ملاحظات کلیدی برای ادغام یک VCM در یک سیستم کنترل حرکت چند محوره بزرگتر چیست؟
در حالی که موتور سیم پیچ صوتی (VCM) اغلب به عنوان یک محرک خطی یا چرخشی مستقل عمل می کند، ویژگی های عملکرد برتر آن، آن را به یک جزء عالی برای ادغام در سیستم های کنترل حرکت بزرگتر، چند محوره و پیچیده تبدیل می کند. کاربردهایی مانند پلتفرم های مرتب سازی با سرعت بالا، میزهای برش لیزری و تجهیزات بازرسی نیمه هادی به ادغام VCM ها با موتورهای سنتی (به عنوان مثال، موتورهای خطی یا سروو موتورهای چرخشی) برای استفاده از نقاط قوت خاص VCM متکی هستند. سوال مهم برای ادغام کنندگان سیستم این است: ملاحظات مکانیکی، الکتریکی و کنترلی کلیدی لازم برای ادغام موفقیت آمیز یک VCM در یک محیط حرکتی چند محوره پیچیده چیست؟
بهره برداری موفقیت آمیز از دقت VCM در یک سیستم بزرگتر نیازمند برنامه ریزی دقیق با تمرکز بر پایداری، سازگاری الکترومغناطیسی و سلسله مراتب کنترل است.
دقت VCM تنها به اندازه پلتفرمی است که روی آن نصب شده است. از آنجایی که VCM ها دارای سفتی تقریباً بی نهایت و شتاب بسیار بالایی هستند، هرگونه ضعف ساختاری در سیستم میزبان را تقویت می کنند. ساختار نصب باید به گونه ای طراحی شود که فوق العاده سفت باشد و فرکانس های طبیعی آن بسیار بالاتر از پهنای باند عملیاتی VCM باشد تا از لرزش مخرب جلوگیری شود و دقت حفظ شود. این اغلب مستلزم استفاده از مواد با میرایی بالا مانند گرانیت یا ساختارهای کامپوزیت تخصصی است. علاوه بر این، پلتفرم بار هنوز به راهنمایی نیاز دارد. دقت VCM با سیستم های هدایت با دقت بالا مانند یاتاقان های هوا یا یاتاقان های خطی با غلتک متقاطع با کیفیت بالا مطابقت دارد. راهنماهای خطی که به درستی انتخاب نشده اند یا فرسوده شده اند، اصطکاک و هیسترزیس را معرفی می کنند و فوراً مزایای ذاتی VCM را خنثی می کنند.
VCM ها دستگاه های جریان محور هستند که میدان های مغناطیسی شدیدی را ایجاد می کنند که به سرعت در حال تغییر هستند. این امر مستلزم توجه دقیق به تداخل الکتریکی و مغناطیسی است. آهنرباهای دائمی VCM و جریان در سیم پیچ یک میدان مغناطیسی محلی ایجاد می کنند. در سیستم هایی که قطعات الکترونیکی حساس (مانند دوربین های با وضوح بالا، رمزگذارها یا حسگرهای مجاورتی) در نزدیکی قرار دارند، باید از محافظ مغناطیسی استفاده شود تا از تداخلی که می تواند داده های موقعیت یا عملکرد اجزا را خراب کند، جلوگیری شود. VCM به یک تقویت کننده جریان خطی (درایو سروو) نیاز دارد تا توان صاف و با پهنای باند بالا را ارائه دهد. درایو باید دقیقاً با ویژگی های الکتریکی VCM مطابقت داشته باشد تا از کنترل جریان بهینه اطمینان حاصل شود و از ورود نویز با فرکانس بالا به سیستم جلوگیری شود. سرعت بالای VCM به یک کنترلر سروو با نرخ به روز رسانی حلقه بسیار بالا نیاز دارد که اغلب حلقه های کنترل را با 10 کیلوهرتز یا بالاتر اجرا می کند.
در سیستم های چند محوره، VCM اغلب وظیفه حرکات با پهنای باند بالا و تنظیم دقیق را بر عهده دارد، در حالی که موتورهای بزرگتر و کم دقت تر، موقعیت یابی کلی را انجام می دهند. VCM معمولاً در یک مرحله بزرگتر در یک پیکربندی سری نصب می شود. مرحله بزرگ، حرکت با طول بلند و کم دقت را انجام می دهد و VCM اصلاح نهایی، با دقت بالا و سرعت بالا را انجام می دهد. این به عنوان یک پیکربندی 'مرحله روی مرحله' شناخته می شود و کلید دستیابی به برد بلند و دقت بالا است.
کنترلر کلی سیستم باید دو حلقه سرعت و دقت مختلف را به طور همزمان مدیریت کند. حلقه موقعیت VCM با فرکانس بسیار بالاتری (اصلاح سریع و دقیق) نسبت به حلقه مرحله اصلی (موقعیت یابی کند و کلی) اجرا می شود. ادغام موفقیت آمیز مستلزم آن است که نرم افزار کنترل این حلقه ها را به طور موثر از هم جدا کند تا از مبارزه VCM با حرکات مرحله بزرگتر جلوگیری شود. این پیچیدگی در سطح نرم افزار برای به حداکثر رساندن مزایای سرعت VCM بدون به خطر انداختن پایداری کل سیستم ضروری است.
در نتیجه، ادغام یک VCM در یک سیستم چند محوره یک کار مهندسی پیچیده است که نیازمند یک رویکرد طراحی جامع است. باید بر حفظ سفتی مکانیکی شدید، مدیریت میدان های الکترومغناطیسی و پیاده سازی یک سیستم کنترل سلسله مراتبی با حلقه های سروو با پهنای باند بالا تمرکز کند. هنگامی که به درستی اجرا شود، VCM به نقطه پایانی با پهنای باند بالا تبدیل می شود و به کل دستگاه اجازه می دهد تا به سطوح نهایی و حیاتی سرعت و دقتی دست یابد که با محرک های کمتر پاسخگو غیرممکن است.