Archiwum - SENSORY 3
Selsyny lub resolvery sa chetnie stosowane do pomiaru polozenia w servomechanizmach uzywanych w maszynach CNC i robotach przemyslowych.
Polskojezyczne pozycje opisuja stan wiedzy o selsynach sprzed blisko 90 lat gdy rodzily się maszyny i mikromaszyny elektryczne.
Trojfazowy selsyn przelicznikowy lub po prostu selsyn a po angielsku synchro ( trojfazowy ) - resolver ( kwadraturowy ), jest precyzyjnie wykonana mikromaszyna, obrotowym transformatorkiem sluzacym do pomiaru kata. NB Konwersje napiec miedzy dwoma a 3 fazami wykonuje transformatorowy uklad Scotta lub uklad aktywny na wzmacniaczach operacyjnych lub program mikroprocesora. Typowy selsyn do maszyn CNC ma około 50mm długosci nie liczac wału i 30 mm srednicy. W rozwiazaniu tradycyjnym uzwojenie rotora dolaczone jest do dwoch pierscieni slizgowych wspolpracujacych z nieruchomymi szczotkami. Z uwagi na niezawodnosc stosowane sa po dwie szczotki na pierscien ale i tak selsyny z ruchomym kontaktem sa zawodne. Od lat szescdziesiatych dominuja selsyny bez pierscieni slizgowych a z dodatkowym transformatorem - jedna jego cewka jest umieszczona na walku a druga w stojanie.
Typowy selsyn w ukladzie z pomiarem przesuniecia fazowego ( stosowane jest tez w ukladzie z pomiarem kata zasilanie jednofazowe i przesuwnik fazy na odbiorczych uzwojeniach SIN i COS ale ukled jest zbyt malo dokladny I dlatego go pomijamy ) jest zasilany kwadraturowymi napieciami SIN-COS 10Vac o czestotliwosci circa 2 kHz i ma przekladnie ( liczona od stojana do rotora) troszke ponad 1. Prad zasilania selsyna jest w przedziale 3 -30mAac i zmienia sie przy obrocie walka w granicach 10-20%. Asymetria ( w tym efekt napiecia szczatkowego ) typowej mikromaszyny wynosi +/-2-5 minut katowych. Minuta katowa równa jest 1/60 stopnia.
Z taka maszyna kwantyzacja A/D na wiecej niz 4096 pozycji ( 12 bitow ) na obrot nie ma sensu. Selsyn jest zazwyczaj z walem silnika wykonawczego serwomechanizmu sprzezony bezluzowa przekladnia. Sa produkowane dokladniejesze ale i drozsze selsyny.
W szerokim zakresie uzytecznych czestotliwosci charakterystyka czestotliwosciowa selsyna jako nieruchomego transformatora jest plaska. Rezonans indukcyjnosci z pojemoscia uzwojen i kabla ma miejsce w przedziale czestotliwosci 20 -100kHz.
Z uwagi na srednie czestotoliwosci pracy obwod magnetyczny maszyny wykonany jest z cienkich (<0.1mm) blach permalloyowych. Poniewaz permalloye sa drogie ( wykonany rdzen trzeba tez wyzarzyc dla odprezenia i przywrocenia wlasnosci w atmosferze ochronnej ) jest powod aby miniaturyzowac maszyne czyli zmniejszac koszt uzytych materialow.
Dawniej selsyny byly stosowane w elektromechanicznych systemach, "walach elektrycznych", łączach selsynowych do przesylania informacji o kacie. Jeden selsyn byl nadajnikiem mierzonego kata-sygnalu a drugi odbiornikiem. Systemy takie wyszly z uzycia po II Wojnie i nie wiadomo czemu sa omawiane obecnie w polskiej literaturze a za to o interfacach do selsynow panuje glucha cisza. Około roku 1900 w Kanale Panamskim uzyto selsynow do transmisji sygnalu poziomu wody do systemu zaworow parowych do regulacji poziomu wody.
