Основной принцип работы и применение электронных ручек управления

Электронные ручки управления — это устройства ввода, которые преобразуют механические движения оператора в электронные сигналы для достижения точного управления оборудованием. Эти устройства широко используются в строительной технике, медицинском оборудовании, промышленной автоматизации и других областях.

С точки зрения структурного состава электронные ручки управления в основном состоят из четырех частей: механизм джойстика, модуль получения сигнала, схема обработки сигнала и выходной интерфейс. Джойстик имеет многоосевую конструкцию, обычно оснащен 2-4 осями движения и имеет механизм возврата пружины для автоматического центрирования. Для получения сигнала в основном используются три технических решения: тип потенциометра обнаруживает смещение через изменения значения сопротивления, тип эффекта Холла выводит аналоговые сигналы с использованием изменений магнитного поля, в то время как тип оптического энкодера достигает цифрового выходного сигнала через решетчатые диски. Схема обработки сигнала выполняет такие функции, как аналого-цифровое преобразование и цифровая фильтрация необработанных сигналов с программируемыми настройками мертвой зоны. Выходные интерфейсы поддерживают несколько форм, включая аналоговые выходы 0-5 В или 4-20 мА, а также цифровые интерфейсы, такие как шина МОЖЕТ, RS485 и USB. Новые модели также поддерживают беспроводную передачу, такую ​​как Bluetooth и Вай-Фи 6E.

Что касается принципов работы, электронные ручки управления сначала преобразуют смещение джойстика в электрические сигналы. Когда оператор нажимает на ручку, отклонение осей X/Y приводит в действие датчики для генерации соответствующих электрических сигналов. Ручки промышленного класса обычно имеют диапазон обнаружения угла ±30°. Затем схема формирования сигнала обрабатывает необработанные сигналы посредством усиления, нелинейной компенсации и компенсации температурного дрейфа. Окончательный выходной сигнал управления достигает высокого разрешения 12-16 бит, при этом частота обновления цифрового выхода регулируется в диапазоне от 100 Гц до 1 кГц в соответствии с требованиями приложения.

Что касается технических характеристик, то промышленные электронные ручки управления обычно сохраняют повторяемость в пределах 0,5% от полной шкалы, линейность в пределах 1%, срок службы до 500 000 циклов, степень защиты IP54 и диапазон рабочих температур от -20 ℃ до 70 ℃. Прецизионные ручки демонстрируют превосходную производительность с повторяемостью 0,1% полной шкалы, линейностью 0,3% полной шкалы, сроком службы 1 000 000 циклов, степенью защиты IP67 и расширенным диапазоном рабочих температур от -40 ℃ до 85 ℃.

Электронные ручки управления находят важное применение в различных областях. В строительной технике они используются в системах управления многоходовыми клапанами экскаваторов и системах ограничения момента крана. Медицинские приложения включают главные контроллеры хирургических роботов и электрические системы управления больничными кроватями. Промышленные приложения автоматизации используются в системах управления навигацией АГВ и пультах обучения промышленных роботов.

В настоящее время технология электронных ручек управления развивается в направлении мультимодальной обратной связи, интеллектуального распознавания и сетевого управления. Продукты нового поколения включают в себя функции обратной связи по усилию и оповещения о тактильной вибрации, внедряют технологии распознавания жестов и идентификации оператора, а также поддерживают дистанционное управление 5G и интеграцию промышленного Интернета вещей. С развитием Индустрии 4.0 электронные ручки управления будут играть все более важную роль во взаимодействии человека и машины. При выборе электронных ручек управления рекомендуется сосредоточиться на ключевых параметрах производительности, таких как частота дискретизации, помехоустойчивость и адаптивность к окружающей среде.