여기서는 인쇄 회로 기판 (PCB), 그리고 LINAK® 리니어 액추에이터의 성능과 관련된 PCB의 기능에 관한 정보를 찾아보실 수 있습니다. Integrated Controller와 BUS 통신을 갖춘 인쇄 회로 기판 (PCB), 그리고 이 요소들이 공통적으로 가지고 있는 기능에 대해 자세히 알아보십시오.
액추에이터의 Soft Start 및 Stop 기능과 포지셔닝이 어떻게 제어되는지 알아보십시오. 전류 및 온도 측정이 액추에이터, 그리고 액추에이터가 장착된 산업용 기계를 어떻게 보호하는지 알아보세요. EMC (전자파 적합성) 보호와 H-브리지의 기본 기능에 대해 자세히 알아보세요. 당사 액추에이터 전문가 Hunter Stephenson이 이 동영상에서 핵심 사항들을 설명해 드립니다.
H-브리지의 기본 기능은 무엇입니까?
Integrated controller 또는 H-브리지는 DC 모터로 공급되는 전압의 극성을 변경하며, 이는 액추에이터를 제어하는 기반이 됩니다. 여기서 저전류 스위칭의 이점을 얻을 수 있습니다. 몇 mA 정도의 높은 디지털 신호만으로도 액추에이터를 작동시킬 수 있기 때문입니다.
통합된 H-브리지는 속도와 램핑과 같은 다양한 제어 옵션을 PCB에서 제공합니다.
이것이 H-브리지이며, 중앙에는 모터의 양극 및 음극 단자에 연결되는 전원 연결부가 있습니다. 4개의 스위치(이 경우 트랜지스터)가 H-브리지 상단과 하단에서 전원 공급 장치에 연결됩니다. 이 트랜지스터는 기계식 스위치/릴레이(relay) 기능을 대체합니다. H-브리지는 비교적 간단한 방식으로 액추에이터의 인/아웃 동작을 제어합니다. 전원이 켜지면 트랜지스터 두 개가 활성화되고 전류가 대각선으로 흘러 모터 연결부를 지나가게 되므로, 모터가 한 방향으로 회전하게 됩니다. 방향을 변경하려면 이전에 활성화된 두 개의 트랜지스터를 비활성화하고 다른 두 개의 트랜지스터를 활성화한다면 전류의 흐름이 바뀝니다.
스위치 1과 4를 닫으면 모터의 왼쪽에 양극이 연결되고 반대쪽에 음극이 연결되어 모터가 한 방향으로 회전하기 시작합니다.
스위치 2와 3을 닫으면 모터의 오른쪽에 양극이 연결되고 왼쪽에 음극이 연결되어 모터가 반대 방향으로 회전합니다.
액추에이터의 정확한 포지셔닝을 어떻게 보장합니까?
액추에이터에 관해 알아야 할 가장 중요한 것 중 하나는 그 위치입니다. 인쇄 회로 기판(PCB)으로 제어되는 리니어 액추에이터의 물리적 위치는 스핀들 회전 당 펄스(purse) 수를 계산하는 홀(hall) 센서를 기반으로 합니다.
일반적으로 스핀들의 각 끝에는 전기 스위치가 장착되어 물리적 Endstop에 도달할 때마다 위치설정 시스템을 교정했습니다. 액추에이터로부터 신뢰할 수 있는 위치 피드백을 보장하려면, 이러한 Endstop 스위치 중 하나 이상을 정기적으로 활성화해야 했습니다. 그렇지 않으면 전원이 꺼진 상태에서 주로 발생하는 엔코더의 홀 펄스 누락으로 위치 피드백이 시간이 지남에 따라 변동될 수 있습니다.
이러한 한계로 인해, 액추에이터가 전체 스트로크를 사용하지 않은 응용 제품에서는 시간이 지남에 따라 위치 피드백이 부정확해질 수 있습니다.
LINAK®에서 개발한 새로운 초기화 원리는 선형 모션이 초기화되는 방식을 변화시켰습니다. 이는 스트로크 길이의 초기 구간에 액추에이터 PCB의 두 홀 센서를 통과하는 스핀들 너트의 작은 자석을 이용하여 이루어지며, 우리는 이를 "제로" 포인트라고 부릅니다. 이 센서는 스핀들 너트의 자석이 통과할 때 반응하여 두 개의 홀 시그널을 생성합니다. 마이크로프로세서는 두 개의 자기장이 교차하는 지점을 확인하고 이 지점을 초기화의 기준점으로 사용합니다.
어떤 PCB 기능이 기계를 보호하는 데 도움이 됩니까?
다수의 PCB 기능들은 LINAK® 산업용 액추에이터와 함께 작동하는 기계류를 보호합니다. 펄스 신호는 전자 장치가 올바르게 작동하도록 해주며, Soft Start/Soft Stop 기능은 기계와 액추에이터에 가해지는 물리적 충격을 감소시켜 줍니다. 이 기능은 PWM 모터 컨트롤 시그널을 증가시켜 제어되며, 이는 차량에서 클러치를 점진적으로 풀어주는 것과 같은 방식으로 작동합니다.
전류와 온도의 측정은 PCB의 전자 장치를 보호하고 안정적인 액추에이터 성능을 보장합니다. 마이크로컨트롤러(microcontroller)는 H-브리지를 통해 흐르는 전류를 측정하고, 전류가 미리 정해진 수준을 넘으면 전원을 차단합니다. 센서는 액추에이터 하우징 내부의 H-브리지 온도와 주변 온도를 모니터링하고, 열로 인한 손상이 발생하기 전에 작동을 중지합니다.
액추에이터 PCB에는 EMC 보호를 위해 로드 덤프(load dump) 기능과 극성 보호(polarity protection) 기능이 탑재되어 있습니다. LINAK 산업용 액추에이터의 로드 덤프 수준은 45 V로 미리 정해져 있습니다. 피크 전압(voltage peak)이 이 수준을 넘어서면, 인쇄 회로 기판 (PCB)이 차단됩니다. 극성 보호 기능은 전력 공급 장치가 잘못 연결되었을 경우 액추에이터가 손상되지 않도록 보장해 줍니다.
Integrated Controller를 탑재한 액추에이터는 전력 전자 관련 외주 부품 수와 Third-party 공급업체의 필요성을 줄여줍니다. 또한 복잡한 시스템에서도 설계 및 통합 프로세스를 위한 포괄적이고 사용하기 쉬운 인터페이스를 제공합니다.
통합된 인터페이스를 통해 액추에이터의 동작 설계 프로세스를 더 빠르게 진행할 수 있으며, 단순한 선형 동작 그 이상을 지정하여 잠재력을 더 쉽게 실현할 수 있습니다. 응용 제품의 요건이 기본이든 고급이든, IC Integrated Controller™가 장착된 액추에이터는 현명한 선택입니다.
