Red dışıt Encoder Systems Yüksek Hızlı Girişler için Eleştirel Neden

Kritik mühendislik uygulamaları, tek bir sensör başarısızlığının başarısızlığı, operasyonel başarısızlıkları, güvenlik tehlikelerini ve pahalı zamanlarını tetikleyebilir.Ücretsiz encoder sistemleri), çeşitli teknolojiler veya izole kanallarla birlikte -birinin başarısız olduğu endüstrilerde geri dönüş ve hız geri bildirimini sağlamak, havacılık uçuş kontrolleri, endüstriyel robotik, tıbbi görüntüleme ve rüzgar türbinleri kontrolü önlemek gibi.

Bir kritik sistemde enkoder geri bildirimin sonuçları, üretim duraklarının ötesine uzatıyor.Bir cerrahi robotda, tek bir anlayıcı bir hastayı tehlikeye atabilir. yüksek hızlı basında, pozisyon geri dönüşlerinin kaybı mekanik reçere veya hatta çarpışmalara yol açabilir.[Döneticileri)

Encoders ve onların Rolü Reddancy

Red dışı encoder sistemleri ya da mutlak kodlayıcılarla veya bir hibrit kombinasyonla inşa edilebilir. Altta yatan teknolojiyi doğru yaklaşımı seçmek için temeldir.

Incremental encoders

Agresif kodlayıcılar, aynı mile göre bir dizi pul üretmektedir, her biri kendi algılayıcı ve işleme elektronikleri ile çalışır, ancak bir referans işareti yeniden ayarlandığında, yanlış yapılandırmalar geçer. ancak, iki yükseltgensel sistem, rutin bir şekilde tek başına mutlak bir güç döngüsü olmadan tek başına garanti edilemez.

Mutlak kodlayıcılar

Mutlak kodlayıcılar her mil pozisyonu için eşsiz bir dijital kod sağlar, aynı konutta bile pozisyon bilgilerini korurlar.Rezorunlar genellikle çift mutlak kodlular (örneğin, iki bağımsız SSI veya BiSS kanalları). Bazı tek-encoder paketleri, herhangi bir sensör sürüklenme veya iç başarısızlık ünitesini uyarmak için.

Kompozisyon / Vücud yaklaşımlar

Bazı yüksek kullanılabilirlik tasarımlarında, mutlak bir encoder ve bir artışlı encoder çifti tarafından eşleştirilir. mutlak encoder, başlangıçtan sonra başlangıç için başlangıç mutlak pozisyon sağlarken, yüksek çözünürlüklü hız verileri hareket sırasında yüksek kontrol ünitesine sahiptir.

Encoder Systems için Redments

Mimari doğrudan sistemin hata toleransını, maliyeti ve karmaşıklığı etkiler. En yaygın reddant topolojiler şunları içerir:

Hot standby (1oo2)

1oo2 (bir-iki) sıcak standby konfigürasyonunda, iki kodlayıcı sürekli çalışır ve takip edilir. Kontrol ünitesi genellikle birincil encoder'in geri bildirimlerini kullanır; eğer başarısız olursa veya makul olmayan kontrol başarısız olursa, sistem anahtarları tek bir bağlantı veya kablo girişi paylaşır.

Soğuk standby

Soğuk standby'de, ikincil encoder ihtiyaç duyulduğuna kadar güç tüketimini azaltır ve aşınmayı azaltırken, ikincil encoder başlangıçları sırasında gecikmeyi sunar ve pozisyonu doğrulanır. Soğuk standby genellikle birincil encoder'in endişe duyması beklendiği uygulamalarda kullanılır, ancak güvenlik-kritik sürekli operasyonlar için uygun değildir.

Voting architectures (2oo2, 2oo3)

Daha yüksek güvenlik bütünlüğü için, oylama programları kullanılır:

  • [FONT:0]2oo2 (iki-out-of-iki):[[Döneticileri) her iki şifre de kullanıma hazır hale gelir.Eğer bir farklı olarak sistem güvenli bir duruma girer.Bu yüksek güvenlik sağlar (fault algılaması) ancak daha düşük bir miktar anlaşmazlık durdurur.
  • [FONT:0]2oo3 (iki-out-of-üç): [Döneticileri kullanılıyor ve kontrol sistemi tüm sinyalleri karşılaştırıyor. İki kabul olarak, operasyon devam ediyor.Bu, ek donanım ve karmaşıklık maliyetine göre, 2oo3, havacılık uçlu sistemlerde yaygın.

Donanım vs. yazılım redundancy

Reddanış donanım seviyesinde uygulanabilir (projektif encoder kafaları, ayrı taksileme, bağımsız güç malzemeleri) veya yazılım seviyesindeki (ve algoritmaları, plaubilite kontrolleri ve tanıları) kritik uygulamalar için, bir kombinasyon önerilir: reddant donanım fiziksel izolasyon sağlarken, farklı kodlama algoritmaları veya değerlendirme algoritmaları kullanarak) gardiyanları sistematik tasarım hatalarına karşı kullanır.