Na popularnosci selsyny zyskaly w czasie II Wojny mierzac katy polozenia dzial przeciwlotniczych sterowanych analogowymi komputerami wspolpracujacymi z radarami a takze pomiarowymi przyrzadami optycznymi obslugiwanymi przez ludzi sledzacych ruch samolotu wroga. Rewolucyjne wowczas systemy przeciwlotnicze zakonczyly horror terrorystycznych bombardowan miast angielskich i uniemozliwialy lotnictwu japonskiemu niszczenie okretow USA co pozwolilo pokonac Japonie i szybko dało Stanom Zjednoczonym globalna projekcje sily.
Poniewaz przemyslowa technologia produkcji selsynow byla typowa, zautomatyzowana i dobrze opanowana od dekad to nic dziwnego ze konstruktorzy "pierwszych" maszyn CN i CNC ( rzeczywiscie pierwsze byly z silnikami krokowymi bez sprzezenia zwrotnego ) je chetnie zastosowali. Geometrycznie liniowy selsyn to induktosyn. Selsyny sa chetnie stosowane w lotnictwie i tradycyjnie w maszynach bojowych. Tam gdzie nie pracuja z interfejsami cyfrowymi i mikrokomputerami sa jednoczesnie uzywane do pomiaru kata i jednoczesnego wykonania roznych operacji - przeliczen , stad ich nazwa selsyn przelicznikowy.
Generalnie w obszarze CNC stosowane sa dwa rozwiazania i znane jest trzecie znacznie lepsze
A. Stojan selsyna jest zasilany dwoma kwadraturowymi sygnalami SIIN oraz COS i mierzone jest licznikami przesuniecie fazowe miedzy sygnalem zasilajacym a sygnalem odebranym z rotora.
B. Zasilane jest uzwojenie rotora i mierzony jest stosunek napiec chwilowych z uzwojen statora.
C. Zasilane jest uzwojenie rotora a kat oraz predkosc sa estymowane obserwatorem na podstawie napiec statora
Wypracowanie dokladnych sygnalow SIN i COS dla zasilenia selsyna nie jest bynajmniej proste.
Mozna uzyc sygnalu prostokatnego ( do pomiaru sluzy tylko pierwsza harmoniczna a pozostale sa zakloceniem do odfiltrowania) ale konieczne jest po stronie odbiorczej selsyna klopotliwe dokladne odfiltrowanie harmonicznych.
Cyfrowy kwadraturowy sygnal PWM o poziomach TTL trzeba wzmocnic do poziomu potrzebnego do sterowania uzwojen selsyna. Wzmacniacz taki zasilany napieciem 15V nie moze wnosic ani bledow czasowych ani amplitudowych.
Pomiar fazy jest tozsamy z pomiarem czasu. Komparator detekujacy przejscie odfiltrowanego sygnalu rotora przez zero i manipulujacy bramka licznika jest przyrzadem wybitnie szerokopasmowym a wiec poziom szumow jest znaczny co wplywa na nierewelacyjna dokladnosc. Informacja zawarta w sygnale między przejsciami przez zero jest tracona.
W maszynach CNC i robotach jeden obrot selsyna kwantyzowany jest obecnie z reguly na 1024 ( do 4096 czyli rozdzielczosc 12 bitow ) pozycje. Ruchowi 2 mm maszyn odpowiada z reguly jeden obrot wirnika selsyna i kwant przesuniecia wynosi ca 2 um.
W ukladach sterownikow NC ( Numerical Control ktore ewoluowaly w kierunku CNC ) uklad quasi komputerowy ze sterowaniem sprzetowym bez jawnego procesora i pamieci programu podaje czytane z tasmy papierowej czy karty perforowanej czy tasmy magnetycznej rozkazy do interpolatora liniowego i kolowego. Interpolator w kazdym cyklu generuje dla danej osi incrementalny sygnal polozeniowy +1, 0 lub -1. Sygnal mozna podac wprost do sterownika silnika krokowego !
Uklad serwomechanizmu z selsynem z pomiarem fazowym rowniez akceptuje takie sterowanie co jest jego ogromna zaleta.
W ukladach sterownikow CNC ( Computer Numerical Controll ) korzysta sie z typowych mikroprocesorow czy wrecz mikrokomputerow. Tym razem sygnal polozeniowy mierzony interface fazowym lub amplitudowym jest jawny a wypracowane dla serwomechanizmu sterowanie rowniez jest jawne i podane przetwornikiem D/A do sterownika silnika wykonawczego.
