Encoderbedrading, richtingverandering en fasewisseling: Praktische begeleiding voor motorsystemen

De encoder is een belangrijk onderdeel van een motorbesturingssysteem dat de mogelijkheid biedt om snelheid, positie en richting te detecteren voor de besturing van een motor. Nauwkeurige encoderinstallatie en de mogelijkheid om encodersignalen nauwkeurig te interpreteren, zorgen voor een stabiele werking, nauwkeurige regeling en betrouwbare prestaties van het motorbesturingssysteem. Ingenieurs hebben vaak problemen met de draairichting, fasevolgorde en signaalinterpretatie wanneer ze hun motorbesturingssysteem in bedrijf stellen of integreren in de toepassing.

In dit artikel bespreken we de basisprincipes van de bedrading van encoders, hoe je de draairichting van een motor kunt veranderen met behulp van een encoder, en hoe het encodersignaal van invloed kan zijn op de manier waarop fasewisseling van de motor de motorcontroller beïnvloedt.

De basisprincipes van encoderbedrading bieden belangrijke informatie over verschillende signaalkarakteristieke aspecten waarmee rekening moet worden gehouden bij het installeren van een encoder op een motor.

De meeste industriële motorsystemen zijn uitgerust met incrementele encoders die kwadratuur-uitgangssignalen produceren op twee kanalen, ook wel kanaal A en kanaal B genoemd. Elk kanaal op een encoder heeft een stroomaansluiting, een aardaansluiting en een signaalaansluiting die aan de motor wordt geleverd.

Een correcte installatie van encoders zal:

Zorg voor een schone, stabiele signaaloverdracht

Zorg ervoor dat kanaal A en kanaal B een nauwkeurige faserelatie met elkaar behouden.

Zorg voor betrouwbare encoderfeedback bij blootstelling aan elektrische ruis.

Signaalintegriteit is belangrijk voor motoren met een hoog vermogen, omdat de elektromagnetische interferentie die door de motor wordt veroorzaakt een negatieve invloed kan hebben op de prestaties van de encoder. Encoders moeten op de juiste manier worden afgeschermd, geaard en zo ver mogelijk van andere elektrische apparaten worden geïnstalleerd.

De detectie van de draairichting van de encoder is gebaseerd op de faserelatie tussen kanaal A en kanaal B, dat wil zeggen dat wanneer de motor in één richting draait, kanaal A voor kanaal B staat. Wanneer de rotatie daarentegen wordt omgekeerd, zal kanaal B voor kanaal A komen.

Motorcontrollers gebruiken de faserelatie van de encodersignalen om de draairichting van de motor vast te stellen. Als de motorcontroller signalen van Encoder A en B ontvangt die in omgekeerde volgorde zijn aangesloten op kanalen A en B, kan de controller voorwaartse beweging als achterwaartse beweging beschouwen en een onregelmatige of onnauwkeurige besturing veroorzaken.

De twee manieren om de draairichting van een motor te veranderen zijn:

1. Motorfasen wisselen:

Typisch voor driefasige motoren wordt de draairichting gewijzigd door twee willekeurige motorfasestroomaansluitingen te verwisselen. Door de fase van de motor te veranderen, verandert het magnetische veld van de motor van richting en draait de motor in de tegenovergestelde richting dan die van het roterende magnetische veld.

Wanneer echter de draairichting van de motor wordt gewijzigd door motorfasen te verwisselen, moet de feedbackrichting van de encoder nog steeds de verwachte richting behouden, zoals ingesteld door de controller. Als de signalen van de encoder niet worden gewijzigd wanneer de motorfasen worden gewijzigd, zou de controller detecteren dat de beweging van de motor in een richting achteruit bewoog ten opzichte van de richting die door de controller werd verwacht.

2. Encoderkanalen wisselen:

Een andere manier om de draairichting van een motor om te keren via een encoderaansluiting is het verwisselen van encoderkanalen A en B in de encoderaansluiting. Als u de aansluiting van de encoderkanaaldraad wijzigt, wordt de detectierichting omgedraaid zonder dat de bedradingsconfiguratie van de motorvoeding hoeft te worden gewijzigd.

U zult deze methode meestal gebruiken bij de inbedrijfstelling of wanneer u de motorfase niet fysiek kunt wijzigen, of wanneer u de draairichting op feedbackniveau moet omkeren.

In veel gevallen kunt u met de moderne motorcontroller en de bijbehorende software de draairichting van de motor omkeren via de softwarematige parameterinstellingen. In deze gevallen hoeft u de voedingsaansluitingen van de motor of de kanalen van de encoder niet te wijzigen, maar keert de controller intern de interpretatie van de feedback van de encoder om.

Hoewel richtingsveranderingen via de softwaremethode heel eenvoudig zijn, is het altijd belangrijk om ervoor te zorgen dat de encoder correct is aangesloten om signaalconflicten, onbedoelde fouten of onnauwkeurige posities bij gebruik op hoge snelheid te voorkomen. Problemen die vaak voorkomen bij het in gebruik nemen van een encoder met een elektrische motor

Veelvoorkomende problemen met encoderdraden en encoderrichting zijn onder meer:

Een motor zal tijdens het opstarten oscilleren

Het motortoerental en/of de positie worden onjuist gerapporteerd

Er is een discrepantie tussen de encoderrichting tussen de motorcontroller en de daadwerkelijke encoderbeweging

Aanbevelingen voor beste praktijken:

Gebruik diagnostische apparatuur om de signaalfase van de encoder te verifiëren.

Voer rotaties met lage snelheid uit om de motor tijdens de inbedrijfstelling bij lage snelheden te testen.

Controleer of de motor correct werkt door de draairichting van de encoder te testen voordat u de motor onder volledige belasting in gebruik neemt.

Vergelijk de bedrading van de motor met de instellingen van de motorcontroller om consistentie te garanderen.

De laatste gedachten

De encoderbedrading, de detectie van de encoderrichting en de encodersignaalwissel van een motorbesturingssysteem zijn allemaal met elkaar verbonden. Een goed geconfigureerde encoder met een correct georiënteerd encodersignaal zorgt voor consistentie in de interpretatie van het motorvermogen en de feedback, ongeacht de fysieke oriëntatie van de encoder.

Een goed begrip van en correcte toepassing van de bedradingslogica van encoders vereenvoudigt de inbedrijfstelling van een encoder en maakt nauwkeurige en betrouwbare werking van de motor mogelijk onder een grote verscheidenheid aan toepassingen en omgevingen die verband houden met elektrische voertuigen en industriële motoren.