Det er velkjent innen ingeniørfaget at mekaniske toleranser har stor effekt på presisjon og nøyaktighet for alle typer enheter man kan tenke seg, uavhengig av bruk. Dette gjelder også forsteppermotorerFor eksempel har en standard steppermotor et toleransenivå på omtrent ±5 prosent feil per trinn. Dette er forresten ikke-akkumulerte feil. De fleste steppermotorer beveger seg 1,8 grader per trinn, noe som resulterer i et potensielt feilområde på 0,18 grader, selv om vi snakker om 200 trinn per rotasjon (se figur 1).
2-fasede trinnmotorer - GSSD-serien
Miniatyrstepping for nøyaktighet
Med en standard, ikke-kumulativ nøyaktighet på ±5 prosent, er den første og mest logiske måten å øke nøyaktigheten på å mikrosteppe motoren. Mikrostepping er en metode for å kontrollere steppermotorer som ikke bare oppnår høyere oppløsning, men også jevnere bevegelse ved lave hastigheter, noe som kan være en stor fordel i noen applikasjoner.
La oss starte med vår trinnvinkel på 1,8 grader. Denne trinnvinkelen betyr at når motoren bremser ned, blir hvert trinn en større del av helheten. Ved stadig lavere hastigheter forårsaker den relativt store trinnstørrelsen cogging i motoren. En måte å lindre denne reduserte jevnheten i driften ved lave hastigheter er å redusere størrelsen på hvert motortrinn. Det er her mikrostepping blir et viktig alternativ.
Mikrostepping oppnås ved å bruke pulsbreddemodulert (PWM) for å kontrollere strømmen til motorviklingene. Det som skjer er at motordriveren leverer to spenningssinusbølger til motorviklingene, som hver er 90 grader ute av fase med den andre. Så mens strømmen øker i den ene viklingen, avtar den i den andre viklingen for å produsere en gradvis strømoverføring, noe som resulterer i jevnere bevegelse og mer konsistent dreiemomentproduksjon enn man vil få fra en standard fullstegs- (eller til og med vanlig halvstegs-) styring (se figur 2).
enkeltaksetsteppermotorkontroller + driver opererer
Når ingeniører skal bestemme seg for en økning i nøyaktighet basert på mikrosteppingskontroll, må de vurdere hvordan dette påvirker resten av motorens egenskaper. Selv om jevnheten i dreiemomentlevering, lavhastighetsbevegelse og resonans kan forbedres ved bruk av mikrostepping, hindrer typiske begrensninger i kontroll og motordesign dem i å nå sine ideelle generelle egenskaper. På grunn av driften av en steppermotor kan mikrosteppingsdrivere bare tilnærme seg en ekte sinusbølge. Dette betyr at noe dreiemomentrippel, resonans og støy vil forbli i systemet, selv om hver av disse reduseres kraftig i en mikrosteppingsoperasjon.
Mekanisk nøyaktighet
En annen mekanisk justering for å øke nøyaktigheten i steppermotoren er å bruke en mindre treghetsbelastning. Hvis motoren er festet til en stor treghetsbelastning når den prøver å stoppe, vil lasten forårsake en liten overrotasjon. Fordi dette ofte er en liten feil, kan motorkontrolleren brukes til å korrigere den.
Til slutt vender vi tilbake til kontrolleren. Denne metoden kan kreve noe teknisk innsats. For å forbedre nøyaktigheten kan det være lurt å bruke en kontroller som er spesielt optimalisert for motoren du har valgt å bruke. Dette er en svært presis metode å bruke. Jo bedre kontrollerens evne til å manipulere motorstrømmen presist er, desto mer nøyaktighet kan du få fra steppermotoren du bruker. Dette er fordi kontrolleren regulerer nøyaktig hvor mye strøm motorviklingene mottar for å starte steppebevegelsen.
Presisjon i bevegelsessystemer er et vanlig krav avhengig av applikasjonen. Å forstå hvordan steppersystemet fungerer sammen for å skape presisjon, lar en ingeniør dra nytte av teknologiene som er tilgjengelige, inkludert de som brukes i produksjonen av de mekaniske komponentene til hver motor.
Publisert: 19. oktober 2023
