Меню

Датчик синхронизации и скоростного вращения



Методы синхронизации скорости вращения двух частотно-регулируемых приводов

В некоторых приложениях может возникнуть необходимость синхронизации скоростей вращения валов нескольких электродвигателей, механически не связанных между собой. Зачастую для решения данной задачи можно обойтись без использования ПЛК и специализированных блоков синхронизации — исключительно возможностями современных преобразователей частоты. Ниже предлагается несколько простых способов реализации задачи синхронизации скоростей вращения валов нескольких электродвигателей.

Синхронизация без использования датчиков обратной связи по скорости

Данный метод наиболее прост в реализации, не требует дополнительных устройств (интерфейсных плат, датчиков обратной связи и др.). При использовании преобразователей частоты с хорошим бессенсорным векторным управлением может быть обеспечена точность синхронизации скоростей в пределах ± 1% в диапазоне регулирования 1:100 с динамическим откликом примерно 5Гц. Данный метод синхронизации скорости вращения может применяться, например, в частотно-каскадных схемах управления группой насосов.

Синхронизация по аналоговым входам-выходам:

Возможно настроить смещение скоростей, отмасштабировав аналоговый вход ПЧ2 или аналоговый выход ПЧ1. Данный метод синхронизации скоростей вращения можно реализовать практически на любых моделях частотных преобразователей с хорошим аналоговым выходом: разрядность ЦАП должна быть не менее 10.

В простейшем варианте можно просто давать параллельное задание одновременно на оба ЧРП:

Синхронизация по последовательному интерфейсу:

При этом методе синхронизации точность задания скорости ведомого ПЧ2 не зависит от разрядности АЦП и ЦАП аналоговых входов-выходов частотных преобразователей.

Не все частотные преобразователи, в том числе имеющие коммуникационные порты, могут работать в режиме синхронизации по последовательному интерфейсу. В режиме «Master/Slave” могут работать, например, частотные преобразователи Optidrive P2, Optidrive HVAC, Optidrive Plus 3GV и Optidrive VTC по RS-485, а также Delta VFD-С2000 по CANOpen.

Синхронизация по импульсным сигналам с датчиками обратной связи по скорости

Данный метод позволяет обеспечить на порядок более высокую точность синхронизации скоростей (± 0,1%) в диапазоне регулирования 1:1000 с динамическим откликом до 40Гц. В данном режиме могут работать, например, преобразователи частоты Delta VFD-С2000 с платами расширения PG и инкрементальными энкодерами с разрешением от 1000 имп/об.

Данный метод синхронизации скорости вращения нескольких частотно-регулируемых приводов востребован в полиграфическом оборудовании, прокатных станах, в упаковочных и фасовочных линиях, в оборудовании по производству пленки и т.д.

Ведущий и ведомый преобразователи работают с обратной связью по скорости:

Если ведущий привод нерегулируемый или с простым не векторным преобразователем частоты или без возможности работать с обратной связью:

Синхронизация сервоприводов

Сервоприводы позволяют реализовать синхронизацию не только скоростей, но и углового положения валов относительно друг друга с чрезвычайно высокой точностью, например, до 0,001° в сервоприводе Delta ASDA-A2.

Например, в портальном кране обе оси привода портала должны обеспечить перемещение с постоянной скоростью, иначе возможны механические повреждения приводов. Встроенные в сервопривод ASDA-A2 арифметические функции синхронизации портальных приводов дают возможность осуществить синхронность движения по импульсным сигналам от контроллера системы, управляющего одной координатой. Двухосевое управление будет осуществляться самостоятельно, осуществляя синхронизацию. При недопустимом рассогласовании движения по положению появится сигнал аварии и система остановится.

(1) Сигналы управления между сервоприводом оси 1 и управляющим контроллером системы

(2) Сигналы управления между сервоприводом оси 2 и управляющим контроллером системы

(3) Импульсные команды позиционирования от контроллера системы к сервоприводам 1 и 2 оси

(4) Импульсная команда рассогласования по положению, посылаемая сервоприводом 1 оси сервоприводу 2 оси

(5) Импульсная команда рассогласования по положению, посылаемая сервоприводом 2 оси сервоприводу 1 оси

Системы типа «электрический вал» на базе сервоприводов позволяют упростить механическую конструкцию системы, избавив её от системы передаточных шестерней, цепей, ремней и т. д., в различных типах роботизированного оборудования, сварочных, сборочных и обрабатывающих автоматических линиях.

При подготовке публикации использованы информационные материалы ООО «Интехникс».

Источник

Точная синхронизация скорости двигателей с преобразователями частоты YASKAWA GA500 и GA700

В данной статье мы хотим обратить ваше внимание на встроенные в стандартные версии преобразователей частоты YASKAWA возможности по точной синхронизации (согласованию) скоростей нескольких электродвигателей в том числе и с разными передаточными соотношениями.

Общие сведения

Задачи синхронизации скоростей исполнительных механизмов с различными передаточными соотношениями широко распространены в промышленности:

для обеспечения равномерности подачи материалов и продукции: подающие конвейера и шнеки;

в системах перемотки и намотки материалов: текстильное, полиграфическое, упаковочное и тому подобное оборудование;

формообразующее оборудование: экструдеры и прокатные станы различного типа.

Преобразователи частоты YASKAWA обеспечивают высокую точность задания и контроля скорости вращения электродвигателей, которая в сериях GA700 и GA500 может достигать 0,01 Гц, при соответствующем качестве мотора. Современные векторные алгоритмы управления двигателями, используемые ПЧ серий GA позволяют обеспечить максимальную быстроту реакции на изменение нагрузки для поддержания скорости в любых задачах.

Реакция контура управления скорости GA500 на изменение момента нагрузки

Для такой точности и диапазона частот (до 590 Гц) аналогового задания скорости уже недостаточно, поэтому используется или частотное задание (до 32 кГц), или цифровое по промышленным протоколам CANopen, CC-link, DeviceNet, EtherCat, Ethernet/IP, MECHATROLINK, Modbus, Powerlink, PROFIBUS-DP, Profinet. Так же при таком задании сигнал менее подвержен помехам, что повышает точность управления и уменьшает количество сбоев в работе.

Читайте также:  Можно ли синхронизировать ватсап с компьютером

Синхронизация скорости при использовании частотного сигнала

В отличии от многих других частотников, ПЧ YASKAWA имеют не только частотный вход для задания скорости с возможностью масштабирования сигнала, но и настраиваемый частотный выход, на который можно дублировать приходящее на ПЧ задание или передавать реальную скорость двигателя. Это позволяет легко обеспечить синхронизацию скоростей при последовательном (каскадном) и параллельном подключении группы преобразователей частоты. Транзисторный частотный выход позволяет подключать параллельно до четырех преобразователей серий GA.

Последовательная (каскадная) схема синхронизации скорости

Параллельная схема синхронизации скорости

Список параметров ПЧ на которые нужно обратить вынимание при настройке:

1) Параметр b1-01 определяет из какого источника (пульт, сети, входы) ПЧ будет получать задание частоты. В случае частотного задания скорости в нем нужно установит значение 4, при сетевом задании 2 или 3;

2) Параметр H6-01 определяет назначение частотного входа RP. Для задания скорости ПЧ через RP в нем нужно установить значение равное 0;

3) Параметр H6-02 отвечает за соответствие частоты входного сигнала RP скорости и может быть использован в качестве электронного редуктора. Например, при подаче на вход RP сигнала с частотой 24000 Гц при установленном параметре H6-02 = 24000 преобразователь выдаст 100 % задания, что по умолчанию соответствует 60,00 Гц и коэффициент пересчет в этом случае равен 1/400;

4) В параметр H6-03 задается при необходимости смещение входного сигнала RP. Например, при необходимости изменения скорости в ведомом не в n раз, а на m Гц или об\мин;

5) Параметр H6-07 отвечает за соответствие частоты выходного сигнала MP скорости и может быть использован в качестве электронного редуктора. Например, при скорости 60,00 Гц (100%) и при установленном параметре H6-07=18000 на выходе MP сигнала с частотой 18000 Гц, что соответствует коэффициенту усиления равному 300;

6) В параметр H6-07 задается при необходимости смещение входного сигнала RP;

7) Параметр H6-06 определяет назначение частотного выхода MP. Для получения на выходе входного задания пропорционального RP в нем нужно установить 102, для пропорционального реальной скорости двигателя 105.

Задание скорости и опрос состояний ПЧ по сетевым протоколам при синхронизации

Задание скорости для ведущего (Master) ПЧ может быть, как частотное, так и по цифровому протоколу. Ведомые (Slave) ПЧ, не смотря на то что задание скорости идет по частотному сигналу, могут опрашиваться по цифровым протоколам для диагностики и изменения параметров (например, передаточного соотношения) с основной системы управления. В этом случае проектировщикам так же будет интересна функция, когда, используя одну плату, установленную в ведущий ПЧ, мы можем получать данные еще с четырех ПЧ GA подключенных к нему по встроенному порту RS485 (Modbus RTU).

