È ben noto nel campo dell'ingegneria che le tolleranze meccaniche hanno un effetto importante sulla precisione e sull'accuratezza per ogni tipo di dispositivo immaginabile, indipendentemente dal suo utilizzo. Questo fatto è vero anche permotori passo-passo. Ad esempio, un motore passo-passo standard ha un livello di tolleranza di circa ±5% di errore per passo. A proposito, questi sono errori non cumulativi. La maggior parte dei motori passo-passo si muove di 1,8 gradi per passo, il che si traduce in un potenziale intervallo di errore di 0,18 gradi, anche se stiamo parlando di 200 passi per rotazione (vedere Figura 1).
Motori passo-passo bifase - Serie GSSD
Stepping in miniatura per la precisione
Con una precisione standard, non cumulativa, del ±5%, il primo e più logico modo per aumentare la precisione è micropassare il motore. Il micro stepping è un metodo di controllo dei motori passo-passo che consente non solo di ottenere una risoluzione più elevata ma anche un movimento più fluido a basse velocità, il che può rappresentare un grande vantaggio in alcune applicazioni.
Iniziamo con il nostro angolo di passo di 1,8 gradi. Questo angolo di passo significa che quando il motore rallenta ogni passo diventa una porzione più grande dell'intero. A velocità sempre più basse, la dimensione del passo relativamente grande provoca un ingorgo nel motore. Un modo per alleviare questa diminuzione della fluidità di funzionamento a basse velocità è ridurre la dimensione di ciascun passo del motore. È qui che il micro stepping diventa un’alternativa importante.
Il micro-passo si ottiene utilizzando la modulazione di larghezza di impulso (PWM) per controllare la corrente agli avvolgimenti del motore. Ciò che accade è che il driver del motore fornisce due onde sinusoidali di tensione agli avvolgimenti del motore, ciascuno dei quali è sfasato di 90 gradi rispetto all'altro. Pertanto, mentre la corrente aumenta in un avvolgimento, diminuisce nell'altro avvolgimento per produrre un trasferimento graduale di corrente, che si traduce in un movimento più fluido e una produzione di coppia più uniforme rispetto a quella che si otterrebbe da un controllo standard a passo intero (o anche a mezzo passo comune). (vedere Figura 2).
monoasseIl controller del motore passo-passo + il driver funziona
Quando si decide un aumento della precisione basato sul controllo microstep, gli ingegneri devono considerare come questo influisce sul resto delle caratteristiche del motore. Anche se l'uniformità dell'erogazione della coppia, del movimento a bassa velocità e della risonanza potrebbe essere migliorata utilizzando il microstepping, le limitazioni tipiche nel controllo e nella progettazione del motore impediscono loro di raggiungere le caratteristiche complessive ideali. A causa del funzionamento di un motore passo-passo, gli azionamenti micro-passo possono solo approssimare un'onda sinusoidale vera. Ciò significa che alcune ondulazioni di coppia, risonanza e rumore rimarranno nel sistema anche se ciascuno di questi è notevolmente ridotto in un'operazione di micro stepping.
Precisione meccanica
Un'altra regolazione meccanica per ottenere precisione nel motore passo-passo consiste nell'utilizzare un carico di inerzia inferiore. Se il motore è collegato a una grande inerzia quando tenta di arrestarsi, il carico causerà una leggera sovrarotazione. Poiché spesso si tratta di un piccolo errore, è possibile utilizzare il controller del motore per correggerlo.
Infine, torniamo al controller. Questo metodo potrebbe richiedere alcuni sforzi ingegneristici. Per migliorare la precisione, potresti voler utilizzare un controller specificamente ottimizzato per il motore che hai scelto di utilizzare. Questo è un metodo molto preciso da incorporare. Migliore è la capacità del controller di manipolare con precisione la corrente del motore, maggiore sarà la precisione che potrai ottenere dal motore passo-passo in uso. Questo perché il controller regola esattamente quanta corrente ricevono gli avvolgimenti del motore per avviare il movimento passo-passo.
La precisione nei sistemi di movimento è un requisito comune a seconda dell'applicazione. Comprendere come il sistema passo-passo interagisce per creare precisione consente a un ingegnere di sfruttare le tecnologie disponibili, comprese quelle utilizzate nella creazione dei componenti meccanici di ciascun motore.
Orario di pubblicazione: 19 ottobre 2023
