Kuidas tõlgendada lahendaja nurga täpsust ja elektrilisi tõrkeid?

Mootori juhtimise, uute energiasõidukite elektriajamite, servosüsteemide valimise või testimise puhul küsivad insenerid kõige sagedamini: 'Milline on selle lahendaja täpsus?' Kuid andmelehtedel on sageli loetletud sellised parameetrid nagu 'Elektriline viga ≤ ±10′', 'Nurga täpsus ±15′ jne, mis saab hõlpsasti lahendada '15' jne. inimesi segadusse ajada.

Kas elektriviga ja nurga täpsus on sama asi? Kui suur on 10′ täpselt? Kuidas peaksite andmelehte lugema, ilma et teid numbrid eksitaks?

I. Esiteks erista kahte mõistet: Nurga täpsus ≠ Elektriline viga

Lahendaja ise väljastab analoogseid siinus-/koosinussignaale, mitte otse digitaalset nurka. Nurga väärtuse saamiseks on vaja järgnevat RDC-d (resolver-digital converter) või tarkvara demoduleerimist.

Seetõttu on see, mida me tavaliselt nimetame 'nurga täpsuseks', tegelikult  süsteemitaseme spetsifikatsioon  , mis sisaldab vähemalt:

• Lahendaja enda elektriviga

• Dekoodri (RDC) viga

• Paigaldamise ekstsentrilisus ja montaaži tolerantsid

• Vead kaablitest, varjestusest ja signaali konditsioneerimisest

'Elektriline viga' on lahendaja keha omane nurkhälve ideaalsetes dekodeerimistingimustes. Seda võib mõista kui lahendaja 'tooret täpsust'.

Analoogia:

• Lahendaja elektriline viga on nagu joonlaua enda astmestusviga;

• Nurga täpsus on nagu lõplik mõõtmisviga, kui kasutate tooriku mõõtmiseks seda joonlauda.

• Kas joonlaud on täpne, sõltub elektrilisest veast; kas mõõtmine on täpne, sõltub ka sellest, kui stabiilne on su käsi ja kui peenelt sa seda loed.

Seega on elektriviga lahendaja põhispetsifikatsioon, kuid see pole kogu süsteemi täpsuse lugu.

II. Mis on elektriviga ja kust see tuleb?

Ideaalse ergastuse ja ideaalsete dekodeerimistingimuste korral on hälve lahendaja väljundsignaalidest arvutatud nurga ja tegeliku mehaanilise nurga vahel elektriline viga.

Ühine ühik on kaareminut, mida tähistatakse tähega '.

Teisendus:

•  1° = 60′

•  10′ = 10/60° ≈ 0,167°

•  1′ ≈ 0,0167°

Näiteks kui andmelehel on kirjas 'Elektriline viga ≤ ±10′', tähendab see, et mis tahes asendis ei ületa dekodeeritud nurga ja tegeliku nurga hälve 10 kaareminutit, ligikaudu 0,167°.

Peamised elektriliste vigade allikad on järgmised:

Need tegurid koos moodustavad lahendaja elektrilise veakõvera.

III. Kuidas lugeda andmelehel teksti 'Elektriline viga'?

Kui näete andmelehel teadet 'Elektriline viga ≤ ±10′', ärge vaadake ainult numbrit. Esitage kõigepealt kolm küsimust:

1. Kas seadme nurk on mehaaniline või elektriline?

See on eriti oluline mitme pooluse lahendajate puhul.

Ühepooluselise lahendaja puhul võrdub mehaaniline nurk elektrinurgaga, seega pole vahet vaja. Kuid mitme pooluse lahendajate jaoks:

Elektriline nurk = mehaaniline nurk × pooluste paaride arv

Kui 4-pooluseline paariline lahendaja määrab 'Elektriline viga ≤ ±10′' ja see viitab elektrilise nurga veale, siis on samaväärne mehaaniline nurgaviga ainult:

10′ ÷ 4 = 2,5′

Mehaaniline täpsus on tegelikult suurem.

Kuid kui see määrab mehaanilise nurga vea ±10′, siis on samaväärne elektrilise nurga viga:

10′ × 4 = 40′ ≈ 0,667° elektriline

See võib läheneda FOC (väljale orienteeritud juhtimise) rakenduste ülempiirile.

Seetõttu, kui näete elektrilist viga, veenduge esmalt, kas tegemist on mehaanilise nurga veaga või elektrilise nurga veaga.  Paljud lahendajate tootjad kasutavad vaikimisi elektrinurga domeeni viga, kuid tavad on erinevad. Vajadusel küsi selgitust originaaltootjalt.

2. Millised on katsetingimused?

Elektriviga ei ole fikseeritud; seda mõjutavad temperatuur, kiirus, ergutuspinge ja sagedus.

Levinud andmelehe avaldused hõlmavad järgmist:

·  Ruumitemperatuuri elektriline viga ≤ ±10′

·  Täistemperatuuri elektriline viga ≤ ±15′

·  0–10000 p/min dünaamiline viga ≤ ±20′

Ainult ruumitemperatuuri spetsifikatsiooni vaatamisest ei piisa. Uute energiasõidukite elektriajamite, kõrge temperatuuriga servorakenduste jms puhul peate pöörama tähelepanu elektrilisele veale kogu temperatuuri ja täiskiiruse vahemikes.

3. Kas see on maksimaalne viga, tipust tipuni või RMS?

Elektrilist viga saab väljendada mitmel viisil:

•  Maksimaalne absoluutviga : maksimaalne absoluutne kõrvalekalle kõigi mõõdetud punktide vahel

•  Peak-to-peak error : erinevus maksimaalse positiivse kõrvalekalde ja maksimaalse negatiivse kõrvalekalde vahel

•  RMS viga : ruutkeskväärtus, mis kajastab üldist veataset

Andmelehtedel on tavaliselt märgitud 'maksimaalne elektriviga' või 'peak-to-peak electric error'. Kui seal on lihtsalt kirjas 'Täpsus ±10′', mõistetakse seda üldiselt maksimaalse absoluutveana.

IV. Kuidas tõlgendada veakõverat?

Kui saate lahendaja testi aruande, on parim viis veakõverat otse kontrollida.

Tüüpilise elektrilise veakõvera horisontaalteljel on mehaaniline nurk ja vertikaalteljel viga. Kõvera kuju aitab tuvastada veaallikaid.

Levinud vea omadused:

Üldreegel:

Mida sujuvam ja korrapärasem on veakõver, seda stabiilsem on lahendaja tootmisprotsess ning viga on prognoositav ja kompenseeritav.
Kui kõveral on palju tõrkeid või suuri hüppeid, kontrollige esmalt testikeskkonda, varjestust ja ergutussignaali kvaliteeti, selle asemel, et kiirustada lahendaja täpsust hindama.

Servoajamites või elektriajamite süsteemides rakendavad mõned lahendused veakompensatsiooni tabeleid. Hüvitis eeldab aga, et viga oleks korratav. Kui viga on iga testi puhul erinev, on kompensatsioon mõttetu.

V. Lühike praktiline meetod elektrivea mõõtmiseks

Kui soovite lahendaja elektrilist viga ise mõõta, on põhiline lähenemisviis järgmine:

1. Kasutage nurga viitena ülitäpset kodeerijat, optilist võret või indekspead.

2. Andke lahendajale standardsed ergastussignaalid.

3. Hankige samaaegselt lahendaja siinus/koosinus väljundid.

4. Dekodeerige nurk RDC või algoritmi abil.

5. Võrrelge võrdlusnurgaga ja registreerige viga üle 360°.

6. Arvutage maksimaalne viga, tipp-to-peak, RMS ja joonistage veakõver.

Ettevaatusabinõud testimise ajal:

• Hoidke kiirus madalal, et vältida dünaamiliste vigade segunemist.

• Kasutage lühikesi kaableid, diferentsiaali kogumist ja varjestust.

• Määrake ergutussagedus ja pinge nii, et need vastaksid tegelikele töötingimustele.

• Mitmepooluseliste lahendajate puhul märkige selgelt, kas tulemuseks on elektriline või mehaaniline nurk.

VI. Kuidas neid spetsifikatsioone valikul kasutada?

Näide:

Oletame, et mootoril on 4 pooluste paari ja FOC-juhtimine nõuab elektrilise nurga vea reguleerimist 1° elektrilise täpsusega.

Kui lahendaja elektriline viga on ±10′ elektriline, st umbes ±0,167° elektriline, on keha viga väike. Pärast dekoodri ja paigaldusvigade lisamist saab süsteemi üldist elektrilist nurga viga hoida 1° piires, seega on lahendus teostatav.

Kui aga mõni muu lahendaja määrab mehaanilise nurga vea ±10′, siis 4-pooluselise paariga mootori puhul võimendub elektrilise nurga viga umbes ±0,667°-ni. Pärast dekodeerimise ja monteerimise tolerantside lisamist võib üldine elektrilise nurga viga läheneda 1°-le või isegi ületada seda, mis nõuab uuesti hindamist.

Seetõttu ärge lahustit valides lihtsalt võrrelge numbreid; teisendada kõik ühtlaselt elektrinurgaks ja seejärel lisada süsteemi veaeelarve.

Järeldus

Elektriline viga on lahendaja korpuse täpsuse põhinäitaja, kuid see pole kogu süsteemi nurga täpsuse lugu. Lahendaja täpsuse õigeks mõistmiseks on olulised kolm põhipunkti:

1. Eristada elektrilist viga ja süsteemitasandi nurga täpsust;

2. Kontrollige, kas seade on mehaanilise või elektrilise nurga all;

3. Võtke arvesse katsetingimusi, veakõveraid ja tegelikke töötingimusi.

Üks asi on see, kas number paberil hea välja näeb; ülim kriteerium on see, kas see on süsteemi integreerituna stabiilne ja täpne.