V oblasti strojárstva je dobre známe, že mechanické tolerancie majú zásadný vplyv na presnosť a správnosť každého typu zariadenia, aké si možno predstaviť, bez ohľadu na jeho použitie. Táto skutočnosť platí aj prekrokové motoryNapríklad štandardne vyrobený krokový motor má tolerančnú úroveň chyby približne ±5 percent na krok. Mimochodom, ide o neakumulatívne chyby. Väčšina krokových motorov sa pohybuje o 1,8 stupňa na krok, čo má za následok potenciálny rozsah chyby 0,18 stupňa, aj keď hovoríme o 200 krokoch na otáčku (pozri obrázok 1).
Dvojfázové krokové motory - séria GSSD
Miniatúrne krokovanie pre presnosť
So štandardnou nekumulatívnou presnosťou ±5 percent je prvým a najlogickejším spôsobom, ako zvýšiť presnosť, mikrokrokovanie motora. Mikrokrokovanie je metóda riadenia krokových motorov, ktorá dosahuje nielen vyššie rozlíšenie, ale aj plynulejší pohyb pri nízkych rýchlostiach, čo môže byť v niektorých aplikáciách veľkou výhodou.
Začnime s naším uhlom kroku 1,8 stupňa. Tento uhol kroku znamená, že ako sa motor spomaľuje, každý krok sa stáva väčšou časťou celku. Pri stále nižších rýchlostiach spôsobuje relatívne veľká veľkosť kroku ozubenie motora. Jedným zo spôsobov, ako zmierniť túto zníženú plynulosť chodu pri nízkych rýchlostiach, je zmenšiť veľkosť každého kroku motora. Tu sa mikrokrokovanie stáva dôležitou alternatívou.
Mikrokrokovanie sa dosahuje použitím pulzne šírkovej modulácie (PWM) na riadenie prúdu do vinutí motora. Budič motora dodáva do vinutí motora dve sínusové vlny napätia, z ktorých každá je fázovo posunutá o 90 stupňov voči ostatným vinutiam. Takže zatiaľ čo prúd v jednom vinutí rastie, v druhom vinutí klesá, čím sa vytvára postupný prenos prúdu, čo vedie k plynulejšiemu pohybu a konzistentnejšiemu vytváraniu krútiaceho momentu, ako by sa dosiahlo pri štandardnom plnostupňovom (alebo dokonca bežnom polovičnom) riadení (pozri obrázok 2).
jednoosýovládač krokového motora + ovládač ovláda
Pri rozhodovaní o zvýšení presnosti na základe mikrokrokového riadenia musia inžinieri zvážiť, ako to ovplyvní ostatné charakteristiky motora. Zatiaľ čo plynulosť prenosu krútiaceho momentu, nízkorýchlostný pohyb a rezonancia sa dajú pomocou mikrokrokového riadenia zlepšiť, typické obmedzenia v riadení a konštrukcii motora im bránia v dosiahnutí ideálnych celkových charakteristík. Vzhľadom na prevádzku krokového motora sa mikrokrokové pohony dokážu približovať iba skutočnej sínusovej vlne. To znamená, že v systéme zostane určité zvlnenie krútiaceho momentu, rezonancia a šum, aj keď sa každý z nich pri mikrokrokovom riadení výrazne zníži.
Mechanická presnosť
Ďalším mechanickým nastavením na zvýšenie presnosti krokového motora je použitie menšej zotrvačnej záťaže. Ak je motor pri zastavení pripojený k veľkej zotrvačnej záťaži, záťaž spôsobí mierne pretáčanie. Keďže ide často o malú chybu, na jej korekciu je možné použiť ovládač motora.
Nakoniec sa vrátime k regulátoru. Táto metóda môže vyžadovať určité inžinierske úsilie. Na zlepšenie presnosti môžete použiť regulátor, ktorý je špeciálne optimalizovaný pre motor, ktorý ste si vybrali. Ide o veľmi presnú metódu. Čím lepšiu schopnosť regulátora presne manipulovať s prúdom motora, tým väčšiu presnosť môžete dosiahnuť s krokovým motorom, ktorý používate. Je to preto, že regulátor presne reguluje, koľko prúdu dostávajú vinutia motora na spustenie krokového pohybu.
Presnosť v pohybových systémoch je bežnou požiadavkou v závislosti od aplikácie. Pochopenie toho, ako krokový systém spolupracuje na dosahovaní presnosti, umožňuje inžinierovi využiť dostupné technológie vrátane tých, ktoré sa používajú pri vytváraní mechanických komponentov každého motora.
Čas uverejnenia: 19. októbra 2023
