Motor sem escova + codificador: a combinação de chave para controle de circuito fechado de alta precisão

 

Com o rápido desenvolvimento da tecnologia, as expectativas das pessoas para o desempenho do produto estão aumentando constantemente. Não apenas em campos tradicionais de alta precisão, como automação industrial, robótica e equipamentos médicos, mas também em muitas aplicações emergentes, como eletrônicos de consumo, casas inteligentes e equipamentos não tripulados, os requisitos de controle mais altos para os motores estão começando a ser apresentados - eles devem apenas executar rapidamente, mas também serem controlados com precisão e resposta de maneira sensível.

 

Nesses cenários,Os motores CC sem escova (BLDC) tornaram -se a escolha do trânsito principal devido à sua alta eficiência, baixo ruído e vida longa. No entanto, as características do próprio motor estão longe de serem suficientes. Para obter controle verdadeiramente de alta precisão e alta estabilidade, um sistema de "controle de circuito fechado" deve ser introduzido.

Controle de circuito aberto vs. controle de circuito fechado: qual é a diferença

Em um sistema de controle de circuito aberto, o controlador envia instruções para o motor (como velocidade de configuração ou tensão) e o motor é executado de acordo com as instruções, mas o sistema não monitora em tempo real se o motor está funcionando conforme o esperado. Este método tem uma estrutura simples e baixo custo e é adequado para aplicações com pequenas alterações de carga e baixos requisitos de precisão.

 

Por outro lado, o controle de circuito fechado monitora continuamente o estado real do motor (como velocidade, ângulo ou posição) através de sensores como codificadores e transmite sinais de feedback de volta ao controlador em tempo real. O sistema ajusta continuamente as instruções de controle com base nesses feedbacks, melhorando bastante a precisão do controle, a estabilidade e a capacidade de anti-interferência.

 

Visão geral do loop aberto vs. Loop fechado:

Método de controle	Controle de loop aberto	Controle de circuito fechado
Existe algum feedback	não	sim
Precisão de controle	Mais baixo	alto
Capacidade anti-interferência	Pobre (facilmente afetado por flutuações de carga)	Forte (desvio correto de corrida em tempo real)
Custo do sistema	Baixo (estrutura simples do sistema)	Um pouco mais alto (requer o codificador e outro suporte do sensor)
Aplicações típicas	Fãs, bombas, brinquedos elétricos, etc.	Equipamentos de automação, robôs, instrumentos médicos de precisão, sistemas de fabricação de ponta etc.

Portanto, em busca de requisitos de controle de alta precisão e confiável, o controle de circuito fechado tornou-se uma parte importante do sistema motor sem escova. Para construir um sistema de circuito fechado de alto desempenho, o codificador é o componente principal que conecta "percepção" e "controle".

 

Em um sistema de controle de circuito fechado, o codificador é um dos componentes de feedback mais críticos. Ele pode detectar com precisão a velocidade, a posição e a direção do motor e alimentar essas informações de volta ao controlador para obter controle preciso.

 

1. A função básica do codificador

O codificador é montado diretamente no motor ou integrado ao motor para medir o estado de rotação do eixo do motor. Ao produzir sinais em tempo real, ajuda o controlador a determinar a mudança de posição atual do motor, alcançando assim o controle de loop fechado da velocidade, posição e ângulo.

 

2 tipos de codificadores

De acordo com o modo de saída e o princípio estrutural, os codificadores são divididos principalmente nas duas categorias a seguir:

Codificador incremental

O codificador incremental produz sinais de pulso contínuo (como sinais A, B, Z), e o controlador determina a velocidade e a direção contando esses pulsos. Esse codificador tem uma estrutura simples e baixo custo e é adequado para controle de movimento de baixa e média precisão.

 

Codificador absoluto

Cada ponto de posição possui uma saída de valor de código exclusivo e as informações de posição atual podem ser retidas mesmo após a falha de energia. É adequado para cenários de controle que requerem alta precisão e alta confiabilidade, como equipamentos médicos, robôs, linhas de produção automatizadas etc.

3. Modo de sinal de saída

Diferentes codificadores têm diferentes tipos de sinal de saída e métodos de interface, os comuns incluem:

· Sinal de ABZ (incremental): A e B são sinais de pulso ortogonais usados ​​para determinar a velocidade e a direção e Z é o sinal de posição zero usado para redefinição ou sincronização.

· Sinal UVW: comumente usado para sinal de sincronização de comutação de motor sem escova, adequado para o sistema de controle de servo.

· Protocolos de comunicação como SSI, RS -485 e Canopen: Eles são usados ​​principalmente para codificadores absolutos, podem transmitir com precisão informações de posição em forma digital e ter recursos anti-interferência mais fortes.

 

4. Estrutura de instalação e tecnologia de princípio

De acordo com o princípio da estrutura e detecção, os codificadores também podem ser classificados da seguinte forma:

Método de instalação:

· Tipo de extremidade do eixo: O codificador está diretamente conectado ao eixo de saída do motor, com alta adaptabilidade e fácil substituição.

· Tipo de eixo oco: O codificador é oco e pode ser inserido no eixo do motor, salvando espaço e instalação compacta.

· Integrado: o codificador e o motor são diretamente integrados em uma habitação, que é totalmente depurada na fábrica e adequada para integração do sistema.

 

Princípio de indução:

· Codificador fotoelétrico: lê sinais de posição através de grades e sensores fotoelétricos, com alta resolução, adequados para aplicações de alta precisão.

· Codificador magnético: usa alterações de campo magnético para detectar informações de posição. Tem uma estrutura mais robusta e melhor desempenho anti-poluição, tornando-o adequado para ambientes industriais.

 

O codificador não é apenas uma ferramenta de medição, é uma parte indispensável de todo o sistema de controle de loop fechado. Em aplicações práticas, apenas o codificador, o motor sem escova e o controlador precisam trabalhar juntos para obter controle de movimento de alta precisão. \\

 

1. Como o controlador lê o sinal do codificador?

O controlador determina o estado de movimento do eixo do motor recebendo a saída do sinal (como pulso, dados digitais ou tensão analógica) pelo codificador. O controlador executa o algoritmo de controle (como o algoritmo PID) dentro, compara a diferença entre o destino definido e o estado atual em tempo real e produz a tensão ou corrente correspondente para acionar o motor para ajuste.

 

Por exemplo:

· Se a velocidade do motor estiver definida como 1000 rpm e o feedback do codificador for 950 rpm, o controlador aumentará automaticamente a potência de saída para tornar a velocidade mais próxima do destino.

· Se a posição do motor se desviar da trajetória predeterminada, o controlador corrige imediatamente o caminho do movimento com base no sinal do codificador.

 

2. Solução de controle articular do sensor de salão +

Em muitos sistemas motores sem escova, sensores e codificadores de salão são frequentemente usados ​​em combinação, cada um desempenhando um papel diferente:

· Sensor do salão: geralmente usado para detectar a posição do rotor do motor para comutação correta na inicialização ou baixa velocidade. Tem resposta rápida e baixo custo, mas com baixa resolução.

· Codificadores: Forneça informações de alta resolução e informações de posição para controle fino.

 

Quando usado em conjunto, o sistema pode iniciar rapidamente e obter controle de alta precisão durante a operação. Essa combinação é amplamente utilizada em veículos guiados automáticos (AGVs), equipamentos CNC, robôs industriais e outros campos.

3. Análise dos cenários de aplicação reais de controle de circuito fechado

O controle de circuito fechado não é apenas um termo técnico, afeta diretamente o desempenho do sistema em aplicativos específicos. Aqui estão alguns exemplos típicos:

um. Controle de loop fechado de velocidade

Em aplicações como turbinas eólicas ou centrífugas de alta velocidade, o motor precisa manter uma velocidade constante. Ao alimentar o sinal de velocidade do codificador, o controlador pode ajustar a saída em tempo real para compensar o impacto das flutuações de carga.

 

b. Posição de controle de loop fechado

Em slides automatizados, plataformas de elevação e braços robóticos industriais, o motor precisa ser controlado com precisão para atingir uma posição especificada. O codificador alimenta as informações de posição atual ao controlador para garantir que o processo de movimento seja suave e para com precisão na posição de destino.

 

c. Controle de loop fechado de ângulo

Na panorâmica da câmera\/inclinações, finders a laser ou dispositivos de rastreamento óptico, os motores precisam obter rotação precisa dos ângulos. Os sistemas de circuito fechado usam feedback de ângulo de alta resolução dos codificadores para obter controle preciso de pequenos ângulos.

