Fabricant de motors híbrids a la Xina - BESFOC

Introducció del motor pas a pas

Què és un motor pas a pas？

Una 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 regular. S’utilitza habitualment en aplicacions on es requereix un control de posició precisa, 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 regulars, que proporcionen rotació contínua, els motors pas a pas es converteixen en passos discrets, cosa que els fa ideals per a aplicacions que requereixen un posicionament precís.

Cada pols d’electricitat enviat a un motor pas a pas del conductor dóna lloc a un moviment precís: EACT Pulse correspon a un pas específic. La velocitat amb la qual el motor gira es correlaciona directament amb la freqüència d’aquests polsos: com més ràpid s’envien els polsos, més ràpid serà la rotació.

Un dels avantatges clau de El motor pas a pas és el seu control fàcil. La majoria dels conductors funcionen amb polsos de 5 volts, compatibles amb circuits integrats comuns. Podeu dissenyar un circuit per generar aquests polsos o utilitzar un generador de pols d’empreses com BESFOC.

Malgrat les seves inexactituds puntuals: els motors de 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 de 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, permetent -los aconseguir velocitats elevades ràpidament. Això els fa especialment adequats per a aplicacions que requereixen moviments ràpids i ràpids.

Com funciona un motor pas a pas?

Una El motor pas a pas funciona dividint una rotació completa en diversos passos iguals. Utilitza electromagnets per crear moviment en increments petits i controlats.

1. Dins del motor pas pas a pas

Un motor pas a pas té dues parts principals:

• Stator: la part estacionària amb bobines (electromagnets).

• Rotor: la part rotativa, sovint un imant o fet de ferro.

2. Moviment per camps magnètics

• Quan el corrent elèctric flueix per les bobines de l'estator, crea camps magnètics.

• Aquests camps atrauen el rotor.

• En activar i desactivar les bobines en una seqüència específica, el rotor es tira pas a pas en un moviment circular.

3. Rotació pas a pas

• Cada vegada que s’energitza una bobina, el rotor es mou per un angle petit (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.

4. Controlat per un conductor

• Una El conductor 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.

Sistema de motor pas a pas

La il·lustració següent representa un sistema de motor estàndard estàndard, que consta de diversos components essencials que treballen junts. El rendiment de cada element influeix en la funcionalitat global del sistema.

1. Ordinador o plc:

Al cor del sistema hi ha l’ordinador o el controlador de lògica programable (PLC). Aquest component actua com el cervell, controlant no només el motor pas a pas, sinó també la màquina. Pot realitzar diverses tasques, com 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 botó senzill d’operador.

2. Indexador o targeta PLC:

A continuació es mostra l’indexador o la targeta PLC, que comunica instruccions específiques al Motor pas a pas . Genera el nombre de polsos requerit 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 pols que es connecta a un PLC. Independentment de la seva forma, aquest component és crucial per al funcionament del motor.

3. Controlador del motor:

El conductor del motor consta de quatre parts clau:

• Lògica per al control de fase: aquesta unitat lògica rep polsos de l’indexador i determina quina fase del motor s’ha d’activar. Energitzar les fases ha de seguir una seqüència específica per assegurar un funcionament adequat del motor.

• Alimentació lògica: es tracta d’un subministrament de baixa tensió que alimenta els circuits integrats (ICS) dins del controlador, que normalment funciona al voltant de 5 volts, en funció del conjunt de xip o del disseny.

• Alimentació del motor: aquest subministrament proporciona la tensió necessària per alimentar el motor, normalment al voltant de 24 VCC, tot i que pot ser més elevat segons l’aplicació.

• Amplificador de potència: aquest component consisteix en transistors que permeten que el corrent flueixi a través de les fases del motor. Aquests transistors s’encenen i s’apaguen en la seqüència correcta per facilitar el moviment del motor.

5. Càrrega:

Finalment, tots aquests components treballen junts per moure la càrrega, que podria ser un cargol de plom, un disc o una cinta transportadora, segons l’aplicació específica.

Tipus de motors pas a pas

Hi ha tres tipus primaris de motors pas a pas:

Motors pas a pas de reticència variable (VR)

Aquests motors presenten dents al rotor i a l'estator, però no inclouen un imant permanent. Com a resultat, no tenen un parell de detenció, cosa que significa que no mantenen la seva posició quan no no es dinamitzen.

Imant permanent (PM) Motors pas a pas

Els motors pas a pas del 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 detenció, permetent -los mantenir la posició quan la potència està desactivada.

Motors híbrids pas a pas

BESFOC està especialitzat exclusivament en híbrid Motor pas a pas . Aquests motors fusionen les propietats magnètiques dels imants permanents amb el disseny dentat de motors de reticència variables. El rotor està magnetitzat axial, 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 tasses dentades, cadascuna amb 50 dents. Aquestes tasses es compensen per 3,6 °, permetent un posicionament precís. Quan es veu des de dalt, podeu veure que una dent del pol nord s’alinea amb una dent a la tassa del pol sud, creant un sistema d’engranatge efectiu.

Els motors de pas híbrids funcionen en una construcció en dues fases, amb cada fase que conté quatre pols espaiats a 90 ° de distància. Cada pol en una fase es fa una ferida de manera que els pols de 180 ° de distància tenen la mateixa polaritat, mentre que les polaritats són oposades als 90 ° de diferència. En revertir el corrent en qualsevol fase, també es pot revertir la polaritat del pol de l'estator corresponent, permetent al motor convertir qualsevol pol de l'estator en un pol nord o sud.

El rotor del motor de pas presenta 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, específicament, es pot compensar amb tres quarts d'un pas de dents, mig pas de dents o una quarta part d'un pas de dents. Quan el motor fa un pas, es pren naturalment el camí més curt per reordenar -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 a Els motors pas a pas estan influenciats pel nombre de pals (dents). Generalment, un recompte de pol més elevat condueix a un parell i precisió millorats. BESFOC ofereix 'Motors d'asperació d'alta resolució ', que tenen la meitat del pas de les dents dels seus models estàndard. Aquests rotors d’alta resolució tenen 100 dents, donant lloc a un angle de 3,6 ° entre cada dent. Amb aquesta configuració, un moviment d’1/4 d’un pas de dent correspon a un pas més petit de 0,9 °.

Com a resultat, els models 'alta resolució ' proporcionen el doble de la resolució de motors estàndard, aconseguint 400 passos per revolució en comparació amb 200 passos per revolució en els models estàndard. Els angles de pas més petits també condueixen a vibracions més baixes, ja que cada pas és menys pronunciat i més gradual.

Estructura

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: Rotor Cup 1, Rotor Cup 2 i un imant permanent. El rotor està magnetitzat en sentit axial; Per exemple, si la Copa Rotor 1 està designada com a Pol Nord, el Rotor Cup 2 serà el pol sud.

L’estator compta amb 10 pals magnètics, cadascun equipat amb dents petites i enrotllaments corresponents. Aquests enrotllaments estan dissenyats de manera que cadascun estigui connectat amb el bobinat del seu pol oposat. Quan el corrent flueix per un parell de bobinatges, els pols que connecten magnetitzen en la mateixa direcció, al nord o al sud.

Cada parell de pals contraris forma una fase del motor. Atès que hi ha 10 pols magnètics en total, això produeix cinc fases diferents dins d'aquesta 5 fase motor pas a pas.

És important destacar que cada tassa del rotor té 50 dents al llarg del seu perímetre exterior. Les dents de la tassa del rotor 1 i la tassa de rotor 2 es compensen mecànicament les unes de les altres per mig pas de dents, permetent alineació i moviment precisos durant el funcionament.

Torque de velocitat

Comprendre com llegir una corba de velocitat és crucial, ja que proporciona informació sobre el que un motor és capaç d’aconseguir. Aquestes corbes representen les característiques de rendiment d’un motor específic quan es combinen amb un controlador determinat. Una vegada que el motor estigui operatiu, 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 significativament diferents segons el conductor utilitzat.

BESFOC proporciona aquestes corbes de velocitat com a referència. Si utilitzeu un motor amb un controlador que tingui una tensió similar i una valoració de corrent, podeu esperar un rendiment comparable. Per obtenir una experiència interactiva, consulteu la corba de velocitat de velocitat que es proporciona a continuació:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Per operar dins de la regió entre el parell d'entrada i el tomb, el motor ha de començar inicialment a la regió d'inici/parada. A mesura que el motor comença a funcionar, la velocitat de pols augmenta gradualment fins que s’aconsegueix la velocitat desitjada. Per aturar el motor, la velocitat es disminueix fins que caigui per sota de la corba de torsió.

El parell és directament proporcional al corrent i el nombre de filferro en el motor. Per augmentar el parell en un 20%, el corrent també s'ha d'augmentar aproximadament un 20%. Per contra, per disminuir el parell en un 50%, el corrent s'ha de reduir un 50%.

No obstant això, a causa de la saturació magnètica, no hi ha cap avantatge en augmentar el corrent més enllà del doble del corrent nominal, ja que més enllà d’aquest punt, els augments no milloraran el parell. El funcionament al voltant de deu vegades el corrent nominal suposa el risc de desmagnetitzar el rotor.

Tots els nostres motors estan equipats amb aïllament de classe B, que poden suportar temperatures fins a 130 ° C abans que l’aïllament comenci a degradar -se. Per assegurar la longevitat, recomanem mantenir un diferencial de temperatura de 30 ° C des de dins fins a l’exterior, el que significa que la temperatura de la caixa exterior no ha de superar els 100 ° C.

La inductància té un paper important en el rendiment del parell d’alta velocitat. Explica per què els motors no presenten nivells de parell infinitament alts. Cada bobinatge del motor té valors diferents d'inductància i resistència. La inductància mesurada a Henrys, dividida per la resistència en ohms, dóna lloc a una constant de temps (en segons). Aquesta constant de temps indica el temps que triga la bobina a assolir el 63% del seu corrent nominal. Per exemple, si el motor té una classificació d’1 AMP, després d’una constant de temps, la bobina arribarà aproximadament a 0,63 amperis. Normalment es necessita aproximadament quatre a cinc constants de temps perquè la bobina arribi a corrent complet (1 amp). Com que el parell és proporcional al corrent, si el corrent només arriba al 63%, el motor produirà aproximadament el 63% del seu parell màxim després d’una constant de temps.

A baixes velocitats, aquest retard en la acumulació actual no és un problema, ja que el corrent pot entrar i sortir de manera eficaç de les bobines, permetent al motor lliurar el seu parell nominal. No obstant això, a grans velocitats, el corrent no pot augmentar prou ràpidament abans de canviar la fase següent, donant lloc a un parell reduït.

Impacte de la tensió del conductor

La tensió del conductor afecta significativament el rendiment d'alta velocitat d'un Motor pas a pas . Una proporció més elevada de tensió d’accionament amb tensió del motor condueix a una millora de capacitats d’alta velocitat. Això es deu al fet que les tensions elevades permeten que el corrent flueixi en els bobnats més ràpidament que el llindar del 63% anteriorment discutit.

Vibració

Quan un motor pas a pas es transmet d’un pas a l’altre, el rotor no s’atura a l’instant a la posició de destinació. En lloc d'això, passa per davant de la posició final, després es torna a treure, sobredimensionant -se en el sentit contrari i continua oscil·lant cap endavant i cap endavant fins que acaba de parar. Aquest fenomen, anomenat 'sonar, ', es produeix amb cada pas que el motor fa (vegeu el diagrama interactiu a continuació). Igual que un cordó Bungee, l’impuls del rotor el porta més enllà del seu punt d’aturada, provocant que 'reboti ' abans de posar -se en repòs. En molts casos, però, se li demana al motor passar al següent pas abans que s'hagi aturat completament.

Els gràfics a continuació il·lustren el comportament de singing d’un motor pas a pas en diverses condicions de càrrega. Quan es descarrega el motor, presenta un anell significatiu, que es tradueix en una major vibració. Aquesta vibració excessiva pot provocar la parada del motor quan es descarrega o es carrega lleugerament, ja que pot perdre la sincronització. Per tant, és fonamental provar sempre un Motor pas a pas amb una càrrega adequada.

Els altres dos gràfics representen el rendiment del motor quan es carrega. Carregar correctament el motor ajuda a estabilitzar el seu funcionament i a reduir la vibració. L’ideal seria que la càrrega requereixi entre el 30% i el 70% de la sortida màxima del parell del motor. Addicionalment, la relació d’inèrcia de la càrrega amb el rotor hauria de caure entre 1: 1 i 10: 1. Per a moviments més curts i ràpids, és preferible que aquesta proporció estigui més a prop d’1: 1 a 3: 1.

Assistència de BESFOC

Els especialistes i enginyers d'aplicacions de BESFOC estan disponibles per ajudar a un dimensionament adequat del motor.

Ressonància i vibració

Una El motor pas a pas experimentarà vibracions augmentades significativament quan la freqüència de pols d’entrada coincideix amb la seva freqüència natural, un fenomen conegut com a ressonància. Això sovint es produeix al voltant de 200 Hz. A la ressonància, la superació i la subjecció del rotor s’amplifiquen molt, augmentant la probabilitat de perdre els passos. Si bé la freqüència de ressonància específica pot variar amb la inèrcia de càrrega, normalment s’aconsegueix al voltant de 200 Hz.

Pèrdua de pas en motors en 2 fases

Els motors pas a pas de 2 fases només poden perdre els passos en grups de quatre. Si observeu que la pèrdua de pas que es produeix en múltiples quatre, indica que les vibracions provoquen que el motor perdi la sincronització o que la càrrega pot ser excessiva. Per contra, si els passos perduts no es troben en múltiples quatre, hi ha una indicació forta que el recompte de pols és incorrecte o el soroll elèctric influeix en el rendiment.

Ressonància mitigadora

Diverses estratègies poden ajudar a mitigar els efectes de ressonància. L’enfocament més senzill és evitar el funcionament a la velocitat ressonant del tot. Des de 200 Hz correspon a aproximadament 60 rpm per a un motor de dues fases, no és una velocitat extremadament alta. Més 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 l’operació del motor a una velocitat superior a la freqüència ressonant.

Si necessiteu iniciar el motor a una velocitat que estigui per sota de la freqüència de ressonància, és important accelerar ràpidament a través del rang de ressonància per minimitzar els efectes de la vibració.

Reducció de l’angle de pas

Una altra solució efectiva és utilitzar un angle de pas més petit. Els angles de pas més grans solen donar lloc a una major superació i subratllament. Si el motor té una distància curta per viatjar, no generarà prou força (parell) per superar significativament. Reduint l’angle de pas, el motor experimenta menys vibracions. Aquesta és una de les raons per les quals les tècniques de mig pas i microstepping són tan efectives per reduir les vibracions.

Assegureu -vos de seleccionar el motor en funció dels requisits de càrrega. El dimensionament adequat del motor pot comportar un millor rendiment global.

Utilitzant amortidors

Els amortidors són una altra opció a considerar. Aquests dispositius es poden adaptar a l’eix posterior del motor per absorbir part de l’energia vibracional, ajudant a suavitzar el funcionament d’un motor vibrador de manera rendible.

Motors pas a pas de 5 fases

Un avenç relativament nou a La tecnologia del motor pas a pas  és el motor de pas en 5 fases. La diferència més notable entre motors fases i 5 fases (vegeu el diagrama interactiu a continuació) és el nombre de pals d’estator: els motors en 2 fases tenen 8 pols (4 per fase), mentre que els motors 5 fases presenten 10 pols (2 per fase). El disseny del rotor és similar al d’un motor de dues fases.

En un motor de dues fases, cada fase mou el rotor per 1/4 de pas de dents, mentre que en un motor de 5 fases, el rotor mou 1/10 d’un pas de dents a causa del seu disseny. Amb un pas de dents de 7,2 °, l’angle de pas del motor en 5 fases es converteix en 0,72 °. Aquesta construcció permet que el motor en 5 fases aconsegueixi 500 passos per revolució, en comparació amb els 200 passos del motor en 2 fases per revolució, proporcionant una resolució que és 2,5 vegades més gran que la del motor 2 de fase.

Una resolució més alta condueix a un angle de pas menor, que redueix significativament la vibració. Atès que l'angle de pas del motor en 5 fases és 2,5 vegades menor que el del motor en 2 fases, experimenta vibracions i vibracions molt inferiors. En ambdós tipus de motors, el rotor ha de superar o la reducció de més de 3,6 º per perdre els passos. Amb l’angle de pas del motor en 5 fases de només 0,72 °, és gairebé impossible que el motor es produeixi una superació o un subratllat per un marge d’aquest tipus, donant lloc a una probabilitat molt baixa de perdre la sincronització.

Mètodes de la unitat

Hi ha quatre mètodes de tracció primària per a Motor pas a pas :

1. Drive Wave (pas complet)

2. 2 fases sobre (pas complet)

3. 1-2 fases (mig pas)

4. Microstep

Unitat onada

Al diagrama següent, el mètode de la unitat d'ona es simplifica per il·lustrar els seus 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 fase en fase, només s'energitza una fase alhora. Quan la fase A s’activa, crea un pol sud que atrau el pol nord del rotor. A continuació, la fase A s’apaga i la fase B s’encén, fent que el rotor giri 90 ° (1,8 °), i aquest procés continua amb cada fase energitzada individualment.

La unitat d’ona funciona amb una seqüència elèctrica de quatre passos per girar el motor.

 

2 fases activades

En el mètode '2 fases de la unitat ', les dues fases del motor es dinamitzen contínuament.

Com es mostra a continuació, cada gir de 90 ° correspon a una rotació del rotor de 1,8 °. Quan les dues fases A i B s’enervien com a pols del sud, el pol nord del rotor s’atrau igualment als dos pols, fent que s’alinei directament al centre. A mesura que avança la seqüència i s’activa les fases, el rotor girarà per mantenir l’alineació entre els dos pols energitzats.

El mètode '2 fases a ' funciona mitjançant una seqüència elèctrica de quatre passos per girar el motor.

Els motors estàndard 2-fases i 2 fases de BESFOC utilitzen aquest mètode de unitat '2 en '.

L’avantatge principal del mètode '2 en el mètode ' sobre el mètode '1 a la ' és un parell. En el mètode '1 en el mètode ', només s'activa una fase alhora, donant lloc a una sola unitat de parell que actua sobre el rotor. En canvi, el mètode '2 en ' energitza ambdues fases simultàniament, produint dues unitats de parell. Un vector de parell actua a la posició de les 12 i l’altre a la posició de les tres. Quan es combinen aquests dos vectors de parell, creen un vector resultant a un angle de 45 ° amb una magnitud del 41,4% més gran que el d’un sol vector. Això significa que l'ús del mètode '2 fases a ' ens permet aconseguir el mateix angle de pas que el mètode '1 en el mètode ' mentre proporciona un 41% més de parell.

Els motors en cinc fases, però, funcionen de manera diferent. En lloc d'utilitzar el mètode '2 fases en el mètode ', utilitzen el mètode '4 en el mètode '. En aquest enfocament, quatre de les fases s’activen simultàniament cada vegada que el motor fa un pas.

Com a resultat, el motor en cinc fases segueix una seqüència elèctrica de deu passos durant el funcionament.

1-2 fases (mig pas)

El mètode '1-2 en el mètode ', també conegut com a mig pas, combina els principis dels dos mètodes anteriors. En aquest enfocament, primer energitzem la fase A, fent que el rotor s’alinei. Mentre mantenim la fase A, activem la fase B. En aquest punt, el rotor és igualment atret pels polonesos i els alineaments del centre, donant lloc a una rotació de 45 ° (o 0,9 °). A continuació, desactivem la fase A mentre continuem dinamitzant la fase B, permetent que el motor faci un altre pas. Aquest procés continua, alternant entre energitzar una fase i dues fases. En fer -ho, tