Elektromagnetinių trukdžių (EMI) problemų sprendimas servo variklių pakopose

Jau daugiau nei 9 metus kuriame rankines ir motorizuotas scenas. Taip pat gaminame automatinio lygiavimo platformas. Taigi, esame matę daug elektromagnetinių trikdžių problemų. Kai kurios yra paprastos, o dėl kai kurių norisi rautis plaukus.

Jei dirbate su optiniu lygiavimu, žinote tą jausmą. Scenos paviršius juda. Kamera žiūri. Vaizdas triukšmingas. Padėtis neatitinka kelių mikronų. Patikrinate mechaniką. Viskas priglunda. Tada suprantate, kad problema ne mechaninė. Tai elektrinis triukšmas.

Šis vadovas skirtas pirkėjams, inžinieriams ir visiems, kuriems reikiaservo variklio etapaskuris iš tikrųjų veikia tikroje gamykloje. Jokių nereikalingų dalykų. Tiesiog praktiniai dalykai, kurių išmokome iš realių projektų.

Ką EMI daro servo variklio etape

EMI reiškia elektromagnetinius trukdžius. Tai nepageidaujamas elektrinis triukšmas. Jis gali sklisti kabeliais arba oru. Patekęs į sceną, jis sutrikdo įrenginio, kodavimo įrenginio, kameros ar jutiklių darbą.

Rezultatas?Judesio valdymo trukdžiaiStaliukas nejuda tiksliai ten, kur nurodyta. Kartais tai maža paklaida. Kartais ji didelė. Optiniame lygiavime net ir maža paklaida yra didelis dalykas.

Laboratorijoje matėme standartinį stacionarų stalą su 2 µm pakartojamumu. Gamybos linijoje jis sumažėjo iki 15 µm. Tas pats stalas. Ta pati mechanika. Vienintelis skirtumas buvo elektromagnetiniai trikdžiai nuo netoliese esančios įrangos.

Iš kur atsiranda EMI motorizuotuose etapuose

Elektromagnetiniai trikdžiai motorizuotose stadijosepaprastai gaunamas iš keturių vietų. Išanalizuokime jas.

Variklis paprastai yra pagrindinis įtariamasis

Dauguma servo pavarų naudoja PWM. Tai reiškia, kad jos labai greitai įjungia ir išjungia maitinimą. Kalbame apie 10 kHz–100 kHz ar daugiau. Šis greitas perjungimas sukuria aukšto dažnio triukšmą. Tai didžiausias elektromagnetinių trikdžių šaltinis daugumoje sistemų.

Kabeliai ir įžeminimas: įprasti įtariamieji

Maitinimo ir signalų kabeliai niekada neturėtų būti tiesiami kartu. Jei taip atsitiktų, triukšmas šokinėtų nuo vieno prie kito. Matėme 3 metrų ilgio neekranuotą enkoderio kabelį šalia 220 V maitinimo kabelio. Tai padidino 10 µm paklaidą. Vien dėl kabelių tiesimo.

Blogas įžeminimas yra dar viena didelė problema. Įžeminimo kilpa veikia kaip antena. Ji sugauna triukšmą ir siunčia jį tiesiai į jūsų kodavimo įrenginį arba kamerą.

Kodavimo įrenginiai ir kameros yra aukos

Kodavimo įrenginiai siunčia žemos įtampos signalus. Juos lengva sutrikdyti. Jei kodavimo įrenginio kabelis nėra ekranuotas, triukšmas gali pakeisti impulsus. Tada pavara mano, kad pakopa yra kažkur, kur jos nėra.

Kameros taip pat yra jautrios. Elektromagnetiniai trikdžiai vaizde matomi kaip linijos, sniegas arba riedančios juostos. Programinė įranga mato neteisingą kraštą. Ji apskaičiuoja neteisingą poslinkį. Stotis juda į neteisingą vietą.

Kiti šaltiniai, apie kuriuos galbūt nepagalvojote

Suvirinimo aparatai, siurbliai, lazeriai ir net fluorescencinės lempos gali sukelti elektromagnetinius trikdžius. Kartą turėjome klientą, kurio suvirinimo aparatas sugedo kiekvieną kartą, kai įsijungė netoliese esantis suvirinimo aparatas. Su suvirinimo aparatu viskas buvo gerai. Problema buvo aplinka.

Kodėl automatinis optinis derinimas yra toks jautrus

EMI motorizuotuose automatizuotų optinio lygiavimo platformų etapuoseyra dažna ir brangi problema. Štai kodėl.

