Робот магниттік кодтаушы датчиктерінің сигналдық дірілдері – симптомдарды емдеуден бастап жүйелі түрде негізгі себептерді шешуге дейін

1. Сигналдың дірілдеу: робот буынды басқаруындағы негізгі ауырсыну нүктесі

Қатаң позицияны бақылауды талап ететін қолданбаларда, мысалы, робот буындары, көлбеу қондырғылары және жоғары дәлдіктегі сервожүйелер – Магниттік кодтағыштар байланыссыз жұмысының, жоғары сенімділігінің және ұзақ қызмет ету мерзімінің арқасында дәстүрлі оптикалық кодтағыштарды жылдам ауыстырады. Дегенмен, көптеген инженерлер нақты жөндеу кезінде көңілсіз мәселеге тап болады:  тұрақсыз бұрыш көрсеткіштері, мерзімді секірулер немесе кездейсоқ шу..

Сигнал дірілінің көріністері әртүрлі: төмен жылдамдықта жоғары жиілікті кіші амплитудалы бұрыштық секірулер жылдамдық циклінің ауытқуын, позициялық дүмпулерді және момент толқынының жоғарылауын тудырады; A/B квадраттық шығыстарының импульстік ені біркелкі емес, фазалар айырмашылығы 90° шамасында дірілдейді; ауыр жағдайларда байланыс кадрының жоғалуы және деректер ақаулары орын алады, бұл басқару дәлдігін тікелей төмендетеді, қозғалтқыштың қалыпты шуылын тудырады немесе тіпті жүйенің тоқтатылуына әкеледі.

Бір инженер онлайн форумда атап өткендей:  'Магниттік кодтағыш дірілден шығатын A/B импульстік ені – тұрақты жылдамдықта болса да, ені біркелкі емес, ал оптикалық кодтаушыда мұндай мәселе жоқ.'  Бұл салыстыру мәселенің мәнін көрсетеді: магниттік кодтағыштардағы сигналдық діріл,  зақымдалуы емес , ақаулы фактор болып табылады. керісінше, көптеген факторлардың  аппараттық құралдың орналасуы, магниттік схеманың дизайны, сигналдың тұтастығы және бағдарламалық қамтамасыз етуді өңдеу.

2. Сигналдың дірілінің үш негізгі себебі

2.1 Механикалық орнату қателері – ең көп тараған кінәлі

Магниттік кодтаушылар ауа саңылауына, коаксиалдылыққа, көлбеулікке және магнит эксцентриктілігіне өте сезімтал.  Шамадан тыс эксцентристік  магнит өрісінің центрін жылжытады, синусоидалы сигналдарды бұрмалайды және периодтық бұрыш қателерін енгізеді;  тым үлкен немесе тым аз ауа саңылауы  индукцияланған сигнал амплитудасын өзгертеді, сигнал-шу қатынасын нашарлатады және дірілді арттырады;  осьтік көлбеу  өрістің асимметриялық таралуын және толқын пішінінің бұрмалануын тудырады. Тіпті 0,5 мм эксцентриситет жоғары айналу жылдамдығында маңызды екінші гармоникалық қателерді енгізуі мүмкін.

2.2 Магниттік өріс және қоршаған ортаның кедергісі

Қозғалтқыш ұштарынан ағып кету ағыны, инверторлық сәулелену және жоғары қуатты кабельдердегі байланыстырылған магнит өрістері кодердің сезгіш жазықтығына тікелей түсіп, сигналдың секірулерін тудыруы мүмкін. Металл кронштейндер мен мотор корпустарында индукцияланған құйынды токтар да пайдалы магнит өрісін әлсіретеді немесе бұрмалайды. Сонымен қатар, магниттік кодтағыштар өріс күшіне өте сезімтал және қатал өндірістік ортада күшті тербелістерге сезімтал.

2.3 Электр және байланыс мәселелері

Қуат көзінің шамадан тыс толқыны, қалқымалы жерлер және дұрыс емес бір жақты экрандаушы жерге қосу жалпы режимдегі кедергілерді тудырады. I⊃2;C байланысы, әсіресе жоғары жылдамдықта немесе ұзақ қашықтықта, кедергілерге осал болып, деректер ақаулары мен дірілге әкеледі. SPI байланысы сонымен қатар уақыт сәйкессіздігінен және жоғары бит қателерінің жылдамдығынан зардап шегуі мүмкін, бұл деректер ауытқуларына әкеледі.

