቷል። ቡድኑ የሚከተሉትን ደረጃዎች ተከትሏል-

1. የሜካኒካል ቁጥጥር : የቀለበት ኮአክሲያሊቲ 0.08 ሚሜ ተገኝቷል; እንደገና ከተጫነ በኋላ ወደ 0.03 ሚሜ ተቀንሷል, እና ልዩነት ወደ 2.1 ° ዝቅ ብሏል.

2. ዳሳሽ መተካት ፡ መደበኛው የሆል ዳሳሽ በከፍተኛ ባንድዊድዝ ቲኤምአር ልዩነት ዳሳሽ ተተክቷል፣ እና የማጣሪያ መቁረጫ ድግግሞሽ ከ20 kHz ወደ 100 kHz ከፍ ብሏል -ዲቪዬሽን ወደ 0.9° ዝቅ ብሏል።

3. የአልጎሪዝም ማካካሻ ፡ የቋሚ መዘግየት መጋቢ ማካካሻ ታክሏል፣ በመቀጠልም በሙከራ አግዳሚ ወንበር ላይ ሙሉ ክብ ከመስመር ውጭ ማስተካከል። የመጨረሻው የከፍተኛ ፍጥነት ደረጃ መዛባት  0.3° ውስጥ ቁጥጥር ተደርጓል።የቁጥጥር መስፈርቶችን በማሟላት በ

ይህ ሁኔታ ያሳያል - የሜካኒካል ፣ ኤሌክትሪክ እና አልጎሪዝም ማሻሻያ ጥምረት ጥሩ ውጤት ያስገኛል። አንድ ልኬት ብዙውን ጊዜ የችግሩን ክፍል ብቻ እንደሚፈታ .

ማጠቃለያ

በሮቦት መግነጢሳዊ ኢንኮደር ዳሳሽ ውስጥ ያለው የማግኔት ቀለበቱ የደረጃ መዛባት በከፍተኛ ፍጥነት በባህሪው ሁለገብ ችግር ነው። የሜካኒካል ተከላ ስህተቶች፣ በቂ ያልሆነ ሴንሰር ባንድዊድዝ፣ የምልክት መዘግየት፣ የመግነጢሳዊ መስክ ጥራት ወረደ እና የኤሌክትሮማግኔቲክ ጣልቃገብነት ሁሉም በከፍተኛ ፍጥነት ይጨምራል።

መላ በሚፈልጉበት ጊዜ ቅደም ተከተሎችን ይከተሉ  ፡ መካኒኮች መጀመሪያ፣ ከዚያ ኤሌክትሪክ፣ ከዚያም አልጎሪዝም ፡-

·  በመጀመሪያ, coaxiality, ተለዋዋጭ ሚዛን, እና የአየር ክፍተት በጽኑ የተቋቋመ መሆኑን ያረጋግጡ;

·  ከዚያም የንጹህ እና ዝቅተኛ መዘግየት ምልክቶችን ለማረጋገጥ የሲግናል ምርጫን እና የሲግናል ሰንሰለቱን ያመቻቹ;

·  በመጨረሻም ቀሪ ስህተቶችን 'ለማስተካከል' የካሊብሬሽን እና የማካካሻ ስልተ ቀመሮችን ይጠቀሙ።

ለአብዛኛዎቹ ባለከፍተኛ ፍጥነት አፕሊኬሽኖች፣ ከእንደዚህ አይነት ስልታዊ ማሻሻያ በኋላ፣ የማግኔቲክ ኢንኮደር ደረጃ ልዩነት ተቀባይነት ባለው ክልል ውስጥ ሊቆይ ይችላል፣ ይህም የሰርቪ ስርዓቱ በከፍተኛ ፍጥነት እንኳን የተረጋጋ እና ትክክለኛ ሆኖ እንዲቆይ ያስችለዋል።