Tại sao tính tuyến tính và hoạt động không có quá trình hồi âm là những lợi thế xác định của động cơ cuộn dây giọng nói cho vị trí quan trọng?
Khi điều khiển chuyển động được yêu cầu trong các ứng dụng mà ngay cả sai sót ở mức micron cũng không thể chấp nhận được, chẳng hạn như lấy nét ống kính trong hình ảnh y tế, định vị miếng trong bạch kim,hoặc điều khiển robot phẫu thuậtĐộng cơ cuộn giọng nói (VCM) liên tục nổi lên như là giải pháp được ưa thích do hai đặc điểm xác định: tính tuyến tính đặc biệt và hoạt động không bị loạn thần.Câu hỏi quan trọng đối với các nhà tích hợp hệ thống là: Làm thế nào các tính chất VCM này chuyển thành lợi thế cạnh tranh so với các thiết bị điều khiển dựa trên động cơ vít hoặc động cơ bước truyền thống?
Sức mạnh chính của VCM nằm trong tính tuyến tính vốn có của nó.Bởi vì VCM dựa trên luật lực Lorentz, nó là tuyến tính về bản chất, với điều kiện trường từ là đồng nhất trên toàn bộ đường bộ.thường dựa vào hiệu ứng bão hòa hoặc miễn cưỡng từ tính phức tạp, trong đó mô-men xoắn có thể thay đổi không tuyến tính theo tốc độ hoặc vị trí.
Hiệu suất tuyến tính vốn có này đơn giản hóa đáng kể thuật toán điều khiển của động cơ.Kiểm soát đơn giản chuyển thành thời gian vòng servo nhanh hơn và hiệu suất mạnh mẽ hơn mà không cần bản đồ hoặc bảng tìm kiếm rộng rãiHơn nữa, bởi vì mối quan hệ là tuyến tính, những thay đổi nhỏ trong dòng điện đầu vào dẫn đến những thay đổi có thể dự đoán, được kiểm soát trong lực.Điều này cho phép hệ thống servo để tạo ra lực rất thấp cho các điều chỉnh tinh tế và lực rất cao cho gia tốc nhanh, tất cả đều sử dụng cùng một thang đo điều khiển tuyến tính, dẫn đến độ phân giải lực vượt trội và khả năng chỉ huy các bước dưới micron một cách đáng tin cậy.
VCM cũng được hưởng lợi từ chuyển đổi bằng không. Không giống như động cơ DC chải, VCM thường là các thiết bị không chuyển đổi, có nghĩa là không cần chuyển đổi vật lý hoặc điện tử trong khi chuyển động.Điều này loại bỏ các xoắn hợp xoắn, ma sát, và tiếng ồn điện vốn có trong chuyển đổi, đảm bảo lực được tạo ra là tinh khiết và sạch sẽ, điều này rất quan trọng đối với các chuyển động mượt mà, tốc độ thấp cần thiết cho các hệ thống hình ảnh.
Lợi thế mạnh mẽ thứ hai là hoạt động không bị nhiễu loạn. it means that reaching a target position from one direction may require a slightly different current or yield a slightly different final position than reaching the same target from the opposite directionHysteresis là kẻ thù của sự chính xác.
Hysteresis trong hầu hết các thiết bị điều khiển cơ học phát sinh từ ma sát (ma sát trượt trong vòng bi, ốc vít hoặc hướng dẫn) và phản ứng ngược (sự tự do chơi hoặc khoảng trống trong các tàu bánh răng).VCM được thiết kế đặc biệt để loại bỏ các nguồnTạo lực hoàn toàn điện từ và không tiếp xúc, tự nhiên loại bỏ ma sát và phản ứng ngược trong chính động cơ.cuộn dây di chuyển thường được treo bằng cách sử dụng vòng bi không tiếp xúc hoặc vòng bi uốn cong tuân thủ cao (bối cơ khí)Các cơ chế treo này được thiết kế để hướng dẫn chuyển động của cuộn dây với ma sát gần bằng không và không có phản ứng cơ học, đảm bảo hệ thống không bị loạn thần.
Hơn nữa, nhiều VCM hiệu suất cao không có lõi, có nghĩa là chúng không có sắt trong tập hợp cuộn dây chuyển động.Điều này loại bỏ sự miễn cưỡng từ tính và các hiệu ứng bão hòa gây ra hysteresis từ tính trong động cơ lõi sắtHiệu ứng ròng là đối với bất kỳ dòng điện đầu vào nào, VCM sẽ tạo ra chính xác cùng một lực và do đó đạt đến chính xác cùng một vị trí,bất kể hệ thống đã di chuyển trước đó bên trái hoặc bên phải, ở tốc độ cao hoặc tốc độ thấp. tính dự đoán này cải thiện đáng kể độ chính xác của hệ thống servo vòng kín,cho phép nó khóa vào vị trí mục tiêu nhanh hơn và ổn định lâu dài hơn bất kỳ động cơ nào bị ảnh hưởng bởi hysteresis cơ học hoặc từ tính.
Do đó, đối với định vị quan trọng, tính tuyến tính đơn giản hóa hệ thống điều khiển và tăng độ phân giải, trong khi hoạt động không có hysteresis đảm bảo vị trí đạt được là tuyệt đối và có thể lặp lại,bất kể con đường chuyển độngHai tính năng này củng cố vị thế của VCM như là bộ điều khiển cuối cùng cho điều khiển chuyển động đòi hỏi mức độ cao nhất của độ chính xác tuyệt đối và khả năng lặp lại.