Добављач штампаних плоча са оптичким влакнима за системе беспилотних летелица

ПЦБ калема оптичког влакна је контролна плоча која управља одмотавањем, превлачењем и стабилношћу затезања влакана између повезаног дрона и његове земаљске станице. Док ПЦБ оптичке везе управља преносом сигнала, а контролер лета управља кретањем летелице, ПЦБ калема штити механичко стање самог влакна. То значи одржавање стабилне затезања, праћење распоређене дужине, контролу брзине калема и спречавање лабавости, преоптерећења или намотавања који могу прекинути оптичку везу.

У стварном раду, ово је проблем динамичке електромеханичке контроле. Кретање дрона, поремећај ветра, брзина пењања, брзина спуштања и инерција калема утичу на понашање влакана у реалном времену. ПЦБ калема мора континуирано координирати погон мотора, сензоре повратне спреге, оптичко праћење и безбедносну логику како би се конопац одржао унутар употребљивог прозора затегнутости током лансирања, лебдења, маневра, преузимања и кварова.

Добијте понуду за Tether Spool PCB

Улога система и циљеви контроле

Штампана плоча калема је активни контролер за калем влакана са стране земље. Њен главни задатак је једноставан за дефинисати, али тешко извршити: одржавати влакно довољно затегнутим да се избегне лабавост, али довољно ниским у затегнутости да се избегне прекомерно слабљење, микросавијање или ломљење. У већини система беспилотних летелица повезаних везама, то значи одржавање затегнутости влакана у уском оперативном опсегу док се летелица непредвидиво креће у три димензије.

Одбор обично управља:

• Контрола мотора калема за исплату и повраћај
• Регулација напетости коришћењем директних или процењених повратних информација
• Праћење дужине влакана за преосталу свесност о вези
• Оптичко праћење здравља за откривање губитка, лома или деградације
• Статусна комуникација са контролером земаљске станице

Због тога је штампана плоча калема контролер на нивоу система, а не изолована плоча мотора. Мора да реагује не само на стање мотора и калема, већ и на промене које пријављују штампана плоча калема беспилотне летелице и сама оптичка веза. У комплетном систему са земље, често ради заједно са електроником канистера или другим модулима за руковање каишем који управљају стањем дозирања, складиштења или распоређивања.

Контрола затегнутости и праћење дужине

Основни проблем управљања је регулација затегнутости у затвореној петљи. ПЦБ калема мери или процењује затегнутост влакана, упоређује је са циљном подешеном вредношћу и сходно томе подешава обртни момент мотора и брзину калема. Практични контролер мора брзо да реагује на кратке поремећаје као што су нагли налети пењања или удари ветра, али такође мора да избегне осцилације, прекорачење и стварање лабавости.

Уобичајене методе повратних информација укључују:

• Сензор мерних ћелија на излазном водичу за директно мерење затегнутости
• Процена струје или обртног момента мотора коришћењем струје погона и геометрије калема
• Повратне информације о руци плесача где механизам са опругом апсорбује брзе транзијенте

У већини система, контролер је серво петља заснована на ПИД-у или еквивалентна. Подешавање мора узети у обзир инерцију калема, промену ефективног радијуса како се влакна намотавају или одмотавају, као и попустљивост самог ужета. Заштита од намотавања је неопходна, посебно током лабавих ситуација или када мотор достигне ограничења брзине.

Праћење дужине је подједнако важно. Оператору су потребне тачне информације о дужини распоређеног влакна, преосталој резерви и да ли се тренутни профил лета приближава ограничењу калема. Ово се обично ради помоћу мотора или енкодера вретена, у комбинацији са моделом пречника намотавања. У напреднијим системима, подаци о дужини такође побољшавају контролу повратне спреге, омогућавајући калему да предвиди захтев за одмотавање или извлачење уместо да реагује тек након промене затегнутости.

Опрема за погон мотора, напајање и безбедност

Мотор калема је обично подсистем са највећом снагом на плочи. У зависности од величине калема и брзине намотавања, снага мотора може да варира од десетина вати до неколико стотина вати. То захтева погонски степен мотора способан за прецизну контролу обртног момента, глатко понашање при малој брзини и поуздан одговор на квар.

Већина напредних штампаних плоча са калемом користи BLDC мотор са трофазним инвертором и или трапезоидном комутацијом или контролом оријентисаном на поље. За управљање тетером, FOC је обично пожељнији јер обезбеђује глаткији обртни момент при малој брзини, што директно смањује таласање напона на влакну.

Одељак за напајање и безбедност обично укључује:

• Драјвер капије и MOSFET мост димензионисано за убрзање калема и рад у стационарном стању
• Капацитивност у расутом стању близу степена напајања да би се апсорбовали струјни прелазни процеси
• Цуррент сенсинг за процену обртног момента, управљање погоном и заштиту хардвера
• Заштита од обрнутог поларитета и пренапона за системе инсталиране на терену
• Опрема за хитно заустављање који онемогућава мотор независно од фирмвера
• Заштита од пренапона и прекомерне струје што се може покренути чак и ако процесор касни или има грешку

У практичном смислу, најбезбеднији дизајн је увек двослојни: софтвер се бави нормалном регулацијом и елегантним смањењем снаге, док наменски хардверски компаратори и путање инхибиције обрађују најгоре могуће услове. За системе који такође интегришу хибридно повезивање напајања и оптичких влакана, разматрања дизајна се преклапају са онима у архитектури плоче за расподелу влакана , где механичко руковање и електрична робусност морају коегзистирати.

