Methoden voor het vergroten van de nauwkeurigheid bij stappenmotoren

Het is op technisch gebied algemeen bekend dat mechanische toleranties een groot effect hebben op de precisie en nauwkeurigheid van elk denkbaar type apparaat, ongeacht het gebruik ervan.Dit feit geldt ook voorstappenmotoren.Een standaard ingebouwde stappenmotor heeft bijvoorbeeld een tolerantieniveau van ongeveer ±5 procent fout per stap.Dit zijn overigens niet-cumulatieve fouten.De meeste stappenmotoren bewegen 1,8 graden per stap, wat resulteert in een potentieel foutbereik van 0,18 graden, ook al hebben we het over 200 stappen per rotatie (zie figuur 1).

Tweefasige 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 vergroten het microstappen van de motor.Micro-stepping is een methode voor het besturen van stappenmotoren die niet alleen een hogere resolutie oplevert, maar ook een vloeiendere 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 langzamer gaat, elke stap een groter deel van het geheel wordt.Bij steeds lagere snelheden veroorzaakt de relatief grote stapgrootte tandwielen in de motor.Eén manier om deze verminderde soepelheid van de werking bij lage snelheden te verminderen, is door de grootte van elke motorstap te verkleinen.Dit is waar micro-stepping een belangrijk alternatief wordt.

Micro-stepping wordt bereikt door gebruik te maken van pulsbreedtegemoduleerd (PWM) om de stroom naar de motorwikkelingen te regelen.Wat er gebeurt, is dat de motorbestuurder twee spanningssinusgolven aan de motorwikkelingen levert, die elk 90 graden uit fase zijn met de ander.Dus terwijl de stroom in de ene wikkeling toeneemt, neemt deze af in de andere wikkeling, waardoor een geleidelijke stroomoverdracht ontstaat, wat resulteert in een soepelere beweging en een consistentere koppelproductie dan bij een standaard volledige stap (of zelfs gewone halve stap) regeling. (zie figuur 2).

enkele asstappenmotorcontroller + driver werkt

Bij het beslissen over een verhoging van de nauwkeurigheid op basis van micro-stepping-regeling moeten ingenieurs overwegen hoe dit de rest van de motorkarakteristieken beïnvloedt.Hoewel de soepelheid van de koppelafgifte, de beweging bij lage snelheid en de resonantie kunnen worden verbeterd met behulp van micro-stepping, verhinderen typische beperkingen in de besturing en het motorontwerp dat ze hun ideale algemene kenmerken bereiken.Door de werking van een stappenmotor kunnen micro-stappenaandrijvingen slechts een echte sinusgolf benaderen.Dit betekent dat er enige koppelrimpeling, resonantie en ruis in het systeem achterblijven, ook al worden deze allemaal aanzienlijk verminderd bij een microstapoperatie.

Mechanische nauwkeurigheid

Een andere mechanische aanpassing om de nauwkeurigheid van uw stappenmotor te vergroten, is het gebruik van een kleinere traagheidsbelasting.Als de motor is aangesloten op een grote traagheid wanneer deze probeert te stoppen, zal de belasting een lichte overrotatie veroorzaken.Omdat dit vaak een kleine fout is, kan de motorcontroller worden gebruikt om deze te corrigeren.

Ten slotte keren we terug naar de controller.Deze methode kan enige technische inspanning vergen.Om de nauwkeurigheid te verbeteren, wilt u wellicht een controller gebruiken die specifiek is geoptimaliseerd voor de motor die u wilt gebruiken.Dit is een zeer nauwkeurige methode om op te nemen.Hoe beter de controller in staat is de motorstroom nauwkeurig te manipuleren, hoe nauwkeuriger de stappenmotor die u gebruikt, u kunt opleveren.Dit komt omdat de controller precies regelt hoeveel stroom de motorwikkelingen ontvangen om de stapbeweging te initiëren.

Precisie in bewegingssystemen is een veel voorkomende vereiste, afhankelijk van de toepassing.Door te begrijpen hoe het stappensysteem samenwerkt om precisie te creëren, kan een ingenieur profiteren van de beschikbare technologieën, inclusief de technologieën die worden gebruikt bij het maken van de mechanische componenten van elke motor.