Festo Didactic 10/2020
8133202
Linearachse (Positionsregelung)
Linear axis (position control)
de
1. Aufbau/Funktion
Die elektrische Linearachse bildet eine Positionsregelstrecke
nach. Der Aufbau mit Leiterplatte und bedruckter Frontplatte
ist passend zu den Komponenten des TP 1013 Grundlagen
der Regelungstechnik gestaltet.
Ein DC Motor treibt über einen Zahnriemen ein
Linearpotenziometer an. Das Stellsignal y bestimmt die
Geschwindigkeit der Achse. Die Regelgröße x meldet die
aktuelle Position des Schleifers zurück.
Bei Anlegen einer Spannung am Stellsignal y fährt die Achse
gleichmäßig bis zum Anschlag. Dies zeigt die integrierende
Charakteristik der Strecke.
2. Anwendung
Die Positionsregelstrecke wurde als Ergänzung zum
Gerätesatz TP 1013 konzipiert. Die Anschlüsse und
Spannungspegel entsprechen denen der Komponenten des
Trainingspakets.
Die Linearachse ist nur für die Verwendung
mit den Komponenten der Trainingspaketes
TP1013 vorgesehen.
3. Anschlüsse
1: Stellgröße y (Motordrehzahl); 2: Regelgröße x (Position);
3: Motor (Antrieb); 4: Schleifer (aktuelle Lage); 5: Potenziometer
(Positionserfassung)
Am Eingang Stellgröße y wird ein Spannungssignal im
Bereich von 0…+10 V angelegt, welches die Geschwindigkeit
der Achse bestimmt. Dabei entsprechen die Spannungen
folgenden Geschwindigkeiten:
y = 0 V -vmax
y = 5 V v = 0
y = 10 V +vmax
mit vmax ca. 200 mm/s
Am Ausgang Regelgröße x wird eine Spannung im Bereich
von 0…10 V ausgegeben, die der Position 0…100 mm der
Achse entspricht. Die Position 100 mm (10 V) entspricht der
Stellung des Schleifers an der Motorseite und die Position
0 mm(0 V) entspricht der Stellung des Schleifers auf der
Seite der +15 V Einspeisung der Versorgungsspannung.
4. Beispielanwendung
Die oben dargestellt Schaltung zeigt einen Versuchsaufbau,
bei der die Position einer Linearachse von einen P-Regler
geregelt wird.
Es werden dafür Komponenten aus dem TP 1013 verwendet.
Über 1 Hz Ausgang des Generators und den Offset des
Summierglieds wird ein Rechtecksignal zwischen 2 V und 7 V
eingestellt, das den Sollwert w darstellt. Ein Vergleicher
bildet die Regeldifferenz aus dem Sollwert w und der
Regelgröße x (e = w – x).
Nachfolgend wird die Regeldifferenz von einem P-Regler
verstärkt und dem Begrenzer zugeführt. Dieser begrenzt die
Ausgangsspannung auf einen Bereich zwischen 0…10 V.
Diese Ausgangsspannung wirkt als Stellgröße y für den
Antrieb. Die Regelgröße x (Position) wird auf den Vergleicher
zurückgeführt und schließt den Regelkreis.
Messungen
Messung 1 zeigt die Reaktion der Regelgröße x (Position) auf
eine Sollwertänderung von 2 V auf 7 V. Es resultiert eine
bleibende Regelabweichung e. Die Verstärkung des
P-Reglers wurde zu klein gewählt.
Messung 2 zeigt ein deutliches Überschwingen der
Regelgröße x (a, b). Dies deutet auf eine zu hohe
Verstärkung des P-Reglers hin
Messung 3 zeigt das Ergebnis bei richtiger Einstellung der
Verstärkung. Die Regelgröße x folgt dem Sollwert ohne
Abweichung.
5. Technische Daten
Parameter Wert
Versorgungsspannung +15 V, -15 V, 0 V
Stellgröße y 0…+10 V
Entspricht einer
Geschwindigkeit von
-200 mm/s…+200 mm/s
Regelgröße x 0…+10 V
Entspricht einer Position
von
0…100 mm
Potenziometerwiderstand 10 kΩ / 0,5 W
Anschluss 2 mm Sicherheitsbuchsen
Zulässige
Umgebungstemperatur
+5…+55 °C
Abmessung L x B x H 154 mm x 67 mm x 50 mm
Gewicht 68 g
Änderungen vorbehalten
Die Endlagen der Linearachse besitzen keine
Dämpfung. Daher ist bei der Inbetriebnahme
darauf zu achten, dass die Achse nicht
dauernd mit hoher Geschwindigkeit in die
Endlagen fährt.
6. Entsorgung
Elektronische Altgeräte sind Wertstoffe und
gehören nicht in den Hausmüll.
Die Entsorgung erfolgt über die kommunalen
Sammelstellen.
en
1. Layout/Function
The electrical linear axis simulates a position controlled
system. The setup with a circuit board and a printed front
plate is suitably designed for the components of the TP 1013
Foundations of control technology.
A DC motor drives a linear potentiometer via a timing belt.
The manipulated signal y determines the speed of the axis.
The controlled variable x returns the current position of the
wiper.
When a voltage is applied at the manipulated signal y the
axis moves steadily to the stop. This shows the integrating
characteristic of the system.
2. Application
The position controlled system was designed as an addition
to equipment set TP 1013. The connections and voltage
levels correspond to those of the components in the training
package.
The linear axis is only supposed to be used
with the components of training package
TP 1013.
3. Connections
1: Manipulated variable y (motor speed); 2: Controlled variable x
(position); 3: Motor (actuator); 4: Wiper (current position);
5: Potentiometer (position detection)
At input manipulated variable y a voltage signal in the range
of 0…+10 V is applied which determines the speed of the
axis. Here the voltages correspond to the following speeds:
y = 0 V -vmax
y = 5 V v = 0
y = 10 V +vmax
with vmax approx. 200 mm/s
At output controlled variable x a voltage in the range of
0…10 V is output which corresponds to position 0…100 mm
of the axis. Position 100 mm (10 V) corresponds to the
setting of the wiper on the motor side and position
0 mm (0 V) corresponds to the setting of the wiper on the
side of the +15 V input of the supply voltage.
4. Sample application
The circuit displayed above shows a test setup where the
position of a linear axis is controlled by a P controller.
Components from TP 1013 are used for this. A square wave
signal between 2 V and 7 V is set via the 1 Hz output of the
generator and the offset of the summation block which
constitutes the setpoint value w. A comparator forms the
control difference between the setpoint w and the controlled
variable x (e = w – x).
Subsequently the control difference of a P controller is
amplified and sent to the limiter. This limits the output
voltage to a range between 0…10 V. This output voltage acts
as a manipulated variable y for the actuator. The controlled
variable x (Position) is fed back to the comparator and closes
the control loop.
Measurements
Measurement 1 shows the reaction of controlled variable x
(position) to a setpoint change from 2 V to 7 V. This results
in a lasting control deviation e. The value chosen for the
amplification (gain) of the P controller was too low.
Measurement 2 shows clear overshoot of the controlled
variable x (a, b). This points toward too high a gain value for
the P controller
Measurement 3 shows the result when the gain is set
correctly. The controlled variable x follows the setpoint
without any deviation.
5. Technical data
Parameter Value
Supply voltage +15 V, -15 V, 0 V
Manipulated variable y 0…+10 V
Corresponds to
a speed of
-200 mm/s…+200 mm/s
Controlled variable x 0…+10 V
Corresponds to
a position of
0…100 mm
Potentiometer resistance 10 kΩ/0.5 W
Connection 2 mm safety sockets
Approved ambient
temperature
+5 … +55° C
Dimensions L x W x H 154 x 67 x 50 mm
Weight 68 g
Subject to change
The end positions of the linear axes do not
have any cushioning. For this reason care
must be taken during commissioning to make
sure that the axis does not constantly
approach the end positions at high speed.
6. Disposal
Electronic waste contains reusable materials
and must not be disposed of in household
waste.
Bring electronic waste to a designated
collection point.
Festo Didactic SE
Rechbergstraße 3
73770 Denkendorf
Germany
www.festo-
didactic.com
8146773
10/2020
Festo Didactic 10/2020
8133202
Eje lineal (regulación de posición)
Axe linéaire (régulation de la position)
es
1. Estructura/funcionamiento
El eje lineal eléctrico recrea un tramo de regulación de
posición. La estructura con placa de circuito impreso y placa
frontal impresa está diseñada para que se adapte a los
componentes del TP 1013 Fundamentos de técnicas de
regulación.
