بررسی جوی استیک صنعتی و نصب و سیم بندی آن

جوی استیک صنعتی

جوی استیک صنعتی ترکیبی از چندین پلاتین فرمان با یک اهرم کنترلی است که بیشتر در سیستم های جابجایی مانند جرثقیل ها استفاده می شود. همانطور که در مقالات قبلی شرح داده شد استفاده از شستی‌های جداگانه در کنترل جرثقیل های پیشرفته باعث افزایش سیم بندی، ابعاد و وزن کنترلر، خطای انسانی و غیره می شود. فرض کنید در یک جرثقیل بخواهیم فرمان های بالا، پائین، بالا-راست، پائین-چپ، بالا-چپ، پائین-راست، چپ، راست و قطع اضطراری را کنترل کنیم. برای صدور این فرمان ها بدون تغییر تنظیمات، سیستم اخباری و کنترل سرعت حداقل باید 9 شستی در کنترلر نصب شود. در تصویر زیر یک نمونه کنترلر سیم دار جرثقیل با شستی های بالا، پائین، بالا-راست، پائین-چپ، بالا-چپ، پائین-راست، راست، چپ و قطع اضطراری را مشاهده می کنید.

در سیستم های بدون سیم، کنترلر ساده به فرستنده-گیرنده تبدیل شده و می تواند ضمن نمایش اطلاعات ماشین برخی از کمیت ها را به صورت مستقیم تغییر داده و سرعت را نیز کنترل کند. طبق تصویر زیر در برخی از برندها برای کنترل ساده‌ تر موقعیت، از شستی های جهت دار استفاده شده است. این کار باعث عکس العمل بهتر اپراتور حتی در حالت های بحرانی می شود.

اما راه بعدی و بهتر برای کنترل حرکت ها در سیستم های حمل و نقل، جرثقیل ها، تجهیزات استودیوی، پزشکی و غیره استفاده از جوی استیک (Joystick) است. با توجه به توضیحات ارائه شده ممکن است این سوال ها در ذهن ما ایجاد شود که جوی استیک صنعتی چیست؟ این قطعه چه مزایایی دارد؟ چرا استفاده از جوی استیک باعث افزایش دقت و ایمنی می شود؟ در این مقاله و جهت پاسخ به سوال های فوق جوی استیک صنعتی از نظر تعداد و نوع خروجی ها، ایمنی، نصب، مقاومت در برابر شرایط محیطی و غیره بررسی شده است.

کلید فرمان جوی استیک

جوی استیک یک کلید مکانیکی برگشت پذیر با کنترل دستی بوده و می توان آن را در محل های متفاوت نصب و سیم بندی کرد. ایده‌ی ساخت  کلید فرمان جوی استیک، کنترل حرکت و جابه جایی در ماشین آلات، جرثقیل ها و ربات ها بوده و می تواند جایگزین بسیار مناسبی برای شستی های متعدد باشد. در تصویر جوی استیک با حالت های کاری مختلف را مشاهده می کنید.

برخی از مزایا و خصوصیات جوی استیک صنعتی عبارت اند از:

  • راحتی در کنترل جهت و حرکت های متعدد
  • نصب و سیم بندی سریع تر نسبت به شستی ها
  • اشغال فضای بسیار کمتر نسبت به شستی ها
  • 1 تا 8 حالت کاری مختلف با برگشت فنری به حالت خنثی
  • خروجی الکتریکی در حالت های خنثی، فشردن اهرم به داخل و یا کشیدن آن رو به بیرون
  • قابلیت سفارشی سازی در نوع و تعداد پلاتین ها
  • خروجی های مختلف دیجیتال و آنالوگ با تعداد متفاوت در هر جهت
  • طول عمر مکانیکی و الکتریکی بسیار بالا
  • مدل های بسیار متنوع از نظر عملکرد حفاظتی، اینترلاک و …
  • میزان مقاومت در برابر عوامل خارجی و ساخته شده با گروه های حفاظتی بالا تا IP65

راحتی در کار با جوی استیک صنعتی

حتما تا به حال تجربه‌ی کار با جوی استیک در ماشین آلات، تجهیزات سرگرمی مانند بازی های کامپیوتری و غیره را داشته اید. با استفاده از این قطعه نیازی به تمرکز و نگاه کردن به دسته برای کنترل حرکت نیست. فرض کنید برای حرکت های مختلف در یک ماشین از شستی های متعدد استفاده شده باشد. برای این که بتوانید فرمان مناسب را صادر کنید باید به صفحه‌ی شستی ها دقت کرده و لیبل آن ها را مشاهده کنید. این کار با گذشت زمان و استفاده های مکرر ساده تر می شود اما ممکن است در لحظات بحرانی که انسان تمرکز خود را از دست می دهد، خطر آفرین باشد. با استفاده از جوی استیک میزان نیازمندی به تمرکز کمتر شده و در مقابل می توان از دو دست برای صدور فرمان های بیشتر استفاده کرد. حتی در جرثقیل های غول پیکر علاوه بر دو جوی استیک صنعتی، از چندین پدال برای کنترل عملکردهای مختلف با پا نیز استفاده می شود.