Polskojezyczne pozycje opisuja stan wiedzy o selsynach sprzed blisko 90 lat gdy rodzily się maszyny i mikromaszyny elektryczne.
Trojfazowy selsyn przelicznikowy lub po prostu selsyn a po angielsku synchro ( trojfazowy ) - resolver ( kwadraturowy ), jest precyzyjnie wykonana mikromaszyna, obrotowym transformatorkiem sluzacym do pomiaru kata. NB Konwersje napiec miedzy dwoma a 3 fazami wykonuje transformatorowy uklad Scotta lub uklad aktywny na wzmacniaczach operacyjnych lub program mikroprocesora. Typowy selsyn do maszyn CNC ma około 50mm długosci nie liczac wału i 30 mm srednicy. W rozwiazaniu tradycyjnym uzwojenie rotora dolaczone jest do dwoch pierscieni slizgowych wspolpracujacych z nieruchomymi szczotkami. Z uwagi na niezawodnosc stosowane sa po dwie szczotki na pierscien ale i tak selsyny z ruchomym kontaktem sa zawodne. Od lat szescdziesiatych dominuja selsyny bez pierscieni slizgowych a z dodatkowym transformatorem - jedna jego cewka jest umieszczona na walku a druga w stojanie.
Typowy selsyn w ukladzie z pomiarem przesuniecia fazowego ( stosowane jest tez w ukladzie z pomiarem kata zasilanie jednofazowe i przesuwnik fazy na odbiorczych uzwojeniach SIN i COS ale ukled jest zbyt malo dokladny I dlatego go pomijamy ) jest zasilany kwadraturowymi napieciami SIN-COS 10Vac o czestotliwosci circa 2 kHz i ma przekladnie ( liczona od stojana do rotora) troszke ponad 1. Prad zasilania selsyna jest w przedziale 3 -30mAac i zmienia sie przy obrocie walka w granicach 10-20%. Asymetria ( w tym efekt napiecia szczatkowego ) typowej mikromaszyny wynosi +/-2-5 minut katowych. Minuta katowa równa jest 1/60 stopnia.
Z taka maszyna kwantyzacja A/D na wiecej niz 4096 pozycji ( 12 bitow ) na obrot nie ma sensu. Selsyn jest zazwyczaj z walem silnika wykonawczego serwomechanizmu sprzezony bezluzowa przekladnia. Sa produkowane dokladniejesze ale i drozsze selsyny.
W szerokim zakresie uzytecznych czestotliwosci charakterystyka czestotliwosciowa selsyna jako nieruchomego transformatora jest plaska. Rezonans indukcyjnosci z pojemoscia uzwojen i kabla ma miejsce w przedziale czestotliwosci 20 -100kHz.
Z uwagi na srednie czestotoliwosci pracy obwod magnetyczny maszyny wykonany jest z cienkich (<0.1mm) blach permalloyowych. Poniewaz permalloye sa drogie ( wykonany rdzen trzeba tez wyzarzyc dla odprezenia i przywrocenia wlasnosci w atmosferze ochronnej ) jest powod aby miniaturyzowac maszyne czyli zmniejszac koszt uzytych materialow.
Dawniej selsyny byly stosowane w elektromechanicznych systemach, "walach elektrycznych", łączach selsynowych do przesylania informacji o kacie. Jeden selsyn byl nadajnikiem mierzonego kata-sygnalu a drugi odbiornikiem. Systemy takie wyszly z uzycia po II Wojnie i nie wiadomo czemu sa omawiane obecnie w polskiej literaturze a za to o interfacach do selsynow panuje glucha cisza. Około roku 1900 w Kanale Panamskim uzyto selsynow do transmisji sygnalu poziomu wody do systemu zaworow parowych do regulacji poziomu wody.
Na popularnosci selsyny zyskaly w czasie II Wojny mierzac katy polozenia dzial przeciwlotniczych sterowanych analogowymi komputerami wspolpracujacymi z radarami a takze pomiarowymi przyrzadami optycznymi obslugiwanymi przez ludzi sledzacych ruch samolotu wroga. Rewolucyjne wowczas systemy przeciwlotnicze zakonczyly horror terrorystycznych bombardowan miast angielskich i uniemozliwialy lotnictwu japonskiemu niszczenie okretow USA co pozwolilo pokonac Japonie i szybko dało Stanom Zjednoczonym globalna projekcje sily.
