Het is in de technische sector algemeen bekend dat mechanische toleranties een grote invloed hebben op de precisie en nauwkeurigheid van elk denkbaar apparaat, ongeacht het gebruik. Dit feit geldt ook voorstappenmotorenEen standaard stappenmotor heeft bijvoorbeeld een tolerantie van ongeveer ±5 procent fout per stap. Dit zijn overigens niet-accumulatieve fouten. De meeste stappenmotoren bewegen 1,8 graden per stap, wat resulteert in een potentiële foutmarge van 0,18 graden, ook al hebben we het over 200 stappen per rotatie (zie figuur 1).
2-fase stappenmotoren - GSSD-serie
Miniatuurstappen voor nauwkeurigheid
Met een standaard, niet-cumulatieve nauwkeurigheid van ±5 procent is de eerste en meest logische manier om de nauwkeurigheid te verhogen het microstappen van de motor. Microstappen is een methode voor het aansturen van stappenmotoren die niet alleen een hogere resolutie oplevert, maar ook een soepelere beweging bij lage snelheden, wat in sommige toepassingen een groot voordeel kan zijn.
Laten we beginnen met onze staphoek van 1,8 graden. Deze staphoek betekent dat naarmate de motor vertraagt, elke stap een groter deel van het geheel uitmaakt. Bij steeds lagere snelheden veroorzaakt de relatief grote stapgrootte cogging in de motor. Een manier om deze verminderde soepelheid bij lage snelheden te verminderen, is door de grootte van elke motorstap te verkleinen. Dit is waar microstepping een belangrijk alternatief wordt.
Microstepping wordt bereikt door pulsbreedtemodulatie (PWM) te gebruiken om de stroom naar de motorwikkelingen te regelen. De motordriver levert twee sinusvormige spanningsgolven aan de motorwikkelingen, die elk 90 graden uit fase zijn. Terwijl de stroom in de ene wikkeling toeneemt, neemt deze in de andere wikkeling af. Dit resulteert in een geleidelijke stroomoverdracht, wat resulteert in een soepelere beweging en een consistentere koppelproductie dan bij een standaard volledige stap (of zelfs een gewone halve stap) regeling (zie figuur 2).
enkelassigstappenmotorcontroller + driver werkt
Bij het bepalen van een hogere nauwkeurigheid op basis van microstepping-regeling, moeten ingenieurs rekening houden met de invloed hiervan op de overige motorkarakteristieken. Hoewel de soepelheid van de koppelafgifte, de beweging bij lage snelheden en de resonantie verbeterd kunnen worden met microstepping, verhinderen typische beperkingen in de regeling en het motorontwerp dat ze hun ideale algehele karakteristieken bereiken. Door de werking van een stappenmotor kunnen microstepping-aandrijvingen slechts een zuivere sinusgolf benaderen. Dit betekent dat er koppelrimpeling, resonantie en ruis in het systeem aanwezig blijven, ook al worden deze aanzienlijk verminderd tijdens microstepping.
Mechanische nauwkeurigheid
Een andere mechanische aanpassing om de nauwkeurigheid van uw stappenmotor te verbeteren, is het gebruik van een kleinere massatraagheidsbelasting. Als de motor bij het stoppen aan een grote massatraagheid is gekoppeld, zal de belasting een lichte overrotatie veroorzaken. Omdat dit vaak een kleine fout is, kan de motorcontroller worden gebruikt om dit te corrigeren.
Ten slotte keren we terug naar de controller. Deze methode kan enige technische inspanning vergen. Om de nauwkeurigheid te verbeteren, kunt u een controller gebruiken die specifiek is geoptimaliseerd voor de motor die u wilt gebruiken. Dit is een zeer nauwkeurige methode. Hoe beter de controller de motorstroom nauwkeurig kan regelen, hoe nauwkeuriger de stappenmotor die u gebruikt, zal zijn. Dit komt doordat de controller precies regelt hoeveel stroom de motorwikkelingen ontvangen om de stappenbeweging te starten.
Precisie in bewegingssystemen is een veelvoorkomende vereiste, afhankelijk van de toepassing. Begrijpen hoe het stappenmotorsysteem samenwerkt om precisie te creëren, stelt een ingenieur in staat om te profiteren van de beschikbare technologieën, inclusief die welke worden gebruikt bij het creëren van de mechanische componenten van elke motor.
Geplaatst op: 19-10-2023