Пример схемы с заданием скорости по сетевому протоколу

Описанные возможности, дополненные функцией Droop Control и встроенным контроллером ПЧ YASKAWA c ПО DriveWorksEZ, позволяют решить основной объем задач, связанных с точной синхронизацией скоростей электродвигателей без привлечения дополнительного оборудования, то позволяет сократить стоимость системы управления и ускорить процесс проектирования. В случае решения задач, связанных с синхронизации (согласованием) положения валов двигателя нужно использовать преобразователи частоты с дополнительным ПО (прошивкой) «Электронный вал\ Electronic Line Shaft».

Офис/склад: 111024, г. Москва, ул. Авиамоторная, дом 59. Доставка оборудования по России транспортными компаниями.

  • Почтовый адрес: 111250, г. Москва, а/я 57
    • Режим работы
    • Время работы офиса:
      пн-чт с 9.30 до 17.30, пт с 9.30 до 16.30

      Время работы склада:
      пн-чт с 9.30 до 17.30, пт с 9.30 до 16.30

    • Перерыв на обед
      с 13.15 до 14.00

    Источник

    Как устроен ДПКВ, его неисправности и проверка

    Технологический прогресс в автомобилестроении вытесняет устаревшие карбюраторные двигатели, заменяя их инжекторными. Это приводит к необходимости знать конструкцию и принцип работы современных моторов, в части синхронности искрообразования и подачи бензина в цилиндры. ДПКВ не предусмотрен на автомобилях, в которых отсутствует бортовой компьютер, и в карбюраторных моторах.

    Датчик имеется в конструкции только инжекторных и дизельных ДВС. Устойчивое функционирование современной автомашины зависит от ЭБУ, являющегося ее «мозгом». В блок от установленных датчиков поступает информация о состоянии автомобиля, которая подвергается обработке, и на основе полученных результатов корректируется работа всех систем. Одним из главных датчиков, отвечающих за работу двигателя, является датчик положения коленчатого вала.

    Зачем нужен датчик синхронизации

    ДПКВ осуществляет фиксацию и передачу в ЭБУ следующих показателей:

    • момента прохождения поршнями ВМТ и НМТ в первом и последнем цилиндрах;
    • замер положения коленвала.
    Читайте также:  Время часы синхронизация часов

    Полученные данные передаются в ЭБУ. В результате обработки информации о положении коленвала по отношению к мертвым точкам и частоте его вращения, датчик синхронизации корректирует следующие показатели ДВС:

    • объем поступающего бензина в цилиндры;
    • время подачи топлива;
    • угол опережения зажигания;
    • угол поворота распредвала;
    • момент и длительность работы клапан адсорбера.

    Задачи электронного блока могут меняться в зависимости от сложности устройства ДВС, однако ни одно ЭБУ не работает без датчика положения коленчатого вала.

    В результате неисправности ДПКВ искрообразование либо запаздывает, либо опережает рабочий такт мотора, что ведет к неправильной работе ДВС или к не запуску мотора. Это способствует и неполному сгоранию рабочей смеси и, как следствие, перерасходу топлива и снижению динамических показателей автомобиля.

    Устройство ДПКВ

    Деталь представляет собой стальной сердечник с обмоткой из медной проволоки, размещенный в пластиковом корпусе и залитый компаундной смолой.

    Выпускаются 3 типа датчиков синхронизации:

    Оптический датчик

    1. Индукционные. Принцип работы основан на использовании намагниченного сердечника с намотанной на нем медной проволокой, на концах которой замеряют изменение напряжения. Кроме фиксации положения коленвала, он замеряет скорость его вращения, что также необходимо для качественной работы ДВС. Индукционные датчики являются наиболее распространенными и часто применяющимися в устройстве автомобиля.
    2. Оптические. В основе их конструкции — светодиод, который излучает световой поток, и приемник, фиксирующий свет с другой стороны. При попадании светового луча на контрольный зуб он прерывается, приемник фиксирует его отсутствие, и информация передается в ЭБУ.
    3. Датчик Холла. Работает на основе одноименного физического эффекта. На коленчатом валу размещен магнит, при прохождении им датчика в последнем возникает постоянный ток, фиксируемый синхронизирующим диском.

    Многофункциональность прибора индукционного типа и датчика Холла делают их наиболее востребованными в конструкции современных моторов.

