Решавање проблема електромагнетних сметњи (EMI) у серво моторним фазама

Већ више од 9 година градимо ручне и моторизоване позорнице. Такође правимо аутоматизоване платформе за поравнање. Тако да смо видели много проблема са електромагнетним сметњама. Неки су једноставни. Неки вас терају да се чупате по коси.

Ако радите са оптичким поравнањем, знате тај осећај. Позорница се помера. Камера гледа. Слика је бучна. Позиција је поремећена за неколико микрона. Проверите механику. Све је чврсто. Онда схватите да проблем није механички. То је електрична бука.

Овај водич је намењен купцима, инжењерима и свима којима је потребанстепен серво моторашто заправо функционише у правој фабрици. Без претеривања. Само практичне ствари које смо научили из стварних пројеката.

Шта ЕМИ ради са серво мотором

ЕМИ је скраћеница од електромагнетне интерференције. То је нежељена електрична бука. Може се ширити кроз каблове или кроз ваздух. Када доспе на вашу сцену, омета рад погона, енкодера, камере или сензора.

Резултат?Сметње у контроли покретаПозорница се не помера тачно тамо где сте јој рекли. Понекад је то мала грешка. Понекад је велика. Код оптичког поравнања, чак је и мала грешка велика ствар.

У лабораторији смо видели стандардну платформу са поновљивошћу од 2 µm. На производној линији је пала на 15 µm. Иста платформа. Иста механика. Једина разлика је била електромагнетна сметња од оближње опреме.

Одакле долази ЕМИ код моторизованих позорница

EMI u motorizovanim stepenicamaобично долази са четири места. Хајде да их разложимо.

Погон је обично главни осумњичени

Већина серво погона користи ШИМ. То значи да веома брзо укључују и искључују напајање. Говоримо о фреквенцијама од 10 kHz до 100 kHz или више. Ово брзо пребацивање ствара високофреквентни шум. То је највећи извор електромагнетних сметњи у већини система.

Каблови и уземљење: Уобичајени осумњичени

Каблови за напајање и сигнални каблови никада не би требало да иду заједно. Ако се то деси, шум прескаче са једног на други. Видели смо 3 метра неоклопљеног кабла енкодера поред кабла за напајање од 220 V. То је додало 10 µm грешке. Само због усмеравања кабла.

Лоше уземљење је још један велики проблем. Уземљење делује као антена. Оно прикупља шум и шаље га директно вашем енкодеру или камери.

Енкодери и камере су жртве

Енкодери шаљу сигнале ниског напона. Лако их је пореметити. Ако кабл енкодера није заштићен, шум може променити импулсе. Погон тада мисли да је сцена негде где није.

Камере су такође осетљиве. ЕМИ се приказује као линије, снег или ваљкасте траке на слици. Софтвер види погрешну ивицу. Израчунава погрешан помак. Позорница се помера на погрешно место.

Други извори о којима можда нисте размишљали

Заваривачи, пумпе, ласери, па чак и флуоресцентна светла могу да створе електромагнетне сметње. Једном смо имали муштерију чија је постоље кварило сваки пут када би се укључио оближњи апарат за заваривање. Постоље је било у реду. Проблем је био у окружењу.

Зашто је аутоматизовано оптичко поравнање тако осетљиво

ЕМИ у моторизованим платформама за аутоматизовано оптичко поравнањеје чест и скуп проблем. Ево зашто.

Оптичко поравнање је процес затворене петље. Камера гледа у ознаку. Софтвер израчунава помак. Постоље се помера да би га исправило. Затим камера поново проверава. Ако ЕМИ уђе у сигнал камере, слика није јасна. Ако ЕМИ уђе у сигнал енкодера, погон се збуњује. Петља се никада не смирује.

У многим фабрикама, циљ је од 1 µm до 5 µm. EMI може лако додати грешку од 10 µm до 50 µm. То је разлика између пролаза и неуспеха.

Како смањити сметње у управљању кретањем у серво моторним фазама за аутоматизоване платформе за оптичко поравнање?

Ово је велико питање.Како смањити сметње у управљању кретањем у серво моторним фазама за аутоматизоване платформе за оптичко поравнање?Одговор није један магични део. То је системски приступ.

Ево 8 ствари које радимо у стварним пројектима.

1. Користите заштићене каблове са упреденим парицама

Заштита блокира електрична поља. Увијање поништава магнетна поља. Користите заштићене упредене парове за енкодере. Користите заштићене каблове за напајање мотора. Повежите заштиту на оба краја за високофреквентну буку. За нискофреквентну буку, покушајте са једним крајем. Тестирајте оба.