مطالبی که در حال مطالعه ی آن هستید به صورت تصویری در دوره ی جامع آموزش مدار فرمان شرح داده شده است. در این دوره با تجهیزات پایه مانند انواع کلیدها، کنتاکتورها، تایمرها، ساعت ها و غیره آشنا شده و نحوه ی سیم بندی آن ها را فراخواهیم گرفت. یک فصل از دوره ی آموزش مدار فرمان مربوط به شناخت سمبل های الکتریکی، مدارک مهندسی، نقشه ها و ترسیم مدارها در محیط اتوکد الکتریکال است. پس از فراگرفتن نحوه ی ترسیم مدارها و سیم بندی قطعات پایه وارد بخش های پیچیده تر مانند طراحی سیستم های چنج آور می شویم. در این فصل یک پروژه ی چنج آور با 3 ورودی توسط کلیدهای چنج آور موتور دار سوکومک و برد دیتا کام 207 طراحی و ساخته می شود. تابلوی فوق به یک دیزل موتور سازان تبریز متصل شده و تنظیم پارامترها صورت می گیرد.

تعداد خروجی

در قسمت های قبل ذکر شد که جوی استیک صنعتی می تواند بین 1 تا 8 حالت کاری با برگشت فنری به نقطه‌ی خنثی داشته باشد. عبارت برگشت پذیر یا برگشت فنری در جوی استیک به این معنی است که پس از برداشتن نیروی دست، اهرم جوی استیک با استفاده از فنرهای داخلی به حالت خنثی یا غیر فعال یا وسط بر می گردد.

در تصویر زیر وضعیت عملکرد یک جوی استیک دو حالته را مشاهده می کنید. عبارت های A و B حالت های کاری برگشت پذیر و دایره‌ی بین آن ها حالت خنثی می باشد. به عنوان مثال اگر اهرم جوی استیک را به سمت چپ یا A هدایت کنیم، تعداد پلاتین فرمان در آن تغییر وضعیت می دهد.

در تصویر زیر وضعیت عملکرد یک جوی استیک دو حالته با پلاتین وضعیت خنثی را مشاهده می کنید. عبارت های L و R حالت های کاری برگشت پذیر و C حالت خنثی است. پلاتین وضعیت خنثی به این معنی است که با برگشت جوی استیک به حالت خنثی یک پلاتین فرمان مجزا فعال می شود. در این حالت می توان وضعیت خنثی یا بدون عملکرد را تشخیص داد.

در تصویر زیر، وضعیت عملکرد یک جوی استیک چهار حالته را مشاهده می کنید. عبارت های A، B، C و D حالت های کاری برگشت پذیر و دایره ای که بین آن ها قرار دارد حالت خنثی و بدون پلاتین است. این جوی استیک صنعتی برای کنترل جهت های مختلف در ماشین آلات و ربات ها استفاده شده و می تواند خروجی دیجیتال یا آنالوگ داشته باشد.

در تصویر زیر، وضعیت عملکرد یک جوی استیک چهار حالته با پلاتین وضعیت خنثی را مشاهده می کنید. عبارت های L، R، U و D حالت های کاری برگشت پذیر و C حالت خنثی با پلاتین  مجزا می باشد. این جوی استیک علاوه بر قابلیت کنترل چهار جهت اصلی، دارای پلاتین وضعیت خنثی بوده که می تواند وضعیت بدون عملکرد را مشخص کند.

در تصویر زیر وضعیت عملکرد یک جوی استیک چهار حالته‌ی دو مرحله ای با پلاتین وضعیت خنثی را مشاهده می کنید. در این مدل با فشردن اهرم جوی استیک به هر طرف ابتدا پلاتین اول فعال می شود. در صورتی که اهرم باز هم همان سمت هدایت شود، پلاتین دوم فعال خواهد شد. با برداشتن نیروی دست، اهرم به وضعت خنثی برگشته و پلاتین C فعال می شود. این جوی استیک علاوه بر کنترل چهار جهت اصلی، می تواند برای کنترل سرعت نیز استفاده شود.

