נכתב ע"י :  שמשון סיני –  Electronic Design.

 

התסריט האוטומטי אשר עולה לנגד עיננו כאשר מדברים אתנו על מערכת בקרה קשור בד"כ למנוע חשמלי או בקרת טמפרטורה.

זה טבעי מאחר ואכן רוב מערכות הבקרה עוסקות בשני תחומים אלה.

אלגוריתם הבקרה הנפוץ ביותר הוא ה- PID (Proportional Integral Differential) וכל העוסק בתחום מכיר אותו היטב ואת העקרונות אשר על-פיהם הוא פועל –  ברצוננו להביא את המנוע ( יצוין כי מדובר במנוע Servo  ולא Stepper ) למהירות מבוקשת ולשמר מהירות זו בדיוק מתבקש, או לשנות טמפרטורה של גוף כלשהו לטמפרטורה מבוקשת ולשמר אותה במדויק, אנו דוחפים זרם לעומס תוך כדי מדידת סיגנל המשוב, אשר מציין את סטטוס העומס בזמן אמת, ובהתקרבנו למהירות או לטמפרטורה המבוקשת מורידים בהדרגה את הזרם עד לערך קבוע בו נשמרת המהירות או הטמפרטורה המבוקשות.

ברצוננו לשנות כוון סיבוב מנוע או הורדת טמפרטורה (במקרה של Thermoelectric Cooler ) אנו נהפוך את כוון הזרם.

הפונקציה המתמטית של ה-PID כוללת מקדמים אשר קובעים את מהירות ההתכנסות של הבקרה, את אופין ההתכנסות ואת מידת היציבות והדיוק שלה כתלות בתכונות העומס ותכונות דרייבר החומרה.

באשר לדרייבר החומרה אנו נבחר בד"כ בין שתי האופציות – דרייבר לניארי או PWM . בשיטת ה- PWM אנו נשענים על העובדה שלרוב העומסים הנ"ל מגיבים לאט לשינויי הזרם וכפועל יוצא הם לא מרגישים את הפולסים של הזרם אלא  'רואים' את הזרם הממוצע. היתרון של השיטה הוא בנצילות ההספק הגבוהה.

 

בקרת מנוע הידראולי

מערכות כח הידראוליות נדרשות כאשר יש צורך בהפעלת כח רב כגון, מנופים, טרקטורים או למשל במקרה שלנו מדחפי ספינה.

גם כאן נדרשים בד"כ להביא את העומס לערך מבוקש ולשמר אותו זמנית במצב זה – להזיז את זרוע המנוף לתנוחה מסוימת או להביא את מדחף הספינה לזוית מדויקת מבוקשת.

גם כאן נשאף להיעזר באלגוריתם ה- PID לצרכי בקרה, אולם בבואנו לבחון מקרוב את מנגנון הכח ההידראולי נמצא שני הבדלים מהותיים בין שתי הדוגמאות הקודמות למקרה הנוכחי:

ראשית, מקור הכח לדחיפת המכלולים המכניים העצומים איננו זרם חשמלי כי-אם לחץ שמן שמקורו במשאבה, וויסות לחץ השמן על הבוכנות ההידראוליות מתבצע בעזרת שסתומי שמן (סולנואידים) פרופורציוניים (פתיחה חלקית מאפשרת זרימת שמן חלקית וכפועל יוצא נוצר לחץ הידראולי חלקי). כאן תפקידו של זרם ה-PWM אשר מיצר הדרייבר האלקטרוני שלנו הוא לשלוט על מידת הפתיחה של הסולנואיד.

שנית, ברצוננו לעצור את תנועת העומס ההידראולי במצב מסוים עלינו להפסיק לחלוטין את הזרם לסולנואיד, וברצוננו לשנות את כוון תנועת העומס עלינו להזרים שמן לצידה האחר של הבוכנה. כלומר נדרש סולנואיד נוסף. במילים אחרות, אין כאן מצב של PWM  קבוע לסולנואיד מסוים כי-אם מתוג מתמיד של מקור הזרם בין שני הסולנואידים תוך כדי שינוי מתמיד של יחס ה-PWM כפי שמתרחש בבקרת היגוי של מדחפי ספינה.

 

מעונין בפיתוח מערכת בקרה….?

  צור קשר!

 

ראה גם ….

בקר טמפרטורה סופר מדויק