전기 액추에이터 제어가 작동하는 방식: 배선, 방향, 제한 및 보호

전기 액추에이터 제어 전자기기는 명령 소스와 모터 사이에 위치합니다. 그들의 기본 임무는 모터가 언제 작동해야 하는지, 어느 방향으로, 언제 멈춰야 하는지, 그리고 어떤 조건이 움직임을 차단해야 하는지를 결정하는 것입니다..

보다 광범위한 제어 시스템 엔지니어링 워크플로우에 대해서는 액츄레이터 제어 시스템 가이드.

가장 간단한 두 개의 와이어 DC 배열에서는, 확장 및 축소가 모터 극성을 반전시켜 생성됩니다. 더 고급 시스템은 릴레이 또는 반도체 드라이브, 명령 입력, 전류 보호, 피드백 신호, 다중 채널, 상태 출력을 추가합니다.

정의: 전기 액추에이터 제어 장치는 명령을 수신하고, 모터 전력을 전환 또는 조절하며, 정지/보호 논리를 적용한 후, 피드백이 가능한 경우에는 움직임 정보를 사용하여 결과를 제어하거나 검증합니다.

이 정의는 제어 장치를 범용 박스로 생각하는 것보다 더 유용합니다. 전기 인터페이스는 실제 시스템에서 사용되는 모터, 전원 소스, 한계, 피드백 및 명령 방법과 일치해야 합니다.

버튼 클릭에서 선형 움직임까지

기본 명령-움직임 경로는 다음과 같습니다:

명령 소스
    |
    v
제어 논리 / 스위칭
    |
    +---- 보호 및 한계
    |
    v
모터 전원 단계
    |
    v
DC 모터 -> 기어박스 -> 나사 -> 선형 이동
    ^
    |
선택적 피드백

명령 소스는 록커 스위치, 푸시 버튼, 내장 패널, PLC 출력, 유선 핸드셋 또는 원격 수신기일 수 있습니다. 스위칭 단계는 그런 다음 요구된 방향으로 모터에 전력을 라우팅합니다.

제어 장치는 명령 입력, 전력 및 모터 출력을 정의된 인터페이스를 통해 연결합니다.

간단한 수동 회로에서는 스위치 자체가 극성을 반전시킬 수 있습니다. 좀 더 구조화된 시스템에서는 저전류 버튼이 제어 전자기기에 수행할 작업을 전달하고, 릴레이나 H-브리지가 모터 전류를 처리합니다.

이 분리가 중요한 이유는 명령 신호와 모터 전력이 서로 다른 전기 작업이기 때문입니다. 작은 논리 입력이 모션을 요청할 수 있지만 모터에 필요한 전류를 전송할 수는 없습니다.

기본 방향 반전 작동 방식

많은 브러시드 DC 선형 모션 장치가 두 개의 모터 리드를 사용합니다. 한 극성이 로드를 확장하면 반대 극성이 로드를 수축시킵니다.

개념적으로:

정확한 정지 상태는 회로에 따라 다릅니다. 일부 설계는 모터를 분리하고 유유히 이동하게 합니다. 다른 설계는 전기적으로 제동합니다. 그 동작은 가정하기보다는 정의되어야 합니다.

스위치 또는 릴레이 제어

반전 스위치 또는 릴레이 배열이 극성을 기계적으로 바꿀 수 있습니다. 이는 중간 위치를 측정할 필요가 없는 간단한 확장/수축 모션에는 충분합니다.

H-브릿지 제어

H-브릿지는 모터 전류를 전자적으로 반전시킵니다. 속도 제어, 전류 감지, 제동 모드 및 오류 처리를 위해 펄스 폭 변조도 지원할 수 있습니다.

H-브릿지는 기능을 추가하지만 전환 타이밍, 전류 정격, 열 한계 및 보호와 같은 추가 설계 요구 사항을 발생시킵니다.

기본 배선 표

정확한 터미널 이름은 제품에 따라 다르지만, 엔지니어링 역할은 일관됩니다.

이것은 기능 테이블, 보편적인 핀 배치가 아닙니다. 일반 테이블만을 기준으로 익숙하지 않은 장치를 배선하지 마십시오. 선택한 구성 요소에 대한 정확한 배선 도식과 인터페이스 데이터를 사용하십시오.

내부 최종 한계는 피드백과 동일하지 않습니다.

초보자가 자주 저지르는 실수는 모든 '한계'를 제어 시스템에서 사용할 수 있는 위치 센서로 취급하는 것입니다.

일부 액추에이터는 메커니즘이 완전히 확장되거나 수축될 때 모터 전류를 단순히 중단하는 내부 끝 스위치를 포함합니다. 해당 구조에서는 외부 제어 전자기기가 별도의 한계 신호를 받지 않을 수도 있습니다.

다른 시스템은 다음을 노출합니다:

• 양극 및 음극 한계 입력;
• 홈/참조 스위치;
• 홀 효과 펄스;
• 포텐셔미터 위치;
• 인코더 신호;
• 전류 또는 장애물 정보.

