Visualitzacions: 0 Autor: Editor del lloc Hora de publicació: 2025-04-18 Origen: Lloc
A El motor pas a pas és un tipus de motor elèctric que es mou en passos precisos i fixos en lloc de girar contínuament com un motor normal. S'utilitza habitualment en aplicacions on es requereix un control de posició precís, com ara impressores 3D, màquines CNC, robòtica i plataformes de càmeres.
Els motors pas a pas són un tipus de motor elèctric que converteix l'energia elèctrica en moviment de rotació amb una precisió notable. A diferència dels motors elèctrics habituals, que proporcionen una rotació contínua, els motors pas a pas giren en passos discrets, el que els fa ideals per a aplicacions que requereixen un posicionament precís.
Cada pols d'electricitat enviat a un motor pas a pas des del seu conductor dóna lloc a un moviment precís: cada pols correspon a un pas específic. La velocitat a la qual gira el motor es correlaciona directament amb la freqüència d'aquests polsos: com més ràpid s'enviïn els polsos, més ràpid serà la rotació.
Un dels avantatges clau de motor pas a pas és el seu fàcil control. La majoria dels controladors funcionen amb polsos de 5 volts, compatibles amb circuits integrats comuns. Podeu dissenyar un circuit per generar aquests polsos o utilitzar un generador de polsos d'empreses com BesFoc.
Malgrat les seves imprecisions ocasionals (els motors pas a pas estàndard tenen una precisió d'uns ± 3 minuts d'arc (0,05 °)), aquests errors no s'acumulen amb diversos passos. Per exemple, si un motor pas a pas estàndard fa un pas, girarà 1,8 ° ± 0,05 °. Fins i tot després d'un milió de passos, la desviació total encara és de ± 0,05 °, cosa que els fa fiables per a moviments precisos a llargues distàncies.
A més, els motors pas a pas són coneguts per la seva ràpida resposta i acceleració a causa de la seva baixa inèrcia del rotor, cosa que els permet assolir altes velocitats ràpidament. Això els fa especialment adequats per a aplicacions que requereixen moviments curts i ràpids.
A El motor pas a pas funciona dividint una rotació completa en un nombre de passos iguals. Utilitza electroimants per crear moviment en petits increments controlats.
Un motor pas a pas té dues parts principals:
Estator: la part estacionària amb bobines (electroimants).
Rotor: la part giratòria, sovint un imant o feta de ferro.
Quan el corrent elèctric flueix per les bobines de l'estator, crea camps magnètics.
Aquests camps atrauen el rotor.
En encendre i apagar les bobines en una seqüència específica, el rotor s'estira pas a pas en un moviment circular.
Cada vegada que s'activa una bobina, el rotor es mou en un petit angle (anomenat pas).
Per exemple, si un motor té 200 passos per revolució, cada pas mou el rotor 1,8°.
El motor pot girar cap endavant o cap enrere en funció de l'ordre dels polsos enviats a les bobines.
A El controlador del motor pas a pas envia polsos elèctrics a les bobines del motor.
Com més polsos, més gira el motor.
Els microcontroladors (com Arduino o Raspberry Pi) poden controlar aquests controladors per moure el motor amb precisió.
La il·lustració següent mostra un sistema de motor pas a pas estàndard, que consta de diversos components essencials que funcionen junts. El rendiment de cada element influeix en la funcionalitat general del sistema.
Al cor del sistema hi ha l'ordinador o controlador lògic programable (PLC). Aquest component actua com el cervell, controlant no només el motor pas a pas, sinó també tota la màquina. Pot realitzar diverses tasques, com ara aixecar un ascensor o moure una cinta transportadora. Depenent de la complexitat necessària, aquest controlador pot anar des d'un PC o PLC sofisticat fins a un simple polsador d'operador.
