Resolver Açı Doğruluğu ve Elektriksel Hata Nasıl Yorumlanır?

Motor kontrolünde, yeni enerjili araç elektrikli tahriklerinde, servo sistem seçiminde veya testlerinde mühendisler en sık şunu sorar: 'Bu çözümleyicinin doğruluğu nedir?' Ancak veri sayfalarında genellikle insanların kafasını kolayca karıştırabilecek 'Elektrik hatası ≤ ±10′', 'Açı doğruluğu ±15′', 'Çözünürlük 16 bit' vb. gibi parametreler listelenir.

Elektrik hatası ve açı doğruluğu aynı şey midir? 10′ tam olarak ne kadar büyük? Rakamlara aldanmadan veri sayfasını nasıl okumalısınız?

I. Öncelikle iki kavramı birbirinden ayırın: Açı doğruluğu ≠ Elektrik hatası

Çözümleyicinin kendisi doğrudan dijital açı değil analog sinüs/kosinüs sinyalleri verir. Açı değerini elde etmek için daha sonra bir RDC (çözümleyiciden dijitale dönüştürücü) veya yazılım demodülasyonu gerekir.

Bu nedenle, genel olarak 'açı doğruluğu' dediğimiz şey aslında  sistem düzeyinde bir spesifikasyondur : en azından aşağıdakileri içeren

• Çözümleyicinin kendi elektrik hatası

• Kod çözücü (RDC) hatası

• Montaj eksantrikliği ve montaj toleransları

• Kablolardan, ekranlamadan ve sinyal koşullandırmadan kaynaklanan hatalar

'Elektrik hatası', ideal kod çözme koşulları altında çözümleyici gövdesinin doğal açısal sapmasıdır. Bu, çözümleyicinin 'ham doğruluğu' olarak anlaşılabilir.

Bir benzetme:

• Çözümleyicinin elektrik hatası, bir cetvelin kendisinin derecelendirme hatası gibidir;

• Açı doğruluğu, bir iş parçasını ölçmek için cetveli kullandığınızda ortaya çıkan son ölçüm hatası gibidir.

• Cetvelin doğru olup olmadığı elektrik hatasına bağlıdır; Ölçümün doğru olup olmadığı aynı zamanda elinizin ne kadar sabit olduğuna ve onu ne kadar iyi okuduğunuza da bağlıdır.

Dolayısıyla elektrik hatası çözümleyicinin temel özelliğidir ancak sistem doğruluğu için hikayenin tamamı bu değildir.

II. Elektrik hatası nedir ve nereden kaynaklanır?

İdeal uyarma ve ideal kod çözme koşulları altında, çözümleyici çıkış sinyallerinden hesaplanan açı ile gerçek mekanik açı arasındaki sapma, elektriksel hatadır.

Ortak birim yay dakikasıdır ve ' ile gösterilir.

Dönüşüm:

•  1° = 60′

•  10' = 10/60° ≈ 0,167°

•  1' ≈ 0,0167°

Örneğin, veri sayfasında 'Elektriksel hata ≤ ±10′' yazıyorsa bu, herhangi bir konumda kodu çözülen açı ile gerçek açı arasındaki sapmanın 10 yay dakikasını, yani yaklaşık 0,167°'yi aşmadığı anlamına gelir.

Başlıca elektrik hatası kaynakları şunlardır:

Bu faktörler bir araya gelerek çözümleyicinin elektriksel hata eğrisini oluşturur.

III. Veri sayfasında 'Elektrik hatası' nasıl okunur?

Bir veri sayfasında 'Elektrik hatası ≤ ±10′' gördüğünüzde sadece sayıya bakmayın. Önce üç soru sorun:

1. Ünite mekanik açı mı yoksa elektrik açı mı?

Bu özellikle çok kutuplu çözümleyiciler için önemlidir.

Tek kutuplu bir çözümleyici için mekanik açı elektriksel açıya eşittir, dolayısıyla herhangi bir ayrım yapılmasına gerek yoktur. Ancak çok kutuplu çözümleyiciler için:

Elektrik açısı = Mekanik açı × Kutup çifti sayısı

4 kutuplu bir çözümleyici 'Elektriksel hata ≤ ±10′' belirtiyorsa ve bu elektriksel açı hatasını ifade ediyorsa, eşdeğer mekanik açı hatası yalnızca:

10′ ÷ 4 = 2,5′

Mekanik doğruluk aslında daha yüksektir.

Ancak ±10′ mekanik açı hatasını belirtirse eşdeğer elektriksel açı hatası şöyle olur:

10' × 4 = 40' ≈ 0,667° elektriksel

Bu, FOC (saha odaklı kontrol) uygulamaları için üst sınıra yaklaşıyor olabilir.

Bu nedenle elektrik hatası gördüğünüzde öncelikle bunun mekanik açı hatası mı yoksa elektriksel açı hatası mı olduğunu teyit edin.  Çoğu çözümleyici üreticisi varsayılan olarak elektrik açısı alanı hatasını kullanır, ancak uygulamalar farklılık gösterir. Gerekirse orijinal üreticiden açıklama isteyin.

2. Test koşulları nelerdir?

Elektrik hatası düzeltilmedi; sıcaklık, hız, uyarma voltajı ve frekanstan etkilenir.

