Det är välkänt inom ingenjörsområdet att mekaniska toleranser har en stor inverkan på precision och noggrannhet för alla tänkbara typer av anordningar oavsett användningsområde. Detta faktum gäller även förstegmotorerTill exempel har en standardbyggd stegmotor en toleransnivå på cirka ±5 procent fel per steg. Dessa är för övrigt icke-ackumulerade fel. De flesta stegmotorer rör sig 1,8 grader per steg, vilket resulterar i ett potentiellt felintervall på 0,18 grader, även om vi pratar om 200 steg per rotation (se figur 1).
2-fas stegmotorer - GSSD-serien
Miniatyrsteg för noggrannhet
Med en standard, icke-kumulativ, noggrannhet på ±5 procent är det första och mest logiska sättet att öka noggrannheten att mikrosteppa motorn. Mikrosteppning är en metod för att styra stegmotorer som inte bara uppnår en högre upplösning utan även en jämnare rörelse vid låga hastigheter, vilket kan vara en stor fördel i vissa tillämpningar.
Låt oss börja med vår stegvinkel på 1,8 grader. Denna stegvinkel innebär att när motorn saktar ner blir varje steg en större del av helheten. Vid allt lägre hastigheter orsakar den relativt stora stegstorleken kuggning i motorn. Ett sätt att lindra denna minskade smidighet vid låga hastigheter är att minska storleken på varje motorsteg. Det är här mikrosteg blir ett viktigt alternativ.
Mikrostegning uppnås genom att använda pulsbreddsmodulerad (PWM) för att styra strömmen till motorlindningarna. Det som händer är att motordrivaren levererar två spänningssinusvågor till motorlindningarna, som var och en är 90 grader ur fas med den andra. Så medan strömmen ökar i en lindning minskar den i den andra lindningen för att producera en gradvis strömöverföring, vilket resulterar i en jämnare rörelse och mer konsekvent vridmomentproduktion än man får med en standardstyrning med fullt steg (eller till och med vanlig halvsteg) (se figur 2).
enaxligstegmotorstyrenhet + drivrutin fungerar
När ingenjörer beslutar om en ökning av noggrannheten baserat på mikrostegsreglering måste de överväga hur detta påverkar resten av motorns egenskaper. Även om jämnheten i momentleveransen, låghastighetsrörelsen och resonansen kan förbättras med hjälp av mikrosteg, hindrar typiska begränsningar i styrning och motordesign dem från att uppnå sina ideala övergripande egenskaper. På grund av en stegmotors funktion kan mikrostegsdrivningar bara approximera en sann sinusvåg. Detta innebär att en del momentrippel, resonans och brus kommer att finnas kvar i systemet även om vart och ett av dessa reduceras kraftigt i en mikrostegsoperation.
Mekanisk noggrannhet
En annan mekanisk justering för att öka noggrannheten i din stegmotor är att använda en mindre tröghetsbelastning. Om motorn är kopplad till en stor tröghetsbelastning när den försöker stanna, kommer lasten att orsaka en liten överrotation. Eftersom detta ofta är ett litet fel kan motorstyrenheten användas för att korrigera det.
Slutligen återgår vi till regulatorn. Denna metod kan kräva en del ingenjörsinsatser. För att förbättra noggrannheten kan det vara bra att använda en regulator som är specifikt optimerad för den motor du har valt att använda. Detta är en mycket exakt metod att använda. Ju bättre regulatorns förmåga att manipulera motorströmmen exakt är, desto mer noggrannhet kan du få från stegmotorn du använder. Detta beror på att regulatorn reglerar exakt hur mycket ström motorlindningarna får för att initiera stegrörelsen.
Precision i rörelsesystem är ett vanligt krav beroende på tillämpning. Att förstå hur stegsystemet fungerar tillsammans för att skapa precision gör det möjligt för en ingenjör att dra nytta av de tillgängliga teknikerna, inklusive de som används vid skapandet av de mekaniska komponenterna i varje motor.
Publiceringstid: 19 oktober 2023