El següent és l'indexador o la targeta PLC, que comunica instruccions específiques al motor pas a pas . Genera el nombre necessari de polsos per al moviment i ajusta la freqüència de pols per controlar l'acceleració, la velocitat i la desacceleració del motor. L'indexador pot ser una unitat autònoma, com el BesFoc, o una targeta generadora de polsos que es connecta a un PLC. Independentment de la seva forma, aquest component és crucial per al funcionament del motor.
El controlador del motor consta de quatre parts clau:
Lògica per al control de fase: aquesta unitat lògica rep impulsos de l'indexador i determina quina fase del motor s'ha d'activar. L'excitació de les fases ha de seguir una seqüència específica per garantir el correcte funcionament del motor.
Font d'alimentació lògica: es tracta d'una font d'alimentació de baixa tensió que alimenta els circuits integrats (CI) dins del controlador, que normalment funciona al voltant de 5 volts, segons el conjunt de xips o disseny.
Font d'alimentació del motor: Aquesta font proporciona la tensió necessària per alimentar el motor, normalment al voltant de 24 VDC, tot i que pot ser superior segons l'aplicació.
Amplificador de potència: Aquest component està format per transistors que permeten que el corrent passi per les fases del motor. Aquests transistors s'encenen i apaguen en la seqüència correcta per facilitar el moviment del motor.
Finalment, tots aquests components treballen conjuntament per moure la càrrega, que pot ser un cargol, un disc o una cinta transportadora, segons l'aplicació concreta.
Hi ha tres tipus principals de motors pas a pas:
Aquests motors tenen dents al rotor i l'estator, però no inclouen un imant permanent. Com a resultat, no tenen parell de retenció, és a dir, no mantenen la seva posició quan no estan energitzats.
Els motors pas a pas PM tenen un imant permanent al rotor però no tenen dents. Tot i que normalment presenten menys precisió en els angles de pas, proporcionen un parell de retenció, cosa que els permet mantenir la posició quan s'apaga l'alimentació.
BesFoc està especialitzat exclusivament en híbrids motor pas a pas s. Aquests motors fusionen les propietats magnètiques dels imants permanents amb el disseny dentat dels motors de reluctància variable. El rotor està magnetitzat axialment, el que significa que en una configuració típica, la meitat superior és un pol nord i la meitat inferior és un pol sud.
El rotor consta de dues copes dentades, cadascuna amb 50 dents. Aquestes copes estan compensades en 3,6 °, cosa que permet un posicionament precís. Quan es veu des de dalt, podeu veure que una dent de la copa del pol nord s'alinea amb una dent de la copa del pol sud, creant un sistema d'engranatges eficaç.
Els motors pas a pas híbrids funcionen en una construcció de dues fases, amb cada fase que conté quatre pols separats a 90 °. Cada pol d'una fase s'enrotlla de manera que els pols separats de 180 ° tinguin la mateixa polaritat, mentre que les polaritats són oposades per als pols separats de 90 °. Invertint el corrent en qualsevol fase, també es pot invertir la polaritat del pol de l'estator corresponent, la qual cosa permet que el motor converteixi qualsevol pol de l'estator en un pol nord o sud.
El rotor del motor pas a pas té 50 dents, amb un pas de 7,2° entre cada dent. A mesura que el motor funciona, l'alineació de les dents del rotor amb les dents de l'estator pot variar, concretament, es pot compensar amb tres quarts de pas de dent, mig pas de dent o un quart de pas de dent. Quan el motor fa un pas, de forma natural pren el camí més curt per alinear-se, la qual cosa es tradueix en un moviment d'1,8 ° per pas (ja que 1/4 de 7,2 ° és igual a 1,8 °).
Parell i precisió en Els motors pas a pas estan influenciats pel nombre de pols (dents). En general, un recompte de pols més alt comporta una millora del parell i la precisió. BesFoc ofereix motors pas a pas 'Alta resolució', que tenen la meitat del pas de les dents dels seus models estàndard. Aquests rotors d'alta resolució tenen 100 dents, el que resulta en un angle de 3,6° entre cada dent. Amb aquesta configuració, un moviment d'1/4 del pas d'una dent correspon a un pas més petit de 0,9 °.
