e-Industrial Technology Center

About us | Guest Book | Contact us | Advertise

Send Your Friends

Set As Homepage

Bookmark

Top 50 Popular Supplier

1	100,000D_อินเวอร์เตอร์	177,646
2	100,000D_มิเตอร์วัดไฟฟ้า	174,834
3	100,000D_อุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเลคทรอนิกส์	174,225
4	100,000D_เครื่องมือช่าง	174,133
5	100,000D_เอซีมอเตอร์	171,565
6	100,000D_ดีซีมอเตอร์	170,646
7	100,000D_อุปกรณ์แคมป์ปิ้ง	169,598
8	100,000D_เครื่องดื่มและสมุนไพร	168,977
9	เคอีบี (KEB ) ประเทศไทย	162,189
10	100,000D_เครื่องใช้ไฟฟ้าครัวเรือน	159,434
11	100,000D_ของใช้จำเป็นสำหรับผู้หญิง	159,361
12	100,000D_ขายของเล่นเด็ก	158,557
13	E&L INTERNATIONAL CO., LTD.	69,053
14	T.N. METAL WORKS Co., Ltd.	63,799
15	ฟิลิปส์อิเล็กทรอนิกส์ (ประเทศไทย) จำกัด	51,858
16	บ.ไทนามิคส์ จำกัด	44,648
17	Industrial Provision co., ltd	40,745
18	ลาดกระบัง ทูลส์ แอนด์ ดาย จำกัด	39,369
19	Infinity Engineering System Co.,Ltd	37,343
20	สยาม เอลมาเทค (siam elmatech)	35,656
21	ไทยเทคนิค อีเล็คตริค จำกัด	34,556
22	ฟอร์จูน เมคคานิค แอนด์ ซัพพลาย	32,878
23	เอเชียเทค พาวเวอร์คอนโทรล จำกัด	32,308
24	บริษัท เวิลด์ ไฮดรอลิคส์ จำกัด	32,133
25	โปรไดร์ฟ ซิสเต็ม จำกัด	28,559
26	ซี.เค.แอล.โพลีเทค เอ็นจิเนียริ่ง	27,568
27	P.D.S. Automation co.,ltd	23,937
28	AVERA CO., LTD.	23,661
29	เลิศบุศย์	22,647
30	ห้างหุ้นส่วนสามัญ เอ-รีไซเคิล กรุ๊ป	21,426
31	เทคนิคอล พรีซิชั่น แมชชีนนิ่ง	21,312
32	Electronics Source Co.,Ltd.	20,999
33	แมชชีนเทค	20,924
34	มากิโน (ประเทศไทย)	20,171
35	อีดีเอ อินเตอร์เนชั่นเนล จำกัด	20,113
36	ทรอนิคส์เซิร์ฟ จำกัด	19,916
37	Pro-face South-East Asia Pacific Co., Ltd.	19,548
38	SAMWHA THAILAND	19,447
39	วอยก้า จำกัด	19,193
40	CHEMTEC AUTOMATION CO.,LTD.	18,641
41	IWASHITA INSTRUMENTS (THAILAND) LTD.	18,456
42	เอส.เอส.บี สยาม จำกัด	18,358
43	I-Mechanics Co.,Ltd.	18,341
44	ดีไซน์ โธร แมนูแฟคเจอริ่ง	18,310
45	ศรีทองเนมเพลท จำกัด	18,185
46	Intelligent Mechantronics System (Thailand)	18,161
47	Systems integrator	17,737
48	เอ็นเทค แอสโซซิเอท จำกัด	17,703
49	Advanced Technology Equipment	17,540
50	ดาต้า เอ็นทรี่ กรุ๊ป จำกัด	17,494

» Article » Motor Control & Drives

05/05/2553 20:59 น. , อ่าน 59,832 ครั้ง

อุปกรณ์ป้อนกลับ (Feedback Device)

