Motor controleregeling isolatie met behulp van iCoupler technologie
Robotic toepassingen vereisen nauwkeurige controle van de motoren die veel machine gewrichten rijden. Het controlesysteem moet weten de positionering standpunten van de verschillende robot armen en actuatoren voor veilige en betrouwbare werking. Om efficiënt te zijn, wilt u meer weten over de beweging van de rotor in de motor behuizing in meer diepte.
Zonder informatie over de rotor hoek (makkelijk naar dia onder hoge belasting), kan de controller electronics teveel stroom, die wordt gewoonweg verspild door warmte bieden. Om het gevoel van de positie en de rotor staat, is een belangrijke variabele van het algoritme van de Vermogenssturing het huidige niveau van de motor wikkelingen. Conceptueel is dit een goedkope variabele die gemakkelijk te volgen omdat het slechts gaat om een link van de motor naar het controle-circuit. Er zijn echter vele factoren die worden genomen om ervoor te zorgen moeten dat het signaal zo nauwkeurig mogelijk. Fouten kunnen resulteren in onjuiste detectie van locaties en verhoogde onnodig energiegebruik.
De meest gebruikte Stroomsensoren in motorische controle zijn shunt weerstanden, Hall-effect sensoren en stroomtransformatoren. De laatste twee apparaten bieden isolatie, die, terwijl het verhogen van de totale kosten, belangrijk is bij het omgaan met hoog vermogen. Shunt weerstand circuits zijn meestal beperkt tot het meten van de stroom van 50A of minder, maar hebben het voordeel van de hoogste lineariteit van de reactie in sensor-type apparaten en lagere kosten. Deze apparaten zijn ook geschikt voor wisselstroom- en gelijkstroomsystemen metingen.
Nauwkeurige en gevoelige resultaten kunnen worden bereikt door het koppelen van de shunt weerstand aan de delta-sigma-modulator. Driehoekige integraal bemonsterings- en filtertechnieken helpen onderdrukken voorbijgaande lawaai effecten en ondersteuning van ruim boven de 12-bit resolutie. Texas Instruments' ADS1203 is een delta-sigma-modulator ontworpen voor instrumentatie toepassingen met inbegrip van de motorische controle. Dit apparaat is een eenkanalig, tweede-orde delta-sigma-modulator ontworpen voor hoge resolutie analoog-naar-digitaal conversie van DC naar 39kHz. De output van deze convertor is een reeks getallen 1 en 0 waarvan tijdgemiddelde evenredig aan de analoge ingangsspanning is. Een belangrijk voordeel van het gebruik van een gefilterde delta-sigma modulator signaal is dat de geluidsbron kwantisatie en de voorbijgaande geluidsbron kunnen worden geconverteerd naar hoge frequenties, waardoor het makkelijker om eruit te filteren door middel van het low-pass filter.
Met behulp van een modulator in plaats van een volledig analoog-digitaalomzetter, kunnen ontwerpers aanpassen de digitale filteren prestaties beste motorische controle om eisen te voldoen. Hierbij strikte synchronisatie met transistor overschakelen van gebeurtenissen in het H-brug-circuit dat stroom aan de motor zelf levert. Het filter zelf kan worden geïmplementeerd met behulp van een digitaal signaalbewerker (DSP), microcontroller of veld programmable gate array (FPGA), afhankelijk van de doelen van de kosten en prestaties. Met behulp van een aangepast filter, is het beter om te kiezen tussen de voorbijgaande reactie en de definitieve sampling-resolutie. Een hoger tarief van oversampling resulteert in hogere nauwkeurigheid, maar resulteert in een lagere waarde vernieuwingsfrequentie - vermindering van oversampling vermindert resolutie maar biedt een hogere vernieuwingsfrequentie.
In termen van de verwerking van de gegevens is er een vergelijking met een traditionele opeenvolgende onderlinge aanpassing (SAR) analoog / digitaal-converter. Met behulp van een SAR-converter, kan de bemonstering worden uitgevoerd met behulp van een monster-and-hold-circuit, waarmee de systeem-ontwerper om strak de controle van de timing van de bemonstering instant. Aan de andere kant, de driehoekige integraal conversie maakt gebruik van een continue bemonstering proces, zodat de bemonsterde waarde geen gedefinieerde trigger tijd heeft. Omgekeerd, de bemonsterde waarde op dit moment is een gewogen gemiddelde van een reeks 1-bits voorbeeldwaarden die zich over de waarde van dit punt in tijd vertegenwoordigd door deze bemonsterde waarde uitstrekken kan.
Filteren van een 1-bits binair debiet en het uitpakken van het aan een lager tarief multi-bitstream Voorbeeldwaarde kunnen in twee verschillende fasen worden gedaan. Een zeer gemeenschappelijke aanpak is een SINC filter waarmee u beide taken in één fase uitvoert te gebruiken. De derde orde, kortweg sinc3, is momenteel de meest voorkomende keuze voor deze toepassingen.
Het filter is grotendeels een gewogen som van een steekproef waarde venster dat meer gewicht aan de bemonsterde waarden in het midden van de reeks, geeft terwijl het geven van minder gewicht aan de bemonsterde waarden aan het begin en einde van de reeks. Met het oog op de invloed van de switch component van de macht-transistor in de huidige meting, dit effect moet worden beschouwd, anders het feedback-algoritme zal worden beïnvloed door aliasing en dergelijke.
De reactie van de impuls van het sinc3-filter is symmetrisch is met de bijdrage van de waarde van het monster vóór de Voorbeeldwaarde center en de Voorbeeldwaarde center is hetzelfde als de waarde van de steekproef volgt. De switch component van de huidige is ook symmetrische langs het gemiddelde huidige punt: zodat de som van de switch componenten gelijk is aan nul. Als het midden van het venster van de bemonstering wordt uitgelijnd met de PWM sync puls gebruikt om te rijden de H-brug, de huidige fase te meten zonder aliasing is toegestaan, maar moet worden gezorgd dat de voorbeeldwaarden correct zijn uitgelijnd bij het lezen van gegevens van het filter. Filteren legt een vertraging zodat de output van de bemonsterde waarde van het filter zullen uit meerdere vorige perioden wanneer het PWM sync puls wordt gebruikt. Dit heeft een aanzienlijke invloed op het plannen van software-programma in vergelijking met de huidige metingen SAR-gebaseerd.
In het geval van SAR, de PWM sync pols kan leiden tot de analoog naar digitaal converter om een aantal conversies uitvoeren. Wanneer gegevens wordt voorbereid voor de lus van het besturingselement, wordt het systeem genereert een interrupt en begint de lus controle uitvoeren. Deze voorbeeldwaarden worden voortdurend gegenereerd met behulp van een delta-sigma modulator en filter, maar belangrijke voorbeeldwaarden voor fase huidige metingen zijn klaar na een vaste vertraging. Timers of items moeten worden gebruikt voor het genereren van een interrupt wanneer een PWM sync-signaal aanwezig is. De vertraging bij het tellen van de voorbeeldwaarden is eigenlijk de helft van de sinc3 impuls reactie.
In een typische controlesysteem is de nul-volgorde beeldinstelling, effect van de PWM-timer veel meer dan de helft van het antwoord van de impuls, zodat het SINC filter heeft geen aanzienlijk invloed op de timing van de lus. Door gebruik te maken van een delta-sigma-modulator en een aangepast filter, kan de gebruiker de SINC filter vertraging te verkrijgen van de bemonsterde waarde resolutie vrij schakelen. Deze flexibiliteit is een groot voordeel bij het ontwerpen van de motorische controle algoritmen. Sommige delen van het algoritme zijn meestal gevoelig voor vertraging maar minder gevoelig voor de nauwkeurigheid van de feedback. De rest van het algoritme wordt gebruikt in combinatie met lagere dynamiek en voordelen van nauwkeurigheid, maar is minder gevoelig voor vertragingen.
Overwegen een proportionele integraal controller (PI) algoritme. De P-deel en de I-component kunt gebruiken hetzelfde feedback signaal. Echter, de P-pad en de I pad kan worden gescheiden en het feedback-signaal kan gecombineerd worden met verschillende soorten filteren functies. In de PI-controller, wordt de P-component voornamelijk gebruikt om te onderdrukken de snelle verandering effect van belasting en snelheid. Daarom moet het kunnen inspelen op de snelle veranderingen in de signaalniveaus. De onderdeel I richt zich op de steady-state prestaties en is meer gericht op de meetnauwkeurigheid. Dus, de P-component kan profiteren van een lage resolutie, snelle update tempo feedback stroomsignaal, wat betekent dat het sinc3-filter een laag tarief van oversampling en decimering heeft. Ik component zal profiteren van een hogere oversampling snelheid en de daaruit voortvloeiende stijging van de vernieuwingsfrequentie kan weerstaan.
Het is belangrijk op te merken dat wanneer u een systeem dat zorgt voor grote ladingen een delta-sigma-modulator, een andere factor die meespeelt isolatie is. Een optie is om alleen de isolatie versterker en een niet-geïsoleerde modulator gebruiken voor analoog-naar-digitaal conversie, of plaats een optocoupler tussen de output van de modulator en de ingang van het apparaat voor het filteren van digitale. U kunt ook kan een geïsoleerde delta-sigma-modulator worden geselecteerd. Met behulp van een geïsoleerde modulator, kan het analoge overstroom bescherming circuit worden geëlimineerd omdat het digitale filter kan ook worden geconfigureerd om te elimineren overstroom effecten.
De AD7403 wordt verzorgd door AnalogDevices, een voorbeeld hiervan. Door de uitvoering van een tweede-orde-modulator, dit apparaat zorgt voor flexibele selectie van shunt specificaties en biedt meer dan 14 bits significante bits en een output stream tarief van 20 MHz. Door gebruik te maken van een passende digitaal filter, behaalt het apparaat een signaal-ruisverhouding van 88dB op 78,100 samples/seconde. Deze regeling isolatie gebruikt technologie van de iCoupler van het bedrijf, en het bedrijf beweert dat het groter is dan de prestaties van een typische optocoupler-regeling.
Met de toevoeging van functies zoals isolatie en de toenemende filteren prestaties van microcontrollers en programmeerbare apparaten, kunnen ontwerpers blijven optimaliseren van motorische controle voor robotic toepassingen.
Als u kopen van een medisch hulpmiddel motor wilt, Let op precisie medische motoren.
