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Funzionamento di una scheda a circuito stampato PCB all’interno di un attuatore lineare elettrico

Qui potete trovare tutte le informazioni in merito alle schede elettroniche PCB e alle loro funzionalità relativamente alle prestazioni degli attuatori lineari elettrici LINAK^®. Scoprite le schede elettroniche PCB con controllo integrato, comunicazione BUS e le loro funzionalità comuni.

Scoprite in che modo viene controllato il posizionamento in rampa di accelerazione e decelerazione di un attuatore. In che modo le misurazioni dei valori di corrente e di temperatura possono proteggere l'attuatore e l’attrezzatura su cui è installato. Scoprite di più sulla compatibilità elettromagnetica EMC e sulle funzionalità del circuito elettronico H-bridge. In questo video, il nostro esperto Hunter Stephenson spiega le nozioni essenziali.

Qual è la funzionalità di base di un ponte H?

Il comando di un attuatore si basa su un controllo integrato o ponte H, che cambia la polarità del voltaggio al motore CC. In questo modo è possibile beneficiare dello switch a bassa corrente, poiché un segnale digitale elevato di pochi mA farà funzionare l'attuatore.

Il ponte H integrato offre una varietà di opzioni di comando dalla PCB, come velocità e rampa di accelerazione.

Questo è il ponte H, e al centro si trova il collegamento di alimentazione ai terminali positivo e negativo del motore. Quattro switch, in questo caso dei transistor, sono collegati all'alimentazione elettrica nella parte superiore e inferiore del ponte H. Questi transistor sostituiscono le funzioni degli switch/relè meccanici. Il ponte H comanda in modo piuttosto semplice i movimenti in entrata e in uscita di un attuatore. Quando l'alimentazione è attiva, due dei transistor devono essere attivati per creare un flusso di corrente diagonale, oltre il collegamento del motore, producendo una rotazione unidirezionale del motore. Per cambiare direzione, il flusso di corrente deve essere modificato disattivando i due transistor precedentemente attivati e attivando gli altri due.

Illustrazione di un ponte H con switch 1 e 4 chiusi

Se si chiudono gli switch 1 e 4, il terminale positivo sarà collegato al lato sinistro del motore e il terminale negativo all'altro lato, e il motore inizierà a ruotare in una direzione.

Illustrazione di un ponte H con switch 2 e 3 chiusi

Se invece si chiudono gli switch 2 e 3, il terminale positivo sarà collegato al lato destro e il negativo al lato sinistro e il motore ruoterà nella direzione opposta.

Come si garantisce un posizionamento accurato dell'attuatore?

Una delle cose più importanti da sapere riguardo a un attuatore è la sua posizione. La posizione fisica di un attuatore lineare elettrico controllato da PCB, si basa sui sensori di Hall, contando il numero di impulsi per ogni giro della vite di scorrimento del pistone.

Tradizionalmente, su ciascuna estremità del mandrino venivano montati switch elettrici che calibravano il sistema di posizionamento ogni volta che veniva raggiunto un finecorsa fisico. Per garantire un feedback di posizione affidabile dall'attuatore, era necessario che almeno uno di questi interruttori di fine corsa fosse attivato regolarmente. In caso contrario, il feedback di posizione potrebbe deviare nel tempo a causa della mancanza di impulsi Hall sull'encoder, soprattutto quando l'encoder è spento.

A causa di questa limitazione, un'applicazione in cui l'attuatore non utilizza l'intera corsa potrebbe causare un feedback di posizione impreciso nel tempo.

Un nuovo principio di inizializzazione, sviluppato da LINAK^®, ha cambiato il modo in cui è possibile inizializzare il moto lineare. Sfrutta un piccolo magnete montato nel dado del pistone, che si sposta oltre due sensori Hall sul circuito stampato dell'attuatore, posizionati all'inizio della lunghezza della corsa, nel cosiddetto punto "zero". I sensori reagiscono al passaggio del magnete nel dado del pistone, generando due segnali Hall. Il microprocessore controlla l'intersezione dei due campi magnetici e utilizza l'intersezione come punto di riferimento per l'inizializzazione.

Quali caratteristiche della scheda PCB aiutano a proteggere il macchinario?

Le diverse funzioni integrate nella scheda PCB consentono di proteggere l’attrezzatura o il macchinario che integra un attuatore LINAK^®. Il segnale a impulso assicura il corretto funzionamento dell'elettronica e la funzione di avvio/arresto graduale riduce le sollecitazioni meccaniche sul macchinario e sull’attuatore. Questa funzione è controllata da un segnale di controllo PWM, che funziona esattamente come quando si rilascia gradualmente la frizione dell’automobile.

La misurazione dei valori di corrente e della temperatura protegge l’elettronica garantendo prestazioni affidabili. Un microcontrollore misura la corrente che attraversa il circuito H-bridge, interrompendo l’alimentazione se la corrente supera un livello predefinito. I sensori monitorano sia la temperatura dell’H-bridge sia la temperatura interna dell’attuatore e ne interrompe il funzionamento prima che il calore raggiunga livelli che possano danneggiare le parti interne.

Per una protezione elettromagnetica ottimale, la scheda PCB è disponibile con una protezione ai sovraccarichi e una di protezione contro l’inversione di polarità. Per gli attuatori LINAK il livello di sovraccarico predefinito è 45 volt. Se un picco di tensione supera questo parametro, la scheda PCB viene disconnessa. La protezione di polarità assicura che l'attuatore non venga danneggiato in situazioni in cui i cavi vengano collegati in modo errato.

Sapevate che?

Un attuatore LINAK IC con Controllo Integrato richiede un numero minore di componenti e riduce la necessità di avvalersi di un fornitore terzo per l'elettronica. Offre inoltre una gamma completa di interfacce facili da usare per il processo di progettazione e integrazione, anche in sistemi complessi.

Le interfacce integrate consentono di accelerare il processo di progettazione del movimento dell'attuatore, ed è più facile realizzare il pieno potenziale dell'attuatore stesso specificando più del semplice movimento lineare. Sia che le esigenze della vostra applicazione siano di base o avanzate, scegliere un attuatore con controllo integrato IC™ è semplicemente una mossa intelligente.