Ռոբոտի մագնիսական կոդավորիչի սենսորների ազդանշանային ցնցում – ախտանշանների բուժումից մինչև արմատական ​​պատճառի համակարգված լուծում

1. Ազդանշանային ցնցում. հիմնական ցավի կետը ռոբոտների համատեղ հսկողության մեջ

Այն կիրառություններում, որոնք պահանջում են դիրքի խիստ հսկողություն, ինչպիսիք են ռոբոտի միացումները, թեքվող բլոկները և բարձր ճշգրտության սերվո համակարգերը. մագնիսական կոդավորիչներն արագորեն փոխարինում են ավանդական օպտիկական կոդավորիչներին՝ իրենց ոչ կոնտակտային աշխատանքի, բարձր հուսալիության և երկար սպասարկման ծառայության շնորհիվ: Այնուամենայնիվ, շատ ինժեներներ վրիպազերծման ժամանակ բախվում են հիասթափեցնող խնդրի՝  անկայուն անկյունային ընթերցումներ, պարբերական թռիչքներ կամ պատահական աղմուկ.

Ազդանշանի ցնցման դրսևորումները բազմազան են. ցածր արագության դեպքում բարձր հաճախականության փոքր ամպլիտուդի անկյան ցատկերը առաջացնում են արագության հանգույցի տատանումներ, դիրքավորման ցնցումներ և մեծ ոլորող մոմենտ ալիքի բարձրացում; A/B քառակուսի ելքերի իմպուլսային լայնությունները դառնում են անհավասար, իսկ փուլային տարբերությունը տատանվում է շուրջ 90°; ծանր դեպքերում առաջանում են կապի շրջանակի կորուստներ և տվյալների խափանումներ, որոնք ուղղակիորեն նսեմացնում են կառավարման ճշգրտությունը, առաջացնելով շարժիչի աննորմալ աղմուկ կամ նույնիսկ առաջացնելով համակարգի անջատումները:

Ինչպես նշել է ինժեներներից մեկը առցանց ֆորումում.  «A/B-ի զարկերակային լայնությունները դուրս են գալիս մագնիսական կոդավորիչի ցնցումից, նույնիսկ հաստատուն արագությամբ, լայնություններն անհավասար են, մինչդեռ օպտիկական կոդավորիչն այս խնդիրը չունի»:  համեմատությունը ընդգծում է խնդրի էությունը.  Այս մշակում դասավորություն, մագնիսական շղթայի ձևավորում, ազդանշանի ամբողջականություն և ծրագրային .

2. Ազդանշանային ցնցումների երեք հիմնական պատճառները

2.1 Մեխանիկական տեղադրման սխալներ – Ամենատարածված մեղավորը

Մագնիսական կոդավորիչները չափազանց զգայուն են օդային բացվածքի, համակցվածության, թեքության և մագնիսական էքսցենտրիկության նկատմամբ:  Չափազանց էքսցենտրիկությունը  տեղափոխում է մագնիսական դաշտի կենտրոնը, աղավաղում է սինուսոիդային ազդանշանները և առաջացնում է պարբերական անկյունային սխալներ.  չափազանց մեծ կամ չափազանց փոքր օդային բացը  փոխում է առաջացած ազդանշանի ամպլիտուդը, նվազեցնում ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը և մեծացնում ցնցումները.  առանցքի թեքությունը  առաջացնում է դաշտի ասիմետրիկ բաշխում և ալիքի ձևի աղավաղում: Նույնիսկ 0,5 մմ էքսցենտրիկությունը կարող է առաջացնել զգալի երկրորդ ներդաշնակ սխալներ պտտման բարձր արագությամբ:

2.2 Մագնիսական դաշտ և շրջակա միջավայրի միջամտություն

Շարժիչի ծայրերից մոլորված արտահոսքի հոսքը, ինվերտերի ճառագայթումը և բարձր էներգիայի մալուխների զուգակցված մագնիսական դաշտերը կարող են ուղղակիորեն հայտնվել կոդավորիչի զգայական հարթության վրա՝ առաջացնելով ազդանշանի թռիչքներ: Մետաղական փակագծերում և շարժիչի պատյաններում առաջացած պտտվող հոսանքները նույնպես թուլացնում կամ աղավաղում են օգտակար մագնիսական դաշտը: Ավելին, մագնիսական կոդավորիչները խիստ զգայուն են դաշտի ուժի նկատմամբ և ենթակա են ուժեղ թրթռումների խիստ արդյունաբերական միջավայրերում:

2.3 Էլեկտրական և կապի խնդիրներ

Էլեկտրաէներգիայի մատակարարման չափազանց մեծ ալիքը, լողացող հիմքերը և ոչ պատշաճ միակողմանի պաշտպանիչ հիմնավորումը առաջացնում են ընդհանուր ռեժիմի միջամտություն: I⊃2;C հաղորդակցությունը, հատկապես բարձր արագությամբ կամ երկար հեռավորությունների վրա, խոցելի է միջամտության համար, ինչը հանգեցնում է տվյալների խափանումների և ցնցումների: SPI հաղորդակցությունը կարող է նաև տուժել ժամանակի անհամապատասխանությունից և բիթային սխալների բարձր մակարդակից, ինչը հանգեցնում է տվյալների անոմալիաների:

3. 'Chip-Level'-ից մինչև 'System-Level' լուծումներ

Ազդանշանային ցնցումների հասցեագրումը պահանջում է համապարփակ, համակարգային մոտեցում:

Սարքավորման ասպեկտներ.  Մագնիսների տեղադրումը պետք է հետևի 'երեք առանցքների' հավասարեցման սկզբունքին` առանցքի հավասարեցում, ուղղահայաց բացերի ճշգրիտ կառավարում (խորհուրդ է տրվում 0,5 մմ – 2,0 մմ) և զուգահեռության ապահովում: Օդային բացը պետք է պահպանվի հանդուրժողականության սահմաններում, իսկ համակցվածության շեղումը պետք է վերահսկվի 0,03 մմ-ից ցածր: PCB-ի վրա պղնձի թափելը և երթուղին արգելված են կոդավորիչի չիպի տակ; SPI-ի և MCU-ի կապիչների միջև հեռավորությունը պետք է լինի 10 սմ-ի սահմաններում: Էլեկտրամատակարարման ալիքը պետք է պահվի 10 մՎ-ից ցածր՝ կիրառելով բազմաստիճան անջատում:

Հաղորդակցման ասպեկտներ.  Նախընտրեք SPI ինտերֆեյսը I⊃2;C-ից – ապարատային SPI-ն առաջարկում է շատ ավելի լավ աղմուկի իմունիտետ, քան bit-banged I⊃2;C: SPI գծերը պետք է օգտագործեն պաշտպանված ոլորված զույգ մալուխներ՝ դիֆերենցիալ ազդանշաններով, որոնք փաթաթված են հողային լարերով՝ EMI-ը նվազեցնելու համար: Հաղորդակցման արագության և ժամանակի պարամետրերը պետք է ճշգրտորեն համընկնեն, որպեսզի բիթային սխալների մակարդակը պահվի ընդունելի սահմաններում:

Ալգորիթմական ասպեկտներ.  Կիրառել սխալների փոխհատուցման ալգորիթմներ՝ ծրագրային ապահովման մեջ մեխանիկական տեղադրման շեղումները շտկելու համար. օգտագործել թվային ֆիլտրում` ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը բարելավելու համար. և օպտիմիզացնել տրամաբանությունը բազմապտույտ հաշվիչի վարարման համար: Դինամիկ առաջընթացի փոխհատուցումը և հարմարվողական PID թյունինգը կարող են նաև արդյունավետ կերպով ճնշել փոխանցման հետընթացի հետևանքով առաջացած հետաձգման հետևանքները:

4. Մագնիս նյութի որակը – ազդանշանի կայունության «հիմքը»:

Ազդանշանային ցնցումների լուծումներ քննարկելիս հաճախ անտեսվում է մեկ հիմնարար ասպեկտ՝  բուն մագնիսի որակը : Մագնիսական կոդավորիչի ճշգրտությունը նախ որոշվում է մագնիսական դաշտի բաշխման միատեսակությամբ և կայունությամբ: Էժան մագնիսները կարող են տուժել ասիմետրիկ բևեռներից կամ դաշտի անհավասար ուժից՝ առաջացնելով ելքային կորի պարբերական աղավաղում: Հիմնական պարամետրերը, ինչպիսիք են ռեմանենտությունը (Br) և մակերեսային դաշտի միատեսակությունը, հավասարապես կարևոր են:

5. Hangzhou SDM. մագնիսական նյութերի խորը արմատավորված խաղացող

Մագնիսական նյութերի հիմնարար տիրույթում  Hangzhou SDM Magnetics Co., Ltd.-ն  ուշադրության արժանի ընկերություն է: Այն հիմնադրվել է 2009 թվականին և գտնվում է Հանչժոու քաղաքում, այն ազգային բարձր տեխնոլոգիական ձեռնարկություն է, որը նվիրված է մագնիսներին և մագնիսական լուծումներին:

Ռոբոտաշինության արագ աճող արդյունաբերության ֆոնին SDM-ն օգտագործում է իր խորը փորձը հազվագյուտ երկրային մշտական ​​մագնիսների ոլորտում՝ ակտիվորեն ընդլայնելու ռոբոտաշինության հետ կապված ծրագրերը:

Robot Magnetic Encoder Sensors-ի համար բարձր արդյունավետության մշտական ​​մագնիսները «պաշտպանության առաջին գիծն» են ազդանշանի կայունությունն ապահովելու և ցնցումները ճնշելու համար: SDM-ի տեխնիկական ուժեղ կողմերը մագնիսի ձևակերպման, մագնիսական շղթայի ձևավորման և մագնիսական հավաքման համակարգերում այն ​​լավ դեր է խաղում վերին հոսքի նյութական շղթայում՝ մատակարարելով հարմարեցված մագնիսական լուծումներ դաշտի ավելի միասնական բաշխմամբ և ավելի լավ ջերմաստիճանի կայունությամբ կոդավորիչների համար՝ դրանով իսկ նվազեցնելով մագնիսի ցածր որակի պատճառով առաջացած ցնցումները հենց աղբյուրում:

Քանի որ ռոբոտաշինության մեջ բարձր ճշգրտության դիրքի հետադարձ կապի պահանջարկը շարունակում է աճել, մագնիսական կոդավորիչներում ազդանշանի ցնցման խնդիրը կարժանանա ավելի մեծ ուշադրության: Հիմնական բուժումը ծայրից ծայր օպտիմալացումն է՝ մագնիսական նյութերից մինչև համակարգի ինտեգրում: SDM-ի դերն այս շղթայում արժանի է արդյունաբերության մշտական ​​ուշադրությանը: