회전 속도 계측 시스템과 기준 펄스를 가진 T40B

수 많은 증분형 회전 속도 계측 시스템이 시중에 나와 있지만, 모두 회전 속도 계측 전용입니다. 회전 속도와 토크 계측을 단일 계측 플랜지에 결합하려면 회전 속도 계측에 대한 다음과 같은 특별한 요구사항이 필요합니다.

  • 속도 계측 시스템은 계측 플랜지의 기계적 및 응용 특유의 특징을 손상시켜서는 안 됩니다.
  • 회전자와 고정자 간에 대응적인 상대 운동을 동시에 가능케 하는 고해상 시스템이 필요합니다.
  • 통합 회전 속도 계측 시스템은 필수 공칭(정격) 또는 한계 토크 전송에 지장을 주어서는 안 됩니다.

변환기에 통합하면 취급이 아주 용이해 집니다. 필요하다면 제2 축단을 속도 계측 시스템용 보다는 다른 작업, 즉 추가 토크 플랜지 용으로 이용할 수 있습니다.

회전 속도 계측 시스템 실행

그림. 1: 회전 속도 계측 시스템과 기준 펄스를 가진 T40B토크 트랜스듀서

자기 플라스틱 링의 금속 캐리어를 토크 트랜스듀서 의 제2 자유 플랜지에 장착하여 완전히 통합합니다. 그러면 공간이 절약되고 설치가 상당히 쉬워집니다.

이 시스템은 비등방성 자기저항(AMR)을 이용한 자기 펄스 휠의 비접촉식 감지 기반 시스템입니다. 사용된 센서가 자기장의 영향을 받게 되면, 그 저항값은 자화의 각도와 저항기의 방향 벡터에 따라 다릅니다. 자기장은 재료 치수와 센서간의 상대적 운동에 의해 조절됩니다. 또한 자기장은 방사 방향으로 감지되기 때문에 강력하고 안정된 신호가 보장됩니다. 펄스 휠과 센서 간의 최대 공극은 2.5mm입니다.

이 때문에 계측 시스템은 테스트 벤치 진동 결과 발생하는 회전자와 고정자 간의 상대적 운동에 아주 둔감하게 됩니다.

양방향 엔코더에 의한 펄스 발생

그림. 2: AMR 센서를 이용한 디지털화

구동렬이 회전할 때 자기 증분형 엔코더는 펄스를 발생합니다. 회전 당 펄스의 수는 그 속도 또는 위치와 일치합니다. 이용 가능한 시스템은 양방향 엔코더입니다. 즉, 사용하는 AMR 센서에는 신호 수집용으로 2개의 풀 브릿지를 포함합니다. 그 2개의 브릿지를 서로에게 한 쿼터 사이클에 오프셋 되도록 배열합니다. 발생한 사인 및 코사인 신호는 다운스트림 전자회로에서 디지털화 됩니다. 주기적 사인 및 코사인 신호는 보간법으로 더욱 세분화되고, 따라서 전자 수단에 의해 기본 해상도가 더욱 증가하게 됩니다. 이는 양자화 오류를 줄이고 입력 축의 현 회전 속도를 계산하여 더욱 정밀한 결과를 산출하게 됩니다.

출력 신호

그림. 3: 구형파 신호 A/B

전기적으로 이상 2개의 90° 구형파 신호는 출력 신호로써 이용 가능합니다. 제2 신호(신호B)로 운동 방향(오른쪽-왼쪽)을 해독할 수 있습니다.

시계 방향 회전, 즉 오른쪽으로 회전하면 신호B는 신호A 보다 1상 앞에 있습니다. 신호 B의 상승 모서리에 대해 신호 A는 ‘저 레벨’ 상에 있습니다. 이것은 논리값 “영(0)”에 해당됩니다. 반시계 방향 회전, 즉 왼쪽으로 회전하면, 신호 A가 신호B 보다 1상 앞에 있습니다. 신호A의 상승 모서리에 대해, 신호 B는 ‘고 레벨’ 상에 있게 됩니다. 이것은 논리값 “일(1)”에 해당됩니다.

이상 신호 쌍 A와 B는 해상도를 더욱 증가시킬 수 있기 때문에 직교 위상차 신호라고도 합니다. 이제 신호 A와 B는 폴 페어 당 하나의 펄스를 발생시킵니다. 가령, 신호A와 B의 모든 모서리가 펄스를 유발하면서 해상도를 증가시킬 수 있습니다. 이것을 4배 평가(quadruple evaluation)라 부릅니다. 이것은 T40B와 T40FM의 회전 속도 계측 시스템에 대해 회전 당 1024 펄스 해상도를 회전 당 4096 펄스로 증가시킬 수 있음을 의미합니다.


회전 속도 계측 시스템에서 구동 제어기로 변환한 증분 전송의 장점은 운동 방향, 속도 및 상대 위치에 대한 정보 전송에 오직 2개의 신호가 필요하다는 점입니다.


단점: 회전 속도 계측 시스템은 초기 위치와 비교하여 오직 변화만 계측하기 때문에 정전 후에는 절대 위치를 더 이상 판단하지 못합니다. 하지만, 위치 확인 시스템에 대해 절대 위치에 대한 정보는 필수입니다. 이런 이유로 전원이 켜져 있을 때 소위 “기준 실행”을 수행하며, 이때 기준 펄스(인덱스 0)가 필요합니다.

기준 신호

그림. 4: 구형파 신호 A/B 및 기준 신호(인덱스0)

그림4는 제3신호, 기준 신호(인덱스0)를 보여 줍니다. 축 방향으로 해당 자기장을 감지하는 별도의 센서가 이 신호를 발생합니다. 신호A의 상승 모서리와 동기화됩니다. 전원이 켜진 후, 회전 속도 계측 시스템은 기준 펄스가 감지될 때까지 회전해야 합니다. 그 각의 절대값은 늦어도 일 회전 후에 이용 가능합니다. 이 제3트랙은 풀 회전 당 하나의 펄스를 발생시킵니다. 회전자 위치나 위치확인 정확도를 결정할 때는 높은 각 분해능이 요구됩니다. 직교 위상차 신호의 4배 평가와 함께, 이 시스템은 212단계까지 각 정확도를 제공합니다.

출력 단계는 대칭적5V (TTL)-RS422 상보 신호로써 실행되었습니다. 차동 신호 전송의 장점은 원하지 않는 간섭장이 모든 신호에 동일하게 영향을 미치기 때문에 신호 차이를 변화시키지 않는다는 것입니다. 따라서, 디지털 신호 전송은 간섭에 대한 내성이 높고 장거리용 케이블 또는 전자기장의 영향을 받는 곳에 사용될 수 있는 이상적인 솔루션입니다.

Torque transducers from HBM

T40B

T40FM

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장점

  • 높은 정확도: 1024펄스/회전
  • 최대 212 단계의 각 정확도
  • 자기장에 최적화된 통합 센서
  • 높은 신호 품질 및 신호 대 잡음 비
  • 펄스 휠과 필요한 센서 간의 추가 조정이 필요 없음
  • 펄스 휠과 센서 간의 공극이 최대 2.5mm
  • 환경 영향에 대한 내성
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