Reševanje težav z elektromagnetnimi motnjami (EMI) v stopnjah servo motorjev

Že več kot 9 let izdelujemo ročne in motorizirane odre. Izdelujemo tudi avtomatizirane platforme za poravnavo. Zato smo videli veliko težav z elektromagnetnimi motnjami. Nekatere so preproste. Nekatere pa ti bodo vzele lase.

Če delate z optično poravnavo, poznate občutek. Oder se premika. Kamera gleda. Slika je šumna. Položaj je za nekaj mikronov napačno nastavljen. Preverite mehaniko. Vse je tesno. Potem ugotovite, da težava ni mehanska. Gre za električni šum.

Ta priročnik je namenjen kupcem, inženirjem in vsem, ki potrebujejostopnja servo motorjaki dejansko deluje v pravi tovarni. Brez nepotrebnega odlašanja. Samo praktične stvari, ki smo se jih naučili iz resničnih projektov.

Kaj EMI naredi na stopnji servo motorja

EMI je kratica za elektromagnetne motnje. Gre za neželen električni šum. Lahko potuje po kablih ali po zraku. Ko pride na oder, moti delovanje pogona, kodirnika, kamere ali senzorjev.

Rezultat?Motnje pri nadzoru gibanjaMiza se ne premakne točno tja, kamor ste ji naročili. Včasih gre za majhno napako. Včasih za veliko. Pri optični poravnavi je že majhna napaka velika stvar.

V laboratoriju smo videli standardno mizico s ponovljivostjo 2 µm. Na proizvodni liniji se je znižala na 15 µm. Ista mizica. Ista mehanika. Edina razlika je bila elektromagnetna motnja zaradi bližnje opreme.

Od kod prihaja EMI v motoriziranih odrih

Elektromagnetne motnje v motoriziranih postajahobičajno prihaja iz štirih krajev. Razčlenimo jih.

Pogon je običajno glavni osumljenec

Večina servo pogonov uporablja PWM. To pomeni, da zelo hitro vklapljajo in izklapljajo napajanje. Govorimo o frekvencah od 10 kHz do 100 kHz ali več. To hitro preklapljanje ustvarja visokofrekvenčni šum. To je največji vir elektromagnetnih motenj v večini sistemov.

Kabli in ozemljitev: Običajni osumljenci

Napajalni in signalni kabli ne smejo nikoli potekati skupaj. Če se to zgodi, šum preskakuje z enega na drugega. Videli smo 3-metrski odsek neoklopljenega kabla dajalnika poleg napajalnega kabla 220 V. To je dodalo 10 µm napake. Samo zaradi napeljave kablov.

Slaba ozemljitev je še ena velika težava. Ozemljitvena zanka deluje kot antena. Zaznava šum in ga pošilja neposredno v kodirnik ali kamero.

Kodirniki in kamere so žrtve

Dajalniki pošiljajo nizkonapetostne signale. Zlahka jih je motiti. Če kabel dajalnika ni oklopljen, lahko šum spremeni impulze. Pogon nato misli, da je oder nekje, kjer ni.

Tudi kamere so občutljive. Elektromagnetne motnje se na sliki pojavijo kot črte, sneg ali kotalne palice. Programska oprema vidi napačen rob. Izračuna napačen odmik. Miza se premakne na napačno mesto.

Drugi viri, na katere morda ne pomislite

Varilni aparati, črpalke, laserji in celo fluorescenčne luči lahko povzročijo elektromagnetne motnje. Nekoč smo imeli stranko, katere oder je izpadel vsakič, ko se je vklopil bližnji varilnik. Oder je bil v redu. Problem je bilo okolje.

Zakaj je avtomatizirana optična poravnava tako občutljiva

Elektromagnetne motnje v motoriziranih mizah za avtomatizirane platforme za optično poravnavoje pogosta in draga težava. Tukaj je razlog.

