PG kartı, hız kontrol cihazlarında motor miline bağlı enkoderden gelen hız, yön ve bazı sistemlerde konum bilgisini sürücünün kontrol sistemine aktaran encoder geri besleme kartıdır. PG ifadesi bu bağlamda genellikle Pulse Generator anlamında kullanılır.

PG kartı “Programmable Gateway – Programlanabilir Ağ Geçidi” değildir. Modbus, PROFIBUS, PROFINET, EtherCAT veya CANopen gibi haberleşme kartları ayrı bir donanım grubudur. PG/encoder feedback kartının ana görevi, motorun gerçekten ne yaptığını ölçen geri besleme sinyalini hız kontrol cihazına taşımaktır.

Hız kontrol cihazları  ›  PG / Encoder Feedback Kartı  ›  Enkoder  ›  Encoder çıkış tipleri  ›  Kapalı çevrim kontrol  ›  Sensörsüz vektör kontrol  ›  Auto-tuning

PG kartının görevi nedir?

Kapalı çevrim çalışan bir motor sürücüsünde yalnızca “motora 30 Hz verdim” bilgisini bilmek yeterli değildir. Sürücü motor milinin gerçekte kaç rpm döndüğünü, doğru yönde dönüp dönmediğini ve yük değiştiğinde hızın ne kadar saptığını bilmek ister.

Motor milindeki enkoder, dönüşü elektriksel pulse veya başka bir feedback sinyaline çevirir. PG kartı bu sinyali sürücüye uygun elektriksel seviyede kabul eder, işler ve hız kontrol algoritmasına aktarır.

Hız Referansı → Hız Kontrolörü → Motor → Encoder → PG Kartı → Gerçek hız geri beslemesi → Hız Kontrolörü

Bu yapı sayesinde kapalı çevrim kontrol motorun tahmini hızına değil, ölçülen gerçek şaft hızına göre düzeltme yapabilir.

PG kartı ile haberleşme kartı arasındaki fark

*Desteklenen feedback tipleri sürücünün ve kartın modeline göre değişir. Her PG kart bütün bu sinyalleri desteklemez.

A, B ve Z encoder sinyalleri ne anlama gelir?

Klasik incremental encoder feedback sisteminde en yaygın sinyaller A ve B kanallarıdır. Bu iki kare dalga yaklaşık 90° elektriksel faz kaymasıyla üretilir. Sürücü faz sırasını okuyarak yalnız pulse hızını değil, motorun dönüş yönünü de belirleyebilir.

Birçok incremental encoder ayrıca Z – Index kanalı verir. Z genellikle her mekanik devirde bir kez oluşan referans pulse'udur. Ancak her encoderda Z bulunması zorunlu değildir ve her PG uygulaması Z kanalını kullanmaz.

A/B/Z, differential bağlantı, resolver, TTL ve HTL ayrımlarını enkoder çıkış tipleri sayfasında ayrıca inceleyebilirsiniz.

Encoder frekansı nasıl hesaplanır?

Incremental encoder için bir A kanalındaki temel pulse frekansı, kullanılan PPR tanımına göre yaklaşık:

f_encoder = PPR × RPM / 60

olarak hesaplanabilir.

Örneğin 2048 PPR encoder 3000 rpm dönüyorsa A kanal frekansı yaklaşık:

2048 × 3000 / 60 = 102,4 kHz

olur. A ve B kanallarının hem yükselen hem düşen kenarlarını kullanan x4 quadrature decoding sisteminde kontrolör teorik olarak saniyede yaklaşık 409.600 kenar işleyebilir.

Burada çok önemli bir ayrıntı vardır: bazı üreticiler PPR, bazıları CPR veya counts/revolution ifadelerini farklı biçimde kullanabilir. Bu yüzden kartın maksimum giriş frekansı hesaplanırken encoder katalogundaki çözünürlük tanımı dikkatle okunmalıdır.

PG kartında maksimum giriş frekansı neden önemlidir?

Encoder çözünürlüğü ve motor hızı yükseldikçe PG kartına gelen pulse frekansı da yükselir. Kart bu hızı okuyamazsa pulse kaybı, hız feedback hatası veya encoder alarmı oluşabilir.

Örneğin bazı Yaskawa line-driver PG kartlarında maksimum giriş frekansı yaklaşık 300 kHz iken open-collector kartlarda bu sınır çok daha düşük olabilir. Bu nedenle “kart encoder voltajını kabul ediyor, demek ki uyumludur” demek yeterli değildir.

TTL, HTL, Line Driver ve Open Collector nedir?

PG kartı seçerken yalnız PPR yeterli değildir. Encoderın elektriksel çıkış tipi kart girişine uygun olmalıdır.

TTL / RS-422 line driver enkoderlerde çoğunlukla A+/A−, B+/B− ve varsa Z+/Z− gibi differential çiftler bulunur. Differential iletim endüstriyel parazite karşı güçlü avantaj sağlar.

HTL ise daha yüksek gerilim seviyeleriyle çalışan encoder çıkışıdır. Open Collector çıkışın bağlantı ve hız sınırları farklıdır. Bunların ayrıntısını enkoder çıkış sinyal tipleri rehberinde bulabilirsiniz.

Differential bir encoder türü değildir; sinyalin iletim biçimidir. Incremental A/B/Z sinyali differential olarak da taşınabilir.

Her PG kart yalnız A/B/Z mi okur?

Hayır. Eski ve klasik PG kartlarda incremental A/B encoder çok yaygındır; ancak modern feedback opsiyonları çok daha geniştir.

Üretici ve modele göre TTL/RS-422, HTL, Open Collector, Sin/Cos, resolver, SSI, EnDat veya HIPERFACE feedback desteklenebilir. Örneğin Yaskawa'nın farklı PG kartları line-driver, open-collector, resolver ve EnDat/HIPERFACE için ayrı seçenekler sunar.

Bu yüzden “PG kart alacağım” demek tek başına yeterli değildir. Hangi hız kontrol cihazı + hangi encoder + hangi motor kontrol modu birlikte değerlendirilmelidir.

PROFINET veya EtherCAT encoder PG kart mıdır?

Genel olarak hayır. EtherCAT, PROFINET veya CANopen arayüzlü mutlak encoderlar vardır ve bunlar pozisyon bilgisini haberleşme ağı üzerinden taşıyabilir. Fakat bu durum bir VFD üreticisinin klasik PG feedback option tanımını fieldbus haberleşme kartıyla aynı şey yapmaz.

Örneğin bir PROFINET option kartının temel görevi sürücüyü PLC ağına bağlamaktır. PG kartının temel görevi ise motor feedback sinyalini sürücünün motor kontrol algoritmasına taşımaktır.

PG kartı hangi kontrol modlarında kullanılır?

En yaygın kullanım alanı kapalı çevrim vektör kontroldür. Encoder gerçek şaft hızını verdiği için yük altında oluşan hız sapması doğrudan ölçülebilir.

Ancak bazı sürücüler V/F with PG, encoderli PM motor kontrolü veya başka özel feedback modları da destekleyebilir. Örneğin Yaskawa PG-X3, üreticinin belirli cihazlarında V/F with PG ve çeşitli closed-loop vector kontrol modlarında kullanılabilir.

Sensörsüz vektör kontrolde PG kart gerekli midir?

Hayır. Sensörsüz Vektör Kontrol – SVC, gerçek encoder feedback'i yerine motor akımı, gerilim ve motor modelini kullanarak rotor durumunu tahmin eder.

SVC birçok uygulamada son derece başarılıdır; fakat çok düşük hız, yüksek dinamik yük değişimi veya çok sıkı hız hassasiyeti gerektiğinde gerçek encoder feedback'i ve PG kart avantaj sağlayabilir.

PG kart takınca auto-tuning gereksiz olur mu?

Hayır. Encoder motorun hareketini ölçer fakat motorun stator direnci, endüktansı, mıknatıslanma parametreleri veya rotor modeli gibi elektriksel bilgileri encoder sağlamaz.

Bu nedenle auto-tuning ve doğru motor plaka bilgilerinin girilmesi kapalı çevrim kontrolde de önemlidir. İyi feedback + yanlış motor modeli yine kötü kontrol performansı oluşturabilir.

Encoder yönü yanlışsa ne olur?

Kapalı çevrim devreye alma sırasında en kritik kontrollerden biri motor dönüş yönü ile encoder yönünün aynı kontrol işaretine sahip olmasıdır.

Motor ileri dönerken sürücü encoderı geri yön olarak algılarsa hız çevrimi pozitif geri besleme gibi davranabilir veya sürücü direction/feedback fault oluşturabilir. Bu nedenle üreticinin commissioning prosedüründe belirtilen feedback-direction kontrolü yapılmalıdır.

Encoder besleme gerilimi yanlış olursa ne olur?

PG kartların bazıları encoder için 5 V, 12 V veya 24 V besleme çıkışı sağlayabilir; bazı modellerde bu gerilim seçilebilir. Ancak bu değer karttan karta değişir.

5 V encoderı yanlışlıkla 24 V ile beslemek encoderı kalıcı olarak bozabilir. Tersine düşük gerilimle beslenen HTL encoder düzgün sinyal oluşturmayabilir. Bağlantıdan önce hem PG kart hem encoder kullanım kılavuzu karşılaştırılmalıdır.

PG kart kablolamasında EMC neden önemlidir?

Encoder kablosu genellikle motor güç kablosunun hemen yanında taşınmaması gereken hassas feedback hattıdır. Hız kontrol cihazının PWM çıkışı yüksek dV/dt ve common-mode parazit oluşturabilir.

Özellikle uzun kabloda twisted pair, differential line driver, uygun ekranlama ve üreticinin istediği shield topraklama yöntemi feedback güvenilirliğini ciddi biçimde artırır.

A+/A− gibi differential hatların tek bir iletkeni koparsa kart bazı sistemlerde pulse görmeye devam ediyor gibi davranabilir fakat sinyal kalitesi bozulur. Bu nedenle feedback fault teşhisinde yalnız encoderın mekanik tarafına bakılmaz; kablo, konnektör, ekranlama ve PG kart girişi de kontrol edilir.

Encoder sinyali kaybolursa ne olur?

Mevcut sayfadaki gibi “sinyal kesildi, closed-loop devre dışı oldu” diye evrensel tek bir davranış yoktur. Üretici ve parametrelere göre feedback kaybında warning, fault, trip veya tanımlanmış başka bir reaksiyon uygulanabilir.

Örneğin Danfoss encoder feedback modüllerinde feedback signal monitoring için None, Warning veya Trip gibi reaksiyon seçenekleri bulunabilir. Özellikle vinç, kaldırma veya güvenlik açısından kritik makinelerde encoder fault davranışı mutlaka projede tanımlanmalıdır.

PG kart ile PLC hızlı sayıcı aynı şey midir?

Hayır. PLC high-speed counter da encoder pulse'larını okuyabilir; fakat PG kart sürücünün motor kontrol çevriminin doğrudan parçasıdır. Hız feedback'i mikro saniye/milisaniye ölçeğindeki motor kontrol hesaplarında kullanılabilir.

PLC encoderı üretim sayımı veya konum bilgisi için okuyabilirken aynı encoderın PG kart üzerinden sürücüye ayrıca verilmesi gereken uygulamalar da vardır. Bazı PG kartlar bu nedenle buffered encoder output sağlayarak feedback sinyalini başka sisteme tekrar iletebilir.

PG kart seçerken nelere bakılır?

Kart seçimi yalnızca “bu sürücüye mekanik olarak takılıyor mu?” sorusuyla yapılmaz. Encoder besleme gerilimi, elektriksel çıkış tipi, PPR/çözünürlük, maksimum motor rpm'i, hesaplanan pulse frekansı, A/B/Z veya absolute feedback yapısı, kartın maksimum giriş frekansı ve desteklenen kontrol modu birlikte kontrol edilmelidir.

Örneğin bir encoder 2048 PPR ve motor 6000 rpm ise yalnız A kanalında bile yaklaşık 204,8 kHz sinyal oluşur. Maksimum girişi 32 kHz olan bir open-collector feedback kartıyla böyle bir kombinasyon çalışmaz; voltajlar uyuyor olsa bile frekans uyumsuzdur.

Editörün notu: PG kartlı bir sistemde arıza ararken ilk olarak kartı değiştirmem. Önce encoder beslemesi, A/B faz sırası, PPR parametresi, maksimum pulse frekansı ve feedback yönünü kontrol ederim. Motor boşta güzel çalışıp yük gelince feedback fault veriyorsa kablo güzergâhı ve ekranlamayı da mutlaka kontrol ederim. PG kartın işi motora hız vermek değil; sürücüye motorun gerçekten ne yaptığını doğru söylemektir. O bilgi yanlışsa çok iyi bir hız kontrol cihazı bile yanlış karar verir.

İlgili konular

Enkoder nedir? — döner hareketin pulse veya pozisyon bilgisine çevrilmesi
Encoder çıkış tipleri — A/B/Z, TTL, HTL, Differential, Resolver ve diğer feedback tipleri
Kapalı çevrim vektör kontrol nedir? — encoder feedback'li motor kontrolü
Sensörsüz vektör kontrol nedir? — PG kart olmadan motor modeliyle kontrol
Auto-tuning nedir? — motor elektriksel parametrelerinin tanınması
Tork kontrolü nedir? — hız yerine motor torkunun kontrol hedefi olması
Hız kontrol cihazı nedir? — motor sürücülerinin ana rehberi

Özet: PG kartı, hız kontrol cihazında kullanılan Pulse Generator / encoder feedback arayüzüdür. Modbus veya EtherCAT haberleşme kartı değildir. Encoderın gerçek hız ve yön bilgisini sürücünün kontrol algoritmasına taşır. Başarılı bir kapalı çevrim sistem için yalnız kartın sürücüye uyması yetmez; encoder sinyal tipi, gerilimi, PPR değeri, maksimum pulse frekansı, feedback yönü ve kablolama da doğru olmalıdır.