मोशन कंट्रोलर

जड़त्वीय गति सेंसर
जाइरोस्कोप का उपयोग करके घूर्णन में परिवर्तन की दर और एक्सेलेरोमीटर का उपयोग करके गति में परिवर्तन का पता लगाने के लिए जड़त्वीय मापन इकाइयों (IMU) का उपयोग किया जाता है। ये अक्सर एक ही एकीकृत सर्किट पर एक साथ पाए जाते हैं और छह डिग्री स्वतंत्रता (6DOF) ट्रैकिंग प्रदान करने के लिए एक साथ उपयोग किए जा सकते हैं।
 

कैमरा
इमेज सेंसर का उपयोग कंप्यूटर विज़न के साथ संयोजन में किया जाता है और इन्हें हाथ में पकड़े जाने वाले या पहने जाने वाले उपकरणों या पर्यावरण में अन्य उपकरणों और पर्यावरण के सापेक्ष स्थानों का पता लगाने या उपयोगकर्ता के शरीर के किसी या सभी भागों की गतिविधियों का पता लगाने के लिए रखा जाता है। इन्हें युग्मित प्रकाश उत्सर्जकों के साथ संयोजन में उपयोग किया जा सकता है जिन्हें कैमरे द्वारा देखे जाने पर सीधे ट्रैक किया जाता है, या अप्रत्यक्ष रूप से अवरक्त प्रकाश के प्रतिबिंबों के माध्यम से।
 

मैग्नेटोमीटर
किसी उपकरण में चुंबकीय क्षेत्र सेंसर का उपयोग पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की दिशा, या निकटवर्ती बेस स्टेशन की दिशा का पता लगाने के लिए किया जा सकता है।
 

यांत्रिक
पोटेंशियोमीटर, हॉल इफेक्ट सेंसर और इंक्रीमेंटल एनकोडर का उपयोग करने वाली यांत्रिक संवेदन विधियों को ऐतिहासिक रूप से गति ट्रैकिंग के आधार के रूप में उपयोग किया जाता रहा है, लेकिन तब से उन्हें उस उद्देश्य के लिए MEMS और अन्य प्रकार की एकीकृत सर्किट तकनीकों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है। इन सेंसर का उपयोग नियंत्रण तत्व और आर्केड कैबिनेट जैसी स्थिर वस्तु के बीच यांत्रिक कनेक्शन को ट्रैक करने के लिए किया जाता है।

सर्वो ड्राइव
औद्योगिक प्रक्रियाओं में, एक गति नियंत्रण प्रणाली का उपयोग किसी विशेष भार को नियंत्रित तरीके से स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। इन प्रणालियों में वायवीय, हाइड्रोलिक या इलेक्ट्रोमैकेनिकल एक्चुएशन तकनीक का उपयोग किया जा सकता है। एक्चुएटर प्रकार, जो एक उपकरण है जो भार को स्थानांतरित करने के लिए ऊर्जा प्रदान करता है, शक्ति, वेग, सटीकता और लागत विचारों के आधार पर चुना जाता है। एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम में, एक मोटर को एक्चुएटर के रूप में उपयोग किया जाता है, जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के साथ बातचीत करके बिजली पैदा करता है। ये मोटरें रोटरी या रैखिक विन्यास में चल सकती हैं।
 

खुला लूप और बंद लूप
मोशन कंट्रोल सिस्टम को दो मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है, ओपन लूप और क्लोज्ड लूप सिस्टम। ओपन-लूप सिस्टम समय-निर्भर इनपुट पर काम करता है और आउटपुट से किसी भी फीडबैक की आवश्यकता नहीं होती है। वे सिस्टम सरल हैं, कम रखरखाव की आवश्यकता होती है, और लागत प्रभावी हैं। कुछ उदाहरण वॉशिंग मशीन, टोस्टर, हैंड ड्रायर और बहुत कुछ हैं। क्लोज्ड-लूप सिस्टम में, एक फीडबैक ट्रैकिंग डिवाइस, सबसे आम तौर पर एक ऑप्टिकल एनकोडर का उपयोग नियंत्रक को अपेक्षित त्रुटियों के लिए एक संकेत वापस भेजने के लिए किया जाता है। नियंत्रक नियंत्रण इनपुट (संदर्भ आदेश) और तंत्र या नियंत्रण शाफ्ट की वास्तविक प्रतिक्रिया के बीच त्रुटि का मूल्यांकन करता है और तदनुसार सिस्टम व्यवहार को समायोजित करता है।
 

