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Die Flexibilität der Motion Control Chips

Motion Control Chips

Off-the-shelf Motion Control Chips oder integrierte Schaltungen (ICs) sind sehr flexibel und können in der Tat verwendet werden, um viele andere Arten von System zu kontrollieren, wie Gerard Bush von INMOCO hier veranschaulicht.

Bewegungssteuerungssysteme verlassen sich auf die Änderung der Geschwindigkeit eines oder mehrerer Motoren, um ein gegebenes Ergebnis zu erzielen. Zum Beispiel verwenden Leimverlegung und Profil nach typischerweise zwei motorisch angetriebene Linearantriebe, die senkrecht zueinander angeordnet sind.

Wenn du nur einen Motor mit konstanter Geschwindigkeit aktivierst, ergibt sich eine geradlinige Bewegung in einer Richtung. Aktiviere beide Motoren mit der gleichen Geschwindigkeit und du bekommst eine diagonale Gerade. Aktiviere sie beide, aber sie ändern ihre relative Geschwindigkeit und man bekommt eine geschwungene Linie, die für die Verlegung von Leim um die Peripherie eines großen Vinyl-Buchstaben vor der Montage auf einem Brett, um ein Zeichen zu machen erforderlich ist.

Die Leimverlegungskurve ist analog, das heißt, sie variiert stetig, anstatt von einem diskreten Punkt oder "Wert" zum nächsten zu treten. Allerdings basieren die meisten modernen Bewegungssteuerungssysteme auf digitalen Steuerungen nicht analoge und ungefähre Kurven, indem sie sich in kleinen Schritten zwischen Sollwerten bewegen. Diese Anordnung funktioniert gut, und in der Tat ist das Fundament der meisten Kurve nach Motion Control Systemen im Einsatz heute.

Das gleiche Prinzip der Kurve, das mit einer Reihe von kleinen diskreten Schritten folgt, kann auf viele andere analoge Systeme einschließlich Druck- und Temperaturregelung angewendet werden. Um zu verstehen, wie dies funktionieren kann, können wir uns ein Beispiel anschauen, in dem ein Standard-IC verwendet wird, um den Druck einer Reaktionskammer zu kontrollieren.

Eine hochpräzise Druckregelung ist eine häufige Voraussetzung für viele physikalische Prozesse in der biochemischen, Halbleiter- und Prozessregelungsindustrie. OEM-Maschinen-Designer benötigen eine off-the-shelf und kostengünstige Lösung für Einzel-und Mehrkammer-Gefäße, die genaue PID (Proportional-, Integral-, Derivat-) Kontrolle und flexible Druckkontrolle Profile bietet. Dies kann mit einem Magellan® PID Controller IC erreicht werden, wie es in Großbritannien über INMOCO verfügbar ist.

Die Magellan®-Familie von ICs ist am besten für die Bereitstellung von Hochleistungs-Chip-basierten Motion Control bekannt. Sie sind in den Versionen 1, 2, 3 und 4-Achse erhältlich und können mit verschiedenen Motoren verwendet werden (einstellbar durch die Software des Benutzers), inklusive gebürstetem, bürstenlosem DC und Stepper sowie in Systemen, Pick-and-Place, Roboterarme, Labor und medizinische Geräte. Sie sind für anspruchsvolle und präzise Anwendungen ausgelegt und gleichermaßen zu Hause bei Nichtbewegungsanträgen wie Druckventilsteuerung und Temperaturüberwachung.

Das Grundprinzip für die Druckregelung einer Reaktionskammer basiert auf einem linearen Drucksensor, der eine analoge Spannung, Signalaufbereitung, eine Analog-Digital-Wandlung (A / D) -Schaltung, einen Magellan® PID-Regler IC, Ausgangssignalkonditionierung ausgibt Und ein spannungsgesteuertes Durchflussventil. Ein Host-PC oder Mikroprozessor ist auch erforderlich, um mit dem PID-Controller-IC zu kommunizieren und eine Gesamt-Sequenzierung und Steuerung der Reaktionskammer oder -kammern bereitzustellen. Der IC, anstatt seine übliche Motorsteuerungsregelung, liefert die Druckregelprofilerzeugung und die PID-Druckregelung.

In einem Druckregelsystem empfängt der IC eine Parallelwort-Eingabe von der analogen Spannung, nachdem er in ein digitales Signal umgewandelt wurde. Sein Ausgabemodus wird verwendet, um eine Befehlsspannung an das Ventil zu erzeugen, indem ein SPI-Eingangs-Treiberchip verwendet wird. (SPI oder Serial Peripheral Interface Bus ist eine synchrone serielle Kommunikationsschnittstelle für Kurzstreckenkommunikation, vor allem in eingebetteten Systemen.)

Es ist möglich, mehrere verschiedene Arten von Ventilsteuersignalen wie 4-20mA und +/- 10V DC-Signale zu verwenden, deren Auswahl den zu verwendenden SPI-Treiberchip vorschreibt.

Die flexible Architektur des Magellan® IC kann verwendet werden, um einen gewünschten Druck einzustellen, Druckprofile mit linearen oder parabolischen Rampen zu erzeugen und / oder Haltepunktbedingungen einzustellen, wie z. B. "automatisches Wechseln zu einem neuen Zielprofil, nachdem ein bestimmter Drucksollwert erreicht wurde".

Die PID-Abtast- / Ausgaberate ist einstellbar und muss auf die Bedürfnisse einzelner Systeme abgestimmt werden. Bei typischen Druckreglern bedeutet dies, dass die PID-Loop-Abtastzeit zwischen 10msec und 1sec eingestellt wird.

Der Magellan® IC kann auch zur Temperaturkontrolle verwendet werden. Tatsächlich ist es üblich, sowohl den Druck als auch die Temperatur in einer einzigen Reaktionskammer zu steuern. Dies würde zwei "Bewegungsachsen" des Magellan®-Steuer-ICs erfordern. Das Prinzip der Kontrolle ist das gleiche; Der Eingangssensor liefert eine Temperaturanzeige in Echtzeit und der Ausgang vom PID treibt einen Heizer / Kühler an. In Mehrkammer-Reaktionsgefäßen ist außerdem eine Zweiachsensteuerung in jeder Kammer erforderlich, um Temperatur und Druck für das gesamte System bereitzustellen.

Das Magellan® IC-Sortiment bietet Lösungen für viele unterschiedliche Anforderungen. Zum Beispiel ist der MC58113 ein Einachs-IC mit einer integrierten digitalen Stromschleife und Verstärker-Schaltersignal-Erzeugung. Es kann die Positionierung, Geschwindigkeit und Drehmomentsteuerung von Motoren bereitstellen, ist aber gleichermaßen zu Hause auf anderen Aufgaben wie Druck- und Temperaturregelung.

So haben wir gesehen, dass Motion Control ICs in der Tat sehr flexibel sind und in einer Vielzahl von anderen Steuerungsanwendungen eingesetzt werden können. Die analogen Eingangssignale, die normalerweise Beschleunigungs- und Verzögerungsgeschwindigkeitsänderungen betreffen, können in Wirklichkeit für viele andere Prozessparameter repräsentativ sein. Diese Flexibilität der Nutzung hat viele Vorteile wie reduzierte Teile halten und Designer in der Lage, Chips, mit denen sie bereits vertraut sind.

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