در حالت های حرفه ای و جهت کنترل حرکت های گسترده و دقیق تر، جوی استیک های صنعتی در هشت جهت کاری شامل چهار جهت اصلی و چهار جهت فرعی ساخته می شوند. این نوع از جوی استیک ها نیز در مدل های یک مرحله ای، دو مرحله ای و با پلاتین وضعیت خنثی و یا بدون آن موجود هستند.
در تصویر زیر وضعیت عملکرد یک جوی استیک هشت حالته‌ی دو مرحله ای را مشاهده می کنید. رفتار این جوی استیک در جهت های اصلی یا 1، 2، 3 و 4 همانند دیگر جوی استیک ها بوده و در این مثال دارای دو مرحله یا دو خروجی برای هر جهت است. در جهت های فرعی یا 5، 6، 7 و 8 این جوی استیک به صورت هم زمان از خروجی جهت های اصلی یا همان 1، 2، 3 و 4 استفاده می کند.

به عنوان مثال به بخش تیره رنگ بالا و سمت راست تصویر توجه کنید. در حالت 5 و مرحله‌ی اول، خروجی های اول جهت 1 و 2 به صورت هم زمان و در مرحله‌ی دوم، خروجی های دوم همین جهت ها به صورت هم زمان فعال می شود. با توجه به تصویر در هر جهت فرعی دو عدد داخل پرانتز نوشته شده است. این عدد ها بیان گر خروجی های فعال به صورت هم زمان می باشد.

علاوه بر تمام خروجی های ذکر شده در جهت های کاری و خنثی، خروجی های اضافی دیگری در جوی استیک ها مانند شستی های روی اهرم، فشار اهرم به داخل و یا کشیدن آن به بیرون وجود دارد. این خروجی ها با روش های مختلفی در تاسیسات استفاده می شوند. به عنوان مثال برای آزاد کردن قلاب جرثقیل می توان از جوی استیک صنعتی با شستی روی اهرم استفاده کرد. این شستی ممکن است با تعداد و رنگ های مخلف مانند قرمز، مشکی و غیره وجود داشته باشد.

جهت مطالعه ده ها مقاله ی تخصصی دیگر، بخش مقالات آموزش مدار فرمان را مشاهده کنید.

نوع خروجی

مدل های متنوع خروجی دیجیتال، مقاومتی، آنالوگ و یا ترکیبی در جوی استیک ها وجود دارد. خروجی های دیجیتال جهت کنترل حرکت به صورت لحظه ای و مدل های مقاومتی و آنالوگ برای کنترل حرکت به همراه کنترل سرعت استفاده می شوند. خروجی های دیجیتال مانند شستی ها بوده و در برخی مدل ها از نظر نوع و تعداد پلاتین های نرمال باز، نرمال بسته و چنج آور قابل تغییر هستند. به عنوان مثال و طبق تصویر زیر می توان نوع و تعداد پلاتین های جوی استیک را تغییر داده و خروجی مورد نظر را ایجاد کرد.

در مدل های مقاومتی با تغییر اهرم فرمان میزان مقاومت بین خروجی ها تغییر خواهد کرد. مدل های آنالوگ نیز می توانند با خروجی ولتاژی و جریانی برای کنترل میزان سرعت استفاده شوند. این مدل از جوی استیک ها نیاز به منبع تغدیه داشته و نوع خروجی در برخی از برند ها قابل تغییر و تنظیم است. به عنوان مثال در تصویر زیر خروجی آنالوگ ولتاژی یک جوی استیک در دو جهت مخالف نمایش داده شده است.

در این جوی استیک آنالوگ میزان انحراف دسته باعث خروجی بیشتر و در نتیجه تغییر در سرعت الکترموتورها می شود. قابل ذکر است که این نوع از جوی استیک ها را نمی توان به صورت مستقیم در مدار فرمان سیم بندی کرده و حتما باید به کنترلرهای قابل برنامه ریزی متصل شوند.

در تصویر زیر ترمینال های یک جوی استیک با خروجی آنالوگ و دیجیتال را مشاهده می کنید. این جوی استیک دارای خروجی آنالوگ ولتاژی برای جهت ها و دو خروجی دیجیتال برای شستی روی اهرم و موقعیت خنثی است. علاوه بر اتصالات ذکر شده این جوی استیک نیاز به منبع تغذیه نیز دارد.

سیم بندی و نصب جوی استیک صنعتی

جوی استیک های صنعتی با توجه به انتخاب مناسب، از نظر طول عمر مکانیکی و الکتریکی در حالت مناسبی قرار داشته و می توانند در سیستم های پیچیده و حساس نصب شوند. علاوه بر عمر مناسب، جوی استیک ها از نظر مقاومت در برابر عوامل خارجی مانند نفوذ ذرات خارجی و سیستم های اینترلاک نیز در مدل های متنوعی ساخته می شوند. جوی استیک تا میزان مقاومت IP65 نیز ساخته می شود. اطلاعات بیشتر در مورد IP و اینترلاک ها را در مقاله ی درجه ی حفاظت در برابر نفوذ جسم جامد و مایعات و اینترلاک مطالعه کنید.

