У галузі машинобудування добре відомо, що механічні допуски мають значний вплив на точність та правильність для будь-якого типу пристрою, який тільки можна уявити, незалежно від його використання. Цей факт також стосуєтьсякрокові двигуниНаприклад, стандартний кроковий двигун має рівень допуску похибки близько ±5 відсотків на крок. До речі, це ненакопичувальні похибки. Більшість крокових двигунів рухаються на 1,8 градуса на крок, що призводить до потенційного діапазону похибки 0,18 градуса, навіть якщо мова йде про 200 кроків на оберт (див. Рисунок 1).
2-фазні крокові двигуни - серія GSSD
Мініатюрні кроки для точності
Зі стандартною, некумулятивною точністю ±5 відсотків, першим і найлогічнішим способом підвищення точності є мікрокрокове керування двигуном. Мікрокрокове керування — це метод керування кроковими двигунами, який забезпечує не лише вищу роздільну здатність, але й плавніший рух на низьких швидкостях, що може бути великою перевагою в деяких випадках застосування.
Почнемо з нашого кута кроку 1,8 градуса. Цей кут кроку означає, що зі сповільненням двигуна кожен крок стає більшою частиною цілого. На все нижчих швидкостях відносно великий розмір кроку призводить до затримки в двигуні. Один зі способів пом'якшити цю знижену плавність роботи на низьких швидкостях - зменшити розмір кожного кроку двигуна. Саме тут мікрокрокове перетворення стає важливою альтернативою.
Мікрокрокове керування досягається за допомогою широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) для керування струмом обмоток двигуна. Драйвер двигуна подає на обмотки двигуна дві синусоїди напруги, кожна з яких зміщена по фазі на 90 градусів відносно іншої. Таким чином, хоча струм в одній обмотці збільшується, в іншій він зменшується, забезпечуючи поступову передачу струму, що призводить до плавнішого руху та стабільнішого створення крутного моменту, ніж це можна отримати за допомогою стандартного повноступеневого (або навіть звичайного напівступеневого) керування (див. Рисунок 2).
одноосьовийконтролер крокового двигуна + драйвер працює
Вирішуючи питання підвищення точності на основі мікрокрокового керування, інженери повинні враховувати, як це впливає на решту характеристик двигуна. Хоча плавність подачі крутного моменту, рух на низькій швидкості та резонанс можна покращити за допомогою мікрокрокового керування, типові обмеження в керуванні та конструкції двигуна заважають їм досягти ідеальних загальних характеристик. Через роботу крокового двигуна мікрокрокові приводи можуть лише наближатися до справжньої синусоїди. Це означає, що деякі пульсації крутного моменту, резонанс та шум залишаться в системі, навіть якщо кожен з них значно зменшиться в мікрокроковій операції.
Механічна точність
Ще одним механічним налаштуванням для підвищення точності крокового двигуна є використання меншого інерційного навантаження. Якщо двигун підключено до великого інерційного навантаження під час спроби зупинки, воно спричинить незначне переобертання. Оскільки це часто невелика помилка, для її виправлення можна використовувати контролер двигуна.
Нарешті, повернемося до контролера. Цей метод може вимагати певних інженерних зусиль. Щоб підвищити точність, ви можете використовувати контролер, спеціально оптимізований для обраного вами двигуна. Це дуже точний метод інтеграції. Чим краща здатність контролера точно маніпулювати струмом двигуна, тим більшої точності ви можете досягти від крокового двигуна, який використовуєте. Це пояснюється тим, що контролер точно регулює силу струму, який отримують обмотки двигуна для початку крокового руху.
Точність у системах руху є поширеною вимогою залежно від застосування. Розуміння того, як крокова система працює разом для створення точності, дозволяє інженеру скористатися перевагами доступних технологій, включаючи ті, що використовуються при створенні механічних компонентів кожного двигуна.
Час публікації: 19 жовтня 2023 р.
