Bagaimana Untuk Mentafsir Ketepatan Sudut Penyelesai Dan Ralat Elektrik?

Dalam kawalan motor, pemacu elektrik kenderaan tenaga baharu, pemilihan sistem servo atau ujian, jurutera paling kerap bertanya: 'Apakah ketepatan penyelesai ini?' Walau bagaimanapun, lembaran data sering menyenaraikan parameter seperti 'Ralat elektrik ≤ ±10′', 'Ketepatan sudut ±15′', 'Resolusi 16 bit', dsb.

Adakah ralat elektrik dan ketepatan sudut adalah perkara yang sama? Berapa besar sebenarnya 10′? Bagaimanakah anda harus membaca lembaran data tanpa tertipu oleh nombor?

I. Pertama, bezakan dua konsep: Ketepatan sudut ≠ Ralat elektrik

Penyelesai sendiri mengeluarkan isyarat sinus/kosinus analog, bukan sudut digital secara langsung. Ia memerlukan RDC (penukar penyelesaian-ke-digital) atau penyahmodulasi perisian seterusnya untuk mendapatkan nilai sudut.

Oleh itu, perkara yang biasa kita panggil 'ketepatan sudut' sebenarnya ialah  spesifikasi peringkat sistem  yang merangkumi sekurang-kurangnya:

• Ralat elektrik penyelesai sendiri

• Ralat Penyahkod (RDC).

• Kesipian pemasangan dan toleransi pemasangan

• Ralat daripada kabel, perisai dan penyaman isyarat

'Ralat elektrik' ialah sisihan sudut yang wujud bagi badan penyelesai di bawah keadaan penyahkodan yang ideal. Ia boleh difahami sebagai 'ketepatan mentah' penyelesai.

Satu analogi:

• Ralat elektrik penyelesai adalah seperti ralat pengijazahan pembaris itu sendiri;

• Ketepatan sudut adalah seperti ralat pengukuran akhir apabila anda menggunakan pembaris itu untuk mengukur bahan kerja.

• Sama ada pembaris itu tepat bergantung kepada ralat elektrik; sama ada ukuran itu tepat juga bergantung pada keteguhan tangan anda dan seberapa halus anda membacanya.

Jadi, ralat elektrik ialah spesifikasi intrinsik teras penyelesai, tetapi ia bukanlah keseluruhan cerita untuk ketepatan sistem.

II. Apakah ralat elektrik dan dari mana ia datang?

Di bawah pengujaan yang ideal dan keadaan penyahkodan yang ideal, sisihan antara sudut yang dikira daripada isyarat keluaran penyelesai dan sudut mekanikal sebenar ialah ralat elektrik.

Unit biasa ialah minit arka, dilambangkan dengan '.

Penukaran:

•  1° = 60′

•  10′ = 10/60° ≈ 0.167°

•  1′ ≈ 0.0167°

Sebagai contoh, jika lembaran data menyatakan 'Ralat elektrik ≤ ±10′', ini bermakna pada sebarang kedudukan, sisihan antara sudut dinyahkod dan sudut sebenar tidak melebihi 10 minit arka, lebih kurang 0.167°.

Sumber utama ralat elektrik termasuk:

Faktor-faktor ini bergabung untuk membentuk keluk ralat elektrik penyelesai.

III. Bagaimana untuk membaca 'Ralat elektrik' pada lembaran data?

Apabila anda melihat 'Ralat elektrik ≤ ±10′' pada lembaran data, jangan lihat nombor sahaja. Tanya tiga soalan dahulu:

1. Adakah sudut mekanikal unit atau sudut elektrik?

Ini amat penting untuk penyelesai berbilang kutub.

Untuk penyelesai satu kutub, sudut mekanikal sama dengan sudut elektrik, jadi tiada perbezaan diperlukan. Tetapi untuk penyelesai berbilang kutub:

Sudut elektrik = Sudut mekanikal × Bilangan pasangan kutub

Jika penyelesai 4-tiang-pasangan menyatakan 'Ralat elektrik ≤ ±10′' dan ia merujuk kepada ralat sudut elektrik, maka ralat sudut mekanikal yang setara hanyalah:

10′ ÷ 4 = 2.5′

Ketepatan mekanikal sebenarnya lebih tinggi.

Tetapi jika ia menyatakan ralat sudut mekanikal ±10′, maka ralat sudut elektrik yang setara menjadi:

10′ × 4 = 40′ ≈ 0.667° elektrik

Ini mungkin menghampiri had atas untuk aplikasi FOC (kawalan berorientasikan medan).

Oleh itu, apabila anda melihat ralat elektrik, mula-mula sahkan sama ada ralat sudut mekanikal atau ralat sudut elektrik.  Banyak pengeluar penyelesai lalai kepada ralat domain sudut elektrik, tetapi amalannya berbeza-beza. Jika perlu, tanya pengeluar asal untuk penjelasan.

2. Apakah syarat ujian?

Ralat elektrik tidak tetap; ia dipengaruhi oleh suhu, kelajuan, voltan pengujaan, dan kekerapan.

