V oblasti strojírenství je dobře známo, že mechanické tolerance mají zásadní vliv na přesnost a správnost každého myslitelného typu zařízení bez ohledu na jeho použití. Tato skutečnost platí i prokrokové motoryNapříklad standardně vyrobený krokový motor má toleranční úroveň chyby přibližně ±5 procent na krok. Mimochodem, jedná se o nekumulativní chyby. Většina krokových motorů se pohybuje o 1,8 stupně na krok, což má za následek potenciální rozsah chyby 0,18 stupně, i když mluvíme o 200 krocích na otáčku (viz obrázek 1).
Dvoufázové krokové motory - řada GSSD
Miniaturní krokování pro přesnost
Se standardní nekumulativní přesností ±5 procent je prvním a nejlogičtějším způsobem, jak zvýšit přesnost, mikrokrokování motoru. Mikrokrokování je metoda řízení krokových motorů, která dosahuje nejen vyššího rozlišení, ale i plynulejšího pohybu při nízkých rychlostech, což může být v některých aplikacích velkou výhodou.
Začněme s naším úhlem kroku 1,8 stupně. Tento úhel kroku znamená, že s tím, jak se motor zpomaluje, se každý krok stává větší částí celku. Při stále nižších rychlostech způsobuje relativně velká velikost kroku ozubení motoru. Jedním ze způsobů, jak zmírnit tuto sníženou plynulost chodu při nízkých rychlostech, je zmenšit velikost každého kroku motoru. Zde se důležitou alternativou stává mikrokrokování.
Mikrokrokování se dosahuje použitím pulzně šířkově modulované (PWM) regulace proudu do vinutí motoru. Budič motoru dodává do vinutí motoru dva sinusové napěťové signály, z nichž každý je fázově posunut o 90 stupňů vzhledem k druhému. Takže zatímco proud v jednom vinutí roste, v druhém klesá, což vede k postupnému přenosu proudu, což má za následek plynulejší pohyb a konzistentnější tvorbu točivého momentu, než jakého bychom dosáhli při standardním plnostupňovém (nebo dokonce běžném půlstupňovém) řízení (viz obrázek 2).
jednoosýŘadič krokového motoru + ovladač obsluhuje
Při rozhodování o zvýšení přesnosti na základě mikrokrokového řízení musí inženýři zvážit, jak to ovlivní zbývající charakteristiky motoru. I když plynulost přenosu krouticího momentu, nízkorychlostní pohyb a rezonanci lze pomocí mikrokrokového řízení zlepšit, typická omezení v řízení a konstrukci motoru jim brání v dosažení ideálních celkových charakteristik. Vzhledem k provozu krokového motoru mohou mikrokrokové pohony dosahovat pouze aproximace skutečné sinusové vlny. To znamená, že v systému zůstane určité zvlnění krouticího momentu, rezonance a šum, i když je každý z těchto faktorů při mikrokrokovém řízení výrazně snížen.
Mechanická přesnost
Dalším mechanickým nastavením pro zvýšení přesnosti krokového motoru je použití menší setrvačné zátěže. Pokud je motor při zastavení připojen k velké setrvačné zátěži, způsobí zátěž mírné přetočení. Protože se často jedná o malou chybu, lze ji opravit pomocí regulátoru motoru.
Nakonec se vracíme k regulátoru. Tato metoda může vyžadovat určité inženýrské úsilí. Pro zlepšení přesnosti můžete použít regulátor, který je speciálně optimalizován pro motor, který jste si vybrali. Jedná se o velmi přesnou metodu. Čím lépe regulátor dokáže přesně manipulovat s proudem motoru, tím větší přesnost můžete dosáhnout s krokovým motorem, který používáte. Je to proto, že regulátor přesně reguluje, kolik proudu vinutí motoru dostávají pro zahájení krokového pohybu.
Přesnost v pohybových systémech je běžným požadavkem v závislosti na aplikaci. Pochopení toho, jak krokový systém spolupracuje na vytváření přesnosti, umožňuje inženýrovi využít dostupné technologie, včetně těch, které se používají při výrobě mechanických součástí každého motoru.
Čas zveřejnění: 19. října 2023
