Atik sa a adrese defi komen konsèpteur yo fè fas nan domèn automatisation endistriyèl lè yo devlope koòdone deteksyon pozisyon pou kontwòl motè-espesyalman, detekte pozisyon nan aplikasyon ki mande pi gwo vitès ak pi piti gwosè. Sèvi ak enfòmasyon ki te kaptire nan ankode yo pou byen mezire pozisyon motè a se yon bagay enpòtan pou operasyon siksè nan automatisation ak machin. Vit, gwo-rezolisyon, doub-chanèl echantiyon synchrone analòg-a-konvètè dijital (ADC) se eleman esansyèl nan sistèm sa yo.
Entwodiksyon
Enfòmasyon egzat sou wotasyon motè tankou pozisyon, vitès, ak direksyon esansyèl pou pwodwi kondui egzak ak kontwolè pou aplikasyon émergentes, tankou machin asanble ki monte mikwo-konpozan sou zòn PCB ki gen espas limite. Dènyèman, kontwòl motè yo te kòmanse miniaturize, sa ki pèmèt nouvo aplikasyon robotik chirijikal nan endistri swen sante a ak nouvo aplikasyon abèy nan avyon ak defans. Pi piti contrôleur motè yo tou kondwi nouvo aplikasyon nan asanble endistriyèl ak komèsyal yo. Pou konsèpteur yo, defi a se nan satisfè egzijans segondè-presizyon detèktè fidbak pozisyon yo nan aplikasyon gwo-vitès pandan y ap entegre tout konpozan nan espas PCB limite pou enstalasyon andedan pakè miniature, tankou bra robotik.
Figi 1. Fèmen-Loop Motor Control Feedback System
Kontwòl motè
Bouk kontwòl motè a (jan yo montre nan Figi 1) prensipalman konsiste de yon motè, yon kontwolè, ak yon koòdone fidbak pozisyon. Motè a wotasyon arbr a, kondwi bra robot la pou avanse pou pi kòmsadwa. Kontwolè motè a jere lè motè a aplike fòs, lè li sispann, oswa lè li kontinye wotasyon. Koòdone pozisyon nan bouk la bay kontwolè a enfòmasyon sou vitès ak pozisyon. Pou machin asanble k ap manyen PCB sifas-tipòtrè yo, done sa yo enpòtan anpil pou bon operasyon. Aplikasyon sa yo tout mande pou mezi egzat pozisyon nan wotasyon objè yo.
Detèktè pozisyon yo dwe genyen yon rezolisyon ki trè wo pou detekte ak presizyon pozisyon arbr motè a, ranmase mikwo-konpozan korespondan yo, epi mete yo nan kote ki kòrèk yo sou tablo a. Anplis de sa, pi gwo vitès motè mande pi gwo lajè bouk ak pi ba latansi.
Sistèm Feedback Pozisyon yo
Nan aplikasyon ki ba-, deteksyon pozisyon yo ka aplike lè l sèvi avèk detèktè ak konparatè incrémentielle. Sepandan, aplikasyon ki wo-yo mande chèn siyal ki pi konplèks. Sistèm fidbak sa yo enkòpore detèktè pozisyon ki te swiv pa analòg devan -kondisyone siyal fen, yon ADC, ak yon chofè ADC. Done pase nan eleman sa yo anvan yo antre nan domèn dijital la. Capteur pozisyon ki pi presi se ankode optik la. Yon ankode optik konsiste de yon sous limyè ki ap dirije, yon disk ki make tache ak arbr motè a, ak yon fotodetektè. Disk la prezante zòn opak ak transparan maske ki bloke oswa pèmèt limyè pase. Fotodetektè a detekte siyal limyè sa yo, konvèti batman limyè yo nan siyal elektwonik.
Pandan disk la wotasyon, fotodetektè a (senkronize ak modèl disk la) jenere ti siyal sinis ak kosinus (nan nivo mV oswa µV). Konfigirasyon sa a se tipik pou ankode optik pozisyon absoli. Siyal sa yo antre nan sikui kondisyone siyal analòg (anjeneral ki gen ladan anplifikatè disrè oswa PGA analòg pou jwenn siyal jiska 1 V pik-a-pik ranje), tipikman matche ak ranje vòltaj antre ADC a maksimòm ranje dinamik. Lè sa a, chak siyal sinis ak kosinis anplifye se kaptire pa anplifikatè kondwi nan yon ADC echantiyon synchrone.
Chak chanèl ADC a dwe sipòte echantiyon synchrone pou jwenn pwen done sinis ak kosinus ansanm, paske pwen konbine sa yo bay enfòmasyon sou pozisyon aks la. Rezilta konvèsyon ADC yo voye nan yon ASIC oswa mikrokontroleur. Kontwolè motè a sondaj pozisyon ankode pandan chak sik PWM epi li sèvi ak done sa yo pou kondwi motè a dapre kòmandman resevwa yo. Nan tan lontan an, pou entegre nan espas tablo limite, konsèpteur sistèm yo te oblije sakrifye swa vitès ADC oswa konte chanèl.
