Wybór sposobu, w jaki enkoder absolutny zapamiętuje obroty bez zasilania, to jedna z najbardziej brzemiennych w skutki, a najczęściej podejmowanych domyślnie decyzji w projektowaniu systemów ruchu. Katalog oferuje trzy architektury — buforowany bateryjnie licznik elektroniczny, stopień Wiegand z pozyskiwaniem energii oraz mechaniczny wieloobrotowy przekład zębaty — a na drodze buforowanej bateryjnie projektant musi jeszcze wybrać samo źródło: jednorazowe pierwotne ogniwo litowe, chemię ładowalną albo kondensator. Ten drugi artykuł rozwija ładowalne podtrzymanie niklowo-wodorkowe dla licznika wieloobrotowego i szczerze stawia je obok każdej alternatywy. Zaczyna się od decyzji o architekturze, pokazując, gdzie buforowany bateryjnie enkoder jest właściwą odpowiedzią mimo wymogu serwisowania; następnie przeprowadza przez budżet retencji w skali mikroamperów, ładowanie podtrzymujące lub uzupełniające, które trzyma ładowalne ogniwo gotowe zawsze, gdy oś jest zasilana, arytmetykę samorozładowania decydującą o osiągalnym czasie bez zasilania, przełączanie i układ niskiego stanu baterii oraz zachowanie w szerokim zakresie temperatur. Tekst jest świadomie uczciwy: dla enkodera zasilanego raz na kilka lat niskie samorozładowanie pierwotnego ogniwa litowego trudno pobić, podczas gdy dla osi zasilanej w większości dni roboczych — przytłaczająca większość zastosowań serwomotorów, robotów i obrabiarek — dobrze zarządzane ładowalne podtrzymanie NiMH eliminuje planowaną wymianę ogniwa pierwotnego, unika utylizacji jednorazowego litu i zamienia pamięć wieloobrotową w ładowalny, monitorowany i serwisowalny podsystem.
Wybór architektury poprzedza wybór chemii. Buforowany bateryjnie wieloobrotowy licznik elektroniczny jest kompaktowy, swobodnie programowalny co do rozdzielczości i tani, lecz jego pamięć jest trwała tylko tak bardzo, jak jego źródło. Wieloobrotowy Wiegand z pozyskiwaniem energii nie potrzebuje zewnętrznego ogniwa, ponieważ obrót wzbudza impuls zasilający liczenie, wymaga jednak ruchu do rejestracji i przechowuje stan w kondensatorze starzejącym się przez około dekadę; mechaniczny wieloobrotowy przekład koduje obroty fizycznie i nie potrzebuje pamięci elektrycznej, ale dodaje przekładnie zębate z własnym zużyciem, momentem i luzem.
W głównym nurcie automatyki fabrycznej — serwomotorach, stołach pozycjonujących, osiach magazynowych i obrabiarkowych zasilanych w większości dni — projekt buforowany bateryjnie pozostaje atrakcyjny, ponieważ jest elastyczny co do rozdzielczości, szybki i niedrogi, a jego jedyną słabość, żywotność źródła, można opanować dobrze zaprojektowanym ładowalnym podtrzymaniem. Dalsza część artykułu opisuje ten projekt.
Wymiarowanie podtrzymania zaczyna się nie od amperogodzin, lecz od prądu retencji podanego przez ASIC enkodera, zwykle w zakresie mikroamperów, plus samorozładowanie wybranego ogniwa. Czas bez zasilania to pojemność użytkowa podzielona przez sumę prądu licznika i prądu samorozładowania, obniżona z powodu niskiej temperatury i końca żywotności. Ponieważ samorozładowanie często przewyższa własny pobór licznika, cecha utrzymania ładunku chemii liczy się bardziej niż jej pojemność nominalna — duże ogniwo, które szybko traci własny ładunek, nie jest lepsze od małego, stabilnego.
Uszczelnione ogniwa NiMH systematycznie poprawiły utrzymanie ładunku; warianty niskiego samorozładowania zachowują większość ładunku przez rok w temperaturze pokojowej, co wystarcza, gdy enkoder jest uzupełniany ładowaniem podtrzymującym za każdym razem, gdy maszyna jest włączona. Pierwsza animowana grafika prowadzi przez przepływ projektowania podtrzymania — od budżetu retencji po zwalidowany okres serwisowy — ukazując człon samorozładowania jawnie, a nie ukrycie.
Decydującą zaletą ładowalnego podtrzymania w regularnie zasilanej osi jest to, że do jego utrzymania dostępne jest aktywne zasilanie 5 V lub 24 V. Ścieżka zarządzania ładowaniem uzupełnia ogniwo NiMH lub mały pakiet kontrolowanym, ograniczonym prądowo ładowaniem konserwacyjnym, gdy enkoder pracuje, dzięki czemu podtrzymanie zaczyna każdy odstęp bez zasilania pełne, niezależnie od skumulowanego czasu bez zasilania. Zasadniczo różni się to od pierwotnego ogniwa litowego, które jest skończonym, niewymiennym na płytce zasobem odliczającym od dnia produkcji.
