В областта на инженерството е добре известно, че механичните допуски имат голям ефект върху прецизността и точността за всеки вид устройство, което можете да си представите, независимо от употребата му. Този факт е верен и застъпкови двигатели. Например, стандартен стъпков двигател има ниво на толеранс от около ±5 процента грешка на стъпка. Между другото, това са ненатрупващи се грешки. Повечето стъпкови двигатели се движат с 1,8 градуса на стъпка, което води до потенциална грешка от 0,18 градуса, въпреки че говорим за 200 стъпки на завъртане (вижте Фигура 1).
2-фазни стъпкови двигатели - серия GSSD
Миниатюрно стъпало за точност
Със стандартна, некумулативна точност от ±5 процента, първият и най-логичен начин за увеличаване на точността е микростъпката на двигателя. Микро стъпалото 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 голяма полза в някои приложения.
Нека започнем с нашия ъгъл на стъпка от 1,8 градуса. Този ъгъл на стъпка означава, че докато моторът забавя, всяка стъпка става по-голяма част от цялото. При все по-бавни и по-бавни скорости относително големият размер на стъпката причинява задръстване в двигателя. Един от начините за облекчаване на тази намалена гладкост на работа при ниски скорости е да се намали размерът на всяка стъпка на двигателя. Това е мястото, където микро степпингът се превръща във важна алтернатива.
Микро стъпалото се постига чрез използване на широчинно-импулсна модулация (PWM) за управление на тока към намотките на двигателя. Това, което се случва, е, че драйверът на двигателя доставя две синусоидални вълни на напрежение към намотките на двигателя, всяка от които е на 90 градуса извън фазата спрямо другата. И така, докато токът се увеличава в едната намотка, той намалява в другата намотка, за да се получи постепенно прехвърляне на тока, което води до по-плавно движение и по-последователно производство на въртящ момент, отколкото може да се получи от стандартно пълно стъпало (или дори обикновено половин стъпало) управление (вижте Фигура 2).
едноосовконтролерът на стъпковия двигател + драйверът работи
Когато вземат решение за увеличаване на точността въз основа на микро стъпков контрол, инженерите трябва да обмислят как това се отразява на останалите характеристики на двигателя. Въпреки че гладкостта на предаването на въртящия момент, движението с ниска скорост и резонансът могат да бъдат подобрени с помощта на микростъпки, типичните ограничения в управлението и дизайна на двигателя им пречат да достигнат идеалните си общи характеристики. Поради работата на стъпков двигател, микро стъпковите задвижвания могат да приближат само истинска синусоида. Това означава, че известна пулсация на въртящия момент, резонанс и шум ще останат в системата, въпреки че всеки от тях е значително намален при микростъпкова операция.
Механична точност
Друга механична настройка за постигане на точност във вашия стъпков двигател е използването на по-малък инерционен товар. Ако двигателят е прикрепен към голяма инерция, 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 й.
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 включване. 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
