Phần lớn sự cố robot khó chẩn đoán nhất không nằm ở phần mềm hay cơ khí mà ở hệ thống điện. Chúng ngắt quãng, không lặp lại được, và làm mất rất nhiều thời gian.
Phân phối nguồn
Nhiều mức điện áp. Robot điển hình cần một mức cho động cơ, một mức cho máy tính, một mức cho cảm biến và logic. Mỗi mức cần bộ chuyển đổi riêng.
Tách nguồn động lực và nguồn logic. Nguyên tắc quan trọng nhất. Động cơ tạo xung dòng lớn làm sụt áp; nếu máy tính dùng chung nguồn thì nó sẽ khởi động lại vào đúng lúc robot tăng tốc.
Cách tách. Bộ chuyển đổi riêng lấy từ pin, dây riêng, và nếu có thể thì cách ly điện.
Tính tiết diện dây. Theo dòng tối đa và chiều dài. Dây quá nhỏ gây sụt áp và phát nhiệt. Sụt áp trên dây dài là nguyên nhân phổ biến của lỗi ngắt quãng khi tải nặng.
Tụ điện gần tải. Đặt tụ ở gần bộ điều khiển động cơ để cấp dòng đỉnh tức thời. Giảm sụt áp trên đường dây đáng kể.
Điểm nối chung. Nguồn phân phối từ một điểm thay vì nối chuỗi. Nối chuỗi làm thiết bị cuối chuỗi chịu sụt áp cộng dồn.
Nối đất và chống nhiễu
Chủ đề gây nhầm lẫn nhiều nhất và có vài quy tắc đơn giản.
Vòng lặp đất. Khi có nhiều đường nối đất tạo thành vòng kín, dòng nhiễu chạy trong vòng đó và xuất hiện trên tín hiệu. Nguyên nhân của rất nhiều nhiễu khó hiểu.
Nối đất một điểm. Mọi đường đất quy về một điểm duy nhất. Tránh được vòng lặp. Là cách nên dùng cho mạch tín hiệu.
Bọc chắn cáp nối đất một đầu. Nối cả hai đầu tạo vòng lặp đất. Nối một đầu, thường ở phía bộ thu.
Tách đất động lực và đất tín hiệu. Nối chúng tại đúng một điểm, thường tại nguồn.
Xoắn cặp dây. Dây đi và dây về xoắn với nhau làm giảm cả nhiễu phát ra lẫn nhiễu thu vào. Đơn giản và rất hiệu quả.
Tín hiệu vi sai cho đường dài. Truyền bằng cặp dây có mức đối nhau, bộ thu lấy hiệu. Loại được nhiễu chung.
Khoảng cách vật lý. Dây động lực và dây tín hiệu đi trong máng khác nhau. Nếu phải cắt nhau thì cắt vuông góc, không đi song song.
Bảo vệ mạch
Cầu chì hoặc aptomat cho từng nhánh. Chập ở một nhánh không được làm sập cả hệ thống. Và cầu chì phải chọn đúng dòng — quá lớn thì không bảo vệ, quá nhỏ thì đứt khi tải bình thường.
Bảo vệ đảo cực. Nối ngược cực pin làm hỏng ngay mọi thứ. Một điốt hoặc mạch bảo vệ rẻ hơn nhiều so với thay bo mạch.
Bảo vệ quá áp. Động cơ khi phanh sinh điện trả về, làm điện áp tăng. Cần mạch tiêu tán hoặc pin đủ khả năng nhận.
Bảo vệ dòng khởi động. Tụ lớn khi vừa cấp nguồn hút dòng rất lớn trong khoảnh khắc, có thể làm đứt cầu chì hoặc hàn dính tiếp điểm. Cần mạch hạn dòng khởi động.
Chống phóng tĩnh điện. Ở các cổng kết nối ra ngoài. Người chạm vào có thể phá hỏng linh kiện.
Mạch dừng khẩn cấp. Phải cắt nguồn động lực trực tiếp bằng phần cứng, không qua phần mềm. Đây là yêu cầu an toàn cơ bản và không được thoả hiệp.
Kiểm tra sau lắp. Thử từng bảo vệ một cách có chủ ý trong điều kiện an toàn. Bảo vệ chưa từng được thử là bảo vệ chưa biết có hoạt động không.
Đầu nối và cáp
Nguồn sự cố phổ biến nhất trong thực tế.
Chọn đầu nối có khoá. Đầu nối không khoá sẽ rút ra do rung động. Nguyên nhân hàng đầu của lỗi ngắt quãng.
Đầu nối chống cắm ngược. Hình dạng chỉ cho phép cắm một chiều. Tránh được sai sót khi bảo trì.
Đầu nối khác nhau cho mạch khác nhau. Không dùng cùng loại đầu nối cho nguồn động lực và cho tín hiệu — sẽ có lúc ai đó cắm nhầm.
Chống ứng lực. Cáp phải được cố định gần đầu nối để lực kéo không truyền tới các chân tiếp xúc.
Cáp cho chuyển động. Loại chuyên dụng có ruột nhiều sợi mảnh và vỏ chịu mài. Cáp thường sẽ đứt sau vài tháng ở chỗ uốn liên tục.
Xích cáp. Dẫn hướng cáp trong chuyển động lặp lại, giữ bán kính uốn trong giới hạn.
Ghi nhãn mọi cáp. Hai đầu. Sáu tháng sau, người sửa sẽ không đoán được cáp nào đi đâu, và tháo nhầm là chuyện xảy ra thường xuyên.
Chẩn đoán sự cố điện
Quy trình cho những lỗi khó nhất.
Đặc điểm của lỗi điện. Ngắt quãng, không lặp lại được theo yêu cầu, thường liên quan tới tải nặng hoặc tới một tư thế nhất định.
Bước một — đo điện áp dưới tải. Không đo khi robot đứng yên. Đo đúng lúc robot chạy nặng nhất. Sụt áp lộ ra ở đó.
Bước hai — kiểm cáp ở chỗ uốn. Lay nhẹ cáp trong lúc robot chạy và xem lỗi có xuất hiện không. Thô sơ nhưng tìm ra được đứt ngầm.
Bước ba — kiểm đầu nối. Rút ra cắm lại, kiểm chân có oxy hoá hay lỏng không.
Bước bốn — tách dần. Ngắt từng thiết bị khỏi nguồn chung để xác định thiết bị nào gây nhiễu hoặc sụt áp.
Bước năm — kiểm nối đất. Đo điện trở giữa các điểm đất. Chênh lệch điện thế giữa các điểm đất là dấu hiệu vòng lặp.
Công cụ đáng có. Đồng hồ đo, và nếu được thì máy hiện sóng. Nhiều vấn đề chỉ thấy được khi nhìn dạng sóng, và đồng hồ đo trung bình sẽ báo mọi thứ bình thường.
Ghi lại khi tìm ra. Lỗi điện có xu hướng tái diễn ở hệ thống tương tự, và ghi chép tiết kiệm được lần sau rất nhiều.
Câu hỏi thường gặp
Nguyên tắc quan trọng nhất trong phân phối nguồn robot?
Tách nguồn động lực và nguồn logic. Động cơ tạo xung dòng lớn gây sụt áp, và nếu máy tính dùng chung nguồn thì nó sẽ khởi động lại đúng lúc robot tăng tốc.
Vòng lặp đất gây vấn đề gì?
Khi nhiều đường nối đất tạo thành vòng kín, dòng nhiễu chạy trong vòng và xuất hiện trên tín hiệu. Đây là nguyên nhân của rất nhiều nhiễu khó hiểu.
Nguyên nhân hàng đầu của lỗi ngắt quãng là gì?
Đầu nối không có khoá bị rút ra do rung động, và cáp thường bị đứt ngầm ở chỗ uốn liên tục vì không dùng loại chuyên dụng cho chuyển động.
Nên đo điện áp khi nào để tìm sụt áp?
Đúng lúc robot chạy nặng nhất, không phải khi đứng yên. Sụt áp trên dây chỉ lộ ra khi có dòng lớn.
Đọc thêm trong Hộp số & truyền động và Chip & bo điều khiển.
