تطبيق محركات السيرفو ذات القيمة المطلقة

نظام السيرفو هو جهاز تحكم يعمل وفقًا لتعليمات الأوامر، ويُستخدم في التحكم بالمحركات. تُركّب مستشعرات على المحرك والآلة المُتحكّم بها، وتُقارن نتائج الكشف بقيم الأوامر في مُضخّم السيرفو. يُلاحظ أن محركات السيرفو تُتحكّم بها إشارات التغذية الراجعة، مما يُميّزها عن محركات السائر التي تعتمد على إشارات نبضات الدخل للتحكم.

تسمح محركات السيرفو بالتحكم الدقيق للغاية في السرعة والموضع، وتحويل الجهد

تحويل الإشارات إلى عزم دوران وسرعة لتشغيل الجسم المُتحكّم به. يتم التحكم في سرعة دوار محرك المؤازرة بواسطة إشارة الإدخال، ويمكنه الاستجابة بسرعة. في أنظمة التحكم الآلي، تُستخدم هذه الإشارات

كمحركات وتمتلك خصائص مثل الثوابت الزمنية الكهروميكانيكية الصغيرة، والخطية العالية، والجهد الابتدائي، مما يمكنها من تحويل الإشارات الكهربائية المستقبلة إلى إزاحة زاوية أو مخرجات سرعة زاوية على عمود المحرك.

المكون الرئيسي لمحرك سيرفو ذي قيمة مطلقة هو مُرمِّز القيمة المطلقة. يعمل هذا المُرمِّز كمستشعر مهم لزوايا الوضع الميكانيكي، والأطوال، وردود الفعل للسرعة في التطبيقات الصناعية، ويلعب دورًا حاسمًا في التحكم الدقيق بالمحرك.

منذ عام ٢٠١٨، أدى استخدام محركات السيرفو ذات القيمة المطلقة في آلات المسرح إلى تطوير محركات السيرفو في هذا المجال. تتميز هذه المحركات بدقتها العالية وموثوقيتها العالية وسرعة استجابتها، مما يُمكّنها من تلبية متطلبات آلات المسرح في سيناريوهات الأداء المعقدة، مثل التحكم الدقيق في رفع المسرح وانزلاقه ودورانه، مما يضمن سلاسة الأداء وسلامته.

الفرق بين مُرمِّزات القيمة المطلقة ومُرمِّزات التزايد

• مُشفِّرات تزايدية:
• مبدأ العمل:تمثل تغيرات الموقع من خلال إشارات النبضات الصادرة، مما يتطلب عدًّا مستمرًا من الأجهزة اللاحقة لتحديد الموقع. هذه طريقة لقياس معلومات الموقع النسبي.
• المزايا والعيوب:
• المزايا:عادةً ما تكون أرخص من أجهزة ترميز القيمة المطلقة، كما أن أداؤها كافٍ للتطبيقات التي تتطلب دقة منخفضة.
• العيوبيتطلب إعادة ضبط عند كل تشغيل؛ وإلا، لا يمكن تحديد الموضع الدقيق لعمود المحرك. قد تحدث أخطاء مثل العدادات المفقودة والعدادات التراكمية.
• مُرمِّزات القيمة المطلقة:
• مبدأ العمل:تُحدَّد نقطة مرجعية بعد تهيئة الجهاز، وتعتمد جميع معلومات الموقع اللاحقة على الموقع المطلق بالنسبة لهذه النقطة المرجعية. لا داعي للعد المستمر بواسطة الأجهزة اللاحقة، إذ يُمكن قراءة قيمة الموقع الحالي مباشرةً. هذه طريقة لقياس معلومات الموقع المطلق.
• المزايا والعيوب:
• المزايايمكن معرفة الموضع الدقيق لعمود المحرك في أي وقت دون الحاجة إلى إعادة ضبط. في التطبيقات التي تتطلب تحديد مواضع متعددة، يُحسّن هذا النظام من سرعة الاستجابة واستقرارها. لا توجد أخطاء مثل العدادات المفقودة أو العدادات التراكمية.
• العيوب:تكلفة أعلى، خاصة بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب دقة عالية، حيث يكون السعر أعلى من ذلك.

أهمية مفهوم "المطلق" في مُرمِّزات القيمة المطلقة

• الاستقلال والتفردجميع قيم المواضع داخل مُرمِّز القيمة المطلقة تُحدَّد "بشكل مطلق" داخل المُرمِّز بعد خروجه من المصنع. بعد تهيئة نقطة المرجع، يكون كل موضع مُستقلاً وفريدًا. لا تعتمد كل قراءة تحديث للبيانات، داخليًا وخارجيًا، على قراءات البيانات السابقة.
• تجنب تراكم الأخطاءبالمقارنة مع مُرمِّزات التزايد، لا تُعاني مُرمِّزات القيمة المطلقة من أخطاء تراكمية ناتجة عن انقطاع التيار الكهربائي أو التداخل. كل قراءة مستقلة ولا تتأثر بالقراءات السابقة.
• سيناريوهات التطبيق:
• سرعة عالية وكفاءة من حيث التكلفةيوفر قيمًا رمزية مطلقة لكل موضع محور دون الحاجة إلى العد، مما يسمح بقراءات داخلية مباشرة عالية السرعة ومخرجات خارجية. هذا يُخفف العبء الحسابي على وحدات تحكم أجهزة الاستقبال اللاحقة، ويُخفّض تكلفة مكونات الإدخال الإضافية، مما يجعله مناسبًا للروبوتات الصناعية العاملة في عمليات متوازية متعددة المحاور وفي مجالات تحكم متزامنة متعددة المحاور.
• السلامة والموثوقيةبعد تشغيل الطاقة أو في حال انقطاعها، يُمكن الحصول على الموقع الدقيق الحالي دون الحاجة إلى الرجوع إلى وحدة التحكم. لا يتأثر هذا النظام بالتداخل في البيئات الكهربائية الصناعية المعقدة، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات مثل أنظمة ميل توربينات الرياح، وتحديد المواقع المتزامنة لآلات الموانئ، وآلات الرفع، وآلات البناء (الرافعات البرجية)، والمصاعد، والآلات الهندسية، ومعادن الصلب، والبتروكيماويات، والطاقة الكهرومائية، وأجهزة دوران مدافع الرادار للمعدات الطبية، وأجهزة دوران تتبع الطاقة الشمسية، والروبوتات الصناعية الكبيرة في الصناعات الثقيلة، والصناعة النووية، وصناعة السيارات.
• ميزات الحافلات عالية السرعة:يدعم حافلات المجال الصناعي القياسية مثل Canopen، وProfibus-DP، وProfinet، وEthernet الصناعية، وEndat2.2، وHiperface، وBiss، وبروتوكولات نقل البيانات عالية السرعة المخصصة مع أمان بيانات CRC عبر RS485، وهو ما لا يمكن للمشفرات التزايدية تحقيقه.
• ميزات دقة البت العاليةيُخرِج إشارات رقمية مباشرةً دون عدّ داخلي وخارجي، دون التأثر بقيود قراءة "النبضات" و"التراكم" في سيناريوهات الاستجابة عالية السرعة. يُتيح هذا دقة عالية للبتات، مُلبّيًا متطلبات تحديد المواقع بدقة عالية السرعة وتقليل اهتزازات الخطوة في محركات السيرفو والروبوتات، مثل الحسابات الدقيقة لمشتقات الموضع عالية الرتبة (صلابة الحركة) مثل التسارع والاهتزاز، بالإضافة إلى تحديد المواقع بدقة للحد الأدنى من الاهتزاز في الطرف الأمامي للأذرع الروبوتية.
• 

توصيات الاختيار والاستخدام

• تجنب الارتباك:
• الارتباك 1:يجب التمييز بين "وضع التشغيل المطلق" لأجهزة الاستقبال والطبيعة "المطلقة" لمشفرات القيمة المطلقة في محركات السيرفو. يمكن تحقيق وضع التشغيل "المطلق" لأجهزة الاستقبال من خلال مشفر تزايدي مزود بجهاز عد وتجميع خاص به وذاكرة بطارية. ومع ذلك، تنطوي هذه الطريقة على احتمال حدوث أخطاء في العد والتراكم، وتعطل مصدر طاقة جهاز العد، وعدم القدرة على الاستجابة بسرعات عالية، وهو ما يختلف عن مشفر القيمة المطلقة الحقيقي.
• الارتباك 2:التمييز بين مُشفِّرات الدورة الواحدة المطلقة المُدمجة مع أجهزة عد وتجميع داخلية وخارجية، ومُشفِّرات الدورات المتعددة المطلقة الحقيقية. تفقد الأولى "استقلاليتها" و"تفردها" بعد تجاوز 360 درجة، معتمدةً على العد لتحديد معلومات الموضع المطلق للدورة الواحدة ضمن إجمالي عدد الدورات، مما يُتيح إمكانية حدوث أخطاء في العد وانقطاعات في مصدر الطاقة أثناء التشغيل. في المقابل، تُواصل مُشفِّرات الدورات المتعددة المطلقة الحقيقية توفير ترميز مطلق "مستقل" و"فريد" بعد تجاوز 360 درجة دون الاعتماد على بيانات سابقة للتراكم.
• تأكد من "الترميز المطلق"عند اختيار واستخدام مُرمِّزات القيمة المطلقة، من الضروري التأكد من أن بنيتها الداخلية تُمثِّل نظام "ترميز مطلق" حقيقي. هذا يضمن موثوقية مطلقة ودقة عالية في البيانات، مع ضمان استقلالية جميع المواضع وتميزها دون الاعتماد على العد (سواءً داخليًا أو خارجيًا، مع بطارية أو بدونها).