Mengapa Linearitas dan Operasi Bebas Hysteresis adalah Keuntungan Menentukan Voice Coil Motors untuk Posisi Kritis?
Ketika kontrol gerak diperlukan dalam aplikasi di mana bahkan kesalahan tingkat mikron tidak dapat diterima, seperti fokus lensa dalam pencitraan medis, posisi wafer dalam litografi,atau mengontrol robotika bedah, pilihan aktuator sangat terbatas.Motor Voice Coil (VCM) secara konsisten muncul sebagai solusi yang disukai karena dua karakteristik yang menentukan: linearitas yang luar biasa dan operasi bebas histeresis.Pertanyaan penting bagi pengintegrasi sistem adalah: Bagaimana sifat VCM ini diterjemahkan ke dalam keunggulan kompetitif atas aktuator berdasarkan penggerak sekrup atau motor stepper tradisional?
Kekuatan utama VCM terletak pada linearitasnya. Linearitas dalam motor berarti bahwa kekuatan output secara langsung dan proporsional terkait dengan arus masuk.Karena VCM didasarkan pada hukum kekuatan Lorentz, secara intrinsik linier, asalkan medan magnet adalah seragam di seluruh stroke.yang sering bergantung pada saturasi magnetik kompleks atau efek keengganan di mana output torsi dapat bervariasi secara non-linier dengan kecepatan atau posisi.
Kinerja linier yang melekat ini secara dramatis menyederhanakan algoritma kontrol motor. Perubahan arus masukan secara tepat memprediksi gaya yang dihasilkan.Pengendalian sederhana berarti waktu servo loop yang lebih cepat dan kinerja yang lebih kuat tanpa perlu pemetaan atau tabel pencarian yang luasSelanjutnya, karena hubungan ini linier, perubahan kecil dalam arus masukan menghasilkan perubahan yang dapat diprediksi dan terkendali dalam kekuatan.Hal ini memungkinkan sistem servo untuk menghasilkan kekuatan yang sangat rendah untuk penyesuaian halus dan kekuatan yang sangat tinggi untuk percepatan cepat, semua menggunakan skala kontrol linier yang sama, menghasilkan resolusi kekuatan yang superior dan kemampuan untuk memerintahkan langkah sub-mikron secara andal.
VCM juga mendapat manfaat dari komutasi nol. Tidak seperti motor DC yang disikat, VCM biasanya perangkat non-komutasi, yang berarti tidak ada switching fisik atau elektronik yang diperlukan selama gerakan.Ini menghilangkan torsi riak, gesekan, dan kebisingan listrik yang melekat pada komutasi, memastikan kekuatan yang dihasilkan murni dan bersih, yang sangat penting untuk gerakan halus dan kecepatan rendah yang diperlukan untuk sistem pencitraan.
Keuntungan kuat kedua adalah operasi bebas histeresis. histeresis mengacu pada ketergantungan output sistem pada keadaan sebelumnya. it means that reaching a target position from one direction may require a slightly different current or yield a slightly different final position than reaching the same target from the opposite directionHysteresis adalah musuh utama presisi.
Hysteresis pada sebagian besar aktuator mekanis timbul dari gesekan (gesekan stik-slip pada bantalan, sekrup timbal, atau panduan) dan reaksi balik (permainan bebas atau clearance dalam kereta gigi).VCM dirancang khusus untuk menghilangkan sumber ini. Generasi kekuatan sepenuhnya elektromagnetik dan non-kontak, secara inheren menghilangkan gesekan dan reaksi balik dalam motor itu sendiri.Koil bergerak sering digantung menggunakan bantalan udara tanpa kontak atau bantalan lentur yang sangat sesuai (bentuk pegas mekanik)Mekanisme suspensi ini dirancang untuk memandu gerakan kumparan dengan gesekan hampir nol dan tidak ada reaksi mekanik, memastikan sistem secara efektif bebas histeresis.
Selain itu, banyak VCM berkinerja tinggi tidak memiliki inti, yang berarti mereka tidak memiliki besi dalam perakitan kumparan bergerak.Hal ini menghilangkan keengganan magnetik dan saturasi efek yang menyebabkan histeresis magnetik di besi-inti motorEfek bersihnya adalah bahwa untuk setiap arus input yang diberikan, VCM akan menghasilkan kekuatan yang sama persis dan dengan demikian mencapai posisi yang sama persis,terlepas dari apakah sistem sebelumnya bergerak kiri atau kanan, pada kecepatan tinggi atau rendah. prediksi ini secara dramatis meningkatkan akurasi sistem servo loop tertutup,memungkinkan untuk mengunci pada posisi target lebih cepat dan dengan stabilitas jangka panjang yang lebih besar daripada motor yang terkena histeresis mekanis atau magnetik.
Oleh karena itu, untuk penentuan posisi kritis, linearitas menyederhanakan sistem kontrol dan meningkatkan resolusi, sementara operasi bebas histeresis memastikan bahwa posisi yang dicapai mutlak dan dapat diulang,terlepas dari jalur gerakKedua fitur ini memperkuat status VCM sebagai aktuator definitif untuk kontrol gerak yang membutuhkan tingkat tertinggi akurasi mutlak dan repeatability.