Siirry Actuator Academy -oppimisympäristön pääsivulle

Teollisuuskäyttöön tarkoitetun karamoottorin piirilevyn toiminta

Täältä saat lisätietoja piirilevyistä (PCB:t) ja niiden toiminnoista teollisuuskäyttöön tarkoitetuissa lineaarisissa LINAK^®-karamoottoreissa. Tutustu sisäänrakennetulla ohjauselektroniikalla ja BUS-väyläohjauksella varustettuihin piirilevyihin ja niitä yhdistäviin ominaisuuksiin.

Katso, miten karamoottorin pehmeää käynnistystä ja pysäytystä hallitaan. Samalla opit, miten virran ja lämpötilan mittaaminen voi suojata sekä karamoottoria että teollisuuskonetta, johon se on asennettu. Saat lisätietoja EMC-suojauksesta (sähkömagneettisesta yhteensopivuudesta) sekä H-sillasta. Asiantuntijamme Hunter Stephenson kertoo perusasiat tällä videolla.

Mitkä ovat H-sillan perustoiminnot?

Karamoottorin ohjauksesta vastaa sisäänrakennettu ohjauselektroniikka tai H-silta, joka kääntää tasavirtamoottoriin tulevan jännitteen polariteetin. Tässä etuna on heikkovirtakytkentä, sillä vain muutaman mA:n vahvuinen korkean tason digitaalinen signaali saa karamoottorin liikkeelle.

Integroitu H-silta tuo ohjauspiiriin monenlaisia ohjausmahdollisuuksia, kuten nopeuden kiihdytys- ja hidastusasetukset.

Tällainen on H-silta, ja sen keskellä on virtaliitäntä moottorin positiiviseen ja negatiiviseen napaan. Neljä kytkintä eli transistoria on liitetty virtalähteeseen H-sillan ylä- ja alaosasta. Transistorit korvaavat mekaaniset releet. H-silta ohjaa karamoottorin sisään- ja ulospäin suuntautuvaa liikettä suhteellisen yksinkertaisesti. Kun virta on päällä (kahden transistorin on aktivoiduttava, jotta virta kulkisi diagonaalisesti moottoriliitännän läpi), se ohjaa moottorin kulkemaan jompaankumpaan suuntaan. Suunnan muuttaminen edellyttää, että virran virtaussuuntaa muutetaan poistamalla aiemmin aktivoidut kaksi transistoria käytöstä ja aktivoimalla toiset kaksi.

Kuva H-sillasta, jossa kytkimet 1 ja 4 on suljettu

Jos kytkimet 1 ja 4 suljetaan, positiivinen puoli on kytketty moottorin vasemmalle puolelle ja negatiivinen oikealle puolelle, jolloin moottori alkaa pyöriä yhteen suuntaan.

Kuva H-sillasta, jossa kytkimet 2 ja 3 on suljettu

Jos edellisten sijaan suljetaan kytkimet 2 ja 3, positiivinen puoli on kytketty oikealle ja negatiivinen vasemmalle puolelle, jolloin moottori alkaa pyöriä vastakkaiseen suuntaan.

Miten karamoottorin tarkka asemointi varmistetaan?

Karamoottorista on tiedettävä erityisesti sen paikka. Piirilevyohjatun lineaarisen karamoottorin paikka havaitaan Hall-antureilla, jotka laskevat karan kierrosten pulssien määrän.

Aiemmin karan molempiin päihin asennettiin elektroniset kytkimet, jotka kalibroivat asemointijärjestelmän aina fyysiselle päätyrajalle saavuttaessa. Takaisinkytkentätietojen luotettavuuden varmistamiseksi vähintään toinen näistä päätyrajakatkaisijoista oli aktivoitava säännöllisin väliajoin. Jos tätä ei tehty, takaisinkytkentätiedoissa saattoi ajan myötä esiintyä poikkeamia, kun kooderin hall-pulssit jäivät huomaamatta lähinnä sammuttamisen yhteydessä.

Tämän rajoituksen vuoksi takaisinkytkentätiedot saattoivat ajan myötä muuttua epätarkoiksi käyttökohteissa, joissa karamoottori ei hyödyntänyt koko iskunpituuttaan.

LINAKin^® kehittämä uusi alustusperiaate on muuttanut lineaarisen liikkeen alustamistavan. Siinä hyödynnetään karamutteriin asennettua pientä magneettia, joka kulkee karamoottorin piirilevyllä olevan kahden hall-anturin ohi iskunpituuden alkupuolella. Kutsumme tätä ”zero pointiksi". Anturit reagoivat niiden ohi kulkevaan karamutterin magneettiin muodostamalla kaksi hall-signaalia. Mikroprosessori tarkistaa näiden kahden magneettikentän leikkauspisteen ja käyttää sitä alustamisen viitteenä.

Mitkä piirilevyn toiminnot suojaavat koneita?

Monet piirilevyn ominaisuudet auttavat suojaamaan koneita, joissa käytetään teollisuuskäyttöön tarkoitettuja LINAK^®-karamoottoreita. Pulssisignaali varmistaa, että elektroniikka toimii oikein. Lisäksi pehmeä käynnistys ja pysäytys vähentävät koneisiin ja karamoottoriin kohdistuvaa mekaanista rasitusta. Toimintoa ohjataan vahvistamalla PWM-moottorinhallinnan signaalia, ja periaate on sama kuin auton kytkimen nostamisessa asteittain.

Virran ja lämpötilan mittaaminen suojaa piirilevyn elektroniikkaa ja varmistaa karamoottorin luotettavan toiminnan. Mikro-ohjain mittaa H-sillan läpi kulkevan virran ja sammuttaa moottorin, jos virta ylittää ennalta määritellyn tason. Anturit valvovat sekä H-sillan että ympäristön lämpötilaa karamoottorin kotelon sisällä ja pysäyttävät toiminnan, ennen kuin kuumuus nousee vaurioita aiheuttavalle tasolle.

Karamoottorin piirilevyssä on EMC-suojausta varten jännitepiikki- ja polariteettisuojaus. Teollisuuskäyttöön tarkoitettujen LINAK-karamoottorien jännitepiikin tasoksi on asetettu 45 volttia. Jos jännite nousee tätä korkeammaksi, piirilevy sammuu. Polariteettisuojauksen ansiosta karamoottori ei vaurioidu, jos sen virtajohdot kytketään väärin.

Tiesitkö, että...?

Sisäänrakennetulla ohjauselektroniikalla varustetut karamoottorit tarvitsevat tavallista vähemmän ulkoisia komponentteja ja ulkopuolisten toimittajien tehoelektroniikkaa. Niille on myös tarjolla monenlaisia helppokäyttöisiä rajapintaliittymiä, joten ne voidaan integroida vaivattomasti monimutkaisiinkin järjestelmiin.

Integroitujen rajapintaliittymien ansiosta laitevalmistajat voivat siirtyä nopeammin karamoottorin liikkeiden suunnitteluun. Lisäksi ratkaisun koko potentiaali on helpompi hyödyntää, kun käyttökohteeseen voidaan määritellä muutakin kuin pelkkää lineaarista liikettä. Tarvittiinpa käyttökohteessa sitten perustoimintoja tai kehittyneempiä ominaisuuksia, IC Integrated Controller™ -ohjauselektroniikkaa käyttävän karamoottorin valinta on yksinkertaisesti fiksu liike.