Com a resultat, els models 'Alta resolució' proporcionen el doble de resolució dels motors estàndard, aconseguint 400 passos per revolució en comparació amb els 200 passos per revolució dels models estàndard. Angles de pas més petits també condueixen a vibracions més baixes, ja que cada pas és menys pronunciat i més gradual.
El diagrama següent il·lustra una secció transversal d'un motor pas a pas de 5 fases. Aquest motor consta principalment de dues parts principals: l'estator i el rotor. El rotor en si està format per tres components: la copa del rotor 1, la copa del rotor 2 i un imant permanent. El rotor està magnetitzat en direcció axial; per exemple, si la copa del rotor 1 es designa com el pol nord, la copa del rotor 2 serà el pol sud.
L'estator compta amb 10 pols magnètics, cadascun equipat amb petites dents i bobinatges corresponents. Aquests bobinatges estan dissenyats de manera que cadascun estigui connectat al bobinat del seu pol oposat. Quan el corrent flueix per un parell de bobinatges, els pols que connecten es magnetitzen en la mateixa direcció, ja sigui al nord o al sud.
Cada parell de pols oposats forma una fase del motor. Atès que hi ha 10 pols magnètics en total, això resulta en cinc fases diferents dins d'aquesta fase de 5 motor pas a pas.
És important destacar que cada copa del rotor té 50 dents al llarg del seu perímetre exterior. Les dents de la copa del rotor 1 i la copa del rotor 2 es desplacen mecànicament l'una de l'altra en mig pas de dent, permetent una alineació i un moviment precisos durant el funcionament.
Entendre com llegir una corba de velocitat-parell és crucial, ja que proporciona informació sobre què és capaç d'aconseguir un motor. Aquestes corbes representen les característiques de rendiment d'un motor específic quan es combinen amb un controlador particular. Un cop el motor està en funcionament, la seva sortida de parell està influenciada pel tipus d'accionament i la tensió aplicada. Com a resultat, el mateix motor pot presentar corbes de velocitat-parell significativament diferents segons el controlador utilitzat.
BesFoc proporciona aquestes corbes de velocitat-parell com a referència. Si utilitzeu un motor amb un controlador que tingui valors de tensió i corrent similars, podeu esperar un rendiment comparable. Per obtenir una experiència interactiva, consulteu la corba velocitat-parell que es mostra a continuació:
Parell de retenció
Aquesta és la quantitat de parell produït pel motor quan està en repòs, amb el corrent nominal que flueix pels seus bobinats.
Regió d'arrencada/parada
Aquesta secció indica els valors de parell i velocitat als quals el motor pot arrencar, aturar-se o invertir de manera instantània.
Parell d'entrada
Aquests són els valors de parell i velocitat que permeten que el motor s'iniciï, s'aturi o invertirà mentre es manté en sincronisme amb els polsos d'entrada.
Parell d'extracció
Es refereix als valors de parell i velocitat als quals el motor pot funcionar sense aturar-se, mantenint la sincronització amb les fases d'entrada. Representa el parell màxim que pot oferir el motor durant el funcionament.
Velocitat màxima d'arrencada
Aquesta és la velocitat màxima a la qual el motor pot començar a funcionar quan no hi ha càrrega aplicada.
Velocitat màxima de funcionament
Això indica la velocitat més ràpida que pot assolir el motor mentre funciona sense càrrega.
Per funcionar dins de la regió entre el parell d'entrada i extracció, el motor ha d'arrencar inicialment a la regió d'arrencada/parada. A mesura que el motor comença a funcionar, la freqüència del pols augmenta gradualment fins a assolir la velocitat desitjada. Per aturar el motor, es redueix la velocitat fins que caigui per sota de la corba de parell de tracció.
El parell és directament proporcional al corrent i al nombre de voltes de cable al motor. Per augmentar el parell en un 20%, el corrent també s'hauria d'augmentar aproximadament un 20%. Per contra, per reduir el parell en un 50%, el corrent s'hauria de reduir un 50%.
