plik


ÿþK U R S Silniki elektryczne w praktyce elektronika, cz[ 7 UkBady stabilizacji obrotów i pozycjonowania Regulacja a stabilizacja UkBady stabilizacji obrotów oraz precyzyjnego pozycjonowania obrotów napdów elektrycznych staBy si podstaw szybkiego rozwoju automatyki Dotychczas zajmowali[my si gBównie metodami regulacji i robotyki. Nowoczesne ukBady napdowe to nie tylko roboty obrotów ró|nego rodzaju silni- ków, nie wgBbiajc si zbytnio przemysBowe i marsjaDskie pojazdy, ale tak|e napdy dyskowe i CD/ w temat stabilno[ci obrotów DVD, drukarki, magnetowidy, bankomaty, myjnie samochodowe, automaty przy zmianach np. obci|enia lub warunków zasilania. W wie- do kawy i setki innych urzdzeD powszechnego u|ytku. lu zastosowaniach (wentylatory, elektronarzdzia, sprzt AGD) staBo[ obrotów nie jest szcze- parametrach. Silniki krokowe Dobrym przykBadem jest tutaj tliwo[ impulsów). Dostarczany gólnie istotna, ale na przykBad oraz synchroniczne silniki AC winda, która musi Bagodnie przy- do sterownika sygnaB bBdu w napdzie HDD lub kamery charakteryzuj si du| staBo[ci spiesza i hamowa przy jezdzie wynika z porównania aktualnej wideo stabilne obroty s wa- obrotów (zale|nych od czsto- w dóB i do góry, bez wzgldu prdko[ci obrotowej z warto[ci runkiem poprawnego dziaBania, tliwo[ci). Je|eli zastosujemy ge- na to czy jest pusta, czy w peB- zadan. Czujnik mo|e mie- a napd windy musi zachowa nerator wzorcowy stabilizowany ni obci|ona. rzy prdko[ waBu silnika, ale staB prdko[ przy bardzo du- kwarcem, to stabilno[ obrotów Powy|szych wad jest pozba- w przypadku stosowania prze- |ych zmianach obci|enia. mo|e by bardzo dobra pod wiony ukBad z zamknit ptl kBadni lub sprzgieB korzystnie Rys. 48 przedstawia schema- warunkiem, |e obci|enie nie sprz|enia zwrotnego. Wyma- jest mierzy prdko[ elementów ty blokowe ukBadów z otwart przekroczy dopuszczalnej grani- ga on bardziej rozbudowanej napdzanych (linia przerywana ptl (a) oraz z zamknit ptl cy. Niestety taki ukBad nie jest elektroniki oraz zastosowania na rys. 48b). Silniki bezszczotko- sprz|enia zwrotnego (b). UkBad w stanie prawidBowo zareagowa czujnika dostarczajcego sygnaBu we BLDC (omówione w 2 cz[ci z otwart ptl cechuje prostota na przeci|enia ani uwzgldni proporcjonalnego do prdko[ci kursu) maj zwykle wbudowane i niski koszt realizacji, ale na- problemów wynikajcych przy obrotowej (napicie lub czsto- czujniki poBo|enia wirnika, ste- daje si on tylko do wybranych rozpdzaniu i hamowaniu ele- zastosowaD o niewygórowanych mentów o du|ej bezwBadno[ci. Rys. 48 Rys. 49 Elektronika Praktyczna 6/2004 83 K U R S Rys. 51 Rys. 50 rownik takiego silnika z zaBo|e- (seria OPB...), VISHAY (TCRT..., den póBobraz. Problem polega wym) pomidzy okre[lon ilo[ci nia realizuje funkcj stabilizacji TCST...), LITEON (LTH...), czuj- na synchronizacji pracy silnika stabilnych pozycji. Nie jest tu obrotów z zamknit ptl. niki do celów przemysBowych: przesuwu ta[my i silnika nap- istotne, czy obiekt zatrzyma si OMRON, HONEYWELL. du dysku z gBowicami w taki na pozycji, wa|na jest informa- Czujniki obrotów Czujniki magnetyczne Halla sposób, aby gBowica zawsze tra- cja, |e np. w chwili t1 znajduje