Step-by-Step Uygulama Kılavuzu

Kırmızı bir encoder sistemi işletmek, nihai komisyonlama yoluyla gereksinimlerinin belirlenmesi konusunda dikkatli bir planlama gerektirir. Aşağıdaki genişletilmiş adımlar gerçek dünya mühendisliği dikkatelerini içerir.

1. Fonksiyonel güvenlik gereksinimlerini tanımlamak

Gerekli [[Dönetici:0)Safety Integrity Seviye (SIL)) veya [[PL:2)[Dönetici Seviyesi (PL)[Dönetici:0)[x3 veya çift-basınlık mimarisine göre, IEC 61508 veya ISO 13849). Bu, tehlikeli başarısızlık olasılığı ve kırmızılık seviyesini doğrulamaktadır. Örneğin, bir SIL 3 uygulama genellikle en az 2oo3 veya çift kanal mimarisini içerir.

2. Operasyonel çevre ve yaşam döngüsü

Evaluate sıcaklık, vibrasyon, nem, elektromanyetik müdahale (EMI), ve mekanik şok. Redmentst encoders uygun ingress protection (IP) derecelendirme ve yalıtım ile seçilmelidir. Örneğin, rüzgar türbinlerinde kritik uygulamalar aşırı sıcaklık hızları ve yıldırım kaynaklı patlamaları için; encoders with redtt kilitli yataklar ve izole çıktılar önemlidir.

3. Uyumlu kodlayıcıları ve iletişim protokolleri seçin

Aynı karar ile kodlayıcıları seçin, doğruluk ve güncelleme oranları senkronizasyon sorunları önlemek için. mutlak kodlayıcılar, [[0)BiSS C) KAYNAKLARI (CRC) ve hata düzeltmeleri için bazı durumlar için.For correct encoders, orture sinyalleri farklı kanallarla destekler (RS-4)

4. Kırmızı bina mimarisi ve fiziksel düzeni tasarlayın

Mekanik montaj: ayrı encoder darbeleri veya çift-encoder montaj paralarını mil yanlışlamadan ayıran yükselteçleri kullanın.Köpürücüler her ikisine de bir bağlantı kutusu eklemeyi düşünün. 2oo3 mimarileri için bir bağlantı kutusu ekle, fiziksel olarak üç kodlamayı yerelleştirilmiş mekanik hasarlardan kaçınmak için mil etrafında ayır.

5. Implement monitoring, tanı ve mantık değiştirme

Kontrol ünitesi, algoritmaları kullanarak sürekli olarak encoder sinyalleri karşılaştırmalıdır:

  • [FONT:0]Plauability checks:[Dönetici:[Dönetici] Karşılaştırma pozisyonu, hız ve fiziksel sınırlara karşı ivme. Bir encoder, büyük bir hatayı aşıyor.
  • [FONT:0]Cross-validation:[Dönetici için] Çift kodlayıcılar için farkları hesaplayın ve bir eşiği açın (örneğin, <0.1° sapma).
  • [FONT=0)Heartbeat monitoring:[Dönetici:[Dönetici:0) Her bir encoderin periyodik verileri veya "alive" sinyalini garanti eder. Eksik veriler bir iletişim veya güç hatası gösterir.
  • [FONT=0) Isılama mantığı: [Dönetici için, geçiş sorunsuz olmalıdır. Geçicileri önlemek için geçiş sırasında düşük geçit filtresini uygulamanız gerekir. oylama sistemleri için, çoğunluk oylaması (hardware veya yazılım) geçerli sinyale karar verir.

6. Instri power supply redcysol

Her bir encoder bağımsız bir güç kaynağına sahip olmalıdır veya en azından bir diyot-ORed dual tedarike sahip olmalıdır. Kırmızı olmayan sistemlerde ortak bir hata tek bir güç rayını kullanıyor; eğer bu demiryolu başarısız olursa, tüm kodlayıcılar aynı anda gücü kaybederler ve her demiryolunun gerilimini izleyebilirler.

7. Başarısız senaryolar altında ayrıntılı test yapın

Sistematik testler tasarımı doğrular. Anahtar test vakaları şunları içerir:

  • [FONT:0]Bir-encoder bağlantı: İkincil veya oy mantığının eksik sinyali doğru bir şekilde tanımladığını ve kalan kodlayıcılarla devam ettiğini doğrulayın.
  • [FONT:0)Injected drag:[Dönetici:[Dönetici:0) Bir encoder'in çıktısında (örneğin, bir test işlevi aracılığıyla) bir hata tespit algoritmanın kontrol etmeden önce yakalanmasını sağlamak.
  • [FONT:0)Power tedarik kaybı:[Dönetici) Her bir encoderden gücü bireysel olarak kaldırır ve bumpless geçiş gözlemler.
  • [FONT:0) İletişim yolsuzluk: [Dönetici: [Dönetici: 0,0) İndüksiyonu Önleme: [Dönetici:0) İndüksiyonu Hızlandırmak: [Döneticileri/FDönetmelik): İntegra CRC hataları veya line gürültüyü kontrol ünitesinin bozulmamış çerçevelerin ve yalnızca geçerli verileri doğrulayabilmelerini onaylamak için doğrulayın.
  • [FONT:0]Common-mode hataları: Simulate tek bir olay (örneğin, dış manyetik alan patlama) aynı teknolojiyi paylaşabilecektir; eğer mümkünse, farklı bir encoder türü ile geçiş yapın.