3. 'Чип-деңгейінен' 'Жүйе деңгейі' шешімдеріне

Сигналдың дірілін жою кешенді, жалпы жүйелік тәсілді талап етеді.

Аппараттық аспектілер:  Магнитті орнату 'үш осьті' туралау принципіне сәйкес болуы керек – осьтік туралау, тік саңылауларды дәл бақылау (ұсынылады 0,5 мм – 2,0 мм) және параллельділік кепілдігі. Ауа саңылауын төзімділік шегінде ұстау керек, ал коаксиалды ауытқуды 0,03 мм-ден төмен бақылау керек. ПХД-да кодер микросхемасының астында мыс құюға және бағыттауға тыйым салынады; SPI түйреуіштері мен MCU түйреуіштері арасындағы қашықтық 10 см шегінде сақталуы керек. Қуат көзінің толқыны 10 мВ-тан төмен болуы керек, көп сатылы ажырату қолданылады.

Байланыс аспектілері:  I⊃2;C-ден SPI интерфейсіне артықшылық беріңіз – SPI аппараттық құралы I⊃2;C биттік соққыға қарағанда әлдеқайда жақсы шу иммунитетін ұсынады. SPI желілері EMI азайту үшін жер сымдарымен оралған дифференциалды сигналдары бар экрандалған бұралған жұп кабельдерді пайдалануы керек. Байланыс жылдамдығы мен уақыт параметрлері бит-қате жылдамдығын қолайлы шектерде ұстау үшін дәл сәйкес келуі керек.

Алгоритмдік аспектілер:  Бағдарламалық құралдағы механикалық орнату ауытқуларын түзету үшін қателерді өтеу алгоритмдерін қолдану; сигнал-шуыл қатынасын жақсарту үшін цифрлық сүзгіні пайдалану; және көп айналымды қарсы толып кетуді өңдеу үшін логиканы оңтайландыру. Алға қарай динамикалық өтемақы және адаптивті PID баптау да беріліс кері әсерінен туындаған кешігу әсерлерін тиімді басуы мүмкін.

4. Магнит материалының сапасы – Сигнал тұрақтылығының 'іргетасы'

Сигнал діріліне қатысты шешімдерді талқылағанда, бір негізгі аспект жиі назардан тыс қалады:  магниттің өзі . Магниттік кодтаушының дәлдігі алдымен магнит өрісінің таралуының біркелкілігі мен тұрақтылығымен анықталады. Арзан магниттер асимметриялық полюстерден немесе біркелкі емес өріс кернеуінен зардап шегуі мүмкін, бұл шығыс қисығының мерзімді бұрмалануын тудырады. Реманенттілік (Br) және беттік өрістің біркелкілігі сияқты негізгі параметрлер бірдей маңызды.

5. Ханчжоу SDM: магниттік материалдардағы терең тамырлы ойыншы

Магниттік материалдардың негізгі саласында  Hangzhou SDM Magnetics Co., Ltd.  атап өтуге тұрарлық компания болып табылады. 2009 жылы негізі қаланған және штаб-пәтері Ханчжоу қаласында орналасқан, бұл магниттер мен магниттік шешімдерге арналған ұлттық жоғары технологиялық кәсіпорын.

Қарқынды дамып келе жатқан робототехника индустриясының аясында SDM робототехникаға қатысты қосымшаларды белсенді түрде кеңейту үшін сирек кездесетін тұрақты магниттердегі терең тәжірибесін пайдаланады.

Робот магниттік кодтаушы сенсорлары үшін өнімділігі жоғары тұрақты магниттер сигналдың тұрақтылығын қамтамасыз етуде және дірілдерді басуда 'бірінші қорғаныс желісі' болып табылады. SDM-нің магнитті құрастырудағы, магниттік контурды жобалаудағы және магнитті құрастыру жүйелеріндегі техникалық күшті жақтары оны материалдың жоғарғы тізбегінде маңызды рөл атқаратындай етіп орналастырады – өрістің біркелкі таралуымен және кодерлер үшін жақсырақ температура тұрақтылығымен теңшелген магниттік шешімдерді ұсынады, осылайша дәл көздегі магнит сапасының төмендігінен туындаған дірілдерді азайтады.

Робототехникадағы жоғары дәлдіктегі кері байланыстың сұранысы артып келе жатқандықтан, магниттік кодерлердегі сигналдық діріл мәселесіне көбірек көңіл бөлінеді. Негізгі ем – магниттік материалдардан жүйені біріктіруге дейінгі ұшты оңтайландыруда. Осы тізбектегі SDM рөлі саланың тұрақты назарына лайық.