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Die Flexibilität der Motion Control Chips

Motion Control Chips

Übliche Bewegungssteuerungs-Chips oder integrierte Schaltkreise (ICs) sind sehr flexibel und können zur Steuerung vieler anderer Systemtypen verwendet werden, 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.

The glue laying curve is analog, that is to say it varies steadily rather than stepping from one discrete point or ‘value’ to the next. However, most modern motion control systems are based on digital controllers not analogue ones and approximate curves by moving in small steps between set point values. This arrangement works well, and indeed is the foundation of most curve following motion control systems in use today.

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.

High accuracy pressure control is a common requirement for many physical processes in biochemical, semiconductor and process control industries. OEM machine designers need an off-the-shelf and cost-effective solution for both single and multiple chamber vessels that provides accurate PID (proportional, integral, derivative) control and flexible pressure control profiles. This can be achieved using a Magellan® PID controller IC, as available in the UK through INMOCO.

The Magellan® family of ICs is best known for providing high performance chip-based motion control. They are available in 1, 2, 3, and 4-axis versions and can be used with different types of motors (settable by the user’s software), including brushed, brushless DC, and stepper, and in systems as diverse as profile following, pick and place, robotic arms, laboratory and medical equipment. They are designed for demanding and precise applications and are equally at home on non-motion applications such pressure valve control and temperature monitoring.

The basic principle for pressure control of a reaction chamber is based on a linear pressure sensor that outputs an analogue voltage, signal conditioning, an analogue-to-digital conversion (A/D) circuit, a Magellan® PID controller IC, output signal conditioning and a voltage-controlled flow valve. A host PC or microprocessor is also needed to communicate to the PID controller IC and provide overall sequencing and control of the reaction chamber or chambers. The IC, rather than its usual duty of motor control, provides the pressure control profile generation and PID pressure control.

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.

The Magellan® IC’s flexible architecture can be used to set a desired pressure, create pressure profiles with linear or parabolic ramps and/or set breakpoint conditions such as ‘automatically change to a new target profile after a specified pressure set point is reached’.

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.

The Magellan® IC can also be used to control temperature. In fact, it is common to control both pressure and temperature in a single reaction chamber. This would take up two ‘motion axes’ of the Magellan® control IC. The principle of control is the same; the input sensor provides a real-time temperature reading and the output from the PID drives a heater/cooler. Further, in multi-chamber reaction vessels, ‘two axis’ control in each chamber is needed to provide temperature and pressure for the full system.

The Magellan® range of ICs offers solutions to many different requirements. For instance, the MC58113 is a single axis IC with an integral digital current loop and amplifier switch signal generation. It can provide positioning, velocity, and torque control of motors but is equally at home on other duties such as pressure and temperature control.

So haben wir gesehen, dass Bewegungssteuerungs-ICs tatsächlich sehr flexibel sind und in einer Vielzahl anderer Steuerungsanwendungen verwendet werden können. Die analogen Eingangssignale, die sich normalerweise auf Beschleunigungs- und Verzögerungsgeschwindigkeitsänderungen beziehen, können in Wirklichkeit für viele andere Prozessparameter repräsentativ sein. Diese Flexibilität in der Anwendung hat viele Vorteile, wie z. B. weniger Teile halten und Designer können Chips verwenden, mit denen sie bereits vertraut sind.

Prozessindustrie Informer

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