Najstarszym urzdzeniem  byBy ju| omawiane w 2 cz- fiaBa na [rodek [cie|ki wizyjnej. si on w pozycji x1. do pomiaru prdko[ci obrotowej [ci artykuBu. O ile ich zasto- UkBad [ledzenia (tracking system) UkBady pozycjonowania maj jest prdnica tachometryczna, sowanie do pomiaru prdko[ci wykorzystuje do tego impulsy schematy blokowe zbli|one do dostarczajca napicie proporcjo- namagnesowanego wirnika nie synchronizacji ramki, zapisane stabilizatorów obrotów (rys. 48) nalne do prdko[ci obrotowej. jest problemem, to w ka|dym wzdBu| ta[my i odczytywane z tym, |e zamiast informacji Ze wzgldu na wysoki koszt innym przypadku element wiru- przez nieruchom gBowic (ra- o obrotach mamy informacj i konieczno[ mechanicznego jcy musi mie przymocowane zem z sygnaBem fonii). Obroty o pozycji. PodziaB na ukBady sprz|enia z ukBadem napdza- magnesy. Czas reakcji czujni- silnika przesuwu ta[my s sta- z otwart i zamknit ptl nym, ma znaczenie wyBcznie ków Halla jest porównywalny bilizowane tak, aby czstotliwo[ sprz|enia nadal obowizuje, historyczne. Obecnie powszechnie z optycznymi. Nie s wra|liwe ramki wynosiBa dokBadnie 50 Hz. lecz jego interpretacja jest nieco stosowane s bezstykowe metody na kurz, ale za to ich prac UkBad stabilizacji obrotów dysku inna. pomiaru prdko[ci obrotowej, na mog zakBóca zewntrzne pola z gBowicami zapewnia synchro- wyj[ciu czujnika otrzymuje si magnetyczne. nizacj fazow obrotów dysku UkBady pozycjonowania cig impulsów o czstotliwo[ci Czujniki magnetorezystywne z impulsami ramki. z otwart ptl. proporcjonalnej do obrotów. Ide-  maj dziaBanie zbli|one do Realizacja takich ukBadów alny czujnik powinien charak- czujników Halla, ale funkcjonuj Wykorzystanie jest mo|liwa przy u|yciu sil- teryzowa si du| maksymaln na innej zasadzie. Zalet tych mikroprocesora ników krokowych (ewentualnie szybko[ci pracy oraz odporno- czujników jest mo|liwo[ zamon- do stabilizacji obrotów BLDC), które umo|liwiaj sko- [ci na zakBócenia i warunki towania tylko jednego magnesu Od strony sprztowej ukBad kowy obrót wirnika o precyzyj- [rodowiska. DokBadno[ i szyb-  pod czujnikiem (rys. 50). stabilizatora obrotów niewiele nie okre[lony kt. Warunkiem ko[ pomiaru zale|y od czsto- W takim przypadku czujnik ró|ni si od opisanych wcze[niej poprawnej pracy takiego ukBadu tliwo[ci impulsów. PrzykBad: dla wykrywa zbli|enie elementu ukBadów sterujcych. W przypad- jest poprawne zainicjowanie jego 100 obr/min i 1 impulsu/obrót, o wBa[ciwo[ciach ferromagnetycz- ku silników krokowych i syn- pracy  np. po wBczeniu zasila- minimalny czas pomiaru wynosi nych. Producentem opisanych chronicznych AC, ukBad z otwar- nia. Do tego potrzebny jest czuj- 600 ms. Oznacza to, |e dla uzy- czujników jest Philips (KMZ10 t ptl sprz|enia ma stabilno[ nik pozycji zerowej i odpowied- skania rozsdnych czasów reakcji i KMI15). Maksymalna czstotli- obrotów zale|n od czsto- nia procedura startowa napdu. i wysokiej dokBadno[ci stabiliza- wo[ pracy: 25 kHz. tliwo[ci zegarowej procesora Sposób pracy takiego ukBadu tora obrotów nale|y zastosowa Powy|ej opisano tylko  oczywi[cie pod warunkiem, najlepiej omówi na konkretnym przynajmniej kilka impulsów na