Poniewaz przemyslowa technologia produkcji selsynow byla typowa, zautomatyzowana i dobrze opanowana od dekad to nic dziwnego ze konstruktorzy "pierwszych" maszyn CN i CNC ( rzeczywiscie pierwsze byly z silnikami krokowymi bez sprzezenia zwrotnego ) je chetnie zastosowali. Geometrycznie liniowy selsyn to induktosyn. Selsyny sa chetnie stosowane w lotnictwie i tradycyjnie w maszynach bojowych. Tam gdzie nie pracuja z interfejsami cyfrowymi i mikrokomputerami sa jednoczesnie uzywane do pomiaru kata i jednoczesnego wykonania roznych operacji - przeliczen , stad ich nazwa selsyn przelicznikowy.
Generalnie w obszarze CNC stosowane sa dwa rozwiazania i znane jest trzecie znacznie lepsze
A. Stojan selsyna jest zasilany dwoma kwadraturowymi sygnalami SIIN oraz COS i mierzone jest licznikami przesuniecie fazowe miedzy sygnalem zasilajacym a sygnalem odebranym z rotora.
B. Zasilane jest uzwojenie rotora i mierzony jest stosunek napiec chwilowych z uzwojen statora.
C. Zasilane jest uzwojenie rotora a kat oraz predkosc sa estymowane obserwatorem na podstawie napiec statora
Wypracowanie dokladnych sygnalow SIN i COS dla zasilenia selsyna nie jest bynajmniej proste.
Mozna uzyc sygnalu prostokatnego ( do pomiaru sluzy tylko pierwsza harmoniczna a pozostale sa zakloceniem do odfiltrowania) ale konieczne jest po stronie odbiorczej selsyna klopotliwe dokladne odfiltrowanie harmonicznych.
Cyfrowy kwadraturowy sygnal PWM o poziomach TTL trzeba wzmocnic do poziomu potrzebnego do sterowania uzwojen selsyna. Wzmacniacz taki zasilany napieciem 15V nie moze wnosic ani bledow czasowych ani amplitudowych.
Pomiar fazy jest tozsamy z pomiarem czasu. Komparator detekujacy przejscie odfiltrowanego sygnalu rotora przez zero i manipulujacy bramka licznika jest przyrzadem wybitnie szerokopasmowym a wiec poziom szumow jest znaczny co wplywa na nierewelacyjna dokladnosc. Informacja zawarta w sygnale między przejsciami przez zero jest tracona.
W maszynach CNC i robotach jeden obrot selsyna kwantyzowany jest obecnie z reguly na 1024 ( do 4096 czyli rozdzielczosc 12 bitow ) pozycje. Ruchowi 2 mm maszyn odpowiada z reguly jeden obrot wirnika selsyna i kwant przesuniecia wynosi ca 2 um.
W ukladach sterownikow NC ( Numerical Control ktore ewoluowaly w kierunku CNC ) uklad quasi komputerowy ze sterowaniem sprzetowym bez jawnego procesora i pamieci programu podaje czytane z tasmy papierowej czy karty perforowanej czy tasmy magnetycznej rozkazy do interpolatora liniowego i kolowego. Interpolator w kazdym cyklu generuje dla danej osi incrementalny sygnal polozeniowy +1, 0 lub -1. Sygnal mozna podac wprost do sterownika silnika krokowego !
Uklad serwomechanizmu z selsynem z pomiarem fazowym rowniez akceptuje takie sterowanie co jest jego ogromna zaleta.
W ukladach sterownikow CNC ( Computer Numerical Controll ) korzysta sie z typowych mikroprocesorow czy wrecz mikrokomputerow. Tym razem sygnal polozeniowy mierzony interface fazowym lub amplitudowym jest jawny a wypracowane dla serwomechanizmu sterowanie rowniez jest jawne i podane przetwornikiem D/A do sterownika silnika wykonawczego.
Z racji kwantyzacji dyskretnego czasu eliminacja harmonicznych nie jest doskonala ale wymagania na filtr odbiorczy eliminujacy harmoniczne sa bardzo zlagodzone.