โดย : Admin

โดย : สุชิน เสือช้อย
webmaster(at)9engineer.com

อุปกรณ์ป้อนกลับ (Feedback Device) หรือที่นิยมเรียกขานกันในแวดวงอุตสาหกรรมว่า"เอนโค๊ดเดอร์ (encoder)" ถือได้ว่าเป็นองค์ประกอบที่สำคัญอีกส่วนหนึ่งในระบบขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์ และระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าแบบเอซีชนิดที่ควบคุมแบบโคลสลูป (ระบบเซอร์โวไม่สามารถควบคุมได้ หากระบบปราศจากเอนโค๊ดเดอร์)

เอนโค๊ดเดอร์ทำหน้าที่อะไร และมีกี่ชนิด อะไรบ้าง ?

เอนโค๊ดเดอร์จะทำหน้าที่เสมือนกับผู้ตรวจการ โดยจะทำหน้าที่ตรวจวัดความเร็ว(speed) , ทิศทางการหมุนของมอเตอร์(Direction of Rotation ) และตำแหน่งเพลาของโรเตอร์ ( shaft position) แล้วรายงานผลกลับไปยังคอนโทรลเลอร์ เพื่อควบคุมให้ทรานซิสเตอร์กำลังในวงจรกำลังของชุดขับเคลื่อนเซอร์โวเกิดการตัด-ต่อกระแสไฟฟ้าให้สัมพันธ์กับตำแหน่งของโรเตอร์

จากบทบาทของเอนโค๊ดเดอร์ซึ่งทำหน้าที่ตรวจวัดความเร็ว(speed) และตำแหน่ง(position) ของมอเตอร์ จึงทำให้อุปกรณ์ชนิดนี้ถูกเรียกชื่อตามบทบาทและหน้าที่ว่า speed sensor หรือไม่ก็เรียกว่า shaft Position Sensor ( ซึ่งมักนิยมเรียกในระบบเซอร์โว) โดยประกอบด้วยชนิดต่างๆ ดังนี้

รุปแสดงการแยกประเภทของเอนโค๊ดเดอร์ (ภาษาเยอรมัน)

               จากรูป เอนโค๊ดเดอร์ (Geber=Encoder) สามารถแยกประเภทตามหลักการได้ 2 กลุ่ม คือชนิดที่ทำงานโดยอาศัยหลักการเหนี่ยวนำหรือเรียกว่าอะนาลอก เอนโค๊ดเดอร์ (Analog Geber=Analog Encoder) และชนิดที่ทำงานโดยอาศัยหลักการดิจิตอล(digital Geber=digital Encoder)


              ชนิดที่ทำงานโดยอาศัยหลักการเหนี่ยวนำหรือเรียกว่าอะนาลอกจะประกอบด้วยเทคโคเจนเนอเรเตอร์(TachoMaschinen = TachoGenerator) และ รีโซลเวอร์ (Resolver)      ส่วนชนิดที่ทำงานโดยอาศัยหลักการออพติคอล หรือแบบดิจิตอลจะแยกเป็นแบบ incremental encoder และ absolute encoder ซึ่งแต่ละชนิดมีหลักการทำงานดังนี้

เทคโคเจนเนอเรเตอร์ (TachoGenerator)

นิยามของเทคโคเจน ก็คือเจนเนอเรเตอร์ขนาดเล็ก ที่ทำหน้าที่แปลงความเร็วรอบมาเป็นแรงดันไฟฟ้าสำหรับควบคุม 0-10 V. เพื่อป้อนกลับไปยังชุดไดร์ฟ (โดยทั่วไปจะใช้ในระบบดีซีไดร์ฟ)

รีโซลเวอร์ (Resolver)

รีโซลเวอร์เป็นเซนเซอร์ชนิดที่มีการใช้งานมากในระบบเซอร์โว เนื่องจากมีความแข็งแรงทนทาน ทนต่อสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมได้ดี เช่นแรงสั่นสะเทือน ,แรงกระแทก และอุณหภูมิรอบข้าง เป็นต้น