बंद लूप प्रणाली
गति नियंत्रण प्रणाली को डिजाइन करते समय लोड या अंतिम गतिमान भाग प्रारंभिक बिंदु होता है। किसी भी घटक को चुनने से पहले, एप्लिकेशन आर्किटेक्चर को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह मशीन या स्वचालित प्रणाली के प्रदर्शन को काफी हद तक निर्धारित करता है। उदाहरण के लिए, सही मोटर और ड्राइव चुनने के लिए आवश्यक गति गुणों, जैसे झटके, त्वरण, मंदी, वेग और स्थिति को पूर्व निर्धारित करना महत्वपूर्ण है। बीयरिंग, गियरबॉक्स, स्पीड रिड्यूसर, बॉल स्क्रू और विभिन्न लिंकेज जैसे गतिमान यांत्रिक भागों के कारण सिस्टम में गड़बड़ी और अस्थिरता, नियंत्रण प्रणाली और आवश्यक गति नियंत्रक प्रदर्शन के विकल्प को प्रभावित करेगी। उच्च विस्तृत अनुप्रयोग आवश्यकताओं और विनिर्देशों की जानकारी के परिणामस्वरूप एक कुशल और लागत प्रभावी गति नियंत्रण प्रणाली होगी।
 

फीडबैक डिवाइस
गति नियंत्रण प्रणालियों में, मोटर या लोड की स्थिति और वेग की निगरानी के लिए फीडबैक डिवाइस का उपयोग किया जाता है। एक बार ऐसी जानकारी उपलब्ध होने के बाद, गति नियंत्रक सिस्टम में त्रुटियों का हिसाब रख सकता है और उसके अनुसार प्रतिक्रिया कर सकता है। एनकोडर के दो मुख्य प्रकार हैं: निरपेक्ष और वृद्धिशील, जिनका उपयोग रोटरी और रैखिक मोटरों में किया जा सकता है। निरपेक्ष एनकोडर फीडबैक डिवाइस हैं, जो आंतरिक रूप से निश्चित स्थिति की जानकारी संग्रहीत कर सकते हैं। वे प्रत्येक स्थिति के लिए अद्वितीय शब्द या बिट्स आउटपुट करते हैं और एनकोडर से बिजली हटा दिए जाने पर स्थिति की जानकारी बनाए रखने में सक्षम होते हैं। निरपेक्ष एनकोडर के विपरीत, वृद्धिशील एनकोडर स्थिति परिवर्तनों को इंगित करने के लिए प्रकाश पल्स का उपयोग करते हैं। वे आम तौर पर स्थानांतरित चरणों के साथ दो चैनल होते हैं, जो आंदोलन की दिशा निर्धारित करने की अनुमति देता है। निरपेक्ष एनकोडर के विपरीत, वे बिजली बंद होने के बाद स्थिति की जानकारी संग्रहीत करने में असमर्थ हैं; इसलिए, उन्हें आम तौर पर प्रारंभिक स्थिति निर्धारित करने के लिए एक सीमा स्विच या हार्ड स्टॉप जैसे निरपेक्ष संकेतक के साथ जोड़ा जाता है।
 

मोटर्स
मोटरें विद्युत मशीनें होती हैं जो ड्राइव से आने वाले करंट और वोल्टेज को यांत्रिक गति में परिवर्तित करती हैं। मोटरें ब्रश या ब्रशलेस, रोटरी या रैखिक हो सकती हैं। डीसी मोटर्स को आम तौर पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है; सिंगल-फेज ब्रश्ड मोटर और थ्री-फेज ब्रशलेस मोटर। सिंगल-फेज मोटर दो पावर वायर का उपयोग करती हैं: हॉट और न्यूट्रल, जबकि थ्री-फेज मोटर तीन वायर का उपयोग करती हैं और एक ही आवृत्ति की तीन वैकल्पिक धाराओं द्वारा संचालित होती हैं।

ब्रशलेस डीसी
ब्रश्ड डीसी मोटरों के विपरीत, ब्रशलेस डीसी (बीएलडीसी) मोटर, जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, कॉइल के साथ संपर्क स्थापित करने के लिए यांत्रिक ब्रश का उपयोग नहीं करते हैं। कॉइल स्टेटर पर रखे जाते हैं, और मैग्नेट रोटर पर लगे होते हैं। चरणों की संख्या स्टेटर पर वाइंडिंग की संख्या से मेल खाती है। इस तरह, करंट को सीधे कॉइल पर लगाया जाता है, और मोटर को कुशलतापूर्वक संचालित करने के लिए एक इलेक्ट्रॉनिक करंट-फेज कम्यूटेशन की आवश्यकता होती है। बीएल मोटर्स में उच्च शक्ति-से-भार अनुपात, बेहतर गर्मी अपव्यय होता है, और ब्रश मोटर्स की तुलना में कम रखरखाव की आवश्यकता होती है।
 

रेखीय
रोटरी मोटर की तरह रैखिक मोटर में भी स्टेटर और रोटर होता है। हालाँकि, स्टेटर और रोटर 'अनरोल्ड' होते हैं, इसलिए, घूर्णी टॉर्क के बजाय रैखिक बल उत्पन्न करते हैं। रैखिक मोटरों का उपयोग प्रत्यक्ष ड्राइव अनुप्रयोगों में किया जाता है जहाँ गति और सटीकता विनिर्देश रोटरी मोटर और बॉल स्क्रू की क्षमताओं से अधिक होते हैं। प्रोड्राइव टेक्नोलॉजीज आयरन कोर, आयरनलेस और वैक्यूम रैखिक मोटर सहित व्यापक अनुप्रयोग आवश्यकताओं के लिए रैखिक मोटर विकसित और बनाती है।
 

