Είναι γνωστό στον τομέα της μηχανικής ότι οι μηχανικές ανοχές έχουν σημαντική επίδραση στην ακρίβεια και την ορθότητα για κάθε τύπο συσκευής που μπορεί να φανταστεί κανείς, ανεξάρτητα από τη χρήση της. Αυτό το γεγονός ισχύει επίσης γιαβηματικοί κινητήρεςΓια παράδειγμα, ένας τυπικός βηματικός κινητήρας έχει επίπεδο ανοχής περίπου ±5 τοις εκατό σφάλματος ανά βήμα. Αυτά είναι μη συσσωρευτικά σφάλματα παρεμπιπτόντως. Οι περισσότεροι βηματικοί κινητήρες κινούνται 1,8 μοίρες ανά βήμα, με αποτέλεσμα ένα πιθανό εύρος σφάλματος 0,18 μοιρών, παρόλο που μιλάμε για 200 βήματα ανά περιστροφή (βλ. Σχήμα 1).
Βηματικοί κινητήρες 2 φάσεων - Σειρά GSSD
Μινιατούρα βήματα για ακρίβεια
Με τυπική, μη αθροιστική ακρίβεια ±5 τοις εκατό, ο πρώτος και πιο λογικός τρόπος για να αυξηθεί η ακρίβεια είναι η μικροβαθμονόμηση του κινητήρα. Η μικροβαθμονόμηση είναι μια μέθοδος ελέγχου των βηματικών κινητήρων που επιτυγχάνει όχι μόνο υψηλότερη ανάλυση αλλά και ομαλότερη κίνηση σε χαμηλές ταχύτητες, κάτι που μπορεί να αποτελέσει μεγάλο πλεονέκτημα σε ορισμένες εφαρμογές.
Ας ξεκινήσουμε με τη γωνία βήματος των 1,8 μοιρών. Αυτή η γωνία βήματος σημαίνει ότι καθώς ο κινητήρας επιβραδύνει, κάθε βήμα γίνεται μεγαλύτερο μέρος του συνόλου. Σε όλο και χαμηλότερες ταχύτητες, το σχετικά μεγάλο μέγεθος βήματος προκαλεί οδοντώσεις στον κινητήρα. Ένας τρόπος για να μετριαστεί αυτή η μειωμένη ομαλότητα λειτουργίας σε χαμηλές ταχύτητες είναι να μειωθεί το μέγεθος κάθε βήματος του κινητήρα. Εδώ είναι που η μικρο-βελτίωση γίνεται μια σημαντική εναλλακτική λύση.
Η μικροβηματική λειτουργία επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM) για τον έλεγχο του ρεύματος στις περιελίξεις του κινητήρα. Αυτό που συμβαίνει είναι ότι ο οδηγός του κινητήρα παρέχει δύο ημιτονοειδή κύματα τάσης στις περιελίξεις του κινητήρα, καθένα από τα οποία είναι 90 μοίρες εκτός φάσης με το άλλο. Έτσι, ενώ το ρεύμα αυξάνεται στη μία περιέλιξη, μειώνεται στην άλλη περιέλιξη για να παράγει μια σταδιακή μεταφορά ρεύματος, η οποία έχει ως αποτέλεσμα ομαλότερη κίνηση και πιο συνεπή παραγωγή ροπής από ό,τι θα επιτευχθεί από έναν τυπικό έλεγχο πλήρους βήματος (ή ακόμα και συνηθισμένου μισού βήματος) (βλ. Σχήμα 2).
μονοαξονικόελεγκτής βηματικού κινητήρα + οδηγός λειτουργεί
Όταν αποφασίζουν για την αύξηση της ακρίβειας με βάση τον έλεγχο μικροβημάτων, οι μηχανικοί πρέπει να λάβουν υπόψη πώς αυτό επηρεάζει τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά του κινητήρα. Ενώ η ομαλότητα της παροχής ροπής, η κίνηση χαμηλής ταχύτητας και ο συντονισμός μπορούν να βελτιωθούν χρησιμοποιώντας μικροβηματισμό, οι τυπικοί περιορισμοί στον έλεγχο και τον σχεδιασμό του κινητήρα τους εμποδίζουν να επιτύχουν τα ιδανικά συνολικά χαρακτηριστικά τους. Λόγω της λειτουργίας ενός βηματικού κινητήρα, οι μικροβηματικοί κινητήρες μπορούν να προσεγγίσουν μόνο ένα πραγματικό ημιτονοειδές κύμα. Αυτό σημαίνει ότι κάποια κυμάτωση ροπής, συντονισμός και θόρυβος θα παραμείνουν στο σύστημα, παρόλο που καθένα από αυτά μειώνεται σημαντικά σε μια λειτουργία μικροβηματισμού.
Μηχανική ακρίβεια
Μια άλλη μηχανική ρύθμιση για να βελτιώσετε την ακρίβεια στον βηματικό σας κινητήρα είναι η χρήση μικρότερου φορτίου αδράνειας. Εάν ο κινητήρας έχει μεγάλη αδράνεια όταν προσπαθεί να σταματήσει, το φορτίο θα προκαλέσει κάποια ελαφρά υπερπεριστροφή. Επειδή αυτό είναι συχνά ένα μικρό σφάλμα, ο ελεγκτής του κινητήρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να το διορθώσει.
Τέλος, επιστρέφουμε στον ελεγκτή. Αυτή η μέθοδος μπορεί να απαιτήσει κάποια μηχανική προσπάθεια. Για να βελτιώσετε την ακρίβεια, ίσως θελήσετε να χρησιμοποιήσετε έναν ελεγκτή που είναι ειδικά βελτιστοποιημένος για τον κινητήρα που έχετε επιλέξει να χρησιμοποιήσετε. Αυτή είναι μια πολύ ακριβής μέθοδος που πρέπει να ενσωματώσετε. Όσο καλύτερη είναι η ικανότητα του ελεγκτή να χειρίζεται με ακρίβεια το ρεύμα του κινητήρα, τόσο μεγαλύτερη ακρίβεια μπορείτε να έχετε από τον βηματικό κινητήρα που χρησιμοποιείτε. Αυτό συμβαίνει επειδή ο ελεγκτής ρυθμίζει ακριβώς πόσο ρεύμα λαμβάνουν οι περιελίξεις του κινητήρα για να ξεκινήσουν την βηματική κίνηση.
Η ακρίβεια στα συστήματα κίνησης είναι μια κοινή απαίτηση ανάλογα με την εφαρμογή. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο το βηματικό σύστημα συνεργάζεται για να δημιουργήσει ακρίβεια επιτρέπει σε έναν μηχανικό να επωφεληθεί από τις διαθέσιμες τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που χρησιμοποιούνται στη δημιουργία των μηχανικών εξαρτημάτων κάθε κινητήρα.
Ώρα δημοσίευσης: 19 Οκτωβρίου 2023