    Расположение датчика

    От исправности датчика коленвала зависит устойчивая работа мотора, поэтому автопроизводители размещают его в легкодоступном месте для быстрого устранения неисправности. Несмотря на плотную компоновку деталей под капотом, определить, где расположен датчик синхронизации, достаточно легко.

    Реперный диск. Другие названия задающий или синхронизирующий.

    Чаще всего он размещен на кронштейне между шкивом генератора и маховиком.

    Среди других электронных датчиков он выделяется проводом (длиной 70 см) со специальным разъемом подключения в бортовую сеть автомашины.

    Для замены и установки ДПКВ необходимо только правильно выставить зазор между стержнем и синхронизирующим диском. Размер зазора варьируется от 0,5 до 1,5 мм и зависит от марки и модели конкретной автомашины. Регулировка расстояния осуществляется за счет специальных шайб, расположенных между устройством и местом установки.

    Ещё кое-что полезное для Вас:

    Видео: Датчик положения коленчатого вала ДПКВ

    Принцип работы датчика синхронизации

    Для устойчивого функционирования двигателя рабочий процесс ДПКВ происходит по следующему принципу:

    1. На коленвале установлено специальное зубчатое колесо (реперный диск) с отсутствующими двумя зубцами — стартовым и нулевым.
    2. При вращении коленвала зубчики, проходя через магнитное поле ДПКВ, изменяют его — как результат, в приборе формируются импульсы, данные о которых передается в блок управления;
    3. При прохождении зубчатого колеса с отсутствующими зубцами мимо датчика характер импульсов меняется, и блок определяет начальное положение коленчатого вала;
    4. на основании подсчета поступивших импульсов компьютер определяет положение коленвала в определенный период времени:
    5. После обработки информации ЭБУ направляет сигналы в соответствующие системы автомобиля, и производится корректировка их работы.

    В результате обеспечивается стабильная работа мотора автомашины.

    Признаки неисправности датчика положения коленвала

    Первое, что стоит отметить: ДПКВ не барахлит и не работает от раза к разу, он либо функционирует в заданном режиме, либо не работает вовсе. Это обусловлено простотой конструкции элемента. Процесс поломки детали необратим. Если он потерял работоспособность, то вновь уже не заработает. Данная деталь является неремонтопригодной. Если проверка подтверждает его неисправность, он заменяется на новый.

    Причин, способствующих его поломке, несколько. Отрицательное воздействие оказывают нагрузки при повышенных температурах, высокая влажность, резкое изменение температурного режима и механическое воздействие. Как результат, автомобиль работает в неустановленном режиме или не запускается.

    Признаки неисправного ДПКВ не зависят от его типа. О поломке датчика положения коленчатого вала автолюбителю расскажут следующие симптомы:

    • понижение тяговых показателей автомашины (этот признак свидетельствует о необходимости диагностики ДВС, но не всегда свидетельствует о поломке ДПКВ);
    • нестабильность работы двигателя, «плавание» его оборотов на холостом ходу и при движении автомобиля;
    • детонация мотора при повышении нагрузки;
    • невозможность запустить двигатель.

    Кроме того, на сломанный датчик указывает отсутствие искрообразования или горящий значок «Check Engine» на приборной панели.

    Прежде чем приступить к замене, стоит понимать, что перечисленные признаки проявляются и при других неисправностях автомобиля. Поэтому перед началом ремонта автомашины проводят комплексную диагностику ДВС для выявления точной причины неисправности. Это позволит избежать лишних расходов и будет способствовать более быстрому восстановлению работоспособности транспортного средства.

    Читайте также:  Что означает синхронизировать оперу

    Самым быстрым и экономичным способом будет диагностика персональным ODBII сканером. Если устройства у вас нет, рекомендуем обратить внимание на бюджетный сканер корейского производства Scan Tool Pro Black Edition.

    В первую очередь следует осмотреть сам датчик. Если следов грязи или стружки на торце ДПКВ не обнаружено, стоит подключить сканер и считать имеющиеся коды ошибок с ЭБУ. На проблемы, связанные с ДПКВ укажут коды неисправностей — P0335 или P0336 в зависимости от того поступает ли вообще сигнал с датчика. Если ошибки есть, их следует очистить с помощью сканера и провести тест-драйв автомобиля, чтобы выяснить, появляются ли они снова. В случае повторного появления приступить к проверке непосредственно датчика, описанными в следующем разделе способами.

