مبدأ العمل لمعدات التوجيه الكهربائية: كيفية تحقيق التحكم الدقيق في تحديد المواقع

عند الانخراط في ابتكار المنتجات، فإن الخوف الأكبر هو أن "الأفكار غنية والواقع هزيل". خاصة عندما تحتاج المعدات التي تصممها إلى التحرك بدقة، مثل السماح لطائرة بدون طيار بضبط دفتها، أو للروبوت بتدوير مفاصله بمرونة، أو لجهاز ذكي للتحكم بدقة في الصمام، فقد تجد أن المحركات الموجودة في السوق إما تستمر في الدوران، أو قوية ولكنها تتحرك في المكان الخطأ. ما الذي يجري؟ في الواقع، ما قد تفتقده هو اللاعب الرئيسي الذي يمكنه تحويل "الدوران" إلى "تحديد المواقع بدقة" - وهو جهاز التوجيه الكهربائي. اليوم، دعونا نحللها ونلقي نظرة ونفهم كيف تعمل ونساعدك على التخلص من عناء الاختيار.

كيف يحقق جهاز التوجيه التحكم الدقيق؟

تخيل أنك تجعل شيئًا ما يدور بزاوية محددة، مثلاً 30 درجة. إذا كان محركًا عاديًا، إذا قمت بتزويده بالطاقة، فسوف يدور، ولكن من الصعب إيقافه عند 30 درجة بالضبط لأن القصور الذاتي سيؤدي إلى تجاوزه. السر وراء قدرة جهاز التوجيه على "الإشارة إلى مكان الضرب" هو أنه نظام تحكم مغلق الحلقة. يمكنك التفكير في الأمر على أنه محرك صغير له "عينيه" و"عقله" الخاصين به.

عندما تعطيه الأمر "انتقل إلى 30 درجة"، ستبدأ لوحة الدائرة الموجودة بداخله (أي الدماغ) في العمل على الفور. وسوف يستمر في قراءة الزاوية الفعلية الحالية لعمود الإخراج من خلال "عينيه" (أي مستشعر الموضع)، ثم يقارنها باستمرار مع الزاوية المستهدفة (30 درجة) في ذهنه. بمجرد العثور على انحراف، قم على الفور بضبط اتجاه دوران المحرك وسرعته حتى تصبح الزاوية الفعلية هي نفس الزاوية المستهدفة تمامًا، ثم توقف. العملية برمتها سريعة ودقيقة، تمامًا مثل تدوير عجلة القيادة أثناء النظر في مرآة الرؤية الخلفية عند ركن السيارة.

كيف يبدو جهاز التوجيه الكهربائي من الداخل؟

دعونا نفك جهاز التوجيه وننظر إليه. إنه في الواقع عالم صغير حساس في الداخل. هناك أربعة مكونات أساسية رئيسية: محرك DC، مجموعة تروس التخفيض، مستشعر الموضع ولوحة دائرة التحكم. محرك DC هو مصدر للطاقة. إنها قوية ولكنها تدور بسرعة. إذا استخدمته للتحكم في الزاوية مباشرة، فلن تكون الدقة جيدة بالتأكيد. لذلك، ستتبعه مجموعة تروس تخفيض.

تحتوي مجموعة تروس التخفيض على وظيفتين: الأولى هي تقليل السرعة العالية للمحرك إلى السرعة المنخفضة لعمود الخرج؛ والآخر هو تضخيم عزم دوران المحرك بحيث يتمتع جهاز التوجيه بالطاقة الكافية لدفع الحمل. تمامًا كما هو الحال عندما تركب دراجة لتسلق تلة، فإنك تحتاج إلى التغيير إلى ترس صغير. من الصعب الركوب ولكن يمكنك الصعود. هذه هي الحقيقة نفسها. من خلال نقل مجموعة التروس، يصبح الدوران عالي السرعة للمحرك هو الدوران القوي الذي يمكن التحكم فيه لعمود إخراج ترس التوجيه، مما يضع الأساس لتحديد المواقع بدقة.

لماذا يمكنمضاعفاتتعرف كم درجة تحولت؟

وهذا يقودنا إلى "العيون" المذكورة سابقًا - مستشعر الموضع. الأكثر شيوعًا هو مقياس الجهد، والذي يمكنك التفكير فيه على أنه مقاومة متغيرة قابلة للدوران. عندما رمح الإخراج منمضاعفاتيدور، فإنه سيدفع مقياس الجهد إلى الدوران معًا، وسيتم تحويل التغيير في مقاومة مقياس الجهد إلى تغيير في إشارة الجهد. من خلال الكشف عن قيمة الجهد هذه، يمكن للوحة دائرة التحكم حساب زاوية الدوران المحددة الحالية.

بالإضافة إلى مقاييس فرق الجهد، يتم استخدام أجهزة التشفير المغناطيسية كأجهزة استشعار للموضع في المواقف التي تتطلب دقة وموثوقية أعلى، مثل الروبوتات الصناعية أو النماذج المتطورة. فهو يحدد الزاوية عن طريق الكشف عن التغيرات في المجال المغناطيسي دون الاتصال الجسدي، لذلك فهو أكثر مقاومة للتآكل وأكثر دقة. وفي كلتا الحالتين، فإن دورهم هو إخبار الدماغ المتحكم في الوقت الفعلي وبدقة: "أبلغ! لقد انتقلت إلى هذا الوضع الآن!"، مما يجعل التحكم في الحلقة المغلقة ممكنًا.

كيفية إرسال أمر التدوير إلىمضاعفات

كيف نتواصل مع جهاز التوجيه ونخبره بعدد درجات الدوران؟ ويعتمد هذا على إشارة تسمى "تعديل عرض النبضة"، والتي نسميها عادة إشارة PWM للاختصار. يمكنك اعتبار هذه الإشارة بمثابة نوع خاص من "شفرة مورس" التي تستخدم نبضات ذات عروض مختلفة لإرسال التعليمات عبر خط الإشارة.

لنكون أكثر تحديدا، يتلقى المؤازرة نبضة كل 20 مللي ثانية. تتراوح مدة هذه النبضة (أي عرض النبضة) عادة بين 0.5 مللي ثانية و 2.5 مللي ثانية. تتوافق عروض النبض المختلفة مع زوايا دوران مختلفة. على سبيل المثال، يمثل عرض النبضة البالغ 1.5 مللي ثانية عادةً الموضع الأوسط (90 درجة)، و0.5 مللي ثانية يمثل 0 درجة، و2.5 مللي ثانية يمثل 180 درجة. تحتاج وحدة التحكم الخاصة بك (مثل وحدة التحكم الدقيقة وجهاز الاستقبال عن بعد) فقط إلى إرسال مثل هذه السلسلة من النبضات بدقة، ويمكن للوحة الدائرة الموجودة داخل المؤازرة "فهم" وتوجيه المحرك لتنفيذ الإجراءات المقابلة.

ما هي المعلمات التي يجب أن تبحث عنها عند اختيار المؤازرة؟

عندما تريد اختيار سيرفو مناسب لمنتجك، قد تكون في حيرة من أمرك عندما تواجه مجموعة من المعلمات. في الواقع، يكفي فهم بعض النقاط الرئيسية. الأول هو عزم الدوران، الذي يحدد مدى قوة جهاز التوجيه. الوحدة عادة هي كيلوجرام سم. تخيل أنك تريد استخدامه لدفع ذراع آلية. إذا لم يكن عزم الدوران كافيًا، فلن يتمكن من رفعه، لذلك تحتاج إلى تقديره بناءً على وزن الجسم الذي تحتاج بالفعل إلى دفعه وطول الذراع.

الثانية هي السرعة، الوحدة هي ثانية/60 درجة، وهو عدد الثواني التي يستغرقها المؤازرة للدوران 60 درجة. تحدد هذه المعلمة مدى سرعة استجابة جهازك. على سبيل المثال، بالنسبة لروبوتات السباق التي تتطلب استجابة سريعة، تعد السرعة أمرًا بالغ الأهمية. بالإضافة إلى ذلك، انتبه إلى جهد التشغيل ونطاق الزاوية للتأكد من أن نظام إمداد الطاقة الخاص بك يمكنه دعمه وأن نطاق الدوران الخاص به يمكن أن يلبي متطلبات تصميم الهيكل الميكانيكي الخاص بك. لا تختار المنتجات الرخيصة فحسب، بل اختر المنتج المناسب والأفضل.

في أي الحالات يجب استخدام جهاز التوجيه؟

نطاق تطبيق معدات التوجيه أوسع بكثير مما نعتقد. أول شيء قد يخطر ببالك هو نماذج الطائرات ونماذج السيارات. نعم، تعتبر الماكينات هي القوة الرئيسية في التحكم في مصعد ودفة الطائرة، أو توجيه سيارة نموذجية. إن دقتها واستجابتها السريعة هما المفتاحان لجعل النموذج مطيعًا.

ولكن في المجالات الصناعية والمنزلية الذكية الأوسع، تلعب الماكينات أيضًا دورًا مهمًا. على سبيل المثال، تحتاج الكاميرات الذكية إلى التحكم عن بعد في دوران العدسة، ويتم استخدام أجهزة صغيرة فيها؛ لا يمكن فصل صمامات التوصيل لآلات البيع ومحرك اللسان لأقفال الأبواب الذكية عنها. حتى في المعدات الطبية وخطوط إنتاج الأتمتة الصناعية، يمكنك رؤية أشكال مختلفة من الماكينات تكمل المهام المتكررة بدقة. يمكن القول أنه يمكن رؤيته تقريبًا في أي مكان يتطلب التحكم الدقيق في الزاوية.

بعد معرفة الكثير، هل لديك فهم جديد لمعدات التوجيه الكهربائية؟ بدءًا من مبادئ التنفيذ وحتى البنية الداخلية وكيفية الاختيار والمجموعة الواسعة من التطبيقات، فهو في الواقع بمثابة مساعد صغير ذكي ومطيع يمكنه مساعدتك في تحويل العديد من الأفكار المبتكرة إلى واقع. إذا كان لديك مشروع في متناول اليد يتطلب استخدام جهاز التوجيه، فيمكنك أيضًا الانتقال إلى المواقع الرسمية لبعض الشركات المتخصصة (مثلالديناميكيات الإلكترونية,المتخصصة في ذلك). قد تمنحك حالات منتجاتهم ووثائقهم الفنية المزيد من الإلهام.

أود أن أسألك، من يقرأ هذا، ما هي المهمة المثيرة للاهتمام التي ترغب في استخدام جهاز مؤازر لإنجازها في المنتج أو المشروع الذي تتخيله؟ مرحبًا بك في ترك رسالة ومشاركتها في منطقة التعليقات، فلنتواصل ونناقش معًا! إذا وجدت المقال مفيدًا، فلا تنسَ الإعجاب به ومشاركته مع المزيد من الأصدقاء الذين يحتاجون إليه.