Добар штит може смањити буку за 20 dB до 40 dB. То је 10 до 100 пута мањи напон шума.

2. Држите жице за напајање и сигнал одвојено

Држите каблове за напајање најмање 20 цм од сигналних каблова. Ако морају да се укрштају, укрштајте их под углом од 90 степени. Никада их не постављајте паралелно на дугим растојањима. Ово једноставно правило може смањитисметње у контроли кретањаза половину или више.

3. Поправите уземљење

Користите једнотачкасто уземљење за аналогне сигнале. Користите уземљујућу равнину за високофреквентну буку. Нека жице за уземљење буду кратке и дебеле. Избегавајте ланчано повезивање. Лоше уземљење може погоршати електромагнетне сметње, а не побољшати их.

4. Додајте ЕМИ филтере и феритна језгра

Инсталирајте ЕМИ филтер на АЦ улазу погона. Додајте феритна језгра на каблове мотора и енкодера. Феритно језгро може додати 10 dB до 30 dB импедансе на високој фреквенцији. Спречава ширење шума дуж кабла.

5. Изаберите погоне и моторе са ниским EMI нивоом

Нису сви погони исти. Неки имају меко прекидање. Неки имају уграђене филтере. Неки мотори имају бољи дизајн намотаја. Затражите податке о ЕМИ тесту. Ниско ЕМИстепен серво мотораможе коштати 10% до 20% више. Али може уштедети 50% времена за отклањање грешака.

6. Побољшајте повратне информације енкодера

Користите диференцијалне енкодере уместо једностраних. Диференцијални сигнали одбијају шум заједничког режима. Користите оптичке енкодере у јаким магнетним пољима. Користите магнетне енкодере у прљавим окружењима. Ускладите енкодер са задатком.

7. Измерите пре него што поправите

Не можеш поправити оно што не можеш да измериш. Користите осцилоскоп да погледате сигнале енкодера. Користите ЕМИ пријемник да пронађете зрачени шум. Проверите близу камере, енкодера и погона. Забележите ниво шума пре и после сваке поправке.

8. Користите софтверске филтере као последње средство

Понекад хардвер није довољан. Можете додати филтер са зарезом у уређају. Можете додати нископропусни филтер у софтверу камере. Можете усредњавати више очитавања. Ове методе не уклањају ЕМИ, али смањују његов ефекат.

Табела 1 приказује какво побољшање можете очекивати.

Серво мотор са ниским EMI сметњама у односу на стандардни серво мотор за аутоматско оптичко поравнање

Када купујете позорницу, имате избор. Можете купити стандардну позорницу. Или можете купити позорницу са ниским EMI-јем.Серво мотор са ниским EMI сметњама у односу на стандардни серво мотор за аутоматско оптичко поравнањеПоређење је важно. Утиче на цену, време испоруке и перформансе.

Ево како се упоређују.

Стандардно постоље је сасвим довољно за једноставне задатке. Ако се крећете од тачке А до тачке Б са тачношћу од 50 µm, EMI можда неће бити битан. Али ако поравнате оптичке компоненте са тачношћу од 1 µm, стандардно постоље може отказати.

Фаза са ниским EMI сметњама кошта више. Али смањује ризик. Штеди време инжењеринга. Побољшава принос. У многим пројектима, додатни трошкови се исплате за неколико недеља.

Једноставна контролна листа за избор

Како да изаберете правистепен серво мотораКористите ову контролну листу.

Корак 1: Дефинишите своје ЕМИ окружење.Наведите опрему у близини. Апарати за варење, пумпе, ласери и погони су јаки извори буке. Проверите удаљеност. Проверите фреквенцију.

Корак 2: Проверите поновљивост, не само резолуцију.Постоље може имати резолуцију од 0,1 µm. Али ако је поновљивост 5 µm, не може да одржи поравнање од 1 µm. Затражите податке тестирања под EMI.

Корак 3: Питајте о заштити и уземљењу.Да ли су каблови заштићени? Како је заштита повезана? Да ли постоји уземљење? Можете ли дати дијаграм уземљења?

Корак 4: Прегледајте дизајн кабла и конектора.Метални конектори су бољи од пластичних. Они пружају заштиту. Проверите радијус савијања кабла. Оштар савијање може да поломи заштиту.

Корак 5: Захтевајте податке о EMI тесту.Тражите податке о зрачењу и кондукованим емисијама. Тражите податке о тестовима имуности. Ако добављач не може да их пружи, будите опрезни.