najbardziej typowe czujniki, |e generowanie impulsów steru- przykBadzie. Na rys. 51 przed- obrót (przy bardzo maBych prd- w praktycznych ukBadach spoty- jcych uzwojeniami nie zostanie stawiono uproszczony schemat ko[ciach obrotowych nawet kilka- ka si najró|niejsze rozwizania, zakBócone przez obsBug innych przesuwu gBowicy drukarki igBo- dziesit impulsów/obrót). Nie jest dopasowane do konkretnej apli- procesów (przerwaD). W ukBadzie wej. Do sterowania potrzebna to problemem przy prdko[ciach kacji. Oto kilka przykBadów: z zamknit ptl jest potrzebne jest zmienna caBkowita: licznik powy|ej 1000 obr/min, wtedy Wykorzystanie SEM. Silniki tylko jedno dodatkowe wej[cie kroków L_KROK oraz bitowa czas reakcji stabilizatora jest komutatorowe DC z magnesem procesora dla czujnika prdko[ci. informacja o stanie transoptora pom3alny w porównaniu z me- trwaBym charakteryzuj si obec- Funkcje pomiaru czasu pomidzy (przesBonity: OPTO = 0). Po chaniczn bezwBadno[ci napdu. no[ci siBy elektromotorycznej. impulsami z czujnika oraz stero- wBczeniu zasilania sterownik Czujniki optyczne  maj Napicie SEM jest wprost pro- wania obrotami s realizowane  nie wie , w jakim poBo|eniu konstrukcj zbli|on do transop- porcjonalne do prdko[ci obroto- programowo. Przy odrobinie znajduje si gBowica i wykonuje tora i tak te| s czsto nazywa- wej i mo|e by wykorzystane do dobrych chci mo|na znalez procedur INIT (rys.52). Po wy- ne w katalogach producentów. stabilizacji obrotów. PrzykBadowo w Internecie gotowe biblioteki konaniu tej procedury gBowica Wystpuj w dwóch odmianach: produkowany kiedy[ w Polsce procedur realizujcych funkcje transoptory szczelinowe i reflek- ukBad UL1901N byB powszech- cyfrowych ptli regulacji pro- syjne (rys. 49). Czujnik szcze- nie stosowany jako stabilizator porcjonalnej. Dodatkowo warto linowy wspóBpracuje z perforo- obrotów w magnetofonach kase- umie[ci w programie procedury wan tarcz, natomiast czujnik towych z lat siedemdziesitych obsBugi sytuacji awaryjnych (np. refleksyjny wymaga umieszczenia ubiegBego wieku. przeci|enie lub zablokowanie na wirujcym elemencie pasków Napdy dysków. W tym napdu) oraz w razie potrzeby odb3ajcych [wiatBo. Czas reak- przypadku niezbdna jest bar-  procedury pBynnego rozruchu cji rzdu ms jest wystarczajcy dzo dobra stabilno[ obrotów i hamowania. nawet dla bardzo szybkich ukBa- oraz synchronizacja fazowa. Do dów napdowych. Wad czujni- zgrubnej stabilizacji sBu|y czuj- UkBady pozycjonowania ków optycznych jest ich wra|- nik optyczny, natomiast do pre- Trudno jest poda krótk liwo[ na kurz i wilgo, poza cyzyjnej synchronizacji napdu i jednoznaczn definicj ukBadów tym silne o[wietlenie zewntrzne wykorzystuje si odczytywane pozycjonujcych. O ile w przy- mo|e powodowa bBdy. W celu przez gBowic sygnaBy danych padku stabilizacji obrotów za- uniknicia tych problemów czuj- (np. znaczniki sektorów). kBadali[my jednostajny ruch na- niki powinny by odpowiednio Napd magnetowidów pdzanego elementu, to w przy- obudowane. Du|y wybór transop- i kamer. W systemie VHS [cie|- padku pozycjonowania mamy do torów szczelinowych i refleksyj- ki obrazu zapisane s na ta[mie czynienia ze skokowym ruchem