Tanmateix, a causa de la saturació magnètica, no hi ha cap benefici augmentar el corrent més enllà del doble del corrent nominal, ja que més enllà d'aquest punt, els augments addicionals no milloraran el parell. Funcionar al voltant de deu vegades el corrent nominal comporta el risc de desmagnetitzar el rotor.
Tots els nostres motors estan equipats amb aïllament de classe B, que pot suportar temperatures de fins a 130 °C abans que l'aïllament comenci a degradar-se. Per garantir la longevitat, recomanem mantenir un diferencial de temperatura de 30 °C de l'interior a l'exterior, és a dir, la temperatura exterior de la carcassa no ha de superar els 100 °C.
La inductància té un paper important en el rendiment del parell a alta velocitat. Explica per què els motors no presenten nivells infinitament elevats de parell. Cada bobinatge del motor té diferents valors d'inductància i resistència. La inductància mesurada en henrys, dividida per la resistència en ohms, dóna com a resultat una constant de temps (en segons). Aquesta constant de temps indica quant de temps triga la bobina a arribar al 63% del seu corrent nominal. Per exemple, si el motor té una capacitat d'1 amperatge, després d'una constant de temps, la bobina arribarà a aproximadament 0,63 amperes. Normalment, es triguen entre quatre i cinc constants de temps perquè la bobina arribi al corrent total (1 amperí). Com que el parell és proporcional al corrent, si el corrent només arriba al 63%, el motor produirà al voltant del 63% del seu parell màxim després d'una constant de temps.
A velocitats baixes, aquest retard en l'acumulació de corrent no és un problema, ja que el corrent pot entrar i sortir de manera eficaç de les bobines ràpidament, permetent que el motor proporcioni el seu parell nominal. No obstant això, a altes velocitats, el corrent no pot augmentar prou ràpidament abans que la fase següent canviï, el que resulta en un parell reduït.
La tensió del controlador afecta significativament el rendiment d'alta velocitat d'a motor pas a pas . Una proporció més alta de la tensió d'accionament a la tensió del motor comporta una millora de les capacitats d'alta velocitat. Això es deu al fet que les tensions elevades permeten que el corrent flueixi cap als bobinatges més ràpidament que el llindar del 63% comentat anteriorment.
Quan un motor pas a pas passa d'un pas a un altre, el rotor no s'atura instantàniament a la posició objectiu. En canvi, es mou més enllà de la posició final, després es tira cap enrere, sobrepassant en la direcció oposada, i continua oscil·lant cap endavant i cap enrere fins que finalment s'atura. Aquest fenomen, conegut com a 'sonada', es produeix amb cada pas que fa el motor (vegeu el diagrama interactiu següent). Igual que una corda elàstica, l'impuls del rotor el porta més enllà del seu punt d'aturada, fent-lo 'boti' abans de quedar-se en repòs. En molts casos, però, s'indica al motor que passi al següent pas abans que s'hagi aturat completament.
Els gràfics següents il·lustren el comportament de timbre d'un motor pas a pas en diverses condicions de càrrega. Quan el motor està descarregat, presenta un timbre important, que es tradueix en un augment de la vibració. Aquesta vibració excessiva pot provocar que el motor s'atura quan està descarregat o carregat lleugerament, ja que pot perdre la sincronització. Per tant, és essencial provar sempre a motor pas a pas amb una càrrega adequada.
Els altres dos gràfics mostren el rendiment del motor quan està carregat. Carregar correctament el motor ajuda a estabilitzar el seu funcionament i reduir la vibració. Idealment, la càrrega hauria de requerir entre el 30% i el 70% del parell màxim de sortida del motor. A més, la relació d'inèrcia de la càrrega al rotor hauria de caure entre 1:1 i 10:1. Per a moviments més curts i ràpids, és preferible que aquesta proporció estigui més propera a 1:1 a 3:1.
Els especialistes i enginyers d'aplicacions de BesFoc estan disponibles per ajudar-vos amb el dimensionament adequat del motor.
