SysLab kdo s kým mluví, a po čem

Tohle je statická kopie kapitoly pro vyhledávače. Interaktivní verze má animované obrázky, kontrolní otázky a tlačítka, která příklad načtou do kalkulačky.

Co zpoždění stojí regulátor

Tady se volba sběrnice přestává být otázkou IT a stává se otázkou řízení. Mikrosekundy z tabulky mají cenu ve stupních fáze, a fázová rezerva je to, co drží smyčku stabilní.

φ = ωc · τztracená fáze v radiánech; ωc je řez smyčky
rozpočet 10°EtherCAT30 µs5,4°Ethernet300 µs54,0°CAN200 µs36,0°RS-485500 µs90,0°UART200 µs36,0°řez smyčky 500 Hz — ztracená fáze φ = ω·τZpoždění nesnižuje zesílení. Jenom otáčí fázi — a fázová rezerva je to, co drží smyčku stabilní.
Pět sběrnic proti rozpočtu fáze. Táhni řezem smyčky nahoru a dívej se, kdy která přeleze čáru.

Dvě stě mikrosekund je třicet šest stupňů

Při řezu 500 Hz stojí CAN 36°. To je většina toho, co má typický regulátor k dispozici — fázová rezerva se běžně navrhuje kolem 45° až 60°. EtherCAT stojí za totéž 5,4°. Ten rozdíl mezi 30 a 200 mikrosekundami se v katalogu čte jako nudné číslo a ve smyčce jako třicet stupňů.

Obráceně: jak rychlá smyčka ještě smí být

Užitečnější čtení je zpětné. Když si na sběrnici smím dovolit ztratit deset stupňů, vyjde u CANu řez 139 Hz. A tohle číslo není odsudek — 139 Hz je docela slušná polohová smyčka. CAN je tam v pořádku.

Co v pořádku není, je proudová smyčka, která chce kilohertze. Ta nemůže být za sběrnicí, ať je sběrnice jakákoli. Proto proudová smyčka sedí v budiči, u motoru, a po sběrnici jezdí jenom žádaná hodnota. Kdo tohle rozdělení neudělá, staví stroj, který se rozkmitá, a nepomůže mu zvýšení bitové rychlosti — dvě stě mikrosekund CANu je arbitráž a zásobník, ne doba přenosu.

Odkud je ten výpočet

Převod zpoždění na stupně nepočítá tahle labka, ale RoboLinkLab, který se tím zabývá u bezdrátových spojů. Testy tady sahají přímo do něj — a chytly přitom past, která stojí za zapamatování: bere ω v radiánech za sekundu, ne frekvenci v hertzích. Kdo tam pošle hertze, dostane výsledek 6,28× menší, a pořád vypadá věrohodně.

Jedna věta: pomalá smyčka snese pomalou sběrnici, rychlá smyčka nesmí být za sběrnicí vůbec.

Vzorce v této kapitole

φ — fáze ztracená zpožděním
φ = ω_c · τ [rad]