सर्वो प्रणाली का चयन कैसे करें? समाधान के लिए आवश्यकताओं के साथ प्रारंभ करें

मशीन डिज़ाइन के लिए सर्वो मोटर सिस्टम का चयन उन घटकों को समझने से शुरू होता है जो सर्वो मोटर या सर्वो ड्राइव सिस्टम बनाते हैं। सर्वो सिस्टम क्लोज-लूप सिस्टम हैं जिनका उपयोग कुछ वांछित आंदोलनों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। इनमें एक फीडबैक डिवाइस शामिल होता है जो मोटर और ड्राइवर के बीच निरंतर जानकारी प्रदान करता है ताकि संचालित होने वाले तंत्र की स्थिति, गति और टोक़ को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सके।

QXR उच्च प्रदर्शन DDR मोटर सर्वो चालक

आमतौर पर, सर्वो डिज़ाइन अत्यधिक गतिशील प्रणालियाँ होती हैं जिनमें तेजी से और तेजी से घटने के लिए लोड को चलाना शामिल होता है। वे चार चतुर्भुजों में काम करते हैं, जिसका अर्थ है कि वे सकारात्मक और नकारात्मक दोनों तरह के टॉर्क और गति को नियंत्रित कर सकते हैं।

सर्वो-चालित चयन के लिए एक व्यवस्थित समाधान की आवश्यकता होती है। दूसरे शब्दों में, एक समग्र दृष्टिकोण जो समग्र यांत्रिक, विद्युत और प्रोग्रामिंग मापदंडों को ध्यान में रखता है। प्रणाली में यांत्रिक भार, गति वक्र (स्थिति निर्धारण आवश्यकताओं सहित), सर्वो मोटर विशेषताओं, और पर्यावरण जिसमें मोटर और अन्य घटक स्थित हैं, का निर्धारण शामिल है; विशेष रूप से, जब मोटर लगभग स्थिर गति से चल रही होती है, तो इसका तैयार उत्पादों, सामग्रियों और/या प्रक्रिया पर ही प्रभाव पड़ता है।

यांत्रिक भार और गति वक्र पैरामीटर

यांत्रिक भार और गति की आवश्यकताओं का क्या मतलब है, यह समझकर शुरू करते हैं। बुनियादी न्यूटोनियन भौतिकी का दावा है कि बल (या रोटेशन की दिशा में टोक़) द्रव्यमान (घूर्णी जड़ता) गुणा त्वरण के समानुपाती होता है, चाहे त्वरण धनात्मक हो या ऋणात्मक। मोशन डिज़ाइन के संदर्भ में, मशीन निर्माण की अपनी गुणवत्ता और उसके द्वारा वहन किए जाने वाले भार की गुणवत्ता होती है।

इसलिए, यांत्रिक भागों - विशेष रूप से गति की गुणवत्ता और गति के वांछित वक्र को निर्धारित करना महत्वपूर्ण है। घूर्णी गति को रैखिक गति में परिवर्तित करने के तरीके व्यापक रूप से भिन्न होते हैं और सटीकता, भार, गति की गतिशीलता और पर्यावरण जैसे कारकों से प्रभावित होते हैं।

एक बार उपयोग किए जाने वाले तंत्र को समझने के बाद, गति की गतिशीलता को समझना सबसे अच्छा सर्वोमोटर समाधान निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण है। गति वक्र में न केवल एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक गति शामिल होती है, बल्कि उस गति में उपयोग किए जा सकने वाले कार्य भी शामिल होते हैं, जैसे कि भागों की मशीनिंग से जुड़ा जोर। त्वरण, वर्दी और मंदी, साथ ही निवास और विराम समय, सभी सिस्टम की समग्र गति वक्र में शामिल हैं। इंडेक्सिंग चालें साधारण त्रिकोणीय गति, चर ट्रेपेज़ॉइड या 1/3-1/3-1/3 (आरएमएस टॉर्क से जुड़ी सबसे कुशल गति) हो सकती हैं।