8. Doküman ve bakım için plan

Her bir encoder'in tanınmasını sağlamak, hata logları ve trend verileri dahil olmak üzere kayıtlarınızı korumak. Düzenli kalibrasyon ve işlevsel testleri güvenlik durumuna göre (örneğin, her altı ay veya herhangi bir önemli şok olayından sonra) Değiştirilen kodlayıcıların önceden belirlenmiş ve stoklanmış olmasını sağlamak.

Red dışı Encoder Reliability için En İyi Uygulamalar

En iyi tasarlanmış kırmızı yedek sistemi bile fakir uygulama tarafından zayıflatılabilir. Bu kanıtlanmış en iyi uygulamalara çağrılma süresi ve güvenliği en üst düzeye yükseltecektir:

Red dışı Encoder Sistemlerinin Gerçek Dünya Uygulamaları

Havacılık uçuş kontrol eylemi

Modern uç-by-tel uçaklarda, her uçuş kontrol hareketi (örneğin, ailer, asansör, rudder) birden çok kırmızı kodlu kodlayıcı kullanır - üç mutlak kodlayıcı peraator başına 2oo3 oylama planı ile birlikte.Bu kodlayıcılar uçuş kontrol bilgisayarlarına geri bildirim sağlar, ki bu da sinyalleri karşılaştırır ve dışlayıcılar [FONT-001][/FONT=0-FL2 ve Airbus A350 farklı encoder teknolojileri kullanır.

Santral için endüstriyel robotik kolları

Otomotiv santrallerinde kullanılan yüksek hızlı altı eksenli robotlar, ISO 10218 güvenlik standartlarını karşılamak için her bir ortak için kırmızı geri bildirim gerektirir. Ortak bir tasarım, her motor milde iki mutlak kodlayıcı kullanır: bir encoder, servo sürücüyü gerçek zamanlı kontrol için kullanır ve diğeri güvenlik destekli hareketle ilgili birime bağımsız veriler sunar.

Rüzgar türbini kontrol kontrol

Rüzgar türbinleri yüksek rüzgarlar sırasında tüyo bıçaklara güveniyor.Konu kontrol sistemi, tek bir enktör hatasının istenmeyen bir bıçak ya da tezgaha neden olmasını sağlamak için 2oo2 oylama mantığı kullanır.

Medical CT tarayıcı gantry rotasyon

Hesaplamalı tomografi (CT) tarayıcılar, gantry verileri ele alırken sürekli olarak döner.Herhangi bir pozisyon jitter, görüntü kalitesi degradasyonları olmadan hayaletler üretecektir. Redcyt encoders - bir kanal tarama sırasında iki katına çıkar.

Red dışıt Encoder Design

Endüstriyel Ethernet ve fonksiyonel güvenlik standartlarının evrimi yeni mimarileri sürüyor.ETHFLT:0)EtherCAT) ve [[Dönetici:2)PROFI güvenli[D][D][3][/FONT][/FONT=FONT=FONT=FONT=CTR=0) ve koşul izleme, yüksek çözünürlükte kullanılan verileri daha kolay hale getirebilir.

Başka bir umut verici yön, kontraseptif ortamlardaki optik kodlayıcılardan daha sağlam olan bir teknolojidir.())))) Katı devlet kodlayıcıları , birden çok hassas elementin tek bir çipe entegre edildiği, işbirliği robotlar için uygun bir paket içinde minyatür bir pakette bulunan minyatür bir pakette, ayrı olarak daha sağlam olan bir şekilde, optik kodlayıcı ortamlardaki şirketler.

Sonuç: Bir Mühendislik Disiplini Olarak Reddancy

Red dışı encoder sistemleri sadece ikinci bir encoder eklemek değildir - burada sunulan genişletilmiş yönergeleri takip ederek, en zorlu güvenlik standartlarını karşılayan ve kritik uygulamaları seçmek için sistemdeki hataları belirlemek için sistematik bir yaklaşım gerektirir.

Güvenlik standartları ve reddant sensör tasarımı hakkında daha fazla okuma için, danışmanlık yapın:0)Ulusal Aletler'in beyaz kağıdı encoder redundancy) veya [[ŞUFONTD:2) Kontrol Mühendisliği makalesi güvenlik süreci için şifreleyiciler için).