Roboty i wnioski dla nas 36

Roboty i wnioski dla nas 36

 Do zasilania regulowanych silników asynchronicznych dla wentylatorów, pomp, mieszalników, przenośników... stosuje się chętnie falowniki. Falownik najczęściej pracuje w otwartej pętli sprzężenia zwrotnego choć niektóre mogą ( ale nie muszą ) pracować w pętli zamkniętej. Najczęściej stosuje się algorytm V/F lub jego modyfikacje. Użycie falownika ( z reguły sterowanego w systemie przez PLC ) jest łatwe w przeciwieństwie do servo napędu.
Czym rózni się falownik z silnikiem od servo napędu ? Od napędu z falownikiem nie oczekujemy żadnych własności dynamicznych i precyzji działania.
Konstrukcja invertera falownika jest bardzo podobna do konstrukcji invertera servo napędu. W falowniku jednak najczęściej nie ma pomiaru prądów fazowych.  Jest tylko wykrywanie sytuacji przeciążenia napędu.

Poważnym problemem w drapaczach chmur był pionowy transport osób w budynku. Pierwsze szybkobieżne windy międzystrefowe  stosowały silnik prądu stałego zasilany z maszynowego układu Leonarda. Później w latach siedemdziesiątych silnik prądu stałego zasilany był przez  inverter tyrystorowy. Od 20 lat stosuje się silniki prądu zmiennego. Czy do zasilania silnika szybkobieżnej windy wystarczy falownik czy konieczny jest servo napęd ? A czy windy powinny mieć redudantny albo wielokrotny system hamowania ?
Zwróćmy uwagę że system redudantny po uszkodzeniu działa dalej. Może mieć gorszą funkcjonalność ale jednak ma działać. Szczególnie jest to istotne w samolotach i innych obiektach ruchomych. System po awarii podniesie Alarm i operator musi alarm skwitować, który jednak będzie do momentu naprawy wisiał na liście alarmów. Zdarza się że naprawy nie są wykonywane latami bo "przecież to działa". Niestety kolejne uszkodzenie oznaczać może wypadek !  

Podniesiono już wcześniej że sensory prądu fazowego bazujące na efekcie Halla mają szkodliwy spory offset i dryft. W module KSD ( Kuka Servo Drive ) rodziny robotów KRC2 zapoczątkowanej w 2005 roku zastosowano na płycie mocy sensory prądu CSNX25 ( prąd do 25A ), koncernu ( znów ) Honeywell:  
"The CSN Series MR current sensor builds on patented Honeywell technology to offer superior sensor performance and accuracy in current measuring applications.
The current sensor utilises an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and a magnetoresistive (MR) Honeywell magnetic sensor to provide extremely low offset drift with temperature resulting in stable, repeatable, accurate measurements".
Rzeczywiście znacznie mniejszy jest dryft sensorów magnetorezystancyjnych niż sensorów Halla
Lord Kelvin już w 1851 roku odkrył zjawisko magnetorezystancji w żelazie. Uzyskiwał zmianę oporności do 5%. Istnieje szereg zjawisk (Giant, Tunnel, Colossal, Extraordinary ) magnetorezystancyjnych. Efekt Giant Magnetoresistance czyli GMR odkryto dopiero w 1988 roku co uhonorowano dopiero w 2007 roku nagrodą Nobla.
Sensory magnetorezystancyjne stosuje się w elektronicznych kompasach, detektorach ruchu, pozycji i kąta ( także servodrivy ) oraz jako głowice w twardych dyskach i właśnie sensory prądu. Największymi producentami tych sensorów są koncerny Honeywell, NXP Semiconductors i STMicroelectronics.

Bezpieczeństwo ludzi jest sprawą pierwszorzędnej wagi i w systemach bezpieczeństwa robotów stosuje się systemy redudantne a nawet wielokrotnie redudantne. Wcześniej pokazano fragment schematu invertera z użyciem przekaźnika zwierającego silnik synchroniczny celem awaryjnego hamowania.
W mechanicznych łącznikach prądu zmiennego ( na każde napięcie, nawet 750 KV ) po rozwarciu styków zapala się łuk (jeśli wystarczająco duży był prąd  w przerywanym obwodzie ), który po przejściu prądu zmiennego przez zero i dejonizacji przestrzeni międzystykowej zostanie przerwany i zgaszony. Typowy przekaźnik na prąd 10A-250Vac jest zdolny przy napięciu 250Vdc rozłączyć prąd stały o natężeniu tylko 100 mAdc czyli moc 25 W. Kuka stosowała przekaźniki typu V23077-A1007-A403 zdolne rozłączyć przy prądzie stałym o napięciu 250Vdc moc 100 Watt mimo iż przekaźnik jest na prąd 16Aac. Nie można więc bezmyślnie operować przekaźnikami aby nie były obiektem jednorazowego użytku. 

Albert Einstein mylił się twierdząc że tylko dwie rzeczy są nieskończone: wszechświat ( co do tego nie był pewny ) oraz ludzka głupota. Oczywiście pomysłowość ludzka też jest nieskończona.
Wymyślono "wyłączniki" nawet do sieci HVDC na napięcie 500 KVdc i gigantyczne prądy stałe !