सर्वो प्रणाली चयन और चयन उपकरण

कई विक्रेता उपयोगकर्ताओं को उनके अनुप्रयोगों की गति आवश्यकताओं के आधार पर गति प्रोफाइल बनाने में मदद करने के लिए चयन और चयन उपकरण प्रदान करते हैं। अधिकांश सॉफ़्टवेयर उपकरण, जैसे कोलमॉर्गन का मोशनेयरिंग प्लेटफ़ॉर्म, त्वरण, संचलन समय, दूरी, गति और रहने के समय की गणना करने में आपकी सहायता करने के लिए विभिन्न प्रकार के गति विवरण प्रदान करते हैं। चित्र 1 मूल 1/3-1/3-1/3 वक्र दिखाता है, त्वरण को सुचारू करने के लिए 50 प्रतिशत त्वरण पेश किया गया है। इस उदाहरण में, हमने 1 सेकंड में 8 इंच आगे बढ़ने और 50 प्रतिशत त्वरण और 2 सेकंड के ठहराव का उपयोग करने का विकल्प चुना। प्रणाली 1/3 त्वरण समय, 1/3 निरंतर वेग, और 1/3 मंदी के संदर्भ में गति की गणना करती है। उपकरण द्वारा गणना की गई अधिकतम गति 720in/min है। आप "एस" वक्र रूपरेखा (50 प्रतिशत त्वरण के आधार पर) देख सकते हैं। इसके अलावा, इस गति के लिए, यह देखा जा सकता है कि गति के अनुप्रस्थ भाग -- पर एक थ्रस्ट लोड (लाल रेखा) लगाया जाता है, यह गति वक्र संभवतः मशीनीकृत किया जा रहा है। ड्वेल टाइम को 3 सेकंड के रूप में भी देखा जा सकता है। ड्वेल भाग महत्वपूर्ण है क्योंकि इस वक्र से जुड़े सभी मापदंडों का उपयोग RMS टॉर्क की गणना के लिए किया जाएगा, जो एक मीट्रिक होगा जिसका उपयोग हम सही मोटर का चयन करने के लिए करते हैं। मोशन कर्व्स के अलावा, रिज़ॉल्यूशन, सटीकता और दोहराव के संदर्भ में भार की वास्तविक स्थिति आवश्यकताओं को समझना भी महत्वपूर्ण है। यह निकासी और लचीलेपन के रूप में यांत्रिक फिटिंग की खाली गति से प्रतिक्रिया उपकरणों के चयन और (अधिक महत्वपूर्ण रूप से) सीधे प्रभावित होगा।

जब तक डिजाइन प्रत्यक्ष ड्राइव मोटर समाधान का उपयोग नहीं कर सकता, इसमें कुछ प्रकार के यांत्रिक संचरण शामिल होंगे। रोटेटिंग लीनियर पॉवर ट्रांसमिशन (घूर्णन मोटर के आउटपुट को शाफ्ट यात्रा में परिवर्तित करना) चरखी ड्राइव द्वारा या स्क्रू आधारित तंत्र, जैसे बॉल स्क्रू द्वारा पूरा किया जा सकता है। रोटरी ड्राइव में एक गियरबॉक्स या बेल्ट ड्राइव असेंबली शामिल है ताकि विभिन्न आकारों की पुली को मंदक के रूप में इस्तेमाल किया जा सके। कुछ अनुप्रयोगों में, स्थानांतरित होने वाले हिस्से कुल गति द्रव्यमान में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं। एक विशेष मामला एक मशीन शाफ्ट का द्रव्यमान है जिसे बदलने के लिए स्थानांतरित किया जाना चाहिए -- जैसे कि रोबोटिक सिस्टम के वितरण या प्रसंस्करण में। सर्वो ड्राइव को समायोजित करने में कुल भार भिन्नता एक कारक हो सकती है।

गतिमान घटकों को अपनी जड़ता का योग करना चाहिए और इसे वापस मोटर शाफ्ट पर प्रतिबिंबित करना चाहिए। जड़ता के अलावा, बाहरी ताकतों, घर्षण और अक्षमता पर भी विचार किया जाना चाहिए।

सर्वो डिजाइन में पर्यावरणीय विचार

यह अभी तक खत्म नहीं हुआ है। सर्वो डिजाइन का निर्धारण करते समय, केवल कुछ उपलब्ध तंत्र आर्थिक रूप से और कुशलता से आवश्यक गति, वहन क्षमता और सटीकता प्रदान कर सकते हैं। एक विचार जिसे अक्सर अनदेखा किया जाता है वह वातावरण है जिसमें सर्वो प्रणाली संचालित होती है। अधिकांश सर्वोमोटर्स को 40C पर संचालित करने के लिए रेट किया गया है - बहुत गर्म वातावरण, लेकिन कई कारखाने और औद्योगिक सेटिंग्स में विशिष्ट।

ड्राइविंग इलेक्ट्रॉनिक्स का गर्मी प्रतिरोध बहुत अधिक नहीं है, और चूंकि उन्हें 40 डिग्री सेल्सियस पर भी रेट किया गया है, परिवेश के तापमान को प्रबंधित करना जहां वे काम करते हैं, एक चुनौती है। आमतौर पर, उचित पर्यावरणीय परिस्थितियों (तापमान और आर्द्रता) को बनाए रखने के लिए नियंत्रण कैबिनेट में मजबूर शीतलन की आवश्यकता होती है। इसलिए, मोटर और चालक के स्थान पर विचार किया जाना चाहिए। बेशक, लोड-ले जाने वाले तंत्र को चलाने के लिए मोटर को सीधे डिवाइस में स्थापित या एकीकृत किया जा सकता है। इसके विपरीत, एक केंद्रीकृत समाधान में ड्राइव एक नियंत्रण कैबिनेट में स्थित है -- इसे आमतौर पर ठंडा करने की आवश्यकता होती है।

निर्माता आंशिक मोटर प्रदर्शन को उन पर्यावरणीय परिस्थितियों के अनुसार परिभाषित करते हैं जिनके तहत मोटर संचालित होती है। जैसा ऊपर बताया गया है, कई डिजाइनर मानते हैं कि मोटर को 40 डिग्री सेल्सियस के परिवेश तापमान के लिए रेट किया गया है, लेकिन कभी-कभी 25 डिग्री सेल्सियस का मोटर विनिर्देश प्रदान किया जाता है। इसलिए, विनिर्देशों की समीक्षा करते समय प्रकाशित संदर्भ मूल्यों पर ध्यान देना चाहिए। यदि मशीन का परिवेश तापमान रेटेड परिवेश के तापमान से अधिक है, तो मोटर रेटेड शक्ति तक नहीं पहुंच पाएगी।

अन्य पर्यावरणीय स्थितियां मोटर पेंट और सील और अन्य यांत्रिक उप-घटकों को प्रभावित कर सकती हैं। धूल, गंदगी, नमी, स्प्रे रिंसिंग, स्वच्छता आवश्यकताओं, विस्फोटक वातावरण, वैक्यूम वातावरण, और विकिरण सभी को वर्तमान कठोर वातावरण के अनुरूप भौतिक विशेषताओं के साथ विशेष सर्वोमोटर की आवश्यकता होती है।

चयन प्रक्रिया

आवश्यक मोटर / ड्राइव सिस्टम संरचना का निर्धारण करने में, प्रारंभिक चयन प्रयास का एक बड़ा हिस्सा यांत्रिक और पर्यावरणीय है। अब, जब उपयोगकर्ता अंतिम उत्पाद का चयन करता है, तो सिस्टम में शामिल शेष सिस्टम घटकों पर विचार किया जाना चाहिए। यांत्रिक और पर्यावरणीय कारक प्रतिक्रिया तत्वों, तारों और नियंत्रण वास्तुकला के अंतिम विकल्प को प्रभावित करना जारी रखेंगे।

प्रतिक्रिया विचार और सर्वो मोटर विशेषताओं

परिभाषा के अनुसार, सर्वो सिस्टम में फीडबैक डिवाइस होते हैं जो ऑपरेशन के दौरान गति, स्थिति और अन्य सिस्टम पैरामीटर को मापते हैं। निर्माताओं के पास सीमित विकल्प हो सकते हैं, लेकिन विशिष्ट अनुप्रयोग मापदंडों पर सावधानीपूर्वक विचार करना महत्वपूर्ण है, जिसमें प्रभाव भार और स्थिति सटीकता के साथ-साथ दोहराव भी शामिल है। रोटरी ट्रांसफार्मर का अक्सर कठोर वातावरण में उत्कृष्ट प्रदर्शन होता है, विशेष रूप से उच्च प्रभाव भार के लिए। रोटेटिंग ट्रांसफॉर्मर एक रोटेटिंग ट्रांसफॉर्मर होता है जिसमें कोर के चारों ओर स्टेटर और रोटर पार्ट्स के साथ वाइंडिंग कॉइल होता है। यह निर्माण उच्च तापमान संचालन और एन्कोडर्स की तुलना में उच्च प्रभाव भार के लिए अधिक सहनशीलता की अनुमति देता है जिसमें ग्लास डिस्क तत्व हो सकते हैं।

इष्टतम स्थिति निर्धारण सटीकता के लिए साइनसॉइडल एन्कोडर 24 बिट तक और उससे अधिक उच्च रिज़ॉल्यूशन प्रदान कर सकते हैं। कुछ हाइब्रिड एनकोडर बेहतर रेजोल्यूशन के साथ रोटेटिंग ट्रांसफॉर्मर की मजबूती प्रदान कर सकते हैं। ये स्मार्ट एनकोडर इलेक्ट्रॉनिक घटकों के साथ घूमने वाले ट्रांसफॉर्मर पर आधारित होते हैं जो साइन और कोसाइन सिग्नल की व्याख्या करते हैं और उन्हें एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित करते हैं जो गति और स्थिति प्रतिक्रिया में उपयोग के लिए सर्वो ड्राइवर को पास किया जाएगा।

वर्तमान में, नवीनतम एनकोडर विभिन्न प्रकार के संचार प्रोटोकॉल (EnDAT, BiSS, और DSL) प्रदान करते हैं और सर्वो ड्राइवरों और नियंत्रकों को इष्टतम प्रतिक्रिया संकेत प्राप्त करने में मदद करने के लिए उच्च रिज़ॉल्यूशन और कम शोर क्षमता प्रदान करते हैं।

एक और प्रतिक्रिया विकल्प जो आवेदन की आवश्यकताओं पर निर्भर करता है, वह यह है कि आप पूर्ण या वृद्धिशील प्रतिक्रिया चाहते हैं। एक घूर्णन प्रणाली में, आप 0 से गिनती कर सकते हैं जब आप उपकरण के एक बार घुमाने का उपयोग करके 360 डिग्री घुमाव पूरा कर लेते हैं। मल्टीटर्न एब्सोल्यूट एनकोडर सिस्टम को इसकी स्थिति बताता है, न केवल 360 डिग्री रोटेशन में मोटर की स्थिति, बल्कि प्रत्येक दिशा में इसके द्वारा पूर्ण किए गए घुमावों की संख्या भी बताता है। तो यह ठीक से जानता है कि यह कहाँ है। यह जानना महत्वपूर्ण है कि उपकरण और अन्य कुल्हाड़ियाँ कहाँ स्थित हैं। दूसरी ओर सरल वृद्धिशील एनकोडर, एक ही घुमाव में स्थिति निर्धारित कर सकते हैं, लेकिन केवल पावर-अप चक्र में शून्य खोजने के बाद। नतीजतन, उपयोगकर्ता को पता नहीं चलेगा कि कितने चक्र पूरे हो चुके हैं या यहां तक ​​कि पूर्ण स्थिति भी

चालू होने पर 360 डिग्री रोटेशन में।

सर्वो मोटर और सर्वो चालक के अलावा, दोनों के बीच वास्तविक संबंध भी महत्वपूर्ण है। केबल लचीलापन (इसकी स्वीकार्य झुकने त्रिज्या द्वारा परिभाषित) एक प्रमुख विचार है, खासकर जब केबल शाफ्ट के साथ चलती है।

केबल की लंबाई विचाराधीन एनकोडर के प्रकार द्वारा सीमित हो सकती है। प्रतिबाधा और वोल्टेज ड्रॉप जैसे केबल पैरामीटर, एनकोडर की सिग्नल स्ट्रेंथ के साथ संयुक्त, लंबाई पर विचार करने वाले प्रमुख कारक हैं। बाजार में पेश किए जाने वाले कुछ नए उपकरण चालकों (जैसे DSL, EnDat, और BiSS) को बहुत उच्च संचरण दरों पर सीरियल सूचना प्रसारित करते हैं, जो लंबाई, विशेष रूप से प्रतिबाधा और सिग्नल-टू-शोर अनुपात से प्रभावित होंगे। यहां तक ​​कि कनेक्टर "फीडबैक" लूप में एक भूमिका निभाता है, क्योंकि कनेक्टर को इन उपकरणों से उत्पन्न विभिन्न संकेतों को संसाधित करने की आवश्यकता होती है। मोटर शक्ति से संबंधित एक अन्य केबल लंबाई कारक आज के PWM ड्राइवरों में शामिल उच्च स्विचिंग आवृत्तियों से संबंधित है। मोटर के पावर कॉर्ड में शोर है। जब केबल लंबी हो जाती है और केबल पर आवृत्ति तरंग दैर्ध्य के आधे तक पहुंच जाती है, तो एक एंटीना बन जाएगा। एंटीना सूचना भेजेगा या प्राप्त करेगा (इस मामले में शोर उत्पन्न करना) जो उच्च प्रदर्शन प्रणाली में मौजूद नहीं होना चाहिए।

अंतिम पैरामीटर: गति नियंत्रण और नेटवर्क -- केंद्रीकृत बनाम विकेंद्रीकृत

एक अंतिम विचार जो समग्र डिजाइन प्रक्रिया के दोहराव का कारण बन सकता है (और डिजाइन के अन्य निर्दिष्ट घटकों को बदल सकता है) सिस्टम आर्किटेक्चर है। इंजीनियर को पूछना चाहिए: क्या मुझे एक केंद्रीकृत कैबिनेट में पैक किए गए ड्राइवरों, नियंत्रकों और सहायक इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एक केंद्रीकृत नियंत्रण प्रणाली पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए, या यह मशीन में ड्राइवरों को वितरित करने के लिए अधिक लाभदायक और लागत प्रभावी है (एक वितरित सिस्टम दृष्टिकोण)? कई कुल्हाड़ियों वाली एक मशीन, जो पूरे मशीन में बिखरी हो सकती है, एक वितरित समाधान के लिए एक आदर्श उम्मीदवार होगी। यह विधि केबल आवश्यकताओं को काफी कम कर सकती है और लंबी केबलों की वायरिंग और केबल स्लॉट और इन केबलों के साथ जाने वाले समर्थन से जुड़ी लागतों को बचा सकती है। इसके अलावा, ड्राइवर को मशीन से बाहर ले जाने से इलेक्ट्रॉनिक घटकों को नियंत्रित करने और समर्थन करने के लिए आवश्यक कैबिनेट का आकार कम हो जाता है, फिर से कैबिनेट के भीतर लागत और शीतलन आवश्यकताओं को कम करता है। दूसरी ओर, कॉम्पैक्ट और कम एक्सल वाली मशीनें पारंपरिक से लाभान्वित नहीं होंगी

केंद्रीकृत दृष्टिकोण।

निष्कर्ष

किसी एप्लिकेशन के लिए सर्वो सिस्टम का चयन करते समय कई बातों पर विचार किया जाना चाहिए, जिनमें से कई का वर्णन इस लेख में किया गया है। एक अन्य विकल्प जो घटकों के चयन को प्रभावित करता है, सिस्टम को नियंत्रित करता है। नियंत्रण प्रकार आमतौर पर मशीन डिजाइन चर्चाओं में प्रारंभिक चरण में निर्दिष्ट किया जाता है और विभिन्न कारकों पर निर्भर करता है, जबकि नियंत्रण विकल्प आमतौर पर फील्डबस संचार मानकों की पसंद में लॉक होता है।