Z uwagi na mozliwosc utraty synchronizmu ukladu NC przy bledzie polozenia przekraczajacym jeden obrot resolvera uklad petli sprzeznia zwrotnego musi także dzialac przy duzych bledach polozenia i realny system ( schemat ponizej ) jest bardziej skomplikowany.
Zauwazmy ze dostrajany jest tylko jeden integrator i zmienia sie odrobine proporcja napiec SIN i COS co jest wysoce nieporzadane i wprowadza bledy. Tak samo blad amplitudy przy regulacji wprowadza rezystor ustalajacy dobroc filtru. Elementy sa dobrane tak aby poczatkowo czyli bez zestarzenia elementow i dryftu temperaturowego moduly napiec SIN i COS byly identyczne. Oryginalny uklad byl produkowany przez koncern General Electric.
Do wysterowania uzwojen rezolwera zastosowano koncowe wzmacniacze "mocy" ktorym wydajnosc pradowa podniesono stosujac na wyjsciu komplementarny wtornik emiterowy na tranzystorach.
Wysokiej jakosci uklad generatora kwadraturowego powinien wspolbieznie przestrajac oba integratory dla zachowania rownosci napiec SIN i COS .
Lepszy jako generator kwadraturowy bylby filtr o nieskonczonej dobroci czyli prawdzowy generator zmiennych stanu bez wstrzykiwania ( ang - injection ) sygnalu prostokatnego. Doszedlby jednak dodatkowo uklad stabilizacji amplitudy oscylacji. W takim rozwiazaniu w petli PLL trzeba dla pewnosci i szybkosci zaskoku petli PLL stosowac detektor czestotliwosciowo - fazowy ( dwa przerzutniki D plus bramka ) a nie tylko detektor fazowy.
Mozna tez zastosowac regulacje stosunku amplitud SIN i COS. Napiecia z dwoch prostownikow szczytowych dla SIN i COS ( kazdy tylko dioda i kondensator ) podajemy do prostego regulatora proporcjonalno - calkujacego PI na jednym wzmacniaczu operacyjnym ktory steruje JFeta jednego integratora ustalajac stosunek napiec dokladnie na 1.
Schodkowe sygnaly SIN iCOS mozna tez wytworzyc sterujac przetworniki D/A dosc "gesto" stablicowanymi w pamieci ROM wartosciami funkcji SIN czyli tez z offsetem kata funkcje COS. Poniewaz bardzo wazny jest stosunek wartosci sygnalow SIN i COS mozna stosowac jeden przetwornik D/A a za nim dwa uklady S/H , jeden dla sygnalu SIN a drugi dla COS nie wnoszacymi bledu amplitudy i fazy a wiec z buforowymi wzmacniaczami pracujacymi w ukladach wtornikow bez zadnych rezystorow decydujacych o wzmocnieniu. Przy stosowaniu dwoch mnozacych przetwornikow CMOS D/A i jednego zrodla napiecia odniesienia nie ma problemu z bledami amplitudy a uklad jest prosty.
Temat rekonstrukcji sygnalu PWM jest szeroko omawiany i nie ma powodu aby sie nim tu szeroko zajmowac. Podkreslic trzeba ze juz dla czestotliwosci sygnalow kwadraturowych 2 kHz wymagane sa dosc szybkie wzmacniacze operacyjne zwlaszcza wzmacniacz na wyjsciu przetwornika D/A musi sie szybko stabilizowac po nowej wartosci dla przetwornika D/A przed przyjeciem probki przez uklad S/H.
Jesli selsyn w ukladzie fazowym zasilany jest nieczystymi sygnalami SIN i COS to sygnal wyjsciowy przechodzacy przez filtr odbiorczy podany jest do komparatora z jednostronna "histereza". Poniewaz symetryczna histereza daje bledy fazy stosowana jest asymetryczna lub dynamiczna histereza, efektywnie jest ona zerowa. Histereza wprowadza offset tylko na niestotnym zboczu eliminujac wplyw szumow w postaci oscylacji na wyjsciu komparatora i komparator oczekujac na kolejne wazne przejscie sygnalu przez zero ma juz zerowy offset.
