Sådan fungerer et printkort i en industriel elektrisk aktuator

Her kan du lære mere om printkort og deres funktion i forhold til ydeevnen ved lineære elektriske aktuatorer fra LINAK^®. Lær mere om printkort med integreret styring og BUS-kommunikation, og hvilke funktioner de har til fælles.

Lær, hvordan indstilling og blød start og stop styres på en aktuator. Lær, hvordan strøm- og temperaturmåling kan beskytte aktuatoren og det industriudstyr, den er monteret på. Lær mere om sikring af elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) og en H-bros generelle funktion. Vores ekspert, Hunter Stephenson, forklarer de vigtigste principper i videoen.

Hvad er den grundlæggende funktionalitet i en H-bro?

Styringen af en aktuator er baseret på en integreret styring eller H-bro, der ændrer spændingens polaritet til DC motoren. Her kan du drage fordel af svagstrømskontakter, da et højt digitalt signal på kun få mA får aktuatoren til at køre.

Den integrerede H-bro åbner for en række styringsmuligheder fra printkortet, såsom hastighed og ramping.

Dette er H-broen, og i midten er strømtilslutningen til motorens positive og negative poler. Der er tilsluttet fire kontakter, i dette tilfælde transistorer, til strømforsyningen øverst og nederst på H-broen. Transistorerne erstatter mekaniske relæer. H-broen giver en forholdsvis enkel styring af aktuatorens bevægelser ind og ud. Når der er strøm på, skal to af transistorerne aktiveres for at få strømmen til at bevæge sig diagonalt – forbi motortilslutningen – så motoren kører i én retning. For at ændre retning skal strømgennemgangen ændres ved at deaktivere de to tidligere aktiverede transistorer og aktivere de to andre.

Illustration af H-bro med kontakt 1 og 4 slukket

Hvis du slukker kontakt 1 og 4, har du plus forbundet til venstre side af motoren og minus til den anden side, og motoren begynder at rotere i den ene retning.

Illustration af H-bro med kontakt 2 og 3 slukket

Hvis du i stedet slukker kontakt 2 og 3, har du plus forbundet til højre side og minus til venstre side, og motoren roterer i den modsatte retning.

Hvordan sikres aktuatorens nøjagtige position?

En vigtig information ved brug af en aktuator er dens position. Den fysiske indstilling for en lineær aktuator styret via printkort er baseret på Hall effekt-sensorer, der tæller antal impulser pr. spindelomdrejning.

Traditionelt var der monteret elektriske afbrydere i hver ende af spindlen, som kalibrerede positioneringssystemet, hver gang et fysisk endestop blev nået. For at sikre pålidelig positionsfeedback fra aktuatoren var det nødvendigt at have mindst en af disse endestopafbrydere regelmæssigt aktiveret. Hvis ikke, kan positionsfeedbacken afvige over tid på grund af manglende Hall-impulser på encoderen, hovedsageligt når der er slukket for strømmen.

På grund af denne begrænsning kan en applikation, hvor aktuatoren ikke udnyttede hele slaglængden, resultere i unøjagtig positionsfeedback over tid.

Et nyt initialiseringsprincip, som er udviklet af LINAK^®, har ændret den måde, hvorpå lineær bevægelse kan initialiseres. Det drager fordel af en lille magnet monteret i spindelmøtrikken, som bevæger sig forbi to Hall-sensorer på aktuatorens printkort, der er placeret tidligt i slaglængden ved det, vi kalder "nulpunktet". Sensorerne reagerer, når magneten i spindelmøtrikken passerer forbi – og skaber dermed to Hall-signaler. Mikroprocessoren kontrollerer skæringspunktet for de to magnetfelter og bruger skæringspunktet som referencepunkt for initialiseringen.

Hvilke printkortfunktioner hjælper med at beskytte maskinerne?

En række printkortfunktioner beskytter det udstyr, der kører med industrielle aktuatorer fra LINAK^®. Et pulssignal sikrer, at elektronikken fungerer korrekt, og funktionen til blød start/stop reducerer den mekaniske belastning på udstyret og aktuatoren. Funktionen styres ved at øge et PWM-motorstyringssignal, og det fungerer på samme måde, som når man gradvist slipper koblingen i en bil.

Måling af strøm og temperatur beskytter printkortets elektroniske komponenter og sikrer pålidelig drift af aktuatoren. Et mikrokredsløb måler strømmen, der løber gennem H-broen, og afbryder strømmen, hvis den når over et fastsat niveau. Sensorer overvåger både H-broens temperatur og den omgivende temperatur i aktuatorhuset og afbryder driften, før temperaturen når op på et skadeligt niveau.

Til EMC-beskyttelse er aktuatorens printkort udstyret med belastningsbeskyttelse og polaritetsbeskyttelse. Niveauet for belastningsbeskyttelse på industrielle aktuatorer fra LINAK er fastsat til 45 Volt. Hvis spændingsniveauet bliver højere, afbrydes forbindelsen til printkortet. Polaritetsbeskyttelsen sikrer, at aktuatoren ikke bliver beskadiget, hvis strømmen forbindes forkert.

Vidste du det?

En aktuator med integreret styring begrænser antallet af eksterne komponenter og behovet for en tredjepartsleverandør af elektronik. Den indeholder også mange forskellige brugervenlige interfaces til din design- og integrationsproces – selv i komplekse systemer.

De integrerede interfaces får dig hurtigere til processen med at designe aktuatorbevægelsen – og det er nemmere at udnytte det fulde potentiale ved at specificere mere end blot lineær bevægelse. Uanset om dine applikationskrav er simple eller komplekse, er det ofte smartest at vælge en aktuator med IC Integrated Controller™.