Optinis lygiavimas yra uždaros kilpos procesas. Kamera žiūri į žymę. Programinė įranga apskaičiuoja poslinkį. Stalas juda, kad jį ištaisytų. Tada kamera dar kartą patikrina. Jei į kameros signalą patenka EMI, vaizdas nėra aiškus. Jei EMI patenka į kodavimo signalą, pavara sutrinka. Ciklas niekada nenusiramina.

Daugelyje gamyklų tikslinis tikslumas yra nuo 1 µm iki 5 µm. Elektromagnetiniai trikdžiai gali lengvai pridėti 10–50 µm paklaidą. Tai yra skirtumas tarp sėkmingo ir nesėkmingo rezultato.

Kaip sumažinti judesio valdymo trukdžius servo variklių pakopose automatizuoto optinio lygiavimo platformose?

Tai yra didžiausias klausimas.Kaip sumažinti judesio valdymo trukdžius servo variklių pakopose automatizuoto optinio lygiavimo platformose?Atsakymas nėra viena stebuklinga detalė. Tai sisteminis požiūris.

Štai 8 dalykai, kuriuos darome tikruose projektuose.

1. Naudokite ekranuotus susuktos poros kabelius

Ekranavimas blokuoja elektrinius laukus. Sukimas panaikina magnetinius laukus. Enkoderiams naudokite ekranuotą susuktą porą. Variklio maitinimo laidui naudokite ekranuotus kabelius. Esant aukšto dažnio triukšmui, prijunkite ekraną abiejuose galuose. Esant žemo dažnio triukšmui, išbandykite vieną galą. Išbandykite abu.

Geras ekranas gali sumažinti triukšmą 20–40 dB. Tai yra 10–100 kartų mažesnė triukšmo įtampa.

2. Laikykite maitinimo ir signalo laidus atskirai

Maitinimo kabelius laikykite bent 20 cm atstumu nuo signalinių kabelių. Jei jie turi susikryžiuoti, tai darykitės 90 laipsnių kampu. Niekada jų netieskite lygiagrečiai dideliais atstumais. Ši paprasta taisyklė gali sumažintijudesio valdymo trukdžiaiperpus ar daugiau.

3. Sutvarkykite įžeminimą

Analoginiams signalams naudokite vieno taško įžeminimą. Aukšto dažnio triukšmui naudokite įžeminimo plokštę. Įžeminimo laidus laikykite trumpus ir storus. Venkite daugiakanalių jungčių. Blogas įžeminimas gali pabloginti, o ne pagerinti elektromagnetinius trikdžius.

4. Pridėkite EMI filtrus ir ferito šerdis

Įrenkite EMI filtrą dažnių keitiklio kintamosios srovės įėjime. Ant variklio ir kodavimo kabelių pridėkite ferito šerdis. Ferito šerdis gali padidinti varžą nuo 10 dB iki 30 dB esant aukštam dažniui. Ji sustabdo triukšmo sklidimą kabeliu.

5. Rinkitės mažai elektromagnetinių iškraipymų išskiriančias pavaras ir variklius

Ne visi diskai yra vienodi. Kai kurie turi švelnų perjungimą. Kai kurie turi įmontuotus filtrus. Kai kurių variklių apvijų konstrukcija yra geresnė. Paprašykite EMI bandymo duomenų. Mažo EMIservo variklio etapasgali kainuoti 10–20 % daugiau. Tačiau tai gali sutaupyti 50 % derinimo laiko.

6. Pagerinkite kodavimo įrenginio grįžtamąjį ryšį

Vietoj viengalių naudokite diferencialinius kodavimo įrenginius. Diferencialiniai signalai pašalina bendrojo režimo triukšmą. Stipriuose magnetiniuose laukuose naudokite optinius kodavimo įrenginius. Nešvarioje aplinkoje naudokite magnetinius kodavimo įrenginius. Kodavimo įrenginį pritaikykite darbui.

7. Išmatuokite prieš taisydami

Negalite pataisyti to, ko negalite išmatuoti. Norėdami stebėti kodavimo įrenginio signalus, naudokite osciloskopą. Norėdami rasti skleidžiamą triukšmą, naudokite EMI imtuvą. Patikrinkite šalia kameros, kodavimo įrenginio ir disko. Užrašykite triukšmo lygį prieš ir po kiekvieno taisymo.

