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La flessibilità dei chip di controllo di movimento

Chip di controllo del movimento

Chip di controllo del movimento o circuiti integrati (IC) standard sono altamente flessibili e possono essere utilizzati per controllare molti altri tipi di sistemi, come illustrato qui da Gerard Bush di INMOCO.

I sistemi di controllo del movimento si basano sul cambiare la velocità di uno o più motori per ottenere un determinato risultato. Ad esempio, la posa di colla e il profilo di seguito usano tipicamente due attuatori lineari motori orientati perpendicolarmente l'uno all'altro.

Se si attiva un solo motore ad una velocità costante, il risultato è un movimento lineare in una direzione. Attivare entrambi i motori alla stessa velocità e si ottiene una linea retta diagonale. Attivare entrambi ma continuare a cambiare la loro velocità relativa e si ottiene una linea curva che può essere necessario per posare la colla intorno alla periferia di una grande lettera vinilica prima di montare su una scheda per fare un segno.

La curva di posa della colla è analogica, vale a dire varia in modo costante piuttosto che passare da un punto discreto o "valore" a quello successivo. Tuttavia, la maggior parte dei moderni sistemi di controllo del movimento si basano su controller digitali non analogici e curve approssimative spostandosi a piccoli passi tra i valori di set point. Questa disposizione funziona bene, e in effetti è il fondamento della maggior parte della curva che segue i sistemi di controllo del movimento attualmente in uso.

Lo stesso principio di curva che segue, utilizzando una serie di piccoli passi discreti, può essere applicato a molti altri sistemi analogici, compresi il controllo della pressione e della temperatura. Per capire come questo possa funzionare possiamo vedere un esempio in cui un IC standard viene utilizzato per controllare la pressione di una camera di reazione.

Il controllo della pressione ad alta precisione è un requisito comune per molti processi fisici nei settori della biochimica, dei semiconduttori e del controllo di processo. I progettisti di macchine OEM necessitano di una soluzione pronta ed economicamente vantaggiosa per recipienti a camera singola e multipla che forniscono un controllo PID (proporzionale, integrale, derivato) accurato e profili di controllo della pressione flessibili. Ciò può essere ottenuto utilizzando un controller IC Magellan® PID, disponibile nel Regno Unito tramite INMOCO.

La famiglia di IC Magellan® è meglio conosciuta per fornire un controllo del movimento basato su chip ad alte prestazioni. Sono disponibili nelle versioni 1, 2, 3 e 4-axis e possono essere utilizzati con diversi tipi di motori (impostabili dal software dell'utente), inclusi DC brushless, brushless e stepper, e in sistemi diversi come il profilo seguente, pick and place, armi robotiche, attrezzature da laboratorio e mediche. Sono progettati per applicazioni esigenti e precise e sono ugualmente a loro agio in applicazioni non di movimento come il controllo della valvola di pressione e il monitoraggio della temperatura.

Il principio base per il controllo della pressione di una camera di reazione è basato su un sensore di pressione lineare che emette una tensione analogica, un condizionamento del segnale, un circuito di conversione analogico / digitale (A / D), un controller Magellan® PID IC, segnale di uscita condizionato e una valvola di flusso a tensione controllata. È anche necessario un PC host o un microprocessore per comunicare con l'IC del controller PID e fornire il sequenziamento e il controllo complessivi della camera di reazione o delle camere. L'IC, piuttosto che il suo solito compito di controllo del motore, fornisce la generazione del profilo di controllo della pressione e il controllo della pressione PID.

In un sistema di controllo della pressione, l'IC riceve un ingresso a parola parallela dalla tensione analogica dopo che viene convertito in un segnale digitale. La sua modalità di uscita viene utilizzata per creare una tensione di comando alla valvola usando un chip di unità di ingresso SPI. (Il bus SPI o Serial Peripheral Interface è un'interfaccia di comunicazione seriale sincrona utilizzata per la comunicazione a breve distanza, principalmente nei sistemi embedded.)

È possibile utilizzare diversi tipi di segnali di controllo della valvola, come segnali 4-20mA e +/- 10V DC, la cui scelta presuppone l'utilizzo del chip drive SPI.

L'architettura flessibile di Magellan® IC può essere utilizzata per impostare la pressione desiderata, creare profili di pressione con rampe lineari o paraboliche e / o impostare condizioni di breakpoint come 'cambia automaticamente in un nuovo profilo di destinazione dopo che è stato raggiunto un setpoint di pressione specificato'.

Il campione / uscita PID è regolabile e deve essere sintonizzato per soddisfare le esigenze dei singoli sistemi. Per i regolatori di pressione tipici, questo significa impostare il tempo di campionamento del ciclo PID tra 10msec e 1sec.

Magellan® IC può anche essere usato per controllare la temperatura. Infatti, è comune controllare sia la pressione che la temperatura in una singola camera di reazione. Ciò richiederebbe due "assi di movimento" del controllo IC Magellan®. Il principio di controllo è lo stesso; il sensore di ingresso fornisce una lettura della temperatura in tempo reale e l'uscita dal PID aziona un riscaldatore / raffreddatore. Inoltre, in recipienti di reazione a camere multiple, è necessario il controllo "a due assi" in ciascuna camera per fornire temperatura e pressione all'intero sistema.

La gamma di circuiti integrati Magellan® offre soluzioni per diverse esigenze. Ad esempio, l'MC58113 è un CI ad asse singolo con un loop di corrente digitale integrato e generazione di segnale dell'interruttore di amplificazione. Può fornire il posizionamento, la velocità e il controllo di coppia dei motori, ma è ugualmente a suo agio su altri compiti come il controllo della pressione e della temperatura.

Pertanto, abbiamo visto che i circuiti integrati per il controllo del movimento sono in effetti molto flessibili e possono essere utilizzati in una vasta gamma di altre applicazioni di controllo. I segnali di ingresso analogici normalmente relativi alle variazioni di velocità di accelerazione e decelerazione possono in realtà essere rappresentativi di molti altri parametri di processo. Questa flessibilità di utilizzo ha molti vantaggi, come la riduzione della tenuta delle parti e la possibilità per i progettisti di utilizzare chip con cui hanno già familiarità.

Process Industry Informer

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