Dioda - un site pentru marii pasionati de electronica › Top 10 Mituri si Sfaturi despre driverele si motoarele pas cu pas

Top 10 Mituri si Sfaturi despre driverele si motoarele pas cu pas
Friday, February 19, 2010 (13:07:41)

Posted by daniel

Consideratii referitoare la alegerea unui tandem motor + driver de motoare pas cu pas

Alegerea unui motor pas cu pas comparat cu un servomotor are anumite avantaje, si in special pretul.
Pentru a putea decide unde este cazul în care alegerea unui motor pas cu pas este preferata si cum va indeplini cerintele acelui sistem, luati în considerare cel putin unul dintre sfaturi - dar numai dupa ce le-ati citit pe toate aceste sfaturi si "tactici" dezvaluite de experti pentru a face o alegere avizata si înteleapta.

1. Cunoasteti primele patru din cele mai comune mituri despre drivere si motoare in modul "microstepping"

Mitul 1: Un numar mare de divizare tip "microstep" va avea ca rezultat o rotatie a axului motorului în trepte(subdiviziuni ale pasului nativ) dispuse în mod egal

Microstepping este foarte bun pentru o miscare lina. Cu toate acestea,

Mitul 2: Comanda in mod "Half Step" (jumatate de pas) asigura un cuplu mai mare decât in mod microstepping.

Comanda in mod "Half Step" (jumatate de pas) este o aproximare bruta a unei forme de curent sinusoidal, pe cand comanda in mod microstepping asigura o aproximare mult mai buna a formei de unda sinusoidale; aria de sub curba nu este schimbata în mod semnificativ, si, astfel, cuplul este aceeasi.

Mitul 3: Comanda motorului pas cu pas in mod "Full Step" (pas intreg) asigura un cuplu al motorului mai bun decat in modul de comanda la jumatate de pas sau micropas

Comanda in mod "Full Step" cu ambele infasurari ale motorului la curent maxim in acelas timp, va aduce mai mult cuplu decat un tandem drier motor+driver care ruleaza in mod "Half Step" (jumatate de pas) sau micropas. Cu toate acestea, cuplul unui motor pas cu pas este limitat de caldura generata.

Prin urmare, comanda "Half Step" sau microstep la o forma de unda cu un vârf curent mai ridicat (curent X radical din 2) genereaza miscare mai lina cu acelasi cuplu, efect de încalzire, precum si consumul de putere în modul complet "full step". (atentie deci la alegerea/confiturarea driverului si curentului prin infasurarile motorului)

Mitul 4: O unitate servo este mai buna decât o solutie bazata pe motor pas cu pas.

whereas a servo will not necessarily do so, due to following error that may vary with disturbances.

Cu toate acestea, un motor pas cu pas va urma o traiectorie programat exact, în timp ce un servomotor nu va face neaparat acest lucru, din cauza erorii de urmarire care poate varia în functie de influentele externe.

2. Determinati cerintele de sarcina ce va fi condusa

În primul rând, trebuie determinat tipul de încarcare al ansamblului mecanic. Este o sarcina inertiala sau de frecare? În cazul în care este o sarcina pur inertiala, folositi un tip de transmisie mecanica care sa potriveasca cuplului de sarcina al ansamblului mecanic cu cuplul motorului. Folositi un dispozitiv pentru a masura forta necesara pentru a muta sarcina la viteza dorita si acceleratia ceruta. De exemplu, aveti posibilitatea sa utilizati o dinamometru cu arc pe o axa liniara sau rotativa pentru a masura sau observa cuplul necesar.

În al doilea rând, se determina tensiunea necesara pentru alimentare.Apoi selectati un motor pas cu pas, cu cel putin doua ori mai mult cuplu decat cel necesar la viteza dorita de operare, si de asemenea se va folosi un motor cu tensiunea nominala de alimentare circa ¼ din tensiunea de alimentare. Apoi, verificati curentul pe care poate sa-l asigure driverul pentru a obtine cuplul motor tinta/dorit.

Selectati un motor pas cu pas care sa indeplineasca aceste cerinte.

Sfaturi de la punctele 1 si 2 curtoazie lui David Goodin, AllMotion Inc

3. Fiti constienti de problemele de cuplu

Cuplul motor, de multe ori reprezinta sursa problemelor motoarelor pas cu pas. Doua evenimentele relativ frecvente sunt :

Nu este suficient de cuplu la viteza dorita:Cele mai multe motoare pas sunt proiectate si construite pentru a asigura, un nivel de cuplu optim, intr-o anumita plaja/domeniu de viteza.

Daca un motor de mare viteza este utilizat într-o aplicatie de viteza redusa, veti folosi probabil mai multa putere si motorul se va bloca în continuare din cauza lipsei de cuplu. Folosind un motor de viteza redusa pentru o aplicatie de mare viteza, se va produce rezultate similare ca in cazul anterior.

Nepotrivire de Inertie : Motoarele nu poat accelera rapid, cu o asimetrie de inertie între motor si de sarcina.

Cheia este de a selecta un motor care se potriveste cu încarcarea ceruta.

În caz contrar, motorul nu va putea accelera repede, va fi instabil in sarcina si sistemul s-ar putea bloca cu usurinta în cazul în care este accelerat prea repede.

Pe de alta parte, sistemul ar putea rezoneaze si sa provoace zgomot puternic, miscare cu "nervozitate", sau pasi inexacti, daca este conectat la un motor cu cuplu prea mare.

În cazul în care sarcina nu este suficient de mare pentru un motor de cuplu mare, totul este amplificat de momentele de rezonanta ale motorului.

Un mod simplu de a alege o unitate pas cu pas este de a cauta patru caracteristici ale driverului : tensiune, curent, microstepping si numarul maxim de pasi per secunda.

Asigurati-va ca unitatea driver poate asigura o gama larga de curent si tensiune, astfel încât sa puteti testa sistemul la niveluri diferite de tensiune pentru a se potrivi cu cererea/aplicatia dumneavoastra.

Driverul trebuie sa asigure de cel putin 1,4 ori curentul nominal al motorului. Alegeti un driver de motor care poate sa ofere mai multe setari de microstepping pentru a testa si obtine cea mai buna si lina miscare.

Si ultimul punct, asigurati-va ca driverul poate primi impulsuri de pas suficient de rapid pentru a roti motorul la viteza dorita.

Uneori, driverele de motoare sunt limitate la ceva nivele de viteza de intrare de impuls mai mici, cum ar fi 10 kHz. Daca doriti sa comandati un motor la nivel de microstepping la 1/8 × cu un pas nativ al motorului de 1.8 °, numarul maxim de rotatii pe secunda intr-un asemena caz este de 10.000 / (8 × 200) = 6.25 RPS.

Modul de comanda microstepping poate creste rezolutia a unui sistem, care netezeste rotatia si previne vibratiile si zgomotul.

Cu toate acestea, probleme vor aparea în cazul în care este aplicata o tensiune incorecta modulului PWM (modulare latime puls) sau unitate choper/ curent constant. Noi primim multe întrebari despre aceste drivere. De exemplu, în cazul în care un motor proiectat sa functioneze la 5 V, multi utilizatori nu inteleg de ce trebuie sa aplice tensiuni de alimentare mai mari. De asemenea, primim intrebari de ce nu a crescut performanta chiar dupa ce au migrat la un driver realizat in tehnologie PWM / current chopper. Utilizatorii, uneori, uita teoriile fundamentele ale motoarelor cum ar fi BEMF (curentul autoindus invers) si constantele electrice de timp, atunci când sunt folosesc motoare pas cu pas si unitati de comanda ale acestora. Acest lucru conduce la un driver incorect configurat sau un tandem motor pas cu pas si driver dezechilibrat, care sunt "înfometate pentru putere" (tensiune si / sau curent) în functionare.

Atunci când un utilizator nu întelege scopul pentru care se face microstepping, pot aparea o serie de probleme. Scopul principal este de a creste finetea de operare a unui motor , efectuand o nivelare/consolidare a socurilor pasilor, facând functionarea mai fiabila. Prin aplicarea gresita a microstepping-ului, puteti reduce de fapt foarte mult cuplul motor disponibil (pe care motorul ar fi fost capabil sa-l produca). Acest lucru necesita de obicei un motor mult mai mare decât este necesar. Cei care nu înteleg utilizarea adecvata a microstepping-ului opteaza sa nu utilizeze aceasta facilitate, si fac trecerea la servo-sisteme, care adauga niveluri nedorite de complexitate si de costuri. Utilizatorii, uneori, finalizeaza complet partea mecanica si apoi încearca sa ascunda sau sa compenseze vibratiile sistemului. Atunci când un utilizator alege un motor pas cu pas incorect, motorul nu va putea sa puna in miscare in mod corect sistemul mecanic. Selectati un motor luand in considerare nu numai greutatea încarcaturii, dar, de asemenea, frecarea mecanica a sistemului.

Sfaturi de la punctele 5 si 6 de curtoazie Jeramé Chamberlain, Nippon Pulse America Inc

Nu credeti ca un motor va atinge automat valorile de fisa/data de catalog privind viteza si cuplul atunci când este comandat de orice fel de driver. Ca si un servomotor, cuplul maxim al motorului, cuplul nominal si turatia nominala toate depind la fel de mult de motor, driver si de alegerea corecta a alimentarii cu tensiune si curent disponibile. O curba de performanta (viteza-curba de cuplu), in care este precizata unitatea driver folosita este cea mai de incredere.De asemenea, retineti ca un cuplu motor maxim nu este o indicatie/referinta despre cuplul care se poate genera în miscare - mai ales atunci când accelerarea si decelereaza, de la un cuplu mai mare. Luati în considerare utilizarea unui program software pentru a alege în mod corespunzator marimea motorului si unitatea de comanda bazandu-va pe graficele viteza-curbe de cuplu. Selectati un driver de motor care se potriveste cu tensiunea de alimentare disponibila si are caracteristicile dorite, apoi selectati un motor care ofera curba de performanta ceruta - în afara de frecventa de rezonanta a masinii- folosind curbele de functionare a motorului impreuna cu ale driverului ales.

Dimensionareaincorecta se manifesta în numeroase moduri. Subdimensionarea unui motor va determina incalzire excesiva, accelerare si decelerare nesatisfacatoare, si o performanta slaba. In cel mai rau caz, motorul va pierde impulsuri/pasi, va pozitia în mod necorespunzator, sau se va bloca în totalitate sub conditii de încarcare grea sau de acceleratii/deceleratii mari.

Supra-dimensionarea un motor poate determina vibratii. Ea poate determina, de asemenea, utilizatorii sa plateasca mai mult pentru un motor si driver de motor în termeni de bani, precum si spatiu panou sau spatiu de masina, mai mult decât este necesar. O corelare buna intre inertia sarcinei si inertia rotorului este de asemena critica, pentru ca sistemul este, în esenta, bucla deschisa (nu exista feedback precum in cazul servo motoarelor). Chiar si dupa adaugarea unei encoder, asimetria intre inertii nu poate fi mult mai mare decât un ordin de marime. O asimetrie mai mare va determina ca motorul sa piarda impulsuri, erori de pozitionare, consum excesiv de curent, sau se poate chiar bloca.

Sfaturile de la punctele 7 si 8 curtoazie de Dan Wolke si Lee Stephens de Kollmorgen

Alegerea unui driver gresit de motor pas cu pas, poate conduce la conditii de deplasare si/sau blocare-oprire necontrolata, care sunt diferite de cele de functionarea normala a motorului. Motoarele pas cu pas daca sunt la limita sau comandate nepotrivit, pot pierde cativa pasi, si ansamblul mecanic sa ramana faptic in urma, dar sa continue sa deplaseze sarcina, sau, în unele cazuri, cand comanda de oprire este prea abrupta motorul sa se roteasca mai mult decat era comandat datorita sarcinii inertiale prea mari. Un encoder folosit ca un dispozitiv de feedback-ul poate raporta aceasta conditie/eroare si/sau corecta aceasta situatie dupa ce a primit comanda de mutare-corectie, dar nu poate preveni aceste situatii. Chiar si cu un encoder, un motor pas cu pas poate fi considerat ca ramâne un sistem in bucla deschisa.

Driverele de motoare pas cu pas ofera întotdeauna solutia cea mai ieftina, asa ca folositi-o de cate ori este cazul.

Amintiti-va de aceste considerente majore: În primul rând, nu sistemul cere o confirmare de pozitie (bucla inchisa de pozitionare)? În al doilea rând: driverul ales gresit poate provoca ringing, rezonanta, si performanta redusa de viteza. În al treilea rând, în timpul viteze mari, motoare pas cu pas pot "fluiera". Deoarece motoarele pas cu pas au un numar mare de poli, histerezisul si pierderile de curent sunt, de asemenea, des intalnite la viteza mare; pentru aceste motive, un motor pas cu pas nu este recomandat pentru functionarea continua mai sus 2000 rot / min.

Si ultimul punct, pentru ca este nevoie de un curent maxim prin infasurari pentru a asigura cuplul de blocare, motoare pot ajunge la temperaturi mari.

Sfaturi de la 9 si 10 de curtoazie Gannon Holt si Ernest Hung de Parker Hannifin Corp