Оптичко праћење и интеграција земаљске станице

ПЦБ калема није само контролер кретања. Она је такође важан дијагностички чвор у систему за повезивање. Праћењем примљене оптичке снаге и њеним упоређивањем са буџетом пренетог сигнала, плоча може помоћи у откривању прекомерног губитка савијања, оштећења у настајању, деградације конектора или потпуног прекида влакна.

Типичне оптичке и системске функције укључују:

• Праћење пријемне снаге преко фотодиодног одвода или дијагностике примопредајника
• Трендови квалитета линкова да се идентификује деградација пре отказа
• Сигнализација квара када оптичка снага падне испод прага
• Извештавање оператера за дужину ужета, затегнутост, статус мотора и оптичко здравље

Комуникација са земаљском станицом се обично обавља преко CAN, RS-485 или Ethernet кабла, у зависности од остатка земаљског система. ПЦБ калема треба да приказује чист, употребљив статус, а не сирови шум сензора: тренутни напон, преостало влакно, стање мотора, оптичку снагу и активне грешке.

Пошто се плоча налази у бучном електромеханичком окружењу, оптичко праћење се не може третирати као искључиво дигитални задатак. Мора бити заштићено од буке погона мотора, таласања напајања и контаминације тла. Ове бриге на нивоу плоче су уско повезане са праксама које се користе у хардверу за безбедну комуникацију дроновима , где су интегритет везе и поуздано руковање сигналом кључни за поузданост система.

Распоред, производња и функционално тестирање штампаних плоча

Штампана плоча калема комбинује енергетску електронику, прецизни аналогни сигнал, интерфејсе енкодера, оптичку дијагностику и комуникацију на једној плочи. Та комбинација чини дисциплину распореда критичном. Комутационе путање са највећом струјом морају бити чврсто затворене, док аналогни предњи део, временска кола и оптички монитор захтевају чистије окружење.

Кључни приоритети распореда укључују:

• Обриши партиционисање између зона снаге мотора, дигиталне контроле и аналогних сензора
• Кратке петље високе струје у делу возача капије и моста
• Непрекидан circuit ground reference са контролисаним повратним путањама
• Филтрирани гранични прелази где се сигнали крећу између бучних и тихих домена
• Пажљиво постављање конектора за моторне каблове, сензорске каблове и интерфејсе оператера

Пошто прекидање мотора може лако да контаминира аналогне и оптичке делове, плоча треба да прати исте принципе физичког раздвајања који се користе у дизајну штампаних плоча беспилотних летелица са анти-интерференцијом . У системима који раде у близини осетљивог РФ или навигационог хардвера, иста EMC дисциплина је такође усклађена са електроником дронова којима је забрањен GPS , где је избегавање самогенерисаних сметњи од суштинског значаја.

Са становишта производње, ово је плоча мешовите технологије. Може да садржи SMT уређаје са финим кораком, веће компоненте напајања, робусне конекторе и секције за јаку струју на истом склопу. Функционално тестирање треба да иде даље од провера континуитета. Реалистични ток производног тестирања требало би да потврди:

• комутација мотора и понашање возача под оптерећењем,
• тачност бројања енкодера,
• одговор на контролу напетости,
• прагови оптичког праћења,
• и све безбедносне окидаче хардвера.

Хајлип подржава ову врсту производа процесима израде и монтаже плоча , погодним за комбиноване аналогне, дигиталне и енергетске дизајне. За пројекте којима је такође потребна координација набавке и планирање производње, ток рада се може проширити на потпуни инжењерски преглед и подршку производњи.

ČPP

Шта заправо контролише ПЦБ плоча са оптичким влакнима?
Контролише понашање мотора калема, регулише затегнутост влакана, прати дужину распоређених влакана, надгледа оптичко стање и извештава о статусу система земаљској станици.

Зашто је контрола напона тежа од једноставне контроле мотора?
Пошто калем реагује на кретање дрона, поремећај ветра, попустљивост влакана и промену радијуса калема у реалном времену, плоча мора да држи затегнутост у уском безбедном опсегу без стварања лабавости или преоптерећења.

Да ли штампана плоча калема може да детектује прекид влакна?
Да. Ово се обично ради путем праћења снаге пријема или дијагностичких података примопредајника, у комбинацији са праговима грешака и упозорењима оператера.

Зашто је распоред ПЦБ-а толико важан на овој плочи?
Пошто дизајн комбинује прекидање мотора високе струје са прецизним аналогним сензорима и оптичким праћењем, лош распоред може створити шум у спрези, лажна очитавања и нестабилно понашање управљања.

По чему се штампана плоча калема разликује од теже електронике витла или бубња?
Штампана плоча са калемом је оптимизована за управљање влакнима ниског напона и брзог одзива у системима за везивање беспилотних летелица, док је електроника бубња или витла често дизајнирана за већа механичка оптерећења и различите услове рада. ПЦБ електронике влакнастог бубња је ближи тој тежој класи.

Затражи Цитат