A El motor pas a pas experimentarà vibracions significativament augmentades quan la freqüència de pols d'entrada coincideixi amb la seva freqüència natural, un fenomen conegut com a ressonància. Això passa sovint al voltant dels 200 Hz. En la ressonància, el sobre-ejecució i el rebobinament del rotor s'amplifiquen molt, augmentant la probabilitat que faltin passos. Tot i que la freqüència de ressonància específica pot variar amb la inèrcia de càrrega, normalment ronda els 200 Hz.
Els motors pas a pas de 2 fases només poden perdre passos en grups de quatre. Si observeu que la pèrdua de pas es produeix en múltiples de quatre, indica que les vibracions estan fent que el motor perdi la sincronització o que la càrrega pot ser excessiva. Per contra, si els passos perduts no són múltiples de quatre, hi ha una forta indicació que el recompte de polsos és incorrecte o que el soroll elèctric està influint en el rendiment.
Diverses estratègies poden ajudar a mitigar els efectes de ressonància. L'enfocament més senzill és evitar operar a la velocitat de ressonància del tot. Com que 200 Hz correspon a aproximadament 60 RPM per a un motor bifàsic, no és una velocitat extremadament alta. La majoria Els motors pas a pas tenen una velocitat màxima d'arrencada d'uns 1000 polsos per segon (pps). Per tant, en molts casos, podeu iniciar el funcionament del motor a una velocitat superior a la freqüència de ressonància.
Si necessiteu engegar el motor a una velocitat inferior a la freqüència de ressonància, és important accelerar ràpidament a través del rang de ressonància per minimitzar els efectes de la vibració.
Una altra solució eficaç és utilitzar un angle de pas més petit. Els angles de pas més grans acostumen a donar lloc a una superació i una infracció més grans. Si el motor té una distància curta per recórrer, no generarà prou força (parell) per sobrepassar significativament. En reduir l'angle de pas, el motor experimenta menys vibració. Aquesta és una de les raons per les quals les tècniques de mig pas i micropas són tan efectives per reduir les vibracions.
Assegureu-vos de seleccionar el motor en funció dels requisits de càrrega. La mida adequada del motor pot conduir a un millor rendiment general.
Els amortidors són una altra opció a tenir en compte. Aquests dispositius es poden instal·lar a l'eix posterior del motor per absorbir part de l'energia vibratòria, ajudant a suavitzar el funcionament d'un motor vibrant d'una manera rendible.
Un avenç relativament nou en La tecnologia del motor pas a pas és el motor pas a pas de 5 fases. La diferència més notable entre els motors de 2 fases i els de 5 fases (vegeu el diagrama interactiu següent) és el nombre de pols de l'estator: els motors de 2 fases tenen 8 pols (4 per fase), mentre que els motors de 5 fases tenen 10 pols (2 per fase). El disseny del rotor és similar al d'un motor bifàsic.
En un motor de 2 fases, cada fase mou el rotor en 1/4 de pas de dents, mentre que en un motor de 5 fases, el rotor es mou 1/10 d'un pas de dents a causa del seu disseny. Amb un pas de les dents de 7,2 °, l'angle de pas per al motor de 5 fases es converteix en 0,72 °. Aquesta construcció permet que el motor de 5 fases aconsegueixi 500 passos per revolució, en comparació amb els 200 passos per revolució del motor de 2 fases, proporcionant una resolució 2,5 vegades més gran que la del motor de 2 fases.
Una resolució més alta condueix a un angle de pas més petit, que redueix significativament la vibració. Atès que l'angle de pas del motor de 5 fases és 2,5 vegades més petit que el del motor de 2 fases, experimenta un timbre i vibracions molt més baixos. En ambdós tipus de motors, el rotor ha de sobrepassar o per sota de més de 3,6 ° per perdre passos. Amb l'angle de pas del motor de 5 fases de només 0,72 °, és gairebé impossible que el motor superi o baixi amb un marge d'aquest tipus, donant lloc a una probabilitat molt baixa de perdre la sincronització.