با توجه به خاصیت فرمان پذیری سریع و آسان در جوی استیک امکان عملکرد اتفاقی بر اثر برخورد دست، لباس، یا اجسام خارجی وجود دارد. برای رفع این نقص بزرگ در جوی استیک های حساس از مکانیزم هایی مانند اینترلاک جهت جلوگیری از عملکرد اتفاقی استفاده می شود. به عنوان مثال و طبق تصویر زیر در برخی مدل ها باید اهرم رو به داخل فشرده و سپس به طرف مورد نظر هدایت شود. در صورتی که این کار انجام نشود هیچ یک از خروجی ها فعال نخواهد شد.

با توجه به تمام خصوصیات ذکر شده در جوی استیک ها، از این قطعه در محل های مختلف مانند نصب شده روی تابلوها، پنل و صندلی های کنترل یا در جعبه های استاندارد به صورت سیم دار و بدون سیم استفاده می شود. در تصویر زیر انواع جوی استیک صنعتی در کنترل تجهیزات از جمله جرثقیل ها را مشاهده می کنید. در این تصویر گزینه ی (a) جوی استیک سیم دار و گزینه های (b) و (c) جوی استیک ریموت یا بی سیم هستند.

نصب فیزیکی جوی استیک

جوی استیک صنعتی از نظر فیزیکی مانند شستی های استپ استارت معمولی نصب شده و تنها به ایجاد یک سوراخ در سطح محل نصب نیاز است. در مدل های خاص ممکن است روش نصب مقداری متفاوت باشد اما به صورت کلی برای نصب جوی استیک تنها به یک سوارخ نیاز است. قطر سوراخ و عمق محل نصب با توجه به نوع جوی استیک و تعداد پلاتین های آن مشخص شده و نیاز به برداشت اطلاعات از کاتالوگ سازنده‌ی آن دارد. پس می توان گفت که جوی استیک تقریبا ساده و سریع نصب می شود ولی در مقایسه با شستی ها توانایی صدور فرمان های بیشتری را دارد.

نصب و سیم بندی

بعد از انتخاب جوی استیک از نظر تعداد جهت ها، تعداد و نوع خروجی ها، شرایط محیطی و غیره باید آن را نصب و سیم بندی کنیم. در بخش قبلی اشاره شد که نصب فیزیکی این قطعه با یک سوراخ انجام می شود.

نوع سیم بندی با توجه به نوع و تعداد خروجی های جوی استیک مشخص می شود. به عنوان مثال اگر جوی استیک صنعتی از نوع آنالوگ باشد، باید خروجی آن را به کنترلرها متصل کنیم. از کنترلرهای دارای ورودی آنالوگ می توان به انواع رله های قابل برنامه ریزی، PLC، HMI، بردهای کنترل جرثقیل و غیره اشاره کرد. این کنترلرها بعد از دریافت خروجی جوی استیک و مقایسه‌ی آن با مقادیر نوشته شده در نرم افزار، الکتروموتورها یا هر چیز دیگری را کنترل می کنند. جهت اتصال جوی استیک های آنالوگ با توجه به طول مسیر، نوع خروجی ولتاژی یا جریانی، نویزهای موجود و غیره از سیم و کابل های خاصی استفاده می شود.

بعد از اتصال سیم ها باید تنظیمات مورد نیاز روی کنترلر و جوی استیک انجام شده و سیستم کالیبره شود. سیم بندی نوع دیجیتال دقیقا شبیه به شستی ها با عملگرهای لحظه ای است. به عنوان مثال می توان پلاتین های یک جوی استیک صنعتی چهار حالته را با دیاگرام زیر نمایش داد. در این تصویر سیم مشترک به ورودی تمام پلاتین ها متصل شده و خروجی آن ها در مدار فرمان استفاده می شود. برای مشخص کردن فرمان هر جهت توصیه می شود از عبارت های فارسی یا لاتین در کنار پلاتین و ترمینال ها استفاده کنید.

در برخی از نقشه ها، پلاتین هر جهت با شمای گرافیکی دیگری مشخص می شود. طبق تصویر زیر روی هر پلاتین یک دایره کشیده و نقطه‌ی سیاه رنگ روی آن جهت جوی استیک را نمایش می دهد. طبق این تعریف پلاتین نمایش داده شده در تصویر مربوط به حرکت سمت راست جوی استیک صنعتی است.

این مقاله تا چه حد برای شما مفید بود؟

میانگین امتیاز 5 / 5. تعداد رای: 1

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *