В инженерната област е добре известно, че механичните допуски имат голямо влияние върху прецизността и точността на всеки тип устройство, независимо от неговата употреба. Този факт е валиден и застъпкови двигателиНапример, стандартно конструиран стъпков двигател има ниво на толеранс от около ±5 процента грешка на стъпка. Между другото, това са некумулативни грешки. Повечето стъпкови двигатели се движат с 1,8 градуса на стъпка, което води до потенциален диапазон на грешка от 0,18 градуса, въпреки че говорим за 200 стъпки на завъртане (вижте Фигура 1).
2-фазни стъпкови двигатели - серия GSSD
Миниатюрно стъпване за точност
Със стандартна, некумулативна точност от ±5%, първият и най-логичен начин за повишаване на точността е чрез микростъпково управление на двигателя. Микростъпковото управление е метод за управление на стъпкови двигатели, който постига не само по-висока разделителна способност, но и по-плавно движение при ниски скорости, което може да бъде голямо предимство в някои приложения.
Нека започнем с нашия ъгъл на стъпка от 1,8 градуса. Този ъгъл на стъпка означава, че с забавянето на двигателя всяка стъпка става по-голяма част от цялото. При все по-ниски скорости, относително големият размер на стъпката причинява забавяне в двигателя. Един от начините за облекчаване на тази намалена плавност на работа при ниски скорости е да се намали размерът на всяка стъпка на двигателя. Тук микростъпките се превръщат във важна алтернатива.
Микростъпковото управление се постига чрез използване на импулсно-широчинна модулация (ШИМ) за управление на тока към намотките на двигателя. Това, което се случва, е, че драйверът на двигателя подава две синусоидални вълни на напрежението към намотките на двигателя, всяка от които е на 90 градуса извън фаза с другата. Така, докато токът се увеличава в едната намотка, той намалява в другата намотка, за да се получи постепенно прехвърляне на ток, което води до по-плавно движение и по-постоянно производство на въртящ момент, отколкото би се получило от стандартно пълностъпково (или дори обикновено полустъпково) управление (вижте Фигура 2).
едноосенконтролер + драйвер за стъпков двигател работи
Когато решават за повишаване на точността, базирано на микростъпково управление, инженерите трябва да вземат предвид как това се отразява на останалите характеристики на двигателя. Въпреки че плавността на подаване на въртящия момент, движението с ниска скорост и резонансът могат да бъдат подобрени с помощта на микростъпково управление, типичните ограничения в управлението и дизайна на двигателя им пречат да достигнат идеалните си общи характеристики. Поради работата на стъпков двигател, микростъпковите задвижвания могат да доближат само истинска синусоида. Това означава, че в системата ще останат някои пулсации на въртящия момент, резонанс и шум, въпреки че всяко от тях е значително намалено при микростъпково управление.
Механична точност
Друга механична настройка за повишаване на точността на вашия стъпков двигател е използването на по-малък инерционен товар. Ако двигателят е прикрепен към голям инерционен товар, когато се опитва да спре, товарът ще причини леко превъртане. Тъй като това често е малка грешка, контролерът на двигателя може да се използва за коригирането ѝ.
Накрая се връщаме към контролера. Този метод може да изисква известни инженерни усилия. За да подобрите точността, може да искате да използвате контролер, който е специално оптимизиран за двигателя, който сте избрали да използвате. Това е много прецизен метод за внедряване. Колкото по-добра е способността на контролера да манипулира прецизно тока на двигателя, толкова по-голяма точност можете да получите от стъпковия двигател, който използвате. Това е така, защото контролерът регулира точно колко ток получават намотките на двигателя, за да инициират стъпковото движение.
Прецизността в системите за движение е често срещано изискване в зависимост от приложението. Разбирането как стъпковата система работи заедно, за да създаде прецизност, позволява на инженера да се възползва от наличните технологии, включително тези, използвани при създаването на механичните компоненти на всеки двигател.
Време на публикуване: 19 октомври 2023 г.