รีโซลเวอร์มีลักษณะคล้ายกับหม้อแปลงตัวเล็ก ๆ (small Transformer) หรือในหนังสือบางเล่มใช้คำอธิบายในเชิงเปรียบเทียบว่า "Rotary Transformer" ซึ่งต้องการสื่อถึงหม้อแปลงไฟฟ้าแบบหมุนนั่นเอง

ตัวอย่างResolver หรือ Brushless Resolver

โครงสร้างของรีโซลเวอร์จะมีลักษณะคล้ายกับมีหม้อแปลงไฟฟ้าอยู่ 2 ชุด โดยชุดแรก(ขวามือ )จะเป็นชุดที่รับสัญญาณอ้างอิงหรือสัญญาณกระตุ้นซึ่งมีความถี่สูงในย่าน 2-10 KHz จากคอนโทรลเลอร์เพื่อสร้างแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำเพื่อให้เกิดกระแสไหลไปสร้างสนามแม่เหล็กให้กับขดลวดชุดที่สอง ส่วนชุดที่สอง(ซ้ายมือ )จะประกอบด้วย ขดลวดปฐมภูมิที่ติดกับโรเตอร์ 1 ชุด และมีขดลวดทุติยภูมิ 2 ชุด (one primary and two secondary windings) วางในตำแหน่งที่ทำมุมห่างกัน 90 องศา ซึ่งเรียกว่าขดลวด sine และ cosine

ความสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งเพลากับแรงดันค่ายอดที่เกิดขึ้นบนขดลวดแต่ละชุด

การทำงาน

       เมื่อเริ่มต้นเปิดสวิตซ์จ่ายไฟเข้าชุดคอนโทรลเลอร์หรือชุดเซอร์โวไดร์ฟ คอนโทรลเลอร์จะจ่ายสัญญาณอ้างอิงความถี่สูงเข้าไปที่ขดลวดสเตเตอร์ชุดที่หนึ่ง

      จากนั้นก็เกิดการเหนี่ยวนำ และเกิดแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำขึ้นที่ขดลวดที่พันอยู่ที่โรเตอร์
        แรงเคลื่อนเหนี่ยวนำนี้จะทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่าย จ่ายกระแสให้กับขดลวดปฐมภูมิชุดที่สองทำให้เกิดสนามแม่เหล็กและเหนี่ยวนำข้ามไปยังขดลวดทุติยภูมิ sine และ cosine

      สัญญาณที่ได้จากการเหนี่ยวของขดลวดทุติยภูมิ sine และ cosine จะมีมุมต่างเฟสกัน 90 องศา ตามลักษณะของขดลวดที่วางทำมุมต่างกัน ส่วนขนาดของสัญญาณในแต่จะช่วงเวลาก็จะมีขนาดไม่เท่ากัน โดยขึ้นอยู่กับมุมของสนามแม่เหล็กจากโรเตอร์ที่ไปตัดกับขดลวดsine และ cosine ดังรูป

อินพุท
เอาท์พุท

จากนั้นสัญญาณทั้งสอง (sine signal และ cos signal) ที่ได้ก็จะถูกป้อนกลับไปยังชุดคอนโทรลเลอร์ และถูกแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลโดยอุปกรณที่เรียกว่า resolver-to-digital converter (RDC ซึ่งเป็น IC เพียงตัวหนึ่ง) ซึ่งมีจำนวนอยู่ในช่วง 1000-4000 พัลส์ ต่อการหมุน 1 รอบ โดยขึ้นอยู่กับความละเอียดของ RDC ดังรูป

ตัวอย่างเช่น RDC 14 บิทก็จะสามารถแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลได้ความละเอียดเท่ากับ 16,384 พัลส์/รอบ
โดยบิทที่12และ13 จะรายงานตำแหน่งว่าอยู่ในควอแดรนท์ใด ส่วนบิทที่0 ถึง12 จะทำหน้าที่รายงานตำแหน่งของโรเตอร์ในควอแดรนท์นั้นๆ