 

Nos sistemas tradicionais de controle de circuito fechado, os motores, codificadores e controladores geralmente precisam ser selecionados, instalados e depurados separadamente, o que não apenas aumenta a carga de trabalho de engenharia, mas também traz problemas como fiação complexa, interferência de sinal e incompatibilidade correspondente.

 

Para enfrentar esses desafios, o VSD lançou a solução "Module Motor Integrado", que integra um motor, codificador e controlador sem escova em uma estrutura compacta para uso plug-and-play.

 

1. Motor + Codificador + Design Integrado do Controlador

Os módulos integrados da VSD pré-montam e abastecem os componentes principais do sistema de controle, salvando os clientes do trabalho complexo de integração no local. Cada módulo é um sistema de circuito fechado estritamente testado para garantir a correspondência de sinais, a compatibilidade da interface e o desempenho estável.

Os benefícios incluem:

· Encurre o ciclo de desenvolvimento do projeto

· Reduza os custos de manutenção

· Reduzir a taxa de falha do sistema

 

2. Simplifique o processo de fiação e depuração

Os sistemas tradicionais geralmente requerem várias interfaces, cabos de conexão e adaptadores, enquanto o módulo VSD precisa apenas de uma fonte de alimentação principal e uma interface de comunicação para concluir a implantação de todo o controle de circuito fechado. Os parâmetros predefinidos eliminam a necessidade de os clientes realizarem ajustes complexos de parâmetros na maioria dos aplicativos.

 

Esse design simplificado é muito amigável para integradores de automação, fabricantes de equipamentos e clientes OEM e é particularmente adequado para cenários de implantação de várias máquinas.

 

3. Opções flexíveis de configuração e interface do codificador

O VSD suporta vários tipos de configurações de codificador para se adaptar a diferentes precisão de controle e requisitos ambientais:

· Tipo de codificador: incremental, absoluto, fotoelétrico ou magnético

· Interface do sinal: Suporte ABZ, UVW, SSI, RS -485, Canopen, etc.

· Instalação: extremidade do eixo, eixo oco e soluções de codificadores integrados estão disponíveis

Os clientes podem fazer escolhas com base em aplicativos reais e o VSD também fornece serviços personalizados de desenvolvimento e adaptação de interface.

 

4. Ampla gama de cenários de aplicação, suportando requisitos de alto padrão

Os módulos motores integrados da VSD têm sido amplamente utilizados em:

· Robôs industriais e braços robóticos colaborativos

· Equipamento de imagem médica e plataformas de diagnóstico de precisão

· Equipamento de automação de transmissão inteligente e automação logística

· Aviação, UAV, sistema de rastreamento optoeletrônico e outros campos

Cada tipo de produto pode ser configurado e otimizado de acordo com diferentes cargas, velocidades, precisões e protocolos de interface para garantir a estabilidade e a eficiência do controle de circuito fechado.

 

Os sistemas de controle de loop fechado estão se tornando padrão para aplicações modernas de motor de alto desempenho. Ao introduzir codificadores, os motores sem escova podem obter uma regulação de velocidade mais precisa, operação mais estável e recursos de resposta mais inteligentes. Seja na automação industrial, controle robótico ou em equipamentos médicos ou sistemas de aviação, o controle de circuito fechado melhora significativamente a confiabilidade geral e o desempenho do sistema.

 

Como um fabricante profissional de motor sem escova, VSD (VSD Motor) continua a investir em soluções de controle de loop fechado. Nós não apenas fornecemosMotores de escova de alto desempenho, mas também modularize os codificadores e controladores para fornecer aos clientes soluções integradas prontas para uso.

 

Por que escolher VSD

· Design de alta compatibilidade: suporta vários tipos de codificadores e protocolos de comunicação convencionais

· Capacidade completa de personalização: tudo, desde o tamanho do motor, a velocidade até a precisão do feedback e o layout da interface pode ser personalizado

· Sistema rigoroso de controle de qualidade: em conformidade com ISO, CE e outros padrões de certificação internacional

· Suporte técnico de processo completo: Forneça assistência técnica profissional e serviço pós-venda da seleção à entrega

· Experiência global de entrega: os produtos são exportados para a Europa, América, Japão, Coréia do Sul, Oriente Médio e outras regiões e são amplamente utilizados em projetos em vários setores

Se você estiver procurando por uma solução estável, flexível e fácil de integrar a solução de circuito fechado, entre em contato com a equipe VSD. Podemos fornecer testes de amostra, consulta técnica e serviços de personalização em lote para o seu projeto.