8. Naudokite programinės įrangos filtrus kaip paskutinę išeitį

Kartais aparatinės įrangos nepakanka. Įrenginyje galite pridėti įpjovos filtrą. Kameros programinėje įrangoje galite pridėti žemo dažnio filtrą. Galite apskaičiuoti kelių rodmenų vidurkį. Šie metodai nepašalina elektromagnetinių trikdžių, bet sumažina jų poveikį.

1 lentelėje parodyta, kokio pagerėjimo galite tikėtis.

Žemo EMI servo variklio pakopa, palyginti su standartine servo variklio pakopa automatiniam optiniam suderinimui

Pirkdami sceną, turite pasirinkimą. Galite įsigyti standartinę sceną. Arba galite įsigyti žemo elektromagnetinio krūvio sceną.Žemo EMI servo variklio pakopa, palyginti su standartine servo variklio pakopa automatiniam optiniam suderinimuiPalyginimas yra svarbus. Jis turi įtakos kainai, gamybos laikui ir našumui.

Štai kaip jie palyginami.

Standartinis staliuko paviršius puikiai tinka paprastoms užduotims. Jei judėsite iš taško A į tašką B 50 µm tikslumu, elektromagnetiniai trukdžiai gali būti nesvarbu. Tačiau jei optinius komponentus suderinsite 1 µm tikslumu, standartinis staliuko paviršius gali sugesti.

Žemo elektromagnetinio intervalo (EMI) pakopa kainuoja daugiau. Tačiau ji sumažina riziką. Sutaupo inžinerijos laiko. Padidina našumą. Daugelyje projektų papildomos išlaidos atsiperka per kelias savaites.

Paprastas atrankos kontrolinis sąrašas

Kaip išsirinkti tinkamąservo variklio etapasNaudokite šį kontrolinį sąrašą.

1 veiksmas: apibrėžkite savo EMI aplinką.Išvardykite netoliese esančią įrangą. Suvirinimo aparatai, siurbliai, lazeriai ir pavaros yra stiprūs triukšmo šaltiniai. Patikrinkite atstumą. Patikrinkite dažnį.

2 veiksmas: patikrinkite pakartojamumą, o ne tik skiriamąją gebą.Stalas gali turėti 0,1 µm skiriamąją gebą. Tačiau jei pakartojamumas yra 5 µm, jis negali išlaikyti 1 µm lygiavimo. Paprašykite bandymo duomenų pagal EMI.

3 veiksmas: paklauskite apie ekranavimą ir įžeminimą.Ar kabeliai ekranuoti? Kaip prijungtas ekranas? Ar yra įžeminimo plokštė? Gal galite pateikti įžeminimo schemą?

4 veiksmas: peržiūrėkite kabelio ir jungties konstrukciją.Metalinės jungtys yra geresnės nei plastikinės. Jos užtikrina ekranavimą. Patikrinkite kabelio lenkimo spindulį. Staigus lenkimas gali pažeisti ekraną.

5 veiksmas: paprašykite EMI bandymo duomenų.Paprašykite spinduliuotės ir laidumo duomenų. Paprašykite atsparumo bandymų duomenų. Jei tiekėjas negali jų pateikti, būkite atsargūs.

6 veiksmas: apsvarstykite bendras išlaidas.Nelyginkite tik etapo kainos. Įtraukite inžinerijos laiką, derinimo laiką, prastovas ir našumo nuostolius.

Tikri atvejai iš mūsų gamybos cecho

Mes matėmeElektromagnetiniai trikdžiai motorizuotose stadijosedaugelyje pramonės šakų. Pateikiame keturis realius atvejus.

1 atvejis: Puslaidininkių plokštelių apžiūra.Klientas naudojo standartinįservo variklio etapasKamera užfiksavo 5 µm triukšmą. Stalo pakartojamumas buvo 3 µm. Pridėjus ekranuotus kabelius ir ferito šerdį, triukšmas sumažėjo iki 1 µm. Išeiga padidėjo 8 %.

2 atvejis: Ekrano skydelio remontas.Ekrano remonto sistemoje kas 20–30 ciklų atsitiktinai sugesdavo pavaros gedimai. Priežastis buvo įžeminimo kilpa tarp staliuko ir lazerio. Ją ištaisė vieno taško įžeminimas ir izoliacinis transformatorius. Gedimai visiškai išnyko.

3 atvejis: medicininių skaidrių skenavimas.Medicininiam skaitytuvui reikėjo sklandaus judėjimo. Stalas vibravo 100 Hz dažniu. Priežastis buvo pavaros skleidžiamas PWM triukšmas. Žemo dažnio filtras ir žemo elektromagnetinio intervalo pavara sumažino vibraciją 90 %.