Un motor DC impulsa un potenciómetro lineal mediante una
correa dentada. La señal de ajuste y establece la velocidad
del eje. La magnitud regulada x informa de la posición actual
del rectificador.
Al establecer una tensión en la señal de ajuste y, el eje se
desplaza de forma constante hasta el tope. Estas son las
características esenciales del tramo.
2. Aplicación
El tramo de regulación de posición se concibió como un
complemento del conjunto de equipos TP 1013. Las
conexiones y niveles de tensión corresponden a los de los
componentes del equipo didáctico.
El eje lineal solo está previsto para usarse con
los componentes del equipo didáctico
TP1013.
3. Conexiones
1: magnitud de ajuste y (revoluciones del motor); 2: magnitud
regulada x (posición); 3: motor (actuador); 4: rectificador (posición
actual); 5: potenciómetro (detección de posición)
En la entrada de la magnitud de ajuste y se crea una señal
de tensión de entre 0 y +10 V, que define la velocidad del
eje. Las tensiones corresponden a las siguientes
velocidades:
y = 0 V -vmáx
y = 5 V v = 0
y = 10 V +vmáx
con vmáx aprox. 200 mm/s
En la salida de la magnitud regulada x se emite una señal de
entre 0 y 10 V, que corresponde a la posición 0...100 m del
eje. La posición 100 mm (10 V) corresponde al lugar del
rectificador del lado del motor y la posición 0 mm (0 V)
corresponde al lugar del rectificador del lado de la
alimentación +15 V de la tensión de alimentación.
4º Ejemplo de aplicación
El circuito ilustrado anteriormente muestra una estructura
de prueba en la que la posición de un eje lineal se regula
mediante un regulador P.
Para ello se utilizan componentes del TP 1013. A través de la
salida de 1 Hz del generador y el offset de la etapa
totalizadora se ajusta una señal de onda rectangular de
entre 2 V y 7 V, que constituye el valor de consigna. Un
comparador genera la diferencia de regulación a partir del
valor de consigna w y la magnitud regulada x (e = w – x).
A continuación, un regulador P aumenta la diferencia de
regulación y el limitador la aplica. Este limita la tensión de
salida a un rango de entre 0 y 10 V. Esta tensión de salida
actúa como magnitud de ajuste y para el actuador. La
magnitud regulada x (posición) se transmite al comparador y
cierra el circuito de regulación.
Mediciones
La medición 1 muestra la reacción de la magnitud regulada x
(posición) en un cambio del valor de consigna de 2 V a 7 V.
Como resultado, se produce una variación permanente de la
regulación e. El aumento del regulador P era demasiado
bajo.
La medición 2 muestra una clara variación de la magnitud
regulada x (a, b). Esto indica un aumento demasiado alto del
regulador P
La medición 3 muestra el resultado con un aumento
ajustado correctamente. La magnitud regulada x respeta el
valor de consigna sin ninguna variación.
5. Especificaciones técnicas
Parámetros Valor
Tensión de alimentación +15 V, -15 V, 0 V
Magnitud de ajuste y 0…+10 V
Corresponde a una
velocidad de
-200 mm/s…+200 mm/s
Magnitud regulada x 0…+10 V
Corresponde a una
posición de
0…100 mm
Resistencia del
potenciómetro
10 kΩ / 0,5 W
Conexión Zócalos de seguridad de 2 mm
Temperatura ambiente
permitida
+5…+55 °C
Dimensiones Lo. x An. x
Al.
154 mm x 67 mm x 50 mm
Peso 68 g
Reservado el derecho de modificación
Las posiciones finales del eje lineal no tienen
amortiguación. Por eso, durante la puesta en
funcionamiento, se debe asegurar de que el
eje no se desplace constantemente hasta la
posición final a una velocidad elevada.
6. Eliminación
Los aparatos electrónicos antiguos son
reciclables y no son residuos domésticos.
Se eliminan en lugares de acopio municipales.
fr
1. Conception/Fonction
L'axe linéaire électrique reproduit un système asservi de
position. La conception avec circuit imprimé et plaque avant
imprimée est adaptée aux composants du TP 1013 Bases de
la technique de régulation.
Un moteur à courant continu entraîne un potentiomètre
linéaire via une courroie crantée. Le signal de réglage y
détermine la vitesse de l'axe. La variable commandée x
indique en retour la position du curseur.
Par l'application d'une tension au signal de réglage y, l'axe
se déplace de manière uniforme jusqu'en butée. Cela
indique la caractéristique intégrante du système.
2. Application
Le système asservi de position a été développé comme
complément au jeu d'équipement TP 1013. Les
branchements et niveaux de tension correspondent à ceux
des composants de l'ensemble de formation.
L'axe linéaire n'est prévu que pour
l'utilisation avec les composants de
l'ensemble de formation TP 1013.
3. Branchements
1 : Valeur de réglage y (vitesse du moteur) ; 2 : Variable commandée x
(position) ; 3 : Moteur (actionneur) ; 4 : Curseur (position actuelle) ;
5 : Potentiomètre (détection de position)
À l'entrée, la valeur de réglage y, un signal de tension est
appliqué dans la plage 0…+10 V, ce qui détermine la vitesse
de l'axe. Dans ce cadre, les tensions correspondent aux
vitesses suivantes :
y = 0 V -vmax
y = 5 V v = 0
y = 10 V +vmax
avec vmax env. 200 mm/s
À la sortie, valeur commandée x, est émise une tension dans
la plage 0…10 V, elle correspond à la position 0…100 mm de
l'axe. La position 100 mm (10 V) correspond à la position du
curseur côté moteur et la position 0 mm (0 V) correspond à
la position du curseur côté alimentation de la tension +15 V.
4. Exemple d'application
Le circuit ci-dessus illustre un montage d'essai sur lequel la
position d'un axe linéaire est asservie par un régulateur P.
Des composants du TP 1013 ont été utilisés ici. Un signal
rectangulaire entre 2 V et 7 V est réglé par le biais de la
sortie 1 Hz du générateur et le décalage du sommateur. Ce
signal représente la valeur de consigne w. Le comparateur
établit la variable de différence de régulation à partir de la
valeur de consigne w et de la variable commandée x (e = w –
x).
La variable de différence de régulation est ensuite amplifiée
par le régulateur P et transmise au limiteur. Il limite la
tension de sortie sur une plage entre 0…10 V. Cette tension
de sortie joue le rôle de valeur de réglage y pour
l'actionneur. La variable commandée x (position) est
renvoyée au comparateur et ferme la boucle de régulation.
Mesures
La mesure 1 illustre la réaction de la variable commandée x
(position) à une modification de la valeur de consigne, qui
passe de 2 V à 7 V. Il s'ensuit une erreur de réglage
résiduelle e. L'amplification du régulateur P a été
sélectionnée trop petite.
La mesure 2 illustre une suroscillation significative de la
variable commandée x (a, b). Cela indique une amplification
trop importante du régulateur P.
La mesure 3 illustre le résultat lorsque le réglage de
l'amplification est correct. La variable commandée x suit la
valeur de consigne sans écart.
5. Caractéristiques techniques
Paramètres Valeur
Tension d'alimentation +15 V, -15 V, 0 V
Valeur de réglage y 0…+10 V
Correspond à une vitesse
de
-200 mm/s…+200 mm/s
Variable commandée x 0…+10 V
Correspond à une position
de
0…100 mm
Résistance du
potentiomètre
10 kΩ / 0,5 W
Branchement Fiches de sécurité de 2 mm
Température ambiante
autorisée
+5…+55 °C
Dimensions L x l x H 154 mm x 67 mm x 50 mm
Poids 68 g
Sous réserve de modifications
Les fins de course de l'axe linéaire ne
disposent pas d'amortissement. C'est
pourquoi il faut veiller, à la mise en service, à
ce que l'axe ne se déplace pas longtemps à
grande vitesse dans les fins de course.
6. Mise au rebut
Les appareils électroniques usagés sont des
produits de valeur et ne doivent pas être jetés
aux ordures ménagères.
Ils doivent être déposés dans les centres de
collecte communaux.
Festo Didactic SE
Rechbergstraße 3
73770 Denkendorf
Germany
www.festo-
didactic.com
8146773
10/2020
Top Related