Optična poravnava je postopek v zaprti zanki. Kamera gleda na oznako. Programska oprema izračuna odmik. Miza se premakne, da ga popravi. Nato kamera ponovno preveri. Če v signal kamere vstopi elektromagnetna motnja, slika ni jasna. Če v signal dajalnika vstopi elektromagnetna motnja, se pogon zmede. Zanka se nikoli ne umiri.

V mnogih tovarnah je cilj od 1 µm do 5 µm. Elektromagnetna motnja lahko zlahka doda od 10 µm do 50 µm napake. To je razlika med uspešno in neuspešno preverbo.

Kako zmanjšati motnje pri krmiljenju gibanja v servo motornih stopnjah za avtomatizirane platforme za optično poravnavo?

To je veliko vprašanje.Kako zmanjšati motnje pri krmiljenju gibanja v servo motornih stopnjah za avtomatizirane platforme za optično poravnavo?Odgovor ni v enem samem čarobnem delu. Gre za sistemski pristop.

Tukaj je 8 stvari, ki jih počnemo v resničnih projektih.

1. Uporabite oklopljene zasukane parice

Zaščita blokira električna polja. Zvijanje izniči magnetna polja. Za dajalnike uporabite zaščiteno zasukano parico. Za napajanje motorja uporabite zaščitene kable. Za visokofrekvenčni šum priključite zaščito na obeh koncih. Za nizkofrekvenčni šum poskusite na enem koncu. Preizkusite oba.

Dober ščit lahko zmanjša hrup za 20 dB do 40 dB. To je 10- do 100-krat manj šumne napetosti.

2. Napajalne in signalne žice naj bodo ločene

Napajalne kable imejte vsaj 20 cm stran od signalnih kablov. Če se morajo križati, jih križajte pod kotom 90 stopinj. Nikoli jih ne napeljujte vzporedno na dolge razdalje. To preprosto pravilo lahko zmanjšamotnje pri nadzoru gibanjaza polovico ali več.

3. Popravite ozemljitev

Za analogne signale uporabite enotočkovno ozemljitev. Za visokofrekvenčni šum uporabite ozemljitveno ravnino. Ozemljitvene žice naj bodo kratke in debele. Izogibajte se verižnemu povezovanju. Slaba ozemljitev lahko poslabša elektromagnetne motnje, ne pa izboljša.

4. Dodajte EMI filtre in feritna jedra

Na izmenični vhod pogona namestite EMI filter. Na kable motorja in enkoderja dodajte feritna jedra. Feritno jedro lahko pri visoki frekvenci doda od 10 dB do 30 dB impedance. Preprečuje širjenje šuma po kablu.

5. Izberite pogone in motorje z nizkimi elektromagnetnimi motnjami

Vsi pogoni niso enaki. Nekateri imajo mehko preklapljanje. Nekateri imajo vgrajene filtre. Nekateri motorji imajo boljšo zasnovo navitij. Zahtevajte podatke o testu EMI. Nizek EMIstopnja servo motorjalahko stane od 10 % do 20 % več. Lahko pa prihrani 50 % časa odpravljanja napak.

6. Izboljšajte povratne informacije dajalnika

Namesto enosmernih enkoderjev uporabite diferencialne enkoderje. Diferencialni signali zavračajo šum skupnega načina. V močnih magnetnih poljih uporabljajte optične enkoderje. V umazanem okolju uporabljajte magnetne enkoderje. Koder prilagodite nalogi.

7. Izmerite, preden popravite

Nečesar ne moreš izmeriti, ne moreš popraviti. Za pregled signalov dajalnika uporabite osciloskop. Za iskanje sevanega šuma uporabite EMI sprejemnik. Preverite v bližini kamere, dajalnika in pogona. Pred in po vsaki popravi zabeležite raven šuma.

8. Uporabite programske filtre kot zadnjo možnost

Včasih strojna oprema ni dovolj. V pogon lahko dodate zarezni filter. V programsko opremo kamere lahko dodate nizkoprepustni filter. Povprečite lahko več odčitkov. Te metode ne odstranijo elektromagnetnih motenj, vendar zmanjšajo njihov vpliv.