Yaygın veri sayfası ifadeleri şunları içerir:

·  Oda sıcaklığında elektrik hatası ≤ ±10′

·  Tam sıcaklıkta elektrik hatası ≤ ±15′

·  0~10000 rpm dinamik hata ≤ ±20′

Sadece oda sıcaklığı spesifikasyonuna bakmak yeterli değildir. Yeni enerjili araç elektrikli tahrikleri, yüksek sıcaklık servo uygulamaları vb. için tam sıcaklık ve tam hız aralıklarında elektrik hatasına dikkat etmelisiniz.

3. Maksimum hata mı, tepeden tepeye mi yoksa RMS mi?

Elektrik hatası çeşitli şekillerde ifade edilebilir:

•  Maksimum mutlak hata : ölçülen tüm noktalar arasındaki maksimum mutlak sapma

•  Tepeden tepeye hata : maksimum pozitif sapma ile maksimum negatif sapma arasındaki fark

•  RMS hatası : genel hata seviyesini yansıtan ortalama karekök değeri

Veri sayfalarında genellikle 'maksimum elektrik hatası' veya 'tepeden tepeye elektrik hatası' belirtilir. Yalnızca 'Doğruluk ±10′' yazıyorsa, bu genellikle maksimum mutlak hata olarak anlaşılır.

IV. Hata eğrisi nasıl yorumlanır?

Çözümleyici test raporunu alabiliyorsanız en iyi yol, hata eğrisini doğrudan incelemektir.

Tipik bir elektriksel hata eğrisi, yatay eksende mekanik açıya ve dikey eksende hataya sahiptir. Eğrinin şekli hata kaynaklarının belirlenmesine yardımcı olur.

Yaygın hata özellikleri:

Genel kural:

Hata eğrisi ne kadar düzgün ve düzenli olursa çözümleyici üretim süreci de o kadar istikrarlı olur ve hata öngörülebilir ve telafi edilebilir olur.
Eğride çok sayıda aksaklık veya büyük atlamalar varsa, çözümleyicinin doğruluğunu yargılamak için acele etmek yerine öncelikle test ortamını, korumayı ve uyarım sinyali kalitesini kontrol edin.

Servo sürücülerde veya elektrikli sürücü sistemlerinde bazı çözümlerde hata telafi tabloları uygulanır. Ancak telafi, hatanın tekrarlanabilir olmasını gerektirir. Hata her testte farklılık gösteriyorsa telafinin bir anlamı yoktur.

V. Elektrik hatasını ölçmek için kısa pratik yöntem

Çözümleyici elektrik hatasını kendiniz ölçmek istiyorsanız temel yaklaşım şudur:

1. Açı referansı olarak yüksek hassasiyetli bir kodlayıcı, optik ızgara veya indeksleme başlığı kullanın.

2. Çözümleyiciye standart uyarma sinyalleri sağlayın.

3. Çözümleyicinin sinüs/kosinüs çıkışlarını eş zamanlı olarak alın.

4. Açıyı bir RDC veya algoritma aracılığıyla çözün.

5. Referans açısıyla karşılaştırın ve 360° üzerindeki hatayı kaydedin.

6. Maksimum hatayı, tepeden tepeye, RMS'yi hesaplayın ve hata eğrisini çizin.

Test sırasında alınacak önlemler:

• Dinamik hatalara karışmayı önlemek için hızı düşük tutun.

• Kısa kablolar, diferansiyel toplama ve ekranlama kullanın.

• Uyarım frekansını ve voltajını gerçek çalışma koşullarına uyacak şekilde ayarlayın.

• Çok kutuplu çözücüler için sonucun elektriksel mi yoksa mekanik açı mı olduğunu açıkça kaydedin.

VI. Bu özellikler seçimde nasıl kullanılır?

Örnek:

Bir motorun 4 kutup çiftine sahip olduğunu ve FOC kontrolünün elektriksel açı hatasının 1° elektriksel aralıkta kontrol edilmesini gerektirdiğini varsayalım.

Çözümleyicinin elektriksel hatası ±10′ elektriksel ise, yani yaklaşık ±0,167° elektriksel ise, gövde hatası küçüktür. Kod çözücü ve montaj hataları eklendikten sonra genel sistem elektrik açısı hatası hala 1° içinde tutulabilir, dolayısıyla çözüm uygulanabilir olur.

Bununla birlikte, başka bir çözümleyicinin mekanik açı hatasını ±10' olarak belirlemesi durumunda, 4 kutuplu çift motor için elektriksel açı hatası yaklaşık ±0,667°'ye yükseltilecektir. Kod çözme ve montaj toleransları eklendikten sonra, genel elektrik açısı hatası 1°'ye yaklaşabilir veya hatta aşabilir; bu da yeniden değerlendirme gerektirebilir.

Bu nedenle, bir çözümleyici seçerken yalnızca sayıları karşılaştırmayın; hepsini düzgün bir şekilde elektrik açısına dönüştürün ve ardından sistem hata bütçesini ekleyin.

Çözüm

Elektrik hatası, çözümleyici gövdesi doğruluğunun temel göstergesidir, ancak sistem açısı doğruluğu için hikayenin tamamı bu değildir. Çözümleyici doğruluğunu doğru bir şekilde anlamak için üç önemli nokta önemlidir:

1. Elektrik hatası ile sistem düzeyinde açı doğruluğu arasındaki farkı ayırt edin;

2. Ünitenin mekanik mi yoksa elektrik açılı mı olduğunu doğrulayın;

3. Test koşullarını, hata eğrilerini ve gerçek çalışma koşullarını göz önünde bulundurun.

Sayının kağıt üzerinde iyi görünüp görünmediği bir şeydir; sisteme entegre edildiğinde stabil ve doğru olup olmadığı nihai kriterdir.