Kako razlagati natančnost kota razločevalca in električno napako?

Pri krmiljenju motorja, električnih pogonih vozil z energijo, izbiri servo sistema ali testiranju se inženirji najpogosteje sprašujejo: 'Kakšna je natančnost tega razreševalnika?' Vendar podatkovni listi pogosto navajajo parametre, kot so 'Električna napaka ≤ ±10′', 'Natančnost kota ±15′', 'Ločljivost 16 bitov' itd., kar lahko zlahka zmede ljudi.

Ali sta električna napaka in kotna natančnost ista stvar? Kako veliko je natančno 10′? Kako naj preberete podatkovni list, ne da bi vas številke zavedle?

I. Najprej ločite dva pojma: Natančnost kota ≠ Električna napaka

Razločevalnik sam oddaja analogne sinusne/kosinusne signale, ne neposredno digitalnega kota. Za pridobitev vrednosti kota je potreben kasnejši RDC (razločevalnik v digitalni pretvornik) ali demodulacija programske opreme.

Zato je tisto, kar običajno imenujemo 'natančnost kota', pravzaprav  specifikacija na ravni sistema  , ki vključuje vsaj:

• Lastna električna napaka razreševalca

• Napaka dekoderja (RDC).

• Montažna ekscentričnost in tolerance montaže

• Napake zaradi kablov, oklopa in kondicioniranja signala

'Električna napaka' je inherentno kotno odstopanje telesa razreševalnika v idealnih pogojih dekodiranja. Lahko se razume kot 'surova natančnost' razreševalca.

Analogija:

• Električna napaka razreševalnika je podobna gradacijski napaki samega ravnila;

• Natančnost kota je kot končna merilna napaka, ko s tem ravnilom merite obdelovanec.

• Ali je ravnilo natančno, je odvisno od električne napake; ali je meritev točna, je odvisno tudi od tega, kako mirna je vaša roka in kako natančno berete.

Torej je električna napaka bistvena intrinzična specifikacija razreševalnika, vendar to ni celotna zgodba o natančnosti sistema.

II. Kaj je električna napaka in od kod izvira?

Pod idealnimi pogoji vzbujanja in idealnega dekodiranja je odstopanje med kotom, izračunanim iz izhodnih signalov razreševalnika, in dejanskim mehanskim kotom električna napaka.

Skupna enota je ločna minuta, označena z ′.

Pretvorba:

•  1° = 60′

•  10′ = 10/60° ≈ 0,167°

•  1′ ≈ 0,0167°

Na primer, če na podatkovnem listu piše 'Električna napaka ≤ ±10′', to pomeni, da v katerem koli položaju odstopanje med dekodiranim kotom in dejanskim kotom ne presega 10 ločnih minut, približno 0,167°.

Glavni viri električnih napak vključujejo:

Ti dejavniki skupaj tvorijo krivuljo električne napake razreševalnika.

III. Kako prebrati 'Električna napaka' na podatkovnem listu?

Ko na podatkovnem listu vidite 'Električna napaka ≤ ±10′', ne glejte samo številke. Najprej postavite tri vprašanja:

1. Ali je enota mehanski kotnik ali električni kotnik?

To je še posebej pomembno pri večpolnih razreševalcih.

Za enopolni razreševalec je mehanski kot enak električnemu kotu, zato ni potrebno razlikovanje. Toda za večpolne razločevalce:

Električni kot = Mehanski kot × Število parov polov

Če razreševalec s 4-polnimi pari določa 'Električna napaka ≤ ±10′' in se nanaša na električno kotno napako, potem je enakovredna mehanska kotna napaka samo:

10′ ÷ 4 = 2,5′

Mehanska natančnost je dejansko večja.

Toda če podaja mehansko kotno napako ±10′, potem enaka električna kotna napaka postane:

10′ × 4 = 40′ ≈ 0,667° električni

To se lahko približuje zgornji meji za aplikacije FOC (nadzor, usmerjen na polje).

Zato, ko opazite električno napako, najprej preverite, ali gre za mehansko kotno napako ali električno kotno napako.  Mnogi proizvajalci razreševalnikov privzeto uporabljajo napako domene električnega kota, vendar se prakse razlikujejo. Po potrebi za pojasnila vprašajte originalnega proizvajalca.

2. Kakšni so preskusni pogoji?

Električna napaka ni popravljena; nanj vplivajo temperatura, hitrost, vzbujalna napetost in frekvenca.

