GUIDE: Hitta rätt pulsgivare till ditt drivsystem
Står du i begrepp att välja pulsgivare till en motor? Då bör du känna till vad pulsgivarens mekanik, mjukvara och strömförsörjning har för inverkan på motorn och drivsystemet i sin helhet. En pulsgivare kan mäta position, vinkel och hastighet, vilket är avgörande för att ge korrekt återkoppling till motorstyrningen. En felaktigt dimensionerad pulsgivare kan leda till sämre systemprestanda och onödigt slitage i systemet.
Den här guiden förklarar de nyckelfaktorer du bör känna till och hjälper dig att välja rätt pulsgivare till ditt aktuella system!
Pulsgivarens strömförsörjning
1. Strömförsörjning
Först och främst måste man säkerställa att pulsgivarens strömförsörjning är kompatibel med drivsystemets strömförsörjning. Vanligtvis fungerar pulsgivare med standardspänningsnivåerna 5V, 12V eller 24V. Välj en typ med spännings- och strömkrav som motsvarar motorstyrningens specifikation.
2. Signalgränssnitt
Pulsgivaren skickar signaler till motorstyrningen, här måste gränssnittet för pulsgivarens utdata och signal matcha styrningens specifikationer. Typiska gränssnitt kan vara:
Digitala utgångar – Den vanligaste typen, kvadratur (A, B-kanaler), pulssignaler (TTL, HTL och/eller differentiella utgångar).
Analoga utgångar – Vissa pulsgivare ger sinus/cosinussignaler, vilka kan vara användbara för precisionstillämpningar.
Seriella gränssnitt – TTL (Transistor-Transistor Logik), RS-485, SSI (Synchronous Serial Interface) och CANopen.
3. Brusimmunitet
Signalkvaliteten är avgörande för motoråterkopplingens tillförlitlighet. I miljöer med elektriska störningar och brus, kan pulsgivarsignalen påverkas och leda till fel. Den vanligaste metoden är att använda differentiella signaler mellan pulsgivare och motorstyrning, vilket kan användas i stort sett för alla typer av signalgränssnitt. Det är också viktigt att överväga skärmade kablar och att separera pulsgivarens signalkabel från kablage som leder högre spänningar/effekter, som t ex motorns faskablar. I miljöer med högt elektriskt brus är pulsgivare med robust signalkonditionering helt avgörande.
4. Upplösning
Pulsgivarens upplösning, vanligtvis uttryckt i pulse per revolution (PPR), avgör motorpositionsmätningens noggrannhet. Pulsgivartyper med högre upplösning ger mer precis återkoppling men kräver högre prestanda hos styrningen. Upplösning måste matchas mot motorstyrningens specifikationer, men även mot hela systemets behov. En för hög- eller för låg upplösning kan ge oönskat resultat på systemets totalprestanda.
Mekaniska överväganden
5. Montering
Utformningen skiljer sig mycket åt hos pulsgivare och det gäller även monteringsmöjligheterna. De kan exempelvis var integrerade med motorn, fristående med genomgående hål, vara anpassade för kretskortsmontering eller liknande. Hur monteringsmöjligheterna ser ut är direkt avgörande för om pulsgivaren kan fästas på ett säkert sätt till en motor och andra systemkomponenter. Även pulsgivarens och motorns axelstorlekar bör matchas. Om det av någon anledning inte går, är en kopplingsadapter nödvändig.
Optisk inkrementell pulsgivare med hålaxel och extern flexibel koppling.
6. Storlek och formfaktor
Storlek och form spelar roll. En liten pulsgivare integrerad med motorn är inte alltid bästa lösningen. Det är ofta svårare att få hög upplösning eller mer sofistikerade funktioner och signaltyper med en liten inbyggd pulsgivare jämfört med en större extern. Däremot kan en större extern pulsgivare ge extra monteringsmoment och även belasta motorn för mycket då en större pulsgivare får högre tröghetsmoment.
7. Miljöfaktorer
Pulsgivare används ofta i utmanande miljöer, vilka kan inkludera exponering för höga temperaturer, fukt, damm och vibrationer. Här behöver man även se till att pulsgivaren har lämplig skyddsklassning (IP-klass). Pulsgivare med högre IP-klass (som IP65 eller IP67) erbjuder skydd mot damm och vattenintrång, vilket gör dem lämpade för utomhus- och industriapplikationer. Temperaturområden hos pulsgivaren måste också säkerställas för att funktionaliteten skall vara effektiv under alla förväntade omgivningstemperaturer.