Hi ha quatre mètodes principals d'accionament motor pas a pas s:
Wave Drive (pas complet)
2 fases activades (pas complet)
1-2 fases activades (mig pas)
Microstep
Al diagrama següent, el mètode d'impuls d'ona es simplifica per il·lustrar-ne els principis. Cada gir de 90° representat a la il·lustració representa 1,8° de rotació del rotor en un motor real.
En el mètode d'accionament d'ona, també conegut com a mètode ON d'una fase, només s'activa una fase alhora. Quan s'activa la fase A, es crea un pol sud que atrau el pol nord del rotor. A continuació, s'apaga la fase A i s'encén la fase B, fent que el rotor giri 90 ° (1,8 °), i aquest procés continua amb cada fase que s'activa individualment.
El motor d'ona funciona amb una seqüència elèctrica de quatre passos per fer girar el motor.
En el mètode d'accionament '2 Phases On', ambdues fases del motor s'alimenten contínuament.
Com es mostra a continuació, cada gir de 90° correspon a una rotació del rotor d'1,8°. Quan les dues fases A i B s'alimenten com a pols sud, el pol nord del rotor s'atreu per igual als dos pols, fent que s'alinei directament al mig. A mesura que avança la seqüència i s'activen les fases, el rotor girarà per mantenir l'alineació entre els dos pols energitzats.
El mètode '2 Phases On' funciona mitjançant una seqüència elèctrica de quatre passos per fer girar el motor.
Els motors de tipus M bifàsics i bifàsics estàndard de BesFoc utilitzen aquest mètode d'accionament '2 Phases On'.
El principal avantatge del mètode '2 Phases On' respecte al mètode '1 Phase On' és el parell. En el mètode '1 Phase On', només s'activa una fase alhora, el que resulta en una única unitat de parell que actua sobre el rotor. En canvi, el mètode '2 Phases On' energitza les dues fases simultàniament, produint dues unitats de parell. Un vector de parell actua a la posició de les 12 en punt i l'altre a la posició de les 3. Quan aquests dos vectors de parell es combinen, creen un vector resultant amb un angle de 45° amb una magnitud que és un 41,4% més gran que la d'un sol vector. Això vol dir que l'ús del mètode '2 Phases On' ens permet aconseguir el mateix angle de pas que el mètode '1 Phase On' mentre proporcionem un 41% més de parell.
Els motors de cinc fases, però, funcionen de manera una mica diferent. En lloc d'utilitzar el mètode '2 Phases On', fan servir el mètode '4 Phases On'. En aquest enfocament, quatre de les fases s'activen simultàniament cada vegada que el motor fa un pas.
Com a resultat, el motor de cinc fases segueix una seqüència elèctrica de 10 passos durant el funcionament.
El mètode '1-2 Phases On', també conegut com a mig pas, combina els principis dels dos mètodes anteriors. En aquest enfocament, primer activem la fase A, fent que el rotor s'alinei. Mentre mantenim la fase A energitzada, llavors activem la fase B. En aquest punt, el rotor és igualment atret pels dos pols i s'alinea al mig, donant lloc a una rotació de 45 ° (o 0,9 °). A continuació, apaguem la fase A mentre continuem energitzant la fase B, permetent que el motor faci un altre pas. Aquest procés continua, alternant entre l'activació d'una fase i dues fases. En fer-ho, tallem efectivament l'angle del pas a la meitat, cosa que ajuda a reduir les vibracions.
Per a un motor de 5 fases, utilitzem una estratègia similar alternant entre 4 fases enceses i 5 fases enceses.
El mode de mig pas consisteix en una seqüència elèctrica de vuit passos. En el cas d'un motor de cinc fases que utilitza el mètode '4-5 Phases On', el motor passa per una seqüència elèctrica de 20 passos.
(Es pot afegir més informació sobre el microstepping si cal.)