Pogoste izjave podatkovnih listov vključujejo:

·  Električna napaka pri sobni temperaturi ≤ ±10′

·  Električna napaka polne temperature ≤ ±15′

·  0~10000 rpm dinamična napaka ≤ ±20′

Če pogledamo samo specifikacijo sobne temperature, ni dovolj. Pri električnih pogonih novih energetskih vozil, visokotemperaturnih servo aplikacijah itd. morate biti pozorni na električno napako pri polni razponi temperature in polne hitrosti.

3. Ali gre za največjo napako, od vrha do vrha ali RMS?

Električna napaka se lahko izrazi na več načinov:

•  Največja absolutna napaka : največje absolutno odstopanje med vsemi izmerjenimi točkami

•  Napaka od vrha do vrha : razlika med največjim pozitivnim odklonom in največjim negativnim odklonom

•  RMS napaka : povprečna kvadratna vrednost, ki odraža splošno stopnjo napake

Podatkovni listi običajno določajo 'največjo električno napako' ali 'električno napako od vrha do vrha'. Če piše preprosto 'Natančnost ±10′', se to običajno razume kot največja absolutna napaka.

IV. Kako interpretirati krivuljo napak?

Če lahko pridobite poročilo o preskusu razreševalnika, je najboljši način, da neposredno pregledate krivuljo napak.

Tipična krivulja električnega pogreška ima mehanski kot na vodoravni osi in pogrešek na navpični osi. Oblika krivulje pomaga prepoznati vire napak.

Značilnosti pogostih napak:

Splošno pravilo:

Bolj kot je gladka in pravilna krivulja napake, stabilnejši je proizvodni proces razreševalnika, napaka pa je predvidljiva in kompenzljiva.
Če ima krivulja veliko napak ali velikih skokov, najprej preverite preskusno okolje, zaščito in kakovost vzbujalnega signala, namesto da hitite z ocenjevanjem natančnosti razreševalnika.

Pri servo pogonih ali električnih pogonskih sistemih nekatere rešitve izvajajo tabele za izravnavo napak. Vendar pa odškodnina zahteva, da je napaka ponovljiva. Če se napaka spreminja pri vsakem testu, je nadomestilo nesmiselno.

V. Kratka praktična metoda za merjenje električne napake

Če želite sami izmeriti električno napako razreševalca, je osnovni pristop:

1. Kot referenčni kot uporabite visoko natančen kodirnik, optično rešetko ali indeksno glavo.

2. Rezolutorju zagotovite standardne vzbujalne signale.

3. Hkrati pridobi sinusne/kosinusne izhode razreševalca.

4. Dekodirajte kot prek RDC ali algoritma.

5. Primerjajte z referenčnim kotom in zabeležite napako nad 360°.

6. Izračunajte največji pogrešek, od vrha do vrha, RMS in narišite krivuljo pogreška.

Varnostni ukrepi med testiranjem:

• Naj bo hitrost nizka, da preprečite mešanje dinamičnih napak.

• Uporabite kratke kable, diferencialno zajemanje in zaščito.

• Nastavite frekvenco vzbujanja in napetost tako, da ustrezata dejanskim pogojem delovanja.

• Za večpolne razločevalce jasno zabeležite, ali je rezultat električni ali mehanski kot.

VI. Kako uporabiti te specifikacije pri izbiri?

primer:

Recimo, da ima motor 4 pare polov in krmiljenje FOC zahteva, da se električna kotna napaka krmili znotraj 1° električnega.

Če je električna napaka razreševalca ±10′ električna, tj. približno ±0,167° električna, je telesna napaka majhna. Po dodajanju dekoderja in napak pri namestitvi lahko skupno napako električnega kota sistema še vedno ohranimo znotraj 1°, tako da je rešitev izvedljiva.

Vendar, če drug razreševalec določa mehansko kotno napako ±10′, potem bo za 4-polni parni motor električna kotna napaka povečana na približno ±0,667°. Po dodajanju toleranc dekodiranja in sestavljanja se lahko celotna napaka električnega kota približa ali celo preseže 1°, kar zahteva ponovno oceno.

Zato pri izbiri razreševalnika ne primerjajte le številk; enakomerno pretvori vse v električni kot in nato dodajte proračun sistemske napake.

Zaključek

Električna napaka je glavni pokazatelj natančnosti telesa razreševalnika, vendar to ni vsa zgodba o natančnosti sistemskega kota. Za pravilno razumevanje natančnosti razreševalnika so bistvene tri ključne točke:

1. Razlikovati med električno napako in natančnostjo kota na ravni sistema;

2. Preverite, ali je enota mehanski ali električni kot;

3. Upoštevajte preskusne pogoje, krivulje napak in dejanske pogoje delovanja.

Ena stvar je, ali je številka videti dobro na papirju; končno merilo je, ali je stabilen in točen, ko je vključen v sistem.