종단 한계, 모터 리드 및 모든 피드백 인터페이스는 모션 시스템을 배선하기 전에 이해해야 합니다.

차이는 중요합니다. 내부 끝 스위치가 여행을 중단할 수 있지만 감독 논리에게 정확한 중간 위치를 알리지 않을 수 있습니다.

피드백의 추가

피드백은 액추에이터에서 제어 전자기기로의 정보 경로를 생성합니다.

센서 및 논리에 따라, 피드백은 다음을 지원할 수 있습니다:

• 측정된 위치;
• 속도 계산;
• 중간 위치 명령;
• 미리 설정된 위치;
• 위치 오류 감지;
• 다축 조정;
• 진단;
• 더 많은 제어된 고장 복구.

Progressive Automations와 SMC는 액추에이터 제어 능력이 사용 가능한 피드백과 통합 전자 장치에 따라 변화함을 보여주는 반면, Firgelli와 Tolomatic은 엔드 리미트와 액추에이터 구조가 움직임 체인에 어떻게 맞는지를 보여줍니다.

따라서 피드백은 인터페이스로 지정해야 합니다: 센서 유형, 전기 신호, 비율, 방향, 필요한 공급, 및 고장 동작.

전력 매칭: 제어 전압은 질문의 일부일 뿐입니다.

명목 전압이 올바르게 보이는 경우에도 모션 회로는 실패할 수 있습니다.

전력 경로는 다음을 확인해야 합니다:

• 허용 DC 전압 범위;
• 정상 동작 전류;
• 시동 전류;
• 최대 또는 정지 전류;
• 동시에 작동할 수 있는 모터 수;
• 케이블 전압 강하;
• 커넥터 전류 정격;
• 퓨즈 또는 전류 제한 동작;
• 열 방산;
• 작동 주기.

공급 및 드라이브 단계는 실제 작동 및 과도 전류 수요에 맞추어야 합니다.

작은 논리 회로는 스위칭 단계와 공급이 해당 하중에 맞춰져 있을 때만 큰 하중을 명령할 수 있습니다.

프로젝트 수준의 전기적 매칭을 위해 ServoCylMotion의 시스템 호환성 리소스 동일한 명목 전압이 두 구성 요소를 조합할 수 있다는 가정을 하지 마십시오.

배선 전에 보호 기능을 정의해야 합니다.

보호 기능은 하나의 단일 기능이 아닙니다. 서로 다른 아키텍처는 서로 다른 계층을 제공할 수 있습니다.

일반적인 질문은 다음과 같습니다:

• 단락 시 어떻게 되나요?
• 모터 전류가 제한되나요?
• 정지가 어떻게 감지되나요?
• 기계가 장애물에 부딪히면 어떻게 되나요?
• 과열이 감지되나요?
• 공급 전압이 떨어지면 어떻게 되나요?
• 재설정될 때까지 결함이 잠금 상태로 유지되나요?
• 전원이 복귀한 후 움직임이 자동으로 재시작될 수 있나요?
• 외부 비상 정지 인터페이스가 필요한가요?

다른 제어 제품이 제공하는 기능이 있다고 해서 해당 제품이 그런 기능을 제공한다고 가정하지 마십시오. 특정 하드웨어 및 시스템 동작을 검증하십시오.

패널 또는 명령 인터페이스 옵션이 통합된 OEM 프로젝트의 경우, 봐야 합니다. 내장형 제어 패널. 상업 페이지는 제품 선택을 소유하고; 이 기사는 전기적 역할이 어떻게 맞는지에 초점을 맞추고 있습니다.

채널 수: 하나의 출력은 조정된 다축 제어와 동일하지 않습니다.

제어 유닛은 하나의 모터 출력 또는 여러 개의 모터 출력을 가질 수 있습니다. 채널 수는 물리적으로 사용 가능한 출력의 개수를 알려주지만, 그 자체로 채널이 어떻게 작동하는지는 알려주지 않습니다.

가능한 모드에는 다음이 포함됩니다:

• 하나의 독립 모터;
• 여러 독립 모터;
• 같은 명령을 받는 여러 모터;
• 피드백 기반의 조정된 움직임.

진정한 동기화는 별도의 제어 문제입니다. 두 모터에 동일한 전압을 보내는 것은 마찰, 하중 또는 기계적 효율이 다를 때 동일한 이동을 보장하지 않습니다.

여러 모터의 조정된 동작이 필요한 시스템의 경우, 사용하십시오 다중 모터 동기화 기능 채널 수를 동기화의 증거로 취급하는 것보다.

명령 소스는 모터 원리를 변경하지 않고도 변할 수 있습니다.

동일한 기본 모터-전력 단계는 때때로 다른 명령 소스에서 구동될 수 있습니다:

• 로커 스위치;
• 임베디드 키패드;
• PLC;
• 유선 핸드셋;
• 원격 수신기.

원격 제어는 가능한 명령 소스 중 하나입니다; 기본 모터-전력 및 보호 로직은 여전히 정의되어야 합니다.

명령 인터페이스는 여전히 정의된 전압 레벨, 로직, 우선 순위 및 명령 상실 동작이 필요합니다. 예를 들어, 무선 제어는 쌍결, 타임아웃 및 간섭 문제를 추가하지만, 모터-전력 경로를 올바르게 크기를 조정해야 할 필요를 제거하지는 않습니다.

상업용 무선 옵션은 다음에 나열되어 있습니다. 무선 모터 제어 페이지에서.

여섯 가지 일반적인 배선 및 선택 실수

1. 커넥터가 호환성을 증명한다고 가정하기

두 개의 플러그는 기계적으로 결합될 수 있지만 서로 다른 핀 할당 또는 신호 유형을 전달할 수 있습니다.

2. 전압은 확인하지만 전류는 확인하지 않기

전원 공급 장치나 스위칭 장치는 시작 또는 피크 모터 수요를 처리할 수 없을 수 있습니다.

3. 내부 최종 한계를 외부 피드백으로 취급하기

내부 정지는 모터 전류를 차단할 수 있지만 제어 로직에 위치 데이터를 제공하지는 않습니다.

4. 모터 극성을 무시하기

두 개의 모터 리드를 뒤집으면 움직임 방향이 반전될 수 있지만 피드백 및 한계 신호는 그 자체의 배선 규칙을 가지고 있습니다.

5. 도체 크기를 확인하지 않고 더 긴 케이블 추가하기

긴 배선은 전압 강하를 증가시킬 수 있으며 모터 성능이나 신호 품질에 영향을 줄 수 있습니다.

6. 다채널이 동기화를 의미한다고 가정할 때

피드백 및 조정 로직이 특별히 지원되지 않는 한, 여러 출력은 독립적일 수 있습니다.

제어 기본 확인 목록

전원을 연결하기 전에 확인하십시오:

• 공급 전압 범위;
• 지속 전류 및 피크 전류;
• 모터 리드 식별;
• 방향/극성 규칙;
• 제한이 내부인지 외부 배선인지;
• 피드백 유형 및 신호;
• 명령 입력 유형;
• 채널 수 및 채널 동작;
• 퓨즈/전류/열 보호;
• 커넥터 및 핀 배치;
• 케이블 게이지 및 길이;
• 장애 및 재시작 동작.

이 항목 중 어떤 것이라도 알 수 없으면 시험과 오류로 테스트하기보다는 인터페이스 정의 단계에서 중지하십시오.

프로젝트 특정 제어 구조가 필요한 OEM 설계의 경우, ServoCylMotion 제어 시스템 OEM 지원은 이 소개 배선 프레임워크를 넘어 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

전기 액추에이터 제어 전자 장치는 실제로 무엇을 합니까?

모션 요청을 수신하고, 모터 전력 경로를 제어하며, 방향을 결정하고, 정지 및 보호 로직을 적용하고, 피드백 또는 상태 신호를 처리할 수 있습니다.

기본 두 전선 DC 액추에이터에서 방향은 어떻게 반전됩니까?

일반적인 방법은 두 모터 리드에 적용되는 극성을 반전시키는 것입니다. 이는 적절한 반전 스위치, 릴레이 배열 또는 H-브리지로 수행할 수 있습니다. 정확한 배선은 선택한 하드웨어를 따라야 합니다.

내부 제한 스위치는 항상 제어 유닛에 별도의 배선이 필요합니까?

아니요. 일부 설계에서는 내부 제한이 모터 전류를 직접 차단하고 외부 신호를 제공하지 않습니다. 다른 설계에서는 한계 또는 위치 신호를 노출합니다. 액추에이터 배선 도면을 확인하십시오.

한계 스위치와 위치 피드백의 차이는 무엇입니까?

한계 스위치는 일반적으로 종단점 또는 보호 조건을 나타냅니다. 위치 피드백은 액추에이터가 이동하는 동안 어디에 있는지를 센서 유형에 따라 정보로 제공합니다.

전압과 커넥터 모양을 일치시키는 것만으로 충분합니까?

아니오. 현재 용량, 핀배치, 극성, 피드백, 신호 유형, 채널 동작, 보호 및 모든 통신 요구 사항을 확인하십시오.

피드백이 언제 필요합니까?

피드백은 시스템이 실제 움직임을 알아야 하거나 수정해야 할 때 중요해집니다. 예를 들어 중간 위치 설정, 속도 측정, 사전 설정, 진단 또는 조정된 움직임이 있습니다.

참고문헌

• Progressive Automations — 전기 리니어 액추에이터를 위한 제어 시스템 가이드
• Actuonix — 리니어 액추에이터 제어 옵션
• SMC — 통합 컨트롤러가 있는 전기 액추에이터
• Firgelli — 리니어 액추에이터 101
• Tolomatic — 전기 리니어 액추에이터 설명
• Matara — 리니어 액추에이터 제어 방법