Induktiv pulsgivare, idealisk för tuffa industriella förhållanden tack vare hög hållbarhet, motståndskraft mot föroreningar, överlägsen signalintegritet och långsiktig tillförlitlighet.
8. Vibrationer och stötar
Industriella miljöer kan innebära förekomst av vibrationer och stötar som skulle kunna skada maskiner med känsliga komponenter. Om pulsgivaren skall fungera i sådan miljö, välj en variant som är klassad för högt vibrationsmotstånd. Här kan det vara aktuellt med pulsgivare som har mekaniska konstruktioner, som kullager och magnetiska lager, som ökar motståndskraften och minskar riskerna för mekaniska fel.
9. Rotationshastighet
Pulsgivare är klassade för maximal rotationshastighet, det uttrycks vanligtvis som RPM (varv per minut). Att pulsgivaren kan hantera motorns förväntade hastighet är avgörande för att det inte ska uppstår signaldegradering eller mekaniska fel. Att köra en pulsgivare för snabbt kan leda till felaktigheter i återkopplingen. Därför bör pulsgivarens hastighetsklassning alltid möta eller överstiga motorns driftshastighet.
Programvara hos rätt pulsgivare
10. Kompatibilitet med styrenheter och PLC
Innan du väljer en pulsgivare, verifiera att den kan gränssnittas korrekt till motorstyrningsstyrenhet eller PLC (programerbart logiskt system). Det gäller exempelvis att pulsgivarens utsignal, som kvadratursignaler eller SSI, är kompatibel med motorstyrningens ingångsspecifikationer. En del styrningar är utformade att acceptera specifika typer av pulsgivarsignaler, medan andra typer kan behöva extra signalomvandling eller dekodrar.
11. Firmware och anpassad konfiguration
Avancerade pulsgivare tillåter ibland konfiguration via programvara, det möjliggör justering av parametrar som upplösning, utdataformat och rotationsriktning. Det kan också finnas diagnostiska verktyg för övervakning av signalkvalitet och systemhälsa, vilket kan vara till hjälp vid felsökning och underhåll. För vissa system kan såna funktioner vara avgörande.
12. Signalbehandling och Programvarufilter
Högupplösta pulsgivare kräver ofta snabb bearbetning. När du väljer pulsgivare, se till att din motorstyrning har den bearbetningskraft som krävs för att hantera pulsgivarens upplösning och utfrekvens. I vissa fall kan det vara nödvändigt med programvarufilter som filtrera bort bullriga eller oregelbundna pulsgivarsignaler, det gäller särskilt vid hög hastighet och upplösning.
13. Feldetektering och felhantering
Pulsgivare är även avgörande för att ge korrekt återkoppling i rörelsestyrningssystem och väsentliga för att säkerställa felhantering. Därav är många moderna pulsgivare utrustade med feldetekteringsfunktioner som indexpulser och felflaggor. Dessa funktioner varnar styrenheten om det uppstår problem som signalförlust eller mekaniska fel. Här är det förstås viktigt att programvaran tolkar felsignalerna rätt och hanterar dem på lämpligt sätt, som att exempelvis meddela användaren, utlösa korrigeringar eller gå in i säkert läge för att förhindra systemskador.
Sammanfattning
Att välja rätt pulsgivare för ditt motorsystem är en komplex men viktig uppgift. Noggrann utvärdering av elektriska, mekaniska och programvarumässiga aspekter ger förutsättningar för att ditt system fungerar effektivt och tillförlitligt.
1. Strömförsörjning – säkerställ pulsgivarens kompatibilitet när det gäller strömförsörjning, signalkrav och störningskänslighet.
2. Mekanik – Väg in faktorer som montering, storlek, miljö och hållbarhet.
3. Programmering – Kräver ditt system pulsgivare med extrafunktioner som anpassningsbar firmware, felhantering eller diagnostiska verktyg?
Kom sen också ihåg faktorer som pris, livslängd, tillgänglighet och så vidare. Genom att ta ett helhetsgrepp om dessa faktorer kan du välja en pulsgivare som perfekt passar dina behov för motorstyrning och garanterar optimal prestanda över lång tid.
Att välja rätt pulsgivare är en komplex men väsentlig uppgift
Behöver du kanske rådgöra kring pulsgivare, motorer och rörelser i din applikation? Eller vill du anlita experter som utvecklar ditt drivsystem? Hör av dig och berätta vad ni vill få ut och vilka förutsättningar som finns i er industriella applikation.