El microstepping és una tècnica utilitzada per fer passos més petits encara més fins. Com més petits siguin els passos, més alta serà la resolució i millors les característiques de vibració del motor. En microstepping, una fase no està ni completament activada ni totalment apagada; en canvi, està parcialment energitzat. Les ones sinusoïdals s'apliquen tant a la fase A com a la fase B, amb una diferència de fase de 90° (o 0,9° en cinc fases). motor pas a pas ).
Quan s'aplica la potència màxima a la Fase A, la Fase B està a zero, fent que el rotor s'alinei amb la Fase A. A mesura que disminueix el corrent a la Fase A, augmenta el corrent a la Fase B, el que permet que el rotor faci petits passos cap a la Fase B. Aquest procés continua mentre el corrent circula entre les dues fases, donant lloc a un moviment de micropassos suau.
Tanmateix, el microstepping presenta alguns reptes, principalment pel que fa a la precisió i el parell. Com que les fases només s'energitzen parcialment, el motor normalment experimenta una reducció de parell d'aproximadament un 30%. A més, atès que el diferencial de parell entre els passos és mínim, el motor pot tenir dificultats per superar una càrrega, cosa que pot provocar situacions en què se li mana que es mogui diversos passos abans que comenci a moure's. En molts casos, la incorporació de codificadors és necessària per crear un sistema de bucle tancat, tot i que això s'afegeix al cost global.
Sistemes de bucle obert
Sistemes de bucle tancat
Sistemes servo
Els motors pas a pas solen estar dissenyats com a sistemes de bucle obert. En aquesta configuració, un generador de polsos envia polsos al circuit de seqüenciació de fases. El seqüenciador de fases determina quines fases s'han d'encendre o desactivar, tal com s'ha descrit anteriorment als mètodes de pas complet i mig pas. El seqüenciador controla els FET d'alta potència per activar el motor.
Tanmateix, en un sistema de bucle obert, no hi ha verificació de la posició, és a dir, no hi ha manera de confirmar si el motor ha executat el moviment comandat.
Un dels mètodes més comuns per implementar un sistema de llaç tancat és afegint un codificador a l'eix posterior d'un motor de doble eix. El codificador consta d'un disc prim marcat amb línies que gira entre un transmissor i un receptor. Cada vegada que una línia passa entre aquests dos components, genera un pols a les línies de senyal.
A continuació, aquests polsos de sortida es retornen al controlador, que en manté un recompte. Normalment, al final d'un moviment, el controlador compara el nombre de polsos que ha enviat al controlador amb el nombre de polsos rebuts del codificador. S'executa una rutina específica per la qual, si els dos recomptes difereixen, el sistema s'ajusta per corregir la discrepància. Si els recomptes coincideixen, indica que no s'ha produït cap error i que el moviment pot continuar sense problemes.
El sistema de bucle tancat presenta dos inconvenients principals: cost (i complexitat) i temps de resposta. La inclusió d'un codificador augmenta la despesa global del sistema, juntament amb l'augment de la sofisticació del controlador, que contribueix al cost total. A més, com que les correccions només es fan al final d'un moviment, això pot introduir retards en el sistema, que pot alentir els temps de resposta.
Una alternativa als sistemes pas a pas de llaç tancat és un servosistema. Els sistemes servo normalment utilitzen motors amb un recompte de pols baix, que permeten un rendiment d'alta velocitat però no tenen capacitat de posicionament inherent. Per convertir un servo en un dispositiu posicional, es necessiten mecanismes de retroalimentació, sovint utilitzant un codificador o resolutor juntament amb bucles de control.
En un sistema servo, el motor s'activa i desactiva fins que el resolutor indica que s'ha arribat a una posició especificada. Per exemple, si s'indica al servo per moure 100 revolucions, comença amb el recompte del resolutor a zero. El motor funciona fins que el recompte del resolutor arriba a les 100 revolucions, moment en què s'apaga. Si hi ha algun canvi de posició, el motor es reactiva per corregir la posició.