nych oferuj m.in. firmy OPTEK uko[nie  ka|da [cie|ka to je- obiektu (obrotowym lub linio- Rys. 52 Elektronika Praktyczna 6/2004 84 K U R S czujniki magnetyczne, indukcyjne, wstanie na wyj[ciach transop- pojemno[ciowe, lecz dokBadno[ torów dwóch cigów impulsów i szybko[ dziaBania bdzie ni|- prostoktnych o przesuniciu sza. W najprostszym przypadku fazowym zale|nym od kierunku jako czujnik zerowy mo|e sBu- obrotów. Nie jest to peBna infor- |y zwykBy styk mechaniczny macja o bie|cej pozycji gBowicy, ze spr|ystych blaszek. Takie ale raczej o zmianie tej pozycji. rozwizanie byBo z powodzeniem Czujnik pozycji zerowej jest stosowane w prostych drukarkach nadal konieczny dla zainicjo- paragonowych (Epson, Citizen). wania napdu, ka|de zgubienie kroku bdzie jednak natychmiast UkBady pozycjonowania zauwa|one przez sterownik. Taki z zamknit ptl rodzaj tarczy kodowej nazywany W takim ukBadzie sterow- jest enkoderem inkrementalnym. nik otrzymuje cigB informacj o pozycji elementu napdzanego. Enkoder absolutny Spróbujmy do ukBadu Inny rodzaj pozycjonowa- z rys. 51 doda tarcz z 12 nia i inny przykBad: obrotnica otworkami na obwodzie i trans- kamery, która mo|e ustawia optor szczelinowy, zamontowane si w jednej z o[miu pozycji na kole pasowym. Wtedy ka|dy ktowych co 450. Mo|na tu- Rys. 53 obrót koBa o kt 300 spowoduje taj zastosowa tarcz kodow wygenerowanie jednego impulsu. z rys. 55 i poczwórny transop- znajduje si w pozycji spoczyn- to napd bdzie nadal pracowaB W ten sposób mo|na poinformo- tor szczelinowy  jest to enko- kowej (Home Position) i napd przyjmujc nieprawidBowe pozy- wa sterownik, |e przesunicie der absolutny. Zewntrzny pier- jest gotów do pracy. Program cje. Dlatego te| ukBad z otwart gBowicy rzeczywi[cie nastpiBo, [cieD otworów (z) daje sygnaB sterujcy musi dziaBa tak, aby ptl nie nadaje si do napdów tylko jeszcze nie wiadomo,  jest pozycja , a pozostaBe trzy w ka|dej chwili warto[ licznika o du|ej precyzji i niezawodno[ci w któr stron. Ten problem (b2...b0) okre[laj numer pozycji kroków odpowiadaBa aktualnej dziaBania. Zalet takiego ukBadu rozwi|e drugi rzd otworków, od 0 do 7 w kodzie binarnym. pozycji gBowicy. PrzykBadowa jest prostota sterownika i opro- przesunity wzgldem pierwsze- Zainicjowanie takiego napdu po procedura przesunicia gBowicy gramowania. W praktycznej re- go i drugi transoptor (rys. 54). wBczeniu zasilania jest znacznie z pozycji X do Y jest przedsta- alizacji programu trzeba jeszcze Obracanie tarcz spowoduje po- prostsze  wystarczy obraca wiona na rys. 53. Parametrem uwzgldni bezwBadno[ napdu wej[ciowym jest pozycja docelo- i odpowiednio sterowa prd- wa Y (Y>=0), pocztkowy stan ko[ci silnika  bdzie o tym licznika kroków L_KROK=X. mowa w dalszej cz[ci artykuBu. Sekwencja przesunicia w lewo Jako czujniki pozycji zerowej jest rozbudowana o kontrol wykorzystuje si najcz[ciej trans- poprawno[ci pracy napdu. Przy optory szczelinowe. Zapewniaj normalnej pracy ka|dy powrót one precyzj pozycji zerowej rz- napdu do pozycji spoczynkowej du 0,2 mm. Mo|na te| stosowa (L_KROK=0) powoduje pojawie- nie si sygnaBu z transoptora. Brak sygnaBu, gdy LKROK=0 lub jego wystpienie, gdy LKROK<>0 oznacza, |e pod- czas pracy wystpiBo  zgubienie kroku. Mo|e to si zdarzy, np. w wyniku kolizji z przeszkod, zablokowania napdu lub inge- rencji czBowieka. Niestety ukBad z otwart ptl sprz|enia jest w stanie wykry fakt zgubienia kroku tylko w momencie po- wrotu do pozycji spoczynkowej. Je|eli taki powrót nie wystpi, Rys. 54 Rys. 55 na 6/2004 Elektronika Praktyczna 6/2004 85 K U R S zastosowaD przemysBowych mog na kilka problemów. Szczególnie mie rozdzielczo[ci do kilku dotyczy to silników krokowych, tysicy pozycji, ich tarcze kodo- ze wzgldu na niecigBy cha- we maj posta przezroczystego rakter ruchu oraz drgania k- kr|ka z czarnymi polami nanie- towe wirnika w koDcowej fazie sionymi metod fotochemiczn. kroku. Na rysunku 56 przestawiono ZakBócenia zboczy impulsów: tarcze kodowe precyzyjnych en- wibracje napdu przenoszone koderów. Enkoder inkrementalny na o[ enkodera mog zakBóca z rys. 56a ma 256 impulsów/ impulsy na wyj[ciu enkodera obrót, poza dwoma kanaBami inkrementalnego (rys. 57). Za- A i B posiada trzeci transoptor do kBócenia mog by faBszywie znacznika pozycji zerowej Z (A, interpretowane przez oprogramo- B, Z to typowe oznaczenia wyj[ wanie jako dodatkowe impulsy. Rys. 56 dekoderów inkrementalnych). Prze- PrzeciwdziaBaniem jest sprz- kamer w dowolnym kierunku, ka (komutatorowy, BLDC, induk- sunicie fazowe midzy A i B towa lub programowa filtracja a| do pojawienia si impulsu cyjny) i po prostu zatrzymywa zwykle wynosi 1/4 T, tzn. poBow sygnaBów z enkodera, sprzgBo z transoptora (z), a nastpnie go w momencie osignicia |- szeroko[ci impulsu. Enkoder ab- elastyczne tBumice wibracje na odczyta numer pozycji (b2...b0). danej pozycji. Aktualna pozycja solutny z rys. 56b jest 10-bitowy waBku enkodera. Przy zmianie pozycji nie ma zajmowana przez kamer jest (1024 impulsy/obrót). PrzemysBowe Gubienie impulsów przy potrzeby liczenia kroków, a wic monitorowana na bie|co, mo|na enkodery s montowane w szczel- zmianie kierunku. Zjawisko naj- do napdzania obrotnicy mo|na napisa program sterujcy w taki nych obudowach, maj Bo|yskowa- lepiej widoczne w przypadku, zastosowa dowolny rodzaj silni- sposób, aby ka|de wytrcenie n o[ i ukBad wstpnej obróbki gdy enkoder inkrementalny daje kamery z zajmowanej pozycji sygnaBu (wyj[cia open collector wicej ni| jeden impuls na przez dziaBanie siBy zewntrznej lub cyfrowe TTL/CMOS). Rys. 57 ka|dy krok silnika. Na przykBad byBo natychmiast korygowane. przedstawia enkoder OMRON serii przy 2 impulsach/krok mo|e si E6B2-CWZ6C o rozdzielczo[ci 100 okaza, |e wykonanie sekwencji Realizacje praktyczne do 1000 impulsów/obrót w zale|- [1 krok w prawo, stop, 1 krok enkoderów no[ci od wersji. w lewo, stop] daBo 4 impulsy na Enkodery w formie perfo- wyj[ciu A i tylko 3 impulsy na rowanego kr|ka z metalu lub Zasady stosowania wyj[ciu B. Mechanizm tego zja- tworzywa, wykonywane s dla enkoderów wiska ilustruje rys. 58. Nie jest rozdzielczo[ci do kilkudziesiciu Pomimo pozornej prostoty, to du|y problem, pod warun- impulsów (kodów) na obrót. konstruktor precyzyjnego napdu kiem, |e programista sterownika Rys. 57 Enkodery do profesjonalnych z enkoderami mo|e si natkn przewidziaB tak sytuacj. Cza- Elektronika Praktyczna 6/2004 86 K U R S zamiast naturalnego kodu binar- nego stosuje si kod, w którym ssiednie sBowa kodowe ró|ni si tylko jednym bitem (kod Gray a). Z powy|szych informacji Rys. 58 wynika wa|ny wniosek: nie war- to stosowa enkoderów o roz- sami wystarczy obróci enkoder dzielczo[ci wy|szej ni| rozdziel- wzgldem napdu o niewielki czo[ kroku silnika. Na pewno kt (mniej ni| 1/4 rozdzielczo- nie poprawi to jako[ci napdu Rys. 59 [ci ktowej), |eby zatrzymanie a wrcz przeciwnie  wymaga nastpowaBo zawsze przy stanie od konstruktora znacznie wicej 00 na wyj[ciach enkodera. Przy nakBadu pracy dla uzyskania m kr|ka lub ta[my. Czujnik [ciu napicie staBe, proporcjonal- rozdzielczo[ci 1000 impulsów tego samego efektu i niepotrzeb- w formie  lin3ki magnetycznej ne do kta obrotu lub przesuni- na obrót oznacza to konieczno[ nie podnosi koszt urzdzenia. mo|e zapewni dokBadno[ po- cia liniowego. monta|u enkodera z dokBadno- zycjonowania rzdu dziesitych [ci lepsz ni| 360/4000 = 0,09 Inne czujniki pozycji cz[ci milimetra na drodze dBu- Pozycjonowanie stopnia. Istnieje jeszcze wiele innych go[ci nawet kilku metrów. przestrzenne FaBszywe kody w enkode- metod przetwarzania poBo|enia Trudno byBoby nie wspo- Istnieje wiele aplikacji, rze absolutnym. Jak wida na na sygnaB elektryczny, np. resol- mnie o przetwornikach poten- w których jeden procesor steruje rys. 56b, w enkoderach o du|ej wery, transformatory LVDT, ale cjometrycznych  najstarszych kilkoma napdami, zapewniajc rozdzielczo[ci kolejne pozycje daj one sygnaB analogowy i nie czujnikach pozycji. Ostatnio pozycjonowanie w przestrzeni nastpuj bezpo[rednio po so- s chtnie stosowane w ukBa- przetworniki te wracaj do Bask (plotery, obrabiarki numeryczne, bie. Zwykle zmiana stanu na dach cyfrowego pozycjonowania ze wzgldu na postp techno- roboty przemysBowe). Stosuje poszczególnych bitach nie nast- (tak|e ze wzgldu na wysokie logiczny w produkcji [cie|ek si trzy podstawowe systemy puje idealnie w tym samym mo- koszty). rezystywnych o bardzo dobrych pozycjonowania przestrzennego mencie, co powoduje chwilowe Ostatnio du| popularno[ parametrach elektrycznych i du- (rys. 60): pojawianie si faBszywych kodów zyskuj czujniki magnetyczne. |ej odporno[ci na [cieranie. Za UkBad prostoktny XYZ  wy- na wyj[ciu enkodera. Szczegól- DziaBaj one na zasadzie zbli- rozsdn cen mo|na kupi maga zastosowania trzech silni- nie krytyczne s sytuacje, gdy |onej do kart telefonicznych: przetwornik liniowy lub obro- ków z przekBadniami liniowymi, zmieniaj si wszystkie bity [cie|ka magnetyczna ze znacz- towy o liniowo[ci 0,1%, dobrej przestrzeD robocza ma ksztaBt  np. zmiana z kodu 01111111 nikami pozycji jest odczytywana stabilno[ci termicznej i trwaBo[ci prostopadBo[cianu ograniczone- na 10000000. Dlatego te| cz- przez gBowic. W zale|no[ci od do miliona cykli. Przetwornik go maksymalnymi wielko[ciami sto w enkoderach absolutnych potrzeb mog one mie for- potencjometryczny daje na wyj- przesuni w osiach X, Y i Z. na 6/2004 Elektronika Praktyczna 6/2004 87 K U R S prdko[ci v=1,5 m/s oraz przyspieszenia a=5 m/s2. Obie tra- jektorie skBadaj si z trzech faz ruchu: przyspieszanie, ruch ze staB prdko- [ci, hamowanie. Rys. 60 W trajektorii trape- zowej warto[ przy- UkBad walcowy  skBada si Trajektorie ruchu spieszenia jest staBa z napdu liniowego i obroto- W ukBadzie pozycjonowania w fazie przyspiesza- wego. WspóBrzdnymi roboczymi nie mo|na pomin wpBywu mo- nia i hamowania, s: kt obrotu a i wysoko[ h. mentu bezwBadno[ci obci|enia prdko[ ro[nie/ PrzestrzeD robocza ma ksztaBt  ka|da zmiana pozycji musi maleje liniowo. powierzchni walca. zawiera przynajmniej dwie fazy W trajektorii  S UkBad biegunowy  skBada ruchu: rozpdzanie i hamowa- przyspieszenie Ba- si z dwóch napdów obroto- nie. Nie zapewni tego prosty al- godnie wzrasta Rys. 63 wych. WspóBrzdnymi roboczymi gorytm z rys. 53. W najbardziej i maleje. Trajektoria s: kt obrotu a i kt elewa- skomplikowanym przypadku trapezowa zapewnia krótszy uzwojeniami silnika (sekwencje cji F. PrzestrzeD robocza ma program sterujcy musi na pod- czas przemieszczenia i jest Ba- dla silnika krokowego lub cig ksztaBt powierzchni kuli. stawie |danej odlegBo[ci prze- twiejsza w realizacji, jednak do impulsów PWM). Jest to zada- UkBad XYZ jest najbardziej mieszczenia x okre[li odpowied- bardzo precyzyjnego pozycjono- nie dla ambitnego programisty, skomplikowany  zarówno pod nie przyspieszenie i prdko[. wania obiektów o du|ej masie ale na pewno wykonalne dla wzgldem mechanicznym, jak Charakterystyki przemieszczenia, bezwBadno[ci korzystniejsza jest niezbyt wysokich rozdzielczo- i oprogramowania. Stosuje si prdko[ci i przyspieszenia obiek- trajektoria  S . [ci enkodera i szybko[ci pracy go tylko tam, gdzie jest to tu w funkcji czasu nazywamy Powy|sze informacje nie napdu. Bardzo szybkie i pre- niezbdne (plotery, wiertarki trajektori ruchu. Optymalna oznaczaj, |e algorytm z rys. 53 cyzyjne ukBady pozycjonowania koordynacyjne). Zalet ukBadu trajektoria jest zwykle kompro- jest caBkowicie nieprzydatny. Je- wymagaj zastosowania proce- XYZ jest bezpo[redni dostp misem midzy bardzo wieloma |eli napdzany obiekt ma maB sorów DSP oraz rozbudowanego do ka|dego punktu przestrzeni parametrami, wymieni tylko bezwBadno[, a silnik dysponuje oprogramowania. Wiele firm roboczej. Znacznie Batwiejsze do kilka podstawowych: szybko[ wystarczajc rezerw mocy, to (Matsushita, Omron, GE-Fanuc wykonania s pozostaBe typy na- osignicia pozycji docelowej, trajektoria z rys. 62 mo|e przy- i inne) oferuje uniwersalne sys- pdów  wymagaj tylko dwóch precyzja punktu zatrzymania j ksztaBt prostokta (wBa[ciwie temy, skBadajce si z ró|nych silników, a program operuje na obiektu, moment obrotowy silni-  prawie prostokta , bo nie- moduBów sprztowych i opro- dwóch zmiennych poBo|enia. Na- ka, dopuszczalne przyspieszenia, mo|liwa jest zmiana prdko[ci gramowania konfiguracyjnego. pdy takie s czsto stosowane dopuszczalne obci|enia ukBadu obiektu materialnego w czasie Systemy te umo|liwiaj budow w robotyce i automatyce prze- przeniesienia napdu. Poza tym równym zero). Najwikszym kompletnych ukBadów sterowa- mysBowej. W porównaniu z ukBa- funkcja opisujca trajektori problemem mo|e by uzyskanie nia, dostosowanych do potrzeb dem XYZ, ukBady walcowy i bie- musi dawa rozwizania zbie|ne odpowiednio du|ego momentu okre[lonej aplikacji. W przy- gunowy maj ograniczony dostp dla wszystkich mo|liwych war- hamujcego, ale przy zastosowa- padku napdów przemysBowych do przestrzeni roboczej, ale to[ci zmiennych wej[ciowych. niu przekBadni redukcyjnej jest z silnikami indukcyjnymi lub w niektórych zastosowaniach jest Mniej obeznanym z matematyk to mo|liwe. synchronicznymi AC, ukBad po- to zalet  zmniejsza mo|liwo[ nale|y si wyja[nienie: chodzi zycjonowania mo|e by zintegro- kolizji w przypadku pracy kilku o to, aby dla |adnej kombinacji Realizacje praktyczne wany z falownikiem. napdów w tym samym obsza- parametrów (zmian obci|enia, Najprostszy ukBad pozy- Ostatnio mo|na zaobserwo- rze. W praktycznych ukBadach ró|nych pozycji wyj[ciowych, cjonujcy z zamknit ptl wa szybki rozwój procesorów czsto stosuje si kombinacje docelowych itp.) nie mogBa nie jest zbyt skomplikowany dedykowanych do sterowania na- trzech lub wicej napdów. Mo- zdarzy si sytuacja, |e napd od strony ukBadowej (rys. 64). pdami elektrycznymi. Obecnie del manipulatora robota (rys. 61) zacznie oscylowa wokóB za- Ilo[ pinów we/wy procesora takie ukBady oferuje Microchip zrealizowany w Technische Uni- danej pozycji lub nie bdzie nie przekracza 15, czyli mo|na (serie PIC18, DSPIC), Motorola versiteit Eindhoven ma napd li- potrafiB jej osign. Najcz[ciej tu zastosowa proste mikrokon- (serie M68HC908MR, MC56F83). niowy i obrotowy podstawy oraz stosowane s trajektorie trapezo- trolery np. 89C4051, AT90xxxx, NiedBugo mo|e si okaza, |e trzy napdy kta elewacji. Taka we (rys. 62) lub trajektorie  S PIC16xxxx. Gorzej wyglda zbudowanie bardzo zaawansowa- liczba stopni swobody umo|li- (rys. 63). Nazwy trajektorii wy- sprawa oprogramowania. Proce- nego sterownika silnika bdzie wia wykonywanie nawet bardzo wodz si od ksztaBtu charakte- sor musi realizowa w czasie wymagaBo jedynie zastosowania skomplikowanych czynno[ci. rystyki prdko[ci w funkcji cza- rzeczywistym nastpujce mi- odpowiedniego ukBadu scalone- su. Dla Batwiejszego porównania nimum czynno[ci: komunikacja go z  wbudowan inteligencj przedstawione trajektorie maj z procesorem nadrzdnym (od- (podobnie staBo si na przykBad takie same warto[ci przemiesz- bieranie poleceD, wysyBanie ra- z USB i TCP/IP  do zbudowa- czenia x=1 m, maksymalnej portów), obróbka i interpretacja nia interfejsu nie jest konieczna impulsów z enkodera i czujnika szczegóBowa znajomo[ proto- kraDcowego, wyliczanie przebie- koBu). Era robotów z klocków gów czasowych trajektorii, ge- LEGO ju| si rozpoczBa. nerowanie sekwencji sterujcych Jacek Przepiórkowski Rys. 61 Rys. 62 Rys. 54 Elektronika Praktyczna 6/2004 88

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Silniki elektryczne w praktyce elektronika, cz 3
Silniki elektryczne w praktyce elektronika, cz 1
05 2004w? silniki elektr w praktyce
Silniki elektryczne w praktyce elektronika, cz 2
elektronika praktyczna 2002
Silnik elektryczny
elektronika praktyczna 2000
elektronika praktyczna 1998
silniki elektr
elektronika praktyczna 2002 2
elektronika praktyczna 2000 2
Dobieranie silników elektrycznych w układach napędowych

więcej podobnych podstron