Hogyan értelmezhető a felbontási szög pontossága és az elektromos hiba?

A motorvezérlésnél, az új energiájú járművek elektromos meghajtásánál, a szervorendszer kiválasztásánál vagy a tesztelésnél a mérnökök leggyakrabban a következőket kérdezik: 'Milyen a feloldó pontossága?' Az adatlapokon azonban gyakran szerepelnek olyan paraméterek, mint 'Elektromos hiba ≤ ±10′', 'Szögpontosság ±15′', ami könnyen megoldható, '6 bites felbontás' stb. összezavarni az embereket.

Az elektromos hiba és a szögpontosság ugyanaz? Pontosan mekkora a 10′? Hogyan kell elolvasni az adatlapot anélkül, hogy megtévesztenék a számok?

I. Először is különböztessen meg két fogalmat: Szögpontosság ≠ Elektromos hiba

Maga a rezolver analóg szinusz/koszinusz jeleket ad ki, nem pedig közvetlenül digitális szöget. A szögérték meghatározásához utólagos RDC-re (rezolver-digitális átalakítóra) vagy szoftveres demodulációra van szükség.

Ezért az, amit általában 'szögpontosságnak' nevezünk, valójában egy  rendszerszintű specifikáció  , amely legalább a következőket tartalmazza:

• A megoldó saját elektromos hibája

• Dekóder (RDC) hiba

• Szerelési excentricitás és szerelési tűrések

• Kábel-, árnyékolás- és jelkondicionálási hibák

Az 'elektromos hiba' a feloldótest belső szögeltérése ideális dekódolási körülmények között. Felfogható úgy, mint a feloldó 'nyers pontossága'.

Egy analógia:

• A feloldó elektromos hibája olyan, mint magának a vonalzónak a beosztási hibája;

• A szögpontosság olyan, mint a végső mérési hiba, amikor a vonalzót egy munkadarab mérésére használja.

• Az, hogy a vonalzó pontos-e, az elektromos hibától függ; Az, hogy a mérés pontos-e, attól is függ, hogy mennyire stabil a keze, és milyen finoman olvassa le.

Tehát az elektromos hiba a feloldó alapvető belső specifikációja, de nem ez a teljes történet a rendszer pontosságával kapcsolatban.

II. Mi az elektromos hiba és honnan ered?

Ideális gerjesztés és ideális dekódolási feltételek mellett a rezolver kimeneti jeleiből számított szög és a valódi mechanikai szög közötti eltérés az elektromos hiba.

A közös mértékegység az ívperc, jelölése ′.

Átalakítás:

•  1° = 60′

•  10′ = 10/60° ≈ 0,167°

•  1′ ≈ 0,0167°

Például, ha az adatlap azt írja ki, hogy 'Elektromos hiba ≤ ±10′', az azt jelenti, hogy a dekódolt szög és a valódi szög közötti eltérés bármely helyzetben nem haladja meg a 10 ívpercet, körülbelül 0,167°-ot.

Az elektromos hibák fő forrásai a következők:

Ezek a tényezők együttesen alkotják a feloldó elektromos hibagörbéjét.

III. Hogyan olvasható az 'Elektromos hiba' egy adatlapon?

Ha egy adatlapon az 'Elektromos hiba ≤ ±10′' szöveget látja, ne csak a számot nézze. Először tegyél fel három kérdést:

1. Az egység mechanikus vagy elektromos szögű?

Ez különösen fontos a többpólusú feloldóknál.

Az egypólusú rezolvernél a mechanikai szög egyenlő az elektromos szöggel, így nincs szükség különbségtételre. De többpólusú feloldók esetén:

Elektromos szög = Mechanikai szög × A póluspárok száma

Ha egy 4 pólusú páros feloldó 'Elektromos hiba ≤ ±10′' értéket ad meg, és ez elektromos szöghibára utal, akkor az egyenértékű mechanikai szöghiba csak:

10′ ÷ 4 = 2,5′

A mechanikai pontosság valójában nagyobb.

De ha ±10′ mechanikai szöghibát ad meg, akkor az egyenértékű elektromos szöghiba a következő lesz:

10′ × 4 = 40′ ≈ 0,667° elektromos

Ez megközelítheti a FOC (field-oriented control) alkalmazások felső határát.

Ezért, ha elektromos hibát lát, először ellenőrizze, hogy mechanikai szöghiba vagy elektromos szög hiba.  Sok feloldógyártó alapértelmezés szerint elektromos szögtartományhibát alkalmaz, de a gyakorlatok eltérőek. Ha szükséges, kérje az eredeti gyártótól a pontosítást.

2. Mik a vizsgálati feltételek?

Az elektromos hiba nincs rögzítve; a hőmérséklet, a sebesség, a gerjesztési feszültség és a frekvencia befolyásolja.

A gyakori adatlapkijelentések a következők:

·  Szobahőmérséklet elektromos hiba ≤ ±10′

·  Teljes hőmérsékletű elektromos hiba ≤ ±15′

·  0-10000 ford./perc dinamikus hiba ≤ ±20′

Nem elég csak a szobahőmérsékletre vonatkozó specifikációt nézni. Az új energiájú járművek elektromos hajtásainál, magas hőmérsékletű szervo-alkalmazásoknál stb. ügyelni kell az elektromos hibákra a teljes hőmérséklet- és fordulatszám-tartományban.

3. Maximális hiba, csúcstól csúcsig vagy RMS?

Az elektromos hiba többféleképpen kifejezhető:

•  Maximális abszolút hiba : az összes mért pont maximális abszolút eltérése

•  Peak-to-peak hiba : a maximális pozitív eltérés és a maximális negatív eltérés különbsége

•  RMS hiba : négyzetgyökér-érték, amely az általános hibaszintet tükrözi

Az adatlapokon általában a 'maximális elektromos hiba' vagy a 'csúcstól csúcsig terjedő elektromos hiba' szerepel. Ha egyszerűen azt írja ki, hogy 'Pontosság ±10′', ez általában a maximális abszolút hiba.

IV. Hogyan kell értelmezni a hibagörbét?

Ha megszerezheti a feloldó teszt jelentését, a legjobb módszer a hibagörbe közvetlen vizsgálata.

Egy tipikus elektromos hibagörbe vízszintes tengelyén mechanikai szög, függőleges tengelyen hiba van. A görbe alakja segít azonosítani a hibaforrásokat.

Gyakori hibajellemzők:

Általános szabály:

Minél simább és szabályosabb a hibagörbe, annál stabilabb a feloldó gyártási folyamata, és a hiba előre látható és kompenzálható.
Ha a görbén sok hiba vagy nagy ugrás van, először ellenőrizze a tesztkörnyezetet, az árnyékolást és a gerjesztő jel minőségét, ahelyett, hogy rohanna a feloldó pontosságának megítélésére.

A szervohajtásokban vagy elektromos hajtásrendszerekben egyes megoldások hibakompenzációs táblázatokat valósítanak meg. A kompenzáció azonban megköveteli, hogy a hiba megismételhető legyen. Ha a hiba tesztenként változik, a kompenzáció értelmetlen.

V. Rövid gyakorlati módszer az elektromos hiba mérésére

Ha saját maga szeretné mérni a rezolver elektromos hibáját, az alapvető megközelítés a következő:

1. Szögreferenciaként használjon nagy pontosságú kódolót, optikai rácsot vagy indexelő fejet.

2. Adjon szabványos gerjesztő jeleket a feloldónak.

3. Egyidejűleg szerezze be a feloldó szinusz/koszinusz kimeneteit.

4. Dekódolja a szöget RDC-n vagy algoritmuson keresztül.

5. Hasonlítsa össze a referenciaszöggel, és rögzítse a hibát 360° felett.

6. Számítsa ki a maximális hibát, csúcstól csúcsig, RMS-t, és rajzolja meg a hibagörbét.

Óvintézkedések a tesztelés során:

• A sebességet tartsa alacsonyan, hogy elkerülje a dinamikus hibák keveredését.

• Használjon rövid kábeleket, differenciálművet és árnyékolást.

• Állítsa be a gerjesztési frekvenciát és a feszültséget a tényleges működési feltételeknek megfelelően.

• Többpólusú rezolvereknél egyértelműen rögzítse, hogy az eredmény elektromos vagy mechanikus szög.

VI. Hogyan lehet ezeket a specifikációkat használni a kiválasztás során?

Példa:

Tegyük fel, hogy egy motornak 4 póluspárja van, és a FOC vezérléshez elektromos szöghibát kell szabályozni 1° elektromos tartományon belül.

Ha a rezolver elektromos hibája ±10′ elektromos, azaz körülbelül ±0,167° elektromos, akkor a test hibája kicsi. A dekóder és szerelési hibák hozzáadása után a teljes rendszer elektromos szöghibája továbbra is 1°-on belül tartható, így a megoldás megvalósítható.

Ha azonban egy másik feloldó ±10′ mechanikai szöghibát ad meg, akkor egy 4 póluspáros motornál az elektromos szöghibát körülbelül ±0,667°-ra erősíti fel. A dekódolási és összeszerelési tűréshatárok hozzáadása után a teljes elektromos szöghiba megközelítheti vagy akár meg is haladhatja az 1°-ot, ami újraértékelést igényel.

Ezért a feloldó kiválasztásakor ne egyszerűen hasonlítsa össze a számokat; konvertálja az összeset egységesen elektromos szöggé, majd adja hozzá a rendszerhiba-költségvetést.

Következtetés

Az elektromos hiba a rezolver test pontosságának fő mutatója, de nem ez a teljes történet a rendszer szögpontossága szempontjából. A feloldó pontosságának megfelelő megértéséhez három kulcsfontosságú szempont szükséges:

1. Az elektromos hiba és a rendszerszintű szögpontosság megkülönböztetése;

2. Ellenőrizze, hogy az egység mechanikus vagy elektromos szögű-e;

3. Vegye figyelembe a tesztkörülményeket, a hibagörbéket és a tényleges működési feltételeket.

Az egy dolog, hogy a szám jól mutat-e a papíron; a végső kritérium, hogy a rendszerbe integrálva stabil-e és pontos-e.