Корак 6: Размотрите укупне трошкове.Не упоређујте само цену фазе. Укључите време инжењеринга, време отклањања грешака, време застоја и губитак приноса.

Прави случајеви из нашег производног погона

Видели смоEMI u motorizovanim stepenicamaу многим индустријама. Ево четири стварна случаја.

Случај 1: Инспекција полупроводничке плочице.Купац је користио стандардстепен серво мотораКамера је регистровала шум од 5 µm. Поновљивост позорнице је била 3 ​​µm. Након додавања заштићених каблова и феритног језгра, шум је опао на 1 µm. Принос је побољшан за 8%.

Случај 2: Поправка панела екрана.Систем за поправку дисплеја имао је насумичне кварове погона сваких 20-30 циклуса. Узрок је била петља уземљења између постоља и ласера. Једнотачкасто уземљење и изолациони трансформатор су то решили. Кварови су потпуно престали.

Случај 3: Скенирање медицинских слајдова.Медицинском скенеру је било потребно глатко кретање. Постоље је вибрирало на 100 Hz. Узрок је био PWM шум из погона. Нископропусни филтер и погон са ниским EMI сметњама смањили су вибрације за 90%.

Случај 4: Ласерско поравнање.Платформа за ласерско поравнање имала је грешку позиције од 10 µм. Кабл енкодера није био заштићен. Пролазио је поред кабла за напајање од 220 V дужине 3 метра. Након раздвајања каблова и коришћења заштићеног кабла енкодера, грешка је пала на 1,5 µм.

Честа питања

Како смањити сметње у управљању кретањем у серво моторним фазама за аутоматизоване платформе за оптичко поравнање?
Користите заштићене каблове. Одвојите напајање и сигнал. Правилно уземљите. Додајте филтере и ферите. Изаберите степен са ниским EMI сметњама. Тестирајте осцилоскопом. Ови кораци смањујусметње у контроли кретањаод 80% до 95% у већини случајева.

Који је највећи извор ЕМИ-ја у серво моторној фази?
ПВМ серво погон је највећи извор. Каблови мотора су други. Уземљење је треће.

Могу ли поправити ЕМИ без промене фазе?
Да. Можете додати филтере, ферите и заштићене каблове. Можете побољшати уземљење. Али ако је дизајн сцене лош, можете добити само делимично побољшање.

Колико кошта степен серво мотора са ниским ЕМИ-јем?
Степен са ниским EMI сметњама кошта 10% до 30% више од стандардног степена. Тачна цена зависи од хода, оптерећења и тачности.

Да ли ми је потребна фаза са ниским EMI сметњама за чисту собу?
Чиста соба не уклања електромагнетне сметње. Али опрема за чисте собе је често осетљива. Ниска степена електромагнетних сметњи је добар избор за оптичко поравнање чисте собе.

Како да тестирам ЕМИ?
Користите осцилоскоп за сигнални шум. Користите ЕМИ пријемник за зрачени шум. Тестирајте на камери, енкодеру и погону. Упоредите пре и после сваке поправке.

Зашто сарађивати са нама

Бавимо се овим послом већ преко 9 година. Производимо ручне и моторизоване постоља. Такође производимо аутоматизоване платформе за поравнање. Фокусирани смо на истраживање и развој, производњу и продају. Разумемо електромагнетне сметње јер их тестирамо сваки дан.

Нашстепен серво мотораопције укључују:

Комплети каблова са ниским ЕМИ заштитним склоповима.

Заштићени каблови енкодера.

Уграђени ЕМИ филтери.

Диференцијални енкодери.

Прилагођени дизајн уземљења.

Подаци о EMI тесту на захтев.

Не продајемо само позорницу. Помажемо вам да решите цео проблем кретања. Ако имате проблем са електромагнетним сметњама, пошаљите нам своју поставку. Можемо прегледати ваше каблове, уземљење и подешавања погона. Можемо вам препоручити позорницу са ниским електромагнетним сметњама која одговара вашем буџету.

Хајде да разговарамо о вашем проблему са електромагнетним сметњама

Да ли градите аутоматизовану платформу за оптичко поравнање? Да ли сте уморни од...сметње у контроли кретањаДа ли вам је потребанстепен серво моторакоји ради у бучној фабрици?

Контактирајте нас данас. Реците нам своју циљну тачност, опсег хода, оптерећење и окружење. Даћемо вам јасну препоруку. Такође ћемо поделити податке о испитивању и савете за избор. Хајде да смањимо ЕМИ и побољшамо ваш принос.

Пошаљите нам имејл одмах. Добијте брзу понуду. Решите свој проблем са ЕМИ помоћу бине направљене за праву производњу.