ตาราง แสดงค่าความละเอียดเป็นระบบดิจิตอลตลอด 360 องศา

Number of bit	Angle in radians	Angle in degrees
1	3.1415	180
2	1.5707	90
4	0.3927	22.5
6	0.0981	5.625
8	0.02454	1.4063
10	0.00614	0.3516
12	0.001534	0.08789
16	0.000096	0.00549

Incremental encoder
incremental encoder ทำงานโดยอาศัยหลักการอาศัยหลักการออพติคอล บ่อยครั้งจึงถูกเรียกตามหลักการว่า Optical encoder หรือบางกรณีก็จะถูกเรียกว่า digital encoder ซึ่งมีลักษณะดังรูป

         โครงสร้างจะประกอบด้วยตัวกำเนิดแสง,ตัวจับแสงซึ่งถูกคั่นกลางด้วยแผ่นจานกลมๆที่มีการทำรูเจาะไว้รอบๆแผ่น (จำนวนรูจะขึ้นอยู่กับความละเอียดของ incremental encoder ) และหน้ากากแยกช่องของสัญญาณพัลส์ A ,B และ Z

         สัญญาณพัลส์ที่ได้จากเอนโคดเดอร์ชนิดนี้จะประกอบด้วย 3 แทรค (tracks) คือ A ,B และ Z ดังรูป

     พัลส์ที่เกิดจาก แทรค A และ B จะเกิดการเหลือมกันมีความต่างเฟสกัน 90 องศา เพื่อทำหน้าที่รายงานผลของความเร็วและทิศทางการหมุนของมอเตอร์ให้คอนโทรลเลอร์ ดังนี้
       กรณีพัลส์ A เกิดขึ้นก่อน B คอนโทรลเลอร์จะรับรู้ว่ามอเตอร์กำลังหมุนด้วยทิศทางตามเข็มนาฬิกา
       แต่ถ้าหากพัลส์ B เกิดขึ้นก่อน A คอนโทรลเลอร์จะรับรู้ว่ามอเตอร์กำลังหมุนด้วยทิศทางทวนเข็มนาฬิกา
         ส่วนแทรค Z หรือพัลส์อ้างอิง จะเกิดขึ้น1พัลส์ในการหมุน 1 รอบ ทำหน้าใช้อ้างอิงตำแหน่งของโรเตอร์

incremental encoder โดยทั่วไปจะไม่นิยมใช้กับระบบเซอร์โวที่มีการควบคุมตำแหน่ง เนื่องจากไม่สามารถจำแหน่งเดิมได้กรณีที่มีการปิดเครื่องหรือไฟดับ ซึ่งจะต้องทำการหาจุดอ้างอิงใหม่ทุกครั้ง

   absolute encoder

          absolute encoder เป็นดิจิตอล เอนโคดเดอร์ อีกชนิดหนึ่งที่อาศัยหลักการออพติคอล คล้ายกับ incremental encoder โดยประกอบด้วยตัวกำเนิดแสง,ตัวจับแสง และจานเข้ารหัสดังรูป

       absolute encoder
มีโครงสร้างแผ่นดิสก์พิเศษ
ซึ่งมีลักษณะเป็น Gray Scales
     ความละเอียดตำแหน่งของ absolute encoder จะขึ้นกับจำนวนบิท

     absolute encoder จะให้ข้อมูลตำแหน่งค่อนข้างละเอียดและสามารถรายงานบอกตำแหน่งได้ทุกๆ จุดที่โรเตอร์หมุนเคลื่อนที่ไป ไม่มีปัญหาเรื่องจุดอ้างอิงกรณีที่ไฟดับหรือปิดเครื่อง แต่จะไม่ทนต่อสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม เช่นการสั่นสะเทือนและฝุ่นควัน นอกจากนั้นจานเข้ารหัสยังเปราะและแตกง่าย