Figi 2. Sistèm Feedback Pozisyon
Optimize fidbak pozisyon
Pandan teknoloji ap kontinye avanse, aplikasyon pou kontwòl motè ki mande pou deteksyon pozisyon wo-presizyon yo toujou ap inove. Rezolisyon ankode optik yo ka detèmine pa kantite fant tise byen fotolitografi sou disk la, tipikman sòti nan dè santèn a dè milye. Lè yo bay siyal sinis ak kosinis sa yo nan gwo -ADC ki gen gwo vitès,-pèfòmans, yo ka kreye ankode ki gen pi gwo rezolisyon san yo pa bezwen chanjman nan sistèm nan disk enkodetè a. Pou egzanp, echantiyon siyal sinis ak kosinus ankode a nan yon pousantaj pi ba kaptire sèlman yon kantite limite nan valè siyal, jan ilistre nan Figi 3; sa a limite presizyon nan kapasite pozisyon. Nan Figi 3, echantiyon nan yon pousantaj ki pi wo ak ADC a pèmèt akizisyon de valè siyal ki pi detaye, sa ki pèmèt detèminasyon pozisyon pi egzak. Pousantaj echantiyon gwo -Vitès ADC a sipòte oversampling, amelyore plis pèfòmans bri ak elimine kèk kondisyon dijital post-pwosesis. Ansanm, pousantaj done pwodiksyon ADC a ka redwi, sa vle di li sipòte pi dousman siyal frekans seri, kidonk senplifye koòdone dijital la. Sistèm fidbak pozisyon motè yo monte sou asanble motè a, ki nan kèk aplikasyon ka trè kontra enfòmèl ant. Se poutèt sa, gwosè se kritik pou Fitting modil la ankode nan zòn nan PCB limite ki disponib. Entegre plizyè konpozan chanèl nan yon sèl pake miniature ofri ekonomi espas enpòtan.
Figi 3. Pousantaj echantiyon
Egzanp konsepsyon de Feedback Pozisyon ankode optik
Figi 4 montre yon egzanp yon solisyon optimize apwopriye pou sistèm fidbak pozisyon ankode optik. Sikwi sa a fasilman koòdone ak enkode optik-tip absoli, Lè sa a, fasilman kaptire siyal diferansye sinis ak kosinus ki soti nan ankode a. Anplifikatè ADA4940-2 devan-fen an se yon anplifikatè de-kanal, ki ba-, ki konplètman diferansye yo itilize pou kondwi AD7380 la. Dènye a se yon doub-chanèl, 16-bit, totalman diferans, 4 MSPS synchrone echantiyon SAR ADC ki loje nan yon pake LFCSP kontra enfòmèl ant 3 mm × 3 mm. Sous la -chip 2.5 V referans vòltaj pèmèt sikwi sa a aplike ak yon kantite minimòm konpozan. VCC ak VDRIVE ADC a, ansanm ak ray ekipman pou chofè anplifikatè a, ka mache ak regilatè LDO tankou LT3023 ak LT3032. Lè konsepsyon referans sa yo konekte (egzanp, lè l sèvi avèk yon ankode optik 1024-slot ki jenere 1024 sik sinis ak kosinus pou chak revolisyon disk encoder), AD7380 16-bit echantiyon chak plas ankode atravè 216 kòd, ogmante rezolisyon jeneral ankode a a 26 bit. Pousantaj debi 4 MSPS la asire enfòmasyon detaye sou sik sinis ak kosinus ansanm ak dènye done pozisyon ankodeur yo. Sa a gwo debi pèmèt aplikasyon sou-chip oversampling, diminye reta tan an lè ASIC dijital la oswa mikrokontwolè bay fidbak presi nan pozisyon ankode motè a. Yon lòt benefis nan oversampling AD7380 a sou chip se potansyèl pou ajoute yon lòt 2 Bits nan rezolisyon, ki ka konbine avèk karakteristik nan amelyorasyon rezolisyon sou chip. Amelyorasyon rezolisyon sa a plis amelyore presizyon, reyalize jiska 28 Bits. Remak Aplikasyon AN-2003 bay enfòmasyon detaye sou Suréchantillonnage AD7380 ak kapasite amelyorasyon rezolisyon an.
Figi 4. Optimize konsepsyon sistèm Feedback
Konklizyon
Sistèm kontwòl motè mande pou pi wo presizyon, pi vit vitès, ak pi gwo miniaturization. Ankode optik sèvi kòm aparèy deteksyon pozisyon motè. Se poutèt sa, chèn siyal encoder optik la dwe delivre segondè presizyon lè mezire pozisyon motè. Gwo-vitès, gwo-debi ADC yo pran enfòmasyon ak presizyon epi transmèt done pozisyon motè a kontwolè a. Vitès AD7380 a, dansite, ak pèfòmans satisfè kondisyon endistri yo pandan y ap pèmèt pi wo presizyon nan sistèm fidbak pozisyon ak optimize aplikasyon sistèm.
Otè
Jonatan Colao