La resposta del servo als errors de posició està influenciada per una configuració de guany. Una configuració de guany alt permet que el motor reaccioni ràpidament als canvis d'error, mentre que una configuració de guany baix produeix una resposta més lenta. Tanmateix, ajustar la configuració del guany pot introduir retards de temps al sistema de control de moviment, afectant el rendiment general.
AlphaStep és l'innovador de BesFoc solució de motor pas a pas , que inclou un resolutor integrat que ofereix retroalimentació de posició en temps real. Aquest disseny garanteix que la posició exacta del rotor es conegui en tot moment, millorant la precisió i la fiabilitat del sistema.
El controlador AlphaStep inclou un comptador d'entrada que fa un seguiment de tots els polsos enviats a la unitat. Simultàniament, la retroalimentació del resolutor es dirigeix a un comptador de posició del rotor, que permet un seguiment continu de la posició del rotor. Qualsevol discrepància es registra en un comptador de desviacions.
Normalment, el motor funciona en mode de llaç obert, generant vectors de parell perquè el motor segueixi. Tanmateix, si el comptador de desviacions indica una discrepància superior a ± 1,8 °, el seqüenciador de fases activa el vector de parell a la secció superior de la corba de desplaçament de parell. Això genera un parell màxim per alinear el rotor i tornar-lo a sincronitzar. Si el motor està apagat en diversos passos, el seqüenciador activa diversos vectors de parell a l'extrem superior de la corba de desplaçament de parell. El conductor pot gestionar les condicions de sobrecàrrega fins a 5 segons; si no restableix el sincronisme dins d'aquest període de temps, s'activa una falla i s'emet una alarma.
Una característica notable del sistema AlphaStep és la seva capacitat per fer correccions en temps real per a qualsevol pas perdut. A diferència dels sistemes tradicionals que esperen fins al final d'un moviment per corregir qualsevol error, el controlador AlphaStep pren mesures correctores tan bon punt el rotor cau fora del rang d'1,8 °. Un cop el rotor es torna dins d'aquest límit, el conductor torna al mode de bucle obert i reprèn les energitzacions de fase adequades.
El gràfic adjunt il·lustra la corba de desplaçament del parell, destacant els modes operatius del sistema: bucle obert i bucle tancat. La corba de desplaçament del parell representa el parell generat per una sola fase, aconseguint el parell màxim quan la posició del rotor es desvia 1,8°. Només es pot perdre un pas si el rotor sobrepassa més de 3,6°. Com que el conductor pren el control del vector de parell sempre que la desviació supera els 1,8 °, és poc probable que el motor perdi passos tret que experimenti una sobrecàrrega que duri més de 5 segons.
Molta gent creu erròniament que la precisió de pas del motor AlphaStep és de ± 1,8 °. En realitat, l'AlphaStep té una precisió de pas de 5 minuts d'arc (0,083 °). El conductor gestiona els vectors de parell quan el rotor es troba fora del rang d'1,8 °. Una vegada que el rotor cau dins d'aquest rang, les dents del rotor s'alineen amb precisió amb el vector de parell generat. L'AlphaStep assegura que la dent correcta s'alinea amb el vector de parell actiu.
La sèrie AlphaStep ve en diverses versions. BesFoc ofereix models d'eix rodó i d'engranatges amb múltiples relacions d'engranatge per millorar la resolució i el parell o per minimitzar la inèrcia reflectida. La majoria de les versions es poden equipar amb un fre magnètic de seguretat. A més, BesFoc ofereix una versió de 24 VDC anomenada sèrie ASC.
En conclusió, els motors pas a pas són molt adequats per a aplicacions de posicionament. Permeten un control precís tant de la distància com de la velocitat simplement variant el nombre de polsos i la freqüència. El seu alt recompte de pols permet la precisió, fins i tot quan es treballa en mode de bucle obert. Quan estiguin de mida adequada per a una aplicació específica, a el motor pas a pas no perdrà passos. A més, com que no requereixen retroalimentació posicional, els motors pas a pas són una solució rendible.
