בתחום הנדסת המכונות יש לא מעט שיטות וגישות מתוחכמים ויוצאות דופן. לצידן יש מקום של כבוד לכמה מערכות וגישות בולטות מאוד. אחת הדוגמאות הקלאסיות לכך הן מערכות בקרת הינע. מה זה אומר בעצם? ומהי החשיבות המיוחדת של מערכת מסוג זה? כל מה שחשוב לדעת במאמר שלפניכם.
מהי בקרת הינע?
בקרת הינע הוא מונח שמתייחס לרוב לבקרת הפעילות של מנוע. הפעלת המנוע, קביעת מהירות תנועתו, כיוון התנועה ועוד. בקרת הינע תשלוט גם בהפסקת פעילות המנוע ולעיתים היא תיזום תנועות קטנות ומדויקות מאוד, הכול בהתאם לצורך שבשבילו מופעל המנוע. במסגרת רובוטיקה ואוטומציה, בקרת הינע היא חלק חשוב וחיוני. מנוע חשמלי מודרני עשוי להיות בנוי לפי תכנונים שונים ובשילוב פרטים שיספקו לו את התכונות המבוקשות בהתאם למטרת הפעלתו. החומרים שמהם הוא עשוי, אופן הרכבתו (כליפוף הסלילים שבתוכו) ועוד – כולם מחושבים בדרכים מתוחכמות. עם זאת, מבחינת הפעלתו, מנוע חשמלי הוא מכשיר פשוט למדי. כאשר הוא מקבל מתח מוגדר, שהוא מתח הפעלתו הרגיל, המנוע נע בכיוון מסוים, במהירות ובכוח תנועה מוגדרים. אך אם מוסיפים לכך מנגנון בקרת הינע, מזניקים את היכולות לרמה גבוהה הרבה יותר. מנגנון זה מבוסס בין היתר על העיקרון של שימוש רצוף בפידבק – הוא בודק ו”יודע” מה מצב המנוע בכל רגע נתון. תודות לכך, כבר לא צריך להסתפק בהפעלת המנוע באופן “עיוור” מתוך תקווה שהוא יתפקד כראוי.
מהם הרכיבים הקיימים בבקרת ההינע?
כאשר מבצעים תכן מכאני של מכונות שונות, בקרת ההינע עשויה להיות מתוכננת במגוון אופנים. אך לרוב יהיו כלולים בה הרכיבים האלה:
- מנוע סרבו – אשר אחראי על ביצוע התנועה עצמה.
- בקר – הרכיב אשר מנהל את פעולת המנוע, כאן מתרחשת בפועל בקרת ההינע.
- אנקודר – רכיב “מקודד” המזהה את מצב המנוע בכל רגע נתון.
- מגבר – שולט על עוצמת האנרגייה שתגיע למנוע.
יתרונותיה של בקרת ההינע
- אמינות – המנוע יבצע את פעולתו באופן הקרוב ביותר לנדרש וכך יהיה באופן עקבי.
- תועלת – המטרה שלשמה המנוע מותקן תושג באופן המיטבי. במסגרת פס ייצור, למשל, בקרת ההינע תתרום לתפוקה מרבית.
- פחות בלאי ותקלות – פעולת המנוע היעילה מאוד, שלא כוללת פעולות מיותרות, תצמצם את הבלאי והתקלות.
- פיתוח מהיר – מערכות אלה הן היום סוג מערכות ותיק ובשל מאוד. יש בתעשייה ידע רב וניסיון שנצברו באשר לשימושים שונים בעקרונות הנדסיים כאלה, לכן אפשר לתכנן מערכות כאלה במהירות וביעילות רבה.
רמת דיוק גבוהה
בקרת הינע היא אינה מנגנון פשוט של הפעלה וכיבוי. אם נעשה השוואה לבקרת תנועת רכב, הרי שלא די ללחוץ על דוושת הגז, הנהג צריך גם לדעת באיזו עוצמה בדיוק ללחוץ. רמת הדיוק הזאת מתבטאת במערכות בקרת הינע באופן מאוד מתקדם. לדוגמה מערכות בקרת הינע במסגרת מכונות הרכבה כוללות גם את הבקרה עצמה וגם הדיוק הגבוה שלה משמעותיים מאוד. זאת מאחר שבתעשייה דרושים תוצרים אמינים וקבועים שעומדים בדרישות שנקבעו מראש, היטב ולאורך זמן. מידת הדיוק שמנסים להשיג משתנה ממקרה למקרה, אך העיקרון זהה – יש לבנות מערכת בקרה מתקדמת שתממש זאת. לעיתים, למשל במנגנון כגון קובוט, יש לבקרה ולדיוק שלה גם היבטי בטיחות חשובים.
שילוב בקרת הינע ובקרת תהליכים
סוג נוסף של בקרה שדרוש לעיתים קרובות מאוד הוא בקרת תהליכים. פעמים רבות נדרש שילוב של בקרת הינע ובקרת תהליכים באותה המערכת. בעוד שבקרת הינע שולטת בתנועה, בקרת תהליכים כשמה כן היא – שולטת בתהליכי עבודה של מערכות שונות. למשל בתהליכי ייצור שבהם יש לשמור על רמות לחץ שונות בתוך המערכת בשלבים שונים של התהליך, אסור לעבור לחצים מוגדרים מאחר שהדבר יציב סיכון וגם יהיה מיותר. אסור לרדת מרמות לחץ מסוימות מאחר שהדבר ייפגע בתהליך הייצור. כך שצריך מנגנון שליטה מדויק מאוד על כך. מנגנון כזה יוכל לזהות את המצב בשטח (בעזרת חיישנים) ולהגיב ולהשפיע על המצב. מערכת כזו תוכל להבטיח שתהליכים פועלים היטב, כולל מנגנוני בקרת הינע ולהתריע על שיבושים.
סיכום
בקרת הינע היא השלמה חשובה ביותר למנועים, ודאי בהקשר אוטומציה, רובוטיקה ומכונות מתקדמות. לכן חשוב להכיר אותה ואת היתרונות הרבים שלה.