W pokazanym rozwiazaniu sygnal z komparatora i sygnal referencyjny zadanego ruchu podane sa do dyskryminatora ( detektora ) fazy i dalej do wzmacniacza sewomechaznizmu. Polozeniowy sygnal z licznika moze byc jednak podany do procesora sterujacego w nowoczesniejszej maszynie CNC.
Zaleta rozwiazania jest prostota kompletnego systemu maszyny NC.
W praktyce stosowane jest rozwiazanie zapobiegajace utracie synchronizmu przy szybkich ruchach.
Mozliwa jest eliminacja dryftu dlugoczasowego i termicznego klopotliwego filtru ( w maszynie filtrow jest tyle ile osi ) odbiorczego . Kiedy maszyna jest uruchamiana po Resecie lub moment czeka (na przyklad na wlozenie detalu ) i napedy nie sa akytywne i zablokowane to wtedy dolaczamy multtiplekserem do wejscia filtru zamiast wyjscia selsyna sygnal prostokatny ( PWM lub quasi sinusoidalny ) SIN lub COS i mierzymy wprowadzone przesuniecie fazowe - dryft filtru i uzywamy go w programie do kompensacji dryftu! Konstrukcyjnie filtry nalezy oczywiscie umiescic tam gdzie nie ma emisji ciepla.
Wreszcie mozna na podstawie mierzonej temperatury programowo kompensowac dryft co wymaga dokladnej znajomosci funkcji dryftu termicznego elementow LC lub RC oraz okazjonalnego pomiaru przy stojacej maszynie przesuniecia fazy filtru spowodowanego starzeniem elementow filtru.
Dynamika interface z pomiarem przesuniecia fazy wyznaczona jest czestotlowoscia zasilania selsyna bowiem pomiar jest jeden ( moga tez byc dwa ale uklad sie komplikuje ) na okres sygnalu . Opoznienie wnosi tez filtr odbiorczy na wyjsciu selsyna eliminujacy harmoniczne. Stad koniecznosc jego optymalizacji.
Obecnie gdy dysponujemy szybkimi licznikami, czestotliwosc zasilania ( i wielokrotnie ( tysiace razy ) wieksza czestotliwosc zliczania ) jest ograniczona indukcyjnoscia i pojemnoscia rozproszenia uzwojen oraz wlasnoscia materialu obwodu magnetycznego selsyna. Dawniej czestotliwosc byla ograniczona maksymalna czestotliwoscia pracy wolnych licznikow i ukladow logicznych. Budowa interface moze byc prosta z uzyciem scalonych licznikow CTC lub licznikow mikrokontrollera ale maksymalna czestotliwosc taktowania jest w takim rozwiazaniu dosc mala.
Przetworniki A/D i D/A sa drogie i w zasadzie nie sa produkowane w kraju.
Proste, tanie i stabilne przetworniki D/A do syntezy schodkowych sygnalow SIN i COS mozna stworzyc z dzielnika napiec z 6/14 rezystorow plus dwa 8/16 wejsciowe multiplexery CMOS CD4051 / 4067, za ktorymi umieszczamy wtorniki na OPA bez ukladow S/H . Napiecia z dzielnika to kolejne probki wartosci SIN COS bez zadnego tablicujacego wartosci ROMa. Wartosci schodkow sa tak dobrane ze eliminuja harmoniczne 3,5,7,9,11,13.. co bardzo lagodzi wymagania na filtr odbiorczy.
Jeszcze w latach siedemdziesiatych z braku szybkich licznikow wymaganych w ukladzie z pomiarem fazy stosowano do selsynow interface "amplitudowe". Ta zmodyfikowana idee mozna wykorzystac obecnie stosujac wspolczesne elementy scalone.
Wyjscia SIN i COS selsyna mozna w momencie szczytu sinusoidalnego napiecia zasilania ( jest tylko jedno napiecie sinusoidalne zasilajace rotor, a nie klopotliwa kwadratura napiec, w dodatku o łagodnych wymaganiach, odwrotnie niz z pomiarem fazy licznikami ) sprobkowac dwoma ukladami S/H ( faktycznie T/H ) i podac do przetwornika A/D. Arcustangens ilorazu zmierzonych napiec daje nam kat polozenia selsyna. Czestotliwosc zasilania selsyna jest tu ograniczona dodatkowo szybkoscia pracy ukladow T/H, przetwornika A/D i wydajnoscia procesora. Probkowanie w szczycie napiecia zasilajacego sinusoidy przy prawie zerowej pochodnej stwarza bardzo dogodne warunki do pracy bardzo prostych ukladow S/H nie wnoszacych praktycznie zadnych bledow.
Dynamika wynika z jednego ( lub dwoch na obu szczytach sinusoidy, dodatnim i ujemnym ) pomiaru na okres napiecia zasilania. Funkcje arctg mozna aproxymowac paroskladnikowym szeregiem potegowym lub lepiejj uzyc algorytmu CORDIC gdy procesor nie ma rozkazu mnozenia i dzielenia
Do wyliczania funkcji hyperbolicznych i trygonometrycznych bardzo wydajny jest algorithm Voldera CORDIC ( COordinate Rotation DIgital Computer). Jest to algorytm grupy cyfra za cyfra. Nie uzywa on nawet mnozenia i nadaje sie na mikroprocesory nie majace nawet rozkazu mnozenia. Uzywa sie tylko dodawania, odejmowania , przesuwania bitow i danych w tablicy w pamieci ROM.
Zamiast dawniejszych transformatorow o precyzyjnych stosunkach ilosci zwoi i przelacznikow tranzystorowych mozna dac mnozace przetworniki D/A i pamieci ROM tablicujace funkcje SIN i COS.
Uzycie standardowych pamieci ROM i standardowych przetwornikow D/A jest rozrzutne bowiem na poziomie monolitycznym ta funkcjonalnosc można zaprojektowac oszczedzniej.
Intreface sledzaco-rekonstrujacy kat (na gruncie teori sterowania jest to obserwator ) jest szybszy i dokladniejszy ale tez jest drogi i zlozony. Szkic bedzie opublikowany w czasopismie Pomiary Automatyka Kontrola W systemie nie wystepuje szerokopasmowy proces Sample / Hold czy tez szerokopasmowa detekcja komparatorem przejscia sygnalu przez zero. Stad tez wynikaja bardzo dobre wlasnosci systemu. Przetwarzana jest caly czas cala informacja z sygnalu z resolvera.
Bardzo cenna cecha ukladu jest dość czyste analogowe wyjscie predkosci do uzycia w serwomechanizmie !
Normalnie do pomiaru polozenia stosuje się selsyn a do pomiaru predkosci dodatkowo pradniczke tachometryczna dlatego ze cyfrowo zrozniczkowany sygnal polozeniowy ( czyli uzyskana predkosc ) jest mocno zaszumiony.
Chociaz przetworniki D/A są 12 bitowe to właśnie z racji wyjscia analogowego system ma znacznie lepsze wlasnosci niż wynika to z rozdzielczosci przetwornikow D/A.
Na rysunku systemu Fanuc 6M pokazano uzycie resolvera lub induktosyna w systemie maszyny CNC. Prostopadloscian obramowany przerywana linia to komputer m.in interpretujacy obrobczy G-code bazujacy na procesorze Intel 8086. Komputer ma na wyjsciach kazdej osi 12 bitowe przetworniki D/A typu DAC80 sterujace analogowe servomechanizmy predkosciowe. Elementami mocy są tyrystory lub tranzystory Darlingtona przy mniejsze mocy serwomechanizmu. Poniewaz interface resolvera nie wytwarza sygnalu predkosci to pochodzi z on extra Tachogeneratora wbudowanego w servo-silnik pradu stałego DC.
Literatura
- Synchro/Resolver Conversion Handbook, Data Device Corporation 1986
- Serwomechanizmy obrabiarek sterowanych numerycznie,Jerzy Mierzejewski, WNT, 1977
- Tunia H., Smirnow A., Nowak M., Barlik R.: Układy energoelektroniczne – obliczanie, modelowanie, projektowanie. WNT, Warszawa 1982
- Pomiary Automatyka Kontrola nr 10/1988.
Tematy Synchro/Resolver to nie dla Polski. Nie ta skala trudności. Bardzo ciekawe wpisy.
OdpowiedzUsuńSkąd pan miał te informacje ? To przecież tajne / poufne.
OdpowiedzUsuń