1. Треперење сигнала: главна болна тачка у контроли зглобова робота
У апликацијама које захтевају строгу контролу положаја – као што су зглобови робота, пан-тилт јединице и серво системи високе прецизности – магнетни енкодери брзо замењују традиционалне оптичке енкодере захваљујући њиховом бесконтактном раду, високој поузданости и дугом радном веку. Ипак, многи инжењери наилазе на фрустрирајући проблем током стварног отклањања грешака: нестабилно очитавање угла, исказивање периодичних скокова или насумичне буке.
Манифестације подрхтавања сигнала су различите: при малим брзинама, високофреквентни скокови угла мале амплитуде узрокују флуктуације петље брзине, подрхтавање позиционирања и повећано таласање обртног момента; ширине импулса А/Б квадратурних излаза постају неуједначене, са фазном разликом која трепери око 90°; у тешким случајевима долази до губитака комуникационог оквира и грешака у подацима, што директно деградира тачност контроле, узрокује абнормалну буку мотора или чак покреће гашење система.
Као што је један инжењер приметио на онлајн форуму: „Ширине импулса А/Б излаза од подрхтавања магнетног енкодера – чак и при константној брзини, ширине су неуједначене, док оптички енкодер нема овај проблем.“ Ово поређење наглашава суштину проблема: подрхтавање сигнала у магнетним енкодерима није резултат вишеструких дефеката – фактора који су инхерентни хардверу. распоред, дизајн магнетног кола, интегритет сигнала и софтверска обрада.
Магнетни енкодери су изузетно осетљиви на ваздушни зазор, коаксијалност, нагиб и ексцентрицитет магнета. Прекомерни ексцентрицитет помера центар магнетног поља, изобличава синусне сигнале и уноси периодичне грешке углова; ваздушни зазор који је превелик или премали мења индуковану амплитуду сигнала, деградира однос сигнал-шум и повећава подрхтавање; аксијални нагиб изазива асиметричну дистрибуцију поља и изобличење таласног облика. Чак и ексцентрицитет од 0,5 мм може унети значајне грешке другог хармоника при великим брзинама ротације.
2.2 Магнетно поље и сметње у животној средини
Залутали флукс цурења са крајева мотора, зрачење претварача и повезана магнетна поља из каблова велике снаге могу се директно надовезати на раван сензора енкодера, изазивајући скокове сигнала. Вртложне струје индуковане у металним држачима и кућиштима мотора такође пригушују или искривљују корисно магнетно поље. Штавише, магнетни енкодери су веома осетљиви на јачину поља и подложни су јаким вибрацијама у тешким индустријским окружењима.
2.3 Електрична и комуникацијска питања
Прекомерно таласање напајања, плутајуће уземљење и неправилно једнострано заштитно уземљење доводи до сметњи заједничког режима. И⊃2;Ц комуникација, посебно при великим брзинама или на великим удаљеностима, подложна је сметњама, што доводи до грешака у подацима и подрхтавања. СПИ комуникација такође може да пати од временских неусклађености и високе стопе битних грешака, што доводи до аномалија података.
Аспекти хардвера: Инсталација магнета мора да прати принцип поравнања „три осе“ – аксијално поравнање, прецизна контрола вертикалног размака (препоручено 0,5 мм – 2,0 мм) и обезбеђење паралелизма. Ваздушни зазор треба држати унутар толеранције, а одступање коаксијалности треба контролисати испод 0,03 мм. На ПЦБ-у, сипање бакра и усмеравање су забрањени испод чипа енкодера; растојање између СПИ пинова и МЦУ пинова треба да буде унутар 10 цм. Таласање напајања се мора одржавати испод 10 мВ, са примењеним вишестепеним раздвајањем.
Комуникациони аспекти: Дајте предност СПИ интерфејсу у односу на И⊃2;Ц – хардверски СПИ нуди далеко бољу отпорност на буку него И⊃2;Ц са битом. СПИ линије треба да користе оклопљене каблове са упреденим парицама, са диференцијалним сигналима омотаним жицама за уземљење да би се смањио ЕМИ. Брзина комуникације и параметри времена морају бити прецизно усклађени да би се стопа битних грешака одржала у прихватљивим границама.
Алгоритамски аспекти: Примена алгоритама за компензацију грешака за исправљање одступања механичке инсталације у софтверу; користите дигитално филтрирање за побољшање односа сигнал-шум; и оптимизовати логику за руковање преливањем бројача са више обртаја. Динамичка компензација унапред и прилагодљиво подешавање ПИД-а такође могу ефикасно да потисну ефекте кашњења узроковане зазором преноса.
Када се расправља о решењима за подрхтавање сигнала, један фундаментални аспект се често занемарује: квалитет самог магнета . Тачност магнетног енкодера се прво одређује униформношћу и стабилношћу расподеле магнетног поља. Јефтини магнети могу да пате од асиметричних полова или неуједначене јачине поља, узрокујући периодично изобличење излазне криве. Кључни параметри као што су реманенција (Бр) и униформност површинског поља су подједнако критични.
5. Хангзхоу СДМ: Дубоко укорењени играч у магнетним материјалима
У основном домену магнетних материјала, Хангзхоу СДМ Магнетицс Цо., Лтд. је компанија вредна пажње. Основано 2009. године са седиштем у Хангџоуу, то је национално високотехнолошко предузеће посвећено магнетима и магнетним решењима.
У позадини растуће индустрије роботике, СДМ користи своју дубоку стручност у трајним магнетима ретких земаља како би се активно проширио на апликације везане за роботику.
За сензоре за роботске магнетне енкодере, трајни магнети високих перформанси су „прва линија одбране“ у обезбеђивању стабилности сигнала и сузбијању подрхтавања. Техничке снаге СДМ-а у формулацији магнета, дизајну магнетног кола и системима магнетног склопа га добро позиционирају да игра значајну улогу у ланцу материјала узводно – испоручујући прилагођена решења магнета са равномернијом дистрибуцијом поља и бољом температурном стабилношћу за енкодере, чиме се смањује подрхтавање изазвано лошијим квалитетом магнета директно на извору.
Како потражња за високопрецизним повратним информацијама о положају у роботици наставља да расте, проблем подрхтавања сигнала у магнетним енкодерима ће добити све већу пажњу. Основни лек лежи у оптимизацији од краја до краја – од магнетних материјала до системске интеграције. Улога СДМ-а у овом ланцу заслужује сталну пажњу индустрије.
СДМ Магнетицс је један од најинтегративнијих произвођача магнета у Кини. Главни производи: Трајни магнет, неодимијумски магнети, статор и ротор мотора, резолверт сензора и магнетни склопови.
