Hvordan et kretskort fungerer i en industriell elektrisk aktuator

Her finner du informasjon om kretskort og deres funksjonalitet relatert til ytelsen til en LINAK^® lineær elektrisk aktuator. Lær om kretskort med integrert styring og BUS-kommunikasjon og den funksjonaliteten de har til felles.

Lær hvordan posisjonering og mykstart og -stopp av en aktuator kontrolleres. Hvordan strøm- og temperaturmåling kan beskytte aktuatoren og industrimaskinene som den er montert i. Få mer informasjon om EMC-beskyttelse (elektromagnetisk kompatibilitet) og den grunnleggende funksjonaliteten til en H-bro. I denne videoen forklarer vår ekspert Hunter Stephenson hva som er viktigst.

Hva er den grunnleggende funksjonaliteten til en H-bro?

Styring av en aktuator er basert på en integrert styring eller H-bro, som endrer spenningens polaritet til DC-motoren. Her kan du dra fordel av lavstrøms veksling, siden et høyt digitalt signal på bare noen få mA vil få aktuatoren til å kjøre.

Den integrerte H-broen åpner opp en rekke kontrollalternativer fra kretskortet, som hastighet og ramping.

Dette er H-broen, og i midten er strømtilkoblingen til motorens pluss- og minuspoler. Fire brytere, i dette tilfellet transistorer, er koblet til strømforsyningen øverst og nederst på H-broen. Disse transistorene erstatter funksjonaliteten til mekaniske brytere/reléer. Aktuatorens inn- og utbevegelse kontrolleres på en ganske enkel måte med H-broen. Når strømmen er på, må to av transistorene aktiveres for at strømmen skal gå diagonalt – forbi motortilkoblingen – slik at motoren går i én retning. For å endre polaritet må strømretningen endres ved å deaktivere de to tidligere aktiverte transistorene og aktivere de to andre.

Illustrasjon av en H-bro med bryter 1 og 4 lukket

Hvis du lukker bryter 1 og 4, har du pluss tilkoblet til venstre side av motoren og minus til den andre siden, og motoren vil begynne å rotere i én retning.

Illustrasjon av en H-bro med bryter 2 og 3 lukket

Hvis du i stedet lukker bryter 2 og 3, har du pluss koblet til høyre side og minus til venstre side, og motoren roterer i motsatt retning.

Hvordan sørger man for nøyaktig posisjonering av en aktuator?

En av de viktigste tingene man bør kjenne til i en aktuator er dens posisjon. Den fysiske posisjonen til en kretskortstyrt lineær aktuator er basert på Hall-effektfølere, og teller antall pulser per spindelomdreining.

Tidligere var det vanlig å montere elektriske brytere i hver ende av spindelen, som kalibrerte posisjoneringssystemet hver gang et fysisk endestopp ble nådd. For å sikre pålitelig posisjonsfeedback fra aktuatoren måtte minst én av disse endebryterne aktiveres regelmessig. Hvis ikke, kunne posisjonsfeedbcaken avvike over tid på grunn av manglende Hall-pulser på koderen, hovedsakelig når strømmen var slått av.

På grunn av denne begrensningen kunne det føre til unøyaktig posisjonsfeedback over tid hvis aktuatoren ikke utnyttet hele slaglengden.

Et nytt initialiseringsprinsipp som er utviklet av LINAK^®, har endret måten lineær bevegelse kan initialiseres på. Det er basert på en liten magnet som er montert i spindelens mutter og som beveger seg forbi to Hall-sensorer på aktuatorkretskortet som er plassert tidlig i slaglengden ved det vi kaller "nullpunktet". Sensorene reagerer når magneten i spindelens mutter passerer – og skaper dermed to Hall-signaler. Mikroprosessoren kontrollerer skjæringspunktet mellom de to magnetfeltene og bruker skjæringspunktet som referansepunkt for initialisering.

Hvilke kretskortfunksjoner bidrar til å beskytte maskineriet?

En rekke kretskortfunksjoner bidrar til å beskytte maskiner som har en LINAK^® industriell aktuator. Et pulssignal sikrer at elektronikken fungerer som den skal, og myk start/stopp-funksjonen reduserer den mekaniske belastningen på maskineriet og aktuatoren. Denne funksjonen kontrolleres ved å øke et PWM hastighetssignal og fungerer på samme måte som å gradvis slippe clutchen i en bil.

Måling av strøm og temperatur beskytter PCB-ens elektronikk og bidrar til å sikre pålitelig aktuatorytelse. En mikrokontroller måler strømmen som strømmer gjennom H-broen, og den slår av strømmen hvis strømmen overstiger et forhåndsdefinert nivå. Sensorer overvåker både H-bro-temperaturen og omgivelsestemperaturen inne i aktuatorhuset og stopper driften før varmen når skadelige nivåer.

For EMC-beskyttelse har aktuatorplaten en «load dump»-funksjonalitet og en polaritetsbeskyttelse. Load dump-nivået for LINAK industrielle aktuatorer er forhåndsdefinert til 45 volt. Hvis en spenningstopp passerer dette nivået, blir PCB-maskinen slått av. Polaritetsbeskyttelse sikrer at aktuatoren ikke blir skadet dersom strømforsyningen er feilkoblet.

Visste du dette?

En aktuator med integrert styring trenger færre eksterne komponenter og eliminerer behovet for ytterligere elektronikkleverandører. Den har dessuten et bredt spekter av brukervennlige grensesnitt for din design- og integrasjonsprosess – selv i komplekse systemer.

De integrerte grensesnittene gjør designprosessen for aktuatorens bevegelser raskere – og det er enklere å realisere hele potensialet ved å spesifisere mer enn enkel lineær bevegelse. Enten funksjonsbehovene er enkle eller avanserte, er det å velge en aktuator med IC Integrated Controller™ en smart bevegelse fremover.