Ścieżka ładowania musi być konserwatywna — NiMH utrzymuje się niskim prądem i nadzorem temperatury, a nie twardym floatem stałonapięciowym — i nigdy nie może zasilać zwrotnie ani obciążać wrażliwej szyny retencji. Zintegrowanie tego z wbudowanym przełączaniem zasilania w układzie enkodera daje czystą architekturę, w której zasilanie główne zasila aktywny interfejs i dyskretnie odświeża podtrzymanie, podczas gdy podtrzymanie zasila tylko licznik, gdy brak jest szyny głównej.
Wiarygodny projekt łączy ładowalne źródło z bezzakłóceniowym przełączaniem ścieżki mocy — najlepiej wbudowanym przełączaniem ASIC enkodera — i udostępnia stan źródła przez kanał diagnostyczny. Flaga niskiego stanu baterii dostępna w nowoczesnych układach staje się daną predykcyjnego utrzymania: jeśli podtrzymanie jest wielokrotnie wykrywane jako niskie mimo normalnej pracy maszyny, sygnalizuje to starzejące się ogniwo lub usterkę ścieżki ładowania na długo przed utratą pozycji.
Mały zapas pojemności redundantnej i określony okres serwisowy zamieniają klasyczną awarię „martwa ogniwo pastylkowe po N latach” w zaplanowane, obserwowalne zdarzenie. Dla OEM to także korzyść w łańcuchu dostaw: podtrzymanie staje się standardowym, wymiennym i ładowalnym komponentem, a nie konkretną pierwotną ogniwem litowym pastylkowym, którą trzeba nabywać, magazynować i utylizować na mocy ewoluujących przepisów bateryjno-odpadowych.
Lit pierwotny jest obecnym rozwiązaniem nie bez powodu: wyjątkowo niskie samorozładowanie i wysoka gęstość energii zapewniają lata utrzymania bez nadzoru, dlatego pasuje do urządzeń rzadko zasilanych. Jego koszty to stały koniec życia z wymianą jednorazowego ogniwa, kwestie transportu i utylizacji litu oraz napięcie, które daje niewiele łagodnego ostrzeżenia. Superkondensatory oferują niemal nieograniczoną żywotność cykliczną i natychmiastowe przełączanie, ale ich energia na objętość jest zbyt niska na miesiące utrzymania, a upływ prądu znaczny — nadają się więc na podtrzymanie na sekundy, nie na lata.
Pozyskiwanie energii Wiegand usuwa ogniwo, ale dodaje ograniczenie pierwszego obrotu po zaniku zasilania i starzenie się kondensatora. Druga animowana grafika ocenia opcje na liczących się osiach; ładowalne NiMH nie jest zwycięzcą dla zdalnego zaworu zasilanego raz w roku, ale jest najbardziej uzasadnionym wyborem dla osi przemysłowej zasilanej codziennie, ponieważ jest odświeżane w normalnym użytkowaniu, unika jednorazowego litu, pracuje w szerokim zakresie temperatur z prostym ładowaniem i jest wysyłane na podstawie przepisów transportu bez litu. Wybór powinien wynikać z rzeczywistego profilu pracy zasilania, a nie nawyku katalogowego.
Przed wydaniem projekt waliduje się, cyklicznie przełączając zasilanie główne przy obracaniu wału w oknie bez zasilania, aby dowieść, że żaden obrót nie ginie; mierząc czas retencji względem modelu samorozładowania i prądu w wysokiej i niskiej temperaturze; przyspieszając cykle ładowania-rozładowania, by potwierdzić przewidywalne starzenie się ogniwa przy ładowaniu konserwacyjnym; oraz wstrzykując warunki niskiego stanu baterii i nadmiernej prędkości, by sprawdzić flagi diagnostyczne. Przełączanie rejestruje się na oscyloskopie, aby potwierdzić, że szyna licznika nigdy nie spada poniżej minimum podczas przełączenia w milisekundach.
Efektem jest scharakteryzowane podtrzymanie z udokumentowaną wartością retencji bez zasilania, specyfikacją ładowania konserwacyjnego i wykazaną ścieżką diagnostyczną — gotowe na kampanię kwalifikacji EMC, wibracji i norm bateryjnych, którą opisuje ostatni artykuł, oraz wiarygodną, serwisowalną alternatywę dla jednorazowej ogniwa pastylkowego w sprzęcie ruchowym zasilanym codziennie.
Weijiang Power projektuje i produkuje szczelne ogniwa niklowo-wodorkowe oraz dopasowane pakiety przemysłowe dla sprzętu zdalnego, poza siecią i związanego z bezpieczeństwem, a także wspiera partnerów OEM plikami wydajnościowymi IEC 61951-2, dowodami bezpieczeństwa IEC 62133-2, charakteryzacją obciążenia impulsowego, badaniami w szerokim zakresie temperatur oraz wspólną walidacją prostownika i pakietu. Podaj nam swój cykl pracy, prąd szczytowy, zakres temperatur, cel autonomii i normy, które musi spełniać Twój produkt, a nasi inżynierowie dobiorą kombinację ogniwa i pakietu chroniącą czas pracy, niezawodność i żywotność. Zobacz asortyment na stronie produktów.