Tabela 1 prikazuje, kakšno izboljšanje lahko pričakujete.

Stopnja servo motorja z nizkim EMI v primerjavi s standardno stopnjo servo motorja za avtomatsko optično poravnavo

Ko kupujete oder, imate na izbiro. Lahko kupite standardni oder. Lahko pa kupite oder z nizkim elektromagnetnim motnjam.Stopnja servo motorja z nizkim EMI v primerjavi s standardno stopnjo servo motorja za avtomatsko optično poravnavoPrimerjava je pomembna. Vpliva na ceno, dobavni rok in učinkovitost.

Takole se primerjajo.

Standardna mizica je v redu za preproste naloge. Če se premikate od točke A do točke B z natančnostjo 50 µm, elektromagnetne motnje morda ne bodo pomembne. Če pa optične komponente poravnate z natančnostjo 1 µm, lahko standardna mizica odpove.

Stopnja z nizko stopnjo elektromagnetnih motenj stane več. Vendar zmanjšuje tveganje. Prihrani čas inženiringa. Izboljša izkoristek. V mnogih projektih se dodatni stroški povrnejo v nekaj tednih.

Preprost kontrolni seznam za izbiro

Kako izberete pravegastopnja servo motorjaUporabite ta kontrolni seznam.

1. korak: Določite svoje okolje EMI.Naštejte bližnjo opremo. Varilni aparati, črpalke, laserji in pogoni so močni viri hrupa. Preverite razdaljo. Preverite frekvenco.

2. korak: Preverite ponovljivost, ne le ločljivosti.Mizica ima lahko ločljivost 0,1 µm. Če pa je ponovljivost 5 µm, ne more vzdrževati poravnave 1 µm. Zahtevajte testne podatke pod pogojem EMI.

3. korak: Vprašajte o zaščiti in ozemljitvi.Ali so kabli oklopljeni? Kako je oklop priključen? Ali obstaja ozemljitvena ravnina? Ali lahko predložite diagram ozemljitve?

4. korak: Preglejte zasnovo kabla in priključka.Kovinski konektorji so boljši od plastičnih. Zagotavljajo zaščito. Preverite polmer upogiba kabla. Oster upogib lahko poškoduje zaščito.

5. korak: Zahtevajte podatke o testu EMI.Zahtevajte podatke o sevanih in prevajanih emisijah. Zahtevajte podatke o testih odpornosti. Če dobavitelj teh podatkov ne more zagotoviti, bodite previdni.

6. korak: Upoštevajte skupne stroške.Ne primerjajte samo cene posamezne faze. Vključite čas inženiringa, čas odpravljanja napak, čas izpada in izgubo donosa.

Pravi primeri iz naše delavnice

Videli smoElektromagnetne motnje v motoriziranih postajahv mnogih panogah. Tukaj so štirje resnični primeri.

Primer 1: Pregled polprevodniških rezin.Stranka je uporabila standardstopnja servo motorjaKamera je zaznala šum 5 µm. Ponovljivost mizice je bila 3 µm. Po dodajanju zaščitenih kablov in feritnega jedra se je šum zmanjšal na 1 µm. Izkoristek se je izboljšal za 8 %.

Primer 2: Popravilo zaslonske plošče.Sistem za popravilo zaslonov je imel naključne napake pogona vsakih 20–30 ciklov. Vzrok je bila ozemljitvena zanka med mizico in laserjem. To sta odpravila enotočkovna ozemljitev in izolacijski transformator. Napake so se popolnoma ustavile.

Primer 3: Skeniranje medicinskih preparatov.Medicinski skener je potreboval gladko gibanje. Miza je vibrirala s frekvenco 100 Hz. Vzrok je bil PWM šum iz pogona. Nizkoprepustni filter in pogon z nizkimi EMI motnjami sta zmanjšala vibracije za 90 %.

Primer 4: Laserska poravnava.Laserska poravnalna platforma je imela napako položaja 10 µm. Kabel dajalnika ni bil oklopljen. Potekal je ob napajalnem kablu 220 V dolžine 3 metre. Po ločitvi kablov in uporabi oklopljenega kabla dajalnika se je napaka zmanjšala na 1,5 µm.

Pogosta vprašanja

Kako zmanjšati motnje pri krmiljenju gibanja v servo motornih stopnjah za avtomatizirane platforme za optično poravnavo?
Uporabite oklopljene kable. Ločite napajanje in signal. Pravilno ozemljite. Dodajte filtre in ferite. Izberite stopnjo z nizkim elektromagnetnim motnjam. Preverite z osciloskopom. Ti koraki zmanjšajomotnje pri nadzoru gibanjav večini primerov za 80 % do 95 %.

Kaj je največji vir EMI v stopnji servo motorja?
PWM servo pogon je največji vir. Kabli motorja so drugi. Ozemljitvene zanke so tretje.

Ali lahko odpravim EMI brez spreminjanja stopnje?
Da. Dodate lahko filtre, ferite in zaščitene kable. Izboljšate lahko ozemljitev. Če pa je zasnova odra slaba, boste morda dosegli le delno izboljšanje.

Koliko stane stopnja servo motorja z nizko EMI?
Stopnja z nizkim elektromagnetnim bremenom stane od 10 % do 30 % več kot standardna stopnja. Natančna cena je odvisna od giba, obremenitve in natančnosti.

Ali potrebujem nizko stopnjo EMI za čisto sobo?
Čisti prostori ne odpravljajo elektromagnetnih motenj. Vendar je oprema za čiste prostore pogosto občutljiva. Nizka stopnja elektromagnetnih motenj je dobra izbira za optično poravnavo čistih prostorov.

Kako preizkusim EMI?
Za signalni šum uporabite osciloskop. Za sevani šum uporabite EMI sprejemnik. Preizkusite na kameri, dajalniku in pogonu. Primerjajte pred in po vsaki popravi.

Zakaj sodelovati z nami

V tej panogi se ukvarjamo že več kot 9 let. Izdelujemo ročne in motorizirane mize. Izdelujemo tudi avtomatizirane platforme za poravnavo. Osredotočeni smo na raziskave in razvoj, proizvodnjo in prodajo. Razumemo elektromagnetne motnje, ker jih testiramo vsak dan.

Našestopnja servo motorjamožnosti vključujejo:

Kompleti kablov z nizkim elektromagnetnim sevanjem.

Zaščiteni kabli enkoderja.

Vgrajeni EMI filtri.

Diferencialni dajalniki.

Zasnova ozemljitve po meri.

Podatki o testu EMI na zahtevo.

Ne prodajamo samo odra. Pomagamo vam rešiti celoten problem gibanja. Če imate težave z elektromagnetnimi motnjami (EMI), nam pošljite svojo nastavitev. Pregledali bomo vaše kable, ozemljitev in nastavitve pogona. Priporočamo vam lahko oder z nizkimi elektromagnetnimi motnjami, ki ustreza vašemu proračunu.

Pogovorimo se o vaši težavi z elektromagnetnimi motnjami

Ali gradite avtomatizirano platformo za optično poravnavo? Ste naveličanimotnje pri nadzoru gibanjaAli potrebujetestopnja servo motorjaki dela v hrupni tovarni?

Stopite v stik z nami še danes. Sporočite nam svojo ciljno natančnost, območje gibanja, obremenitev in okolje. Dali vam bomo jasno priporočilo. Delili vam bomo tudi podatke o testih in nasvete za izbiro. Zmanjšajmo elektromagnetne motnje in izboljšajmo vaš donos.

Pošljite nam e-pošto zdaj. Pridobite hitro ponudbo. Rešite svojo težavo z elektromagnetnimi motnjami z odrom, zgrajenim za resnično produkcijo.