Pernyataan lembaran data biasa termasuk:

·  Ralat elektrik suhu bilik ≤ ±10′

·  Ralat elektrik suhu penuh ≤ ±15′

·  0~10000 rpm ralat dinamik ≤ ±20′

Melihat hanya pada spesifikasi suhu bilik tidak mencukupi. Untuk pemacu elektrik kenderaan tenaga baharu, aplikasi servo suhu tinggi, dsb., anda mesti memberi perhatian kepada ralat elektrik pada julat suhu penuh dan kelajuan penuh.

3. Adakah ralat maksimum, puncak ke puncak atau RMS?

Ralat elektrik boleh dinyatakan dalam beberapa cara:

•  Ralat mutlak maksimum : sisihan mutlak maksimum antara semua titik yang diukur

•  Ralat puncak ke puncak : perbezaan antara sisihan positif maksimum dan sisihan negatif maksimum

•  Ralat RMS : nilai akar-min-kuasa dua, mencerminkan tahap ralat keseluruhan

Helaian data biasanya menyatakan 'ralat elektrik maksimum' atau 'ralat elektrik puncak-ke-puncak.' Jika ia hanya menyatakan 'Ketepatan ±10′', ia secara amnya difahami sebagai ralat mutlak maksimum.

IV. Bagaimana untuk mentafsir keluk ralat?

Jika anda boleh mendapatkan laporan ujian penyelesai, cara terbaik adalah dengan memeriksa terus keluk ralat.

Lengkung ralat elektrik biasa mempunyai sudut mekanikal pada paksi mengufuk dan ralat pada paksi menegak. Bentuk lengkung membantu mengenal pasti sumber ralat.

Ciri ralat biasa:

Peraturan am:

Lebih lancar dan lebih teratur keluk ralat, lebih stabil proses pembuatan penyelesai, dan ralat boleh diramal dan boleh dikompensasikan.
Jika lengkung mempunyai banyak gangguan atau lompatan besar, mula-mula semak persekitaran ujian, perisai dan kualiti isyarat pengujaan, dan bukannya tergesa-gesa untuk menilai ketepatan penyelesai.

Dalam pemacu servo atau sistem pemacu elektrik, sesetengah penyelesaian melaksanakan jadual pampasan ralat. Walau bagaimanapun, pampasan memerlukan ralat itu boleh berulang. Jika ralat mengubah setiap ujian, pampasan tidak bermakna.

V. Kaedah praktikal ringkas untuk mengukur ralat elektrik

Jika anda ingin mengukur sendiri ralat elektrik penyelesai, pendekatan asasnya ialah:

1. Gunakan pengekod berketepatan tinggi, parut optik atau kepala pengindeksan sebagai rujukan sudut.

2. Sediakan isyarat pengujaan standard kepada penyelesai.

3. Pada masa yang sama memperoleh output sinus/kosinus penyelesai.

4. Nyahkod sudut melalui RDC atau algoritma.

5. Bandingkan dengan sudut rujukan dan rekod ralat melebihi 360°.

6. Kira ralat maksimum, puncak ke puncak, RMS dan plot keluk ralat.

Langkah berjaga-jaga semasa ujian:

• Kekalkan kelajuan rendah untuk mengelakkan percampuran dalam ralat dinamik.

• Gunakan kabel pendek, pemerolehan pembezaan, dan perisai.

• Tetapkan kekerapan pengujaan dan voltan agar sepadan dengan keadaan operasi sebenar.

• Untuk penyelesai berbilang kutub, rekod dengan jelas sama ada hasilnya adalah sudut elektrik atau mekanikal.

VI. Bagaimana untuk menggunakan spesifikasi ini dalam pemilihan?

Contoh:

Katakan motor mempunyai 4 pasang kutub, dan kawalan FOC memerlukan ralat sudut elektrik untuk dikawal dalam 1° elektrik.

Jika ralat elektrik penyelesai ialah ±10′ elektrik, iaitu kira-kira ±0.167° elektrik, ralat badan adalah kecil. Selepas menambah ralat penyahkod dan pelekap, ralat sudut elektrik keseluruhan sistem masih boleh disimpan dalam lingkungan 1°, jadi penyelesaiannya boleh dilaksanakan.

Walau bagaimanapun, jika penyelesai lain menyatakan ralat sudut mekanikal ±10′, maka untuk motor pasangan 4 kutub, ralat sudut elektrik akan dikuatkan kepada kira-kira ±0.667°. Selepas menambah penyahkodan dan toleransi pemasangan, ralat sudut elektrik keseluruhan mungkin menghampiri atau bahkan melebihi 1°, memerlukan penilaian semula.

Oleh itu, apabila memilih penyelesai, jangan hanya membandingkan nombor; tukar semua kepada sudut elektrik secara seragam, dan kemudian tambahkan belanjawan ralat sistem.

Kesimpulan

Ralat elektrik ialah penunjuk teras bagi ketepatan badan penyelesai, tetapi ia bukanlah keseluruhan cerita untuk ketepatan sudut sistem. Untuk memahami ketepatan penyelesai dengan betul, tiga perkara penting adalah penting:

1. Bezakan antara ralat elektrik dan ketepatan sudut peringkat sistem;

2. Sahkan sama ada unit adalah sudut mekanikal atau elektrik;

3. Pertimbangkan keadaan ujian, lengkung ralat dan keadaan operasi sebenar.

Sama ada nombor itu kelihatan baik di atas kertas adalah satu perkara; sama ada ia stabil dan tepat apabila disepadukan ke dalam sistem adalah kriteria utama.