4 atvejis: lazerinis lygiavimas.Lazerinio lygiavimo platformos padėties paklaida buvo 10 µm. Enkoderio kabelis buvo neekranuotas. Jis 3 metrus buvo tiesiamas šalia 220 V maitinimo kabelio. Atskyrus kabelius ir panaudojus ekranuotą enkoderio kabelį, paklaida sumažėjo iki 1,5 µm.

DUK

Kaip sumažinti judesio valdymo trukdžius servo variklių pakopose automatizuoto optinio lygiavimo platformose?
Naudokite ekranuotus kabelius. Atskirkite maitinimą ir signalą. Tinkamai įžeminkite. Pridėkite filtrus ir feritus. Pasirinkite mažo EMI pakopą. Patikrinkite osciloskopu. Šie veiksmai sumažinajudesio valdymo trukdžiaidaugeliu atvejų nuo 80% iki 95%.

Koks yra didžiausias EMI šaltinis servo variklio pakopoje?
PWM servo pavara yra didžiausias šaltinis. Variklio kabeliai yra antras pagal dydį. Įžeminimo kilpos yra trečios.

Ar galiu ištaisyti EMI nekeisdamas pakopos?
Taip. Galite pridėti filtrų, feritų ir ekranuotų kabelių. Galite pagerinti įžeminimą. Tačiau jei scenos konstrukcija prasta, galite pasiekti tik dalinį pagerėjimą.

Kiek kainuoja mažo elektromagnetinio interferencijos (EMI) servovariklio pakopa?
Žemo elektromagnetinio interferencijos lygio (EMI) pakopa kainuoja 10–30 % daugiau nei standartinė. Tiksli kaina priklauso nuo eigos, apkrovos ir tikslumo.

Ar man reikia žemo elektromagnetinio interferencijos lygio pakopos švarioms patalpoms?
Švarūs kambariai nepašalina elektromagnetinių trukdžių. Tačiau švarių patalpų įranga dažnai yra jautri. Mažo elektromagnetinio trukdžio stablis yra geras pasirinkimas švarių patalpų optiniam suderinimui.

Kaip patikrinti EMI?
Signalo triukšmui matuoti naudokite osciloskopą. Spinduliuojamam triukšmui matuoti naudokite EMI imtuvą. Patikrinkite kamerą, kodavimo įrenginį ir pavarą. Palyginkite prieš ir po kiekvieno taisymo.

Kodėl verta dirbti su mumis

Šiame versle dirbame jau daugiau nei 9 metus. Gaminame rankines ir motorizuotas scenas. Taip pat gaminame automatinio lygiavimo platformas. Orientuojamės į mokslinius tyrimus ir plėtrą, gamybą ir pardavimus. Suprantame elektromagnetinius trikdžius, nes juos testuojame kiekvieną dieną.

Mūsųservo variklio etapasparinktys apima:

Žemo EMI kabelių rinkiniai.

Ekranuoti kodavimo kabeliai.

Integruoti EMI filtrai.

Diferencialiniai kodavimo įrenginiai.

Individualus įžeminimo dizainas.

EMI bandymo duomenys pateikiami paprašius.

Mes ne tik parduodame sceną. Mes padedame jums išspręsti visą judėjimo problemą. Jei turite EMI problemų, atsiųskite mums savo nustatymus. Galime peržiūrėti jūsų laidus, įžeminimą ir pavaros nustatymus. Galime rekomenduoti mažo EMI sceną, atitinkančią jūsų biudžetą.

Pakalbėkime apie jūsų elektromagnetinių sutrikimų problemą

Ar kuriate automatizuotą optinio lygiavimo platformą? Ar pavargote nuojudesio valdymo trukdžiaiAr jums reikiaservo variklio etapaskuris veikia triukšmingoje gamykloje?

Susisiekite su mumis šiandien. Nurodykite savo tikslumo tikslą, važiavimo diapazoną, apkrovą ir aplinką. Pateiksime jums aiškią rekomendaciją. Taip pat pasidalinsime bandymų duomenimis ir pasirinkimo patarimais. Sumažinkime elektromagnetinius trukdžius ir padidinkime jūsų našumą.

Parašykite mums el. laišką dabar. Gaukite greitą kainos pasiūlymą. Išspręskite savo elektromagnetinių trukdžių problemą su scena, pastatyta tikrai produkcijai.