सर्वो ड्राइव
सर्वो ड्राइव, जिसे सर्वो एम्पलीफायर के रूप में भी जाना जाता है, नियंत्रक और मोटर के बीच की कड़ी है और सिस्टम में सर्वो मोटर को पावर देने के लिए जिम्मेदार है। सर्वो ड्राइव सर्वो सिस्टम के प्रदर्शन का आकलन करने में एक महत्वपूर्ण घटक है। स्वचालित मशीनिंग सिस्टम के लिए सीधे पावर एम्पलीफायरों की तुलना में सर्वो ड्राइव के कई फायदे हैं, जिनमें बेहतर पोजिशनिंग, गति और गति नियंत्रण शामिल हैं। संक्षेप में, सर्वो ड्राइव नियंत्रक के कम-शक्ति कमांड सिग्नल को मोटर के लिए उच्च-शक्ति वोल्टेज और करंट में बदलने के लिए जिम्मेदार है।
 

मोशन नियंत्रक
मोशन कंट्रोलर ऐसे उपकरण होते हैं, जो मोशन सिस्टम के नियंत्रण के लिए जिम्मेदार होते हैं। आम तौर पर, मोशन कंट्रोलर स्वचालित मशीनरी के टुकड़ों पर मूवमेंट को नियंत्रित करने के लिए सॉफ़्टवेयर चलाते हैं। उन्हें आम तौर पर मोशन कंट्रोल सिस्टम के 'दिमाग' के रूप में संदर्भित किया जाता है। मोशन कंट्रोलर अक्सर पीसी-आधारित होते हैं, जो उपयोग में आसानी के लिए एक ग्राफिकल यूजर इंटरफेस प्रदान करते हैं। मोशन कंट्रोल सिस्टम में, कंट्रोलर को मास्टर डिवाइस के रूप में भी संदर्भित किया जाता है, जो नियंत्रण एल्गोरिदम, मोशन प्रोफाइल, लक्ष्य स्थिति प्रदान करता है और आवश्यक मोशन ट्रैजेक्टरी को प्रोसेस करता है। मोशन कंट्रोलर एक ही नेटवर्क पर कई स्लेव डिवाइस, जैसे कि I/O डिवाइस और ड्राइव को मैनेज करने में सक्षम होते हैं, और इसलिए, जटिल मल्टी-एक्सिस सिस्टम को मैनेज करते हैं।

मोशन कंट्रोलर की तीन मुख्य श्रेणियाँ हैं: व्यक्तिगत, पीसी-आधारित और स्टैंड-अलोन कंट्रोलर। स्टैंड-अलोन कंट्रोलर पूर्ण सिस्टम का प्रतिनिधित्व करते हैं जो एक एकल भौतिक बाड़े में लगे होते हैं जिसमें सभी आवश्यक इलेक्ट्रॉनिक्स, बाहरी कनेक्शन और बिजली की आपूर्ति होती है। स्टैंड-अलोन कंट्रोलर एकल मोशन कंट्रोलर के लिए समर्पित होते हैं जो एक या एक से अधिक मोशन एक्सिस को प्रभावी ढंग से नियंत्रित कर सकते हैं।

पीसी-आधारित नियंत्रक पीसी के मदरबोर्ड पर लगाए जाते हैं क्योंकि वे प्रोसेसिंग बोर्ड होते हैं जो गति प्रोफाइल बनाते और लागू करते हैं। वे औद्योगिक सेटिंग्स में आम हैं क्योंकि वे एक तैयार और ग्राफिकल यूजर इंटरफेस प्रदान करते हैं जो ट्यूनिंग और प्रोग्रामिंग को सरल बनाता है।

अलग-अलग माइक्रोकंट्रोलर एक प्रिंटेड सर्किट बोर्ड पर डिज़ाइन किए जाते हैं जिसमें ड्राइवर इनपुट और आउटपुट होते हैं जो मोटर को नियंत्रित करते हैं। वे सस्ते होते हैं और सिस्टम तक चिप-स्तर की पहुँच प्रदान करते हैं। हालाँकि, उन्हें सही तरीके से लागू करने और कॉन्फ़िगर करने के लिए उत्कृष्ट प्रोग्रामिंग कौशल की आवश्यकता होती है।

अपने एप्लिकेशन के लिए आदर्श मोशन कंट्रोलर चुनना विभिन्न मोशन कंट्रोलर प्रकारों और आपके एप्लिकेशन-विशिष्ट आवश्यकताओं को समझने से शुरू होता है। सबसे महत्वपूर्ण बात आपके एप्लिकेशन की जटिलता है। उदाहरण के लिए, एक कम जटिल एप्लिकेशन के लिए अपेक्षाकृत धीमी गति और एकल मोशन अक्ष की आवश्यकता होती है जबकि अधिक जटिल एप्लिकेशन के लिए कई मोशन अक्षों की आवश्यकता होती है जिन्हें अत्यधिक समन्वित किया जाना चाहिए।

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