maxon motor control
maxon motor control
La tecnica – in breve
Il programma di maxon motor control prevede
servoamplificatori per operazioni di controllo di
motori DC ed EC maxon di alta reattività.
Programma
Circuito di controllo
Controllo di velocità
con encoder digitale
Compensazione I x R
Velocità
Il compito di un servoamplificatore di velocità
consiste nel mantenere una velocità predefinita più stabile possibile ed indipendente dalle
variazioni di carico del motore. A questo scopo
nell’elettronica di controllo del servoamplificatore viene confrontato continuamente il valore
teorico (velocità impostata, desiderata) con il
valore reale (velocità effettiva). Con la differenza così rilevata il controllo comanda lo stadio di
potenza del servoamplificatore in modo che il
motore riduca questa differenza. Abbiamo quindi un controllo di velocità ad anello chiuso.
Il motore è provvisto di un encoder digitale che
manda un certo numero di impulsi per ogni
giro. Di norma, gli encoder generano due treni
di tali impulsi che sono sfasati tra loro di 90°, al
fine di consentire il riconoscimento del senso di
rotazione.
– Sovente gli encoder digitali sono impiegati
nei controlli di posizionamento per dedurre e
misurare una traiettoria o angolo.
– Gli encoder digitali non subiscono alcuna
usura meccanica.
– Impiegato in associazione ad un controllo
digitale si evitano fenomeni di fuga.
– Se i segnali dei sensori Hall di un motore EC
servono per un controllo, sono comparabili
ad un encoder a bassa risoluzione.
Il motore è alimentato da una tensione proporzionale alla velocità nominale applicata.
Aumentando il carico al motore la velocità
tende a diminuire. Tuttavia la connessione della
compensazione fa aumentare la tensione in
uscita quando cresce la corrente del motore. La
compensazione deve essere regolata in base
alla resistenza ai terminali del motore. Il valore
di questa resistenza dipende dalla temperatura
e dal carico.
Principio: regolatore a encoder
Principio: Compensazione I x R
Posizione
Il controllo di posizione provvede a far coincidere la posizione istantanea misurata con una
posizione nominale, mediante la trasmissione
di opportuni valori correttivi al motore – proprio
come nel controllo di velocità.
La necessaria informazione relativa alla
posizione deriva normalmente da un encoder
digitale.
– Controllo di velocità su 4-Q per motori DC
– Comandi senza sensori per motori EC
– Controlli di velocità su 1-Q e 4-Q per
motori EC
– Controlli di posizione per motori DC ed EC
Tipo di motore
– DC maxon motor
– EC maxon motor
con o senza sensore
Tipo di regolazione
– Velocità
– Posizione
– Corrente
Sensori
– Encoder
– Tachimetrica DC
– Compensazione IxR
– Sensori Hall
Stadi di potenza
– Lineari
– Ad impulsi
– Ad 1 quadrante
– A 4 quadranti
Tipo di connessione
– Digitale
– Analogica
La precisione della velocità di questo tipo di
sistema varia di qualche punto percentuale.
– Economico e di ridotte dimensioni
– Non occorrono generatore tachimetrico
o encoder
– Regolazione meno precisa al cambio del
carico
– Solo regolazione della velocità
– Ideale per applicazioni low-cost che non
richiedono un controllo preciso della velocità
Corrente
Il controllo di corrente porta al motore una
corrente proporzionale al valore nominale. In
questo modo anche la coppia del motore si
mantiene proporzionale al valore nominale.
Il controllo di corrente migliora anche la dinamica di un circuito master di controllo di posizione
o velocità.
Principio del circuito di controllo
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La tecnica – in breve
Edizione agosto 2011 / soggetto a modifiche
maxon motor control
Stadi di potenza
Per il controllo dei transistor degli stadi di
potenza, le unità di controllo maxon funzionano
secondo uno dei seguenti principi:
Regolazione tachimetrica DC
Quadrante di funzionamento
Il motore deve essere dotato di una tachimetrica a corrente continua, che fornisca un segnale
proporzionale alla velocità. Nel sistema modulare maxon il rotore tachimetrico è montato direttamente sull’albero del motore, posizionando
così molto in alto la frequenza di risonanza.
– Soluzione classica di una regolazione molto
precisa
– Vita limitata del generatore tachimetrico DC
– Non adatto ad impieghi di posizionamento
– Non digitale
– Ideale per elevate esigenze di dinamica della
velocità
Funzionamento a 4-Q
– Controllo del motore e della frenata in entrambi i sensi di rotazione
– Indispensabile negli impieghi di posizionamento
Funzionamento a 1-Q
– Controllo della sola rampa di accelerazione –
decelera per inerzia – (quadrante I o
quadrante III)
– Inversione del senso di rotazione mediante
segnale digitale
– Tipico: amplificatore per motori EC
Per ulteriori approfondimenti, vedi pagina 279.
Principio: regolazione tachimetrica DC
Edizione agosto 2011 / soggetto a modifiche
Funzionamento su 4 quadranti
Stadio di potenza lineare
La tensione di esercizio viene suddivisa tra motore e stadio di potenza. Il circuito di controllo
modifica la tensione ai terminali del motore (UM)
in modo lineare e proporzionale. La tensione
applicata allo stadio di potenza (UT) provoca
dispersione.
– Elevata corrente e bassi voltaggi del motore
causano delle perdite di potenza
– Concezione semplice ed economica dello
stadio di potenza
Principio: stadio di potenza lineare
Comando ad impulsi
Il circuito di controllo accende e spegne il motore a brevi intervalli di tempo (impulsi). Quando
si allunga la durata della fase di motore spento
la velocità del motore si riduce. Il valore medio
della tensione risultante è proporzionale al
tempo acceso/spento. Le dispersioni di potenza
dovute alla generazione di calore sono basse.
– Stadio di potenza più complesso
– Elevato rendimento
Principio: stadio di potenza ad impulsi
La tecnica – in breve
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