    Так как Scan Tool Pro работает на 32-х битном чипе, все эти моменты он сможет вам показать и сохранить в памяти. Также с его помощью можно диагностировать не только двигатель, но и другие узлы и агрегаты автомобиля (коробку передач, трансмиссию, вспомогательные системы ABS, ESP и т.д.).

    Датчик синхронизации положения коленчатого вала относится к неремонтопригодным деталям автомобиля и при его неисправности он заменяется на новый.

    Методы диагностики ДПКВ

    При определении исправности датчика положения коленвала руководствуются принципом – от простого к сложному. Иными словами сначала осмотр, далее проверка характеристик приборами (омметр, осциллограф или компьютер). Отсутствие подвижных частей и простота конструкции элемента делает его достаточно надежной деталью. Поэтому датчик коленвала в редких случаях приходит в негодность сам. Чаще всего он получает механические повреждения при проведении ремонтных работ под капотом автомобиля или в результате попадания посторонних предметов между датчиком и зубчатым колесом.

    Прежде чем приступить к выполнению работ по диагностике электронного компонента, нужно отметить его исходное положение на моторе. После демонтажа устройство проверяют на предмет дефектов внешних поверхностей. Если ДПКВ загрязнен, имеет коррозию на контактной группе, то его нужно очистить спиртом. В случае, когда осмотр показал отсутствие дефектов, можно проводить его диагностику с применением специальных приборов. Проверку желательно проводить при помощи мультиметра, который можно переключать в разные режимы.

    1. Метод проверки омметром

    Данный способ простой и доступный, но не гарантирует выявление поломки. С его помощью замеряют сопротивление катушки. Для этого достаточно одновременно прикоснуться щупами к выводам катушки. Полярность прикосновения в данном случае не принципиальна.

    Показатель сопротивления зависит от характеристик катушки и обычно находится в диапазоне 500-700 Ом. Для определения значения сопротивления вашей модели датчика необходимо посмотреть в описании ДПКВ или поискать в интернете.

    Мультиметр используется следующим образом:

    1. Выставляем измеряемый параметр (сопротивление) в диапазоне близком к измеряемому показателю, но не ниже.
    2. Прикасаемся щупами к концам датчика и смотрим показания.

    Если показатели близки к нормативным, то катушка исправна. Недостатком данного метода является то, что он не всегда указывает на неисправность датчика коленвала. Поэтому желательно провести проверку с помощью других методов.

    2. Проверка показателей индуктивности

    При возбуждении у всех катушек появляется показатель индуктивности, в том числе и у катушки, находящейся в корпусе датчика коленвала. Метод диагностики сводится к измерению данного показателя.

    При проверке индуктивности необходимо наличие мегаомметра, сетевого трансформатора, измерителя индуктивности и вольтметра. Для определения показателя проводят следующие действия:

    1. Мультиметром замерить индуктивность катушки (стандартные значения находятся в районе 200-400 мГн).
    2. Используя мегаомметр, замерить сопротивление изоляционного слоя между концами ДПКВ (данные должны быть выше 0,5 Мом).
    3. Сетевой трансформатор используется для размагничивания катушки датчика (отклонения говорят о необходимости замены детали).

    Видео: Проверка ДПКВ , проще не придумаешь. Диагностика инжектора.

    3. Диагностика с помощью осциллографа

    Наиболее продвинутый и точный метод определения исправности детали — проверка осциллографом. Диагностическую работу проводят при работающей силовой установке.

    Использовать осциллограф для проверки исправности можно и на демонтированном датчике коленвала. Для этого необходим электронный осциллограф и специальное программное обеспечение. При этом проверка проводится по алгоритму:

    1. К выводам датчика положения коленвала нужно подсоединить щупы;
    2. Запустить программное обеспечение;
    3. Поводить возле детали любым металлическим предметом.

    При исправном датчике на экране прибора строится график на основании показаний ДПКВ.

    Если деталь реагирует на движение металлического предмета, то он исправен. Но более точным будет результат его проверки на работающем ДВС.

    Самым простым, надежным и быстрым способом определения работоспособности ДПКВ является установка взамен проверяемого заведомо исправного датчика синхронизации. И если проблемы с автомобилем исчезают, то вывод однозначен – деталь неисправна и ее нужно заменить.

    При установке следует учитывать правильность установки: соблюдение необходимого зазора между ДПКВ и маховиком. Узнать этот показатель можно из инструкции к датчику либо из интернета, но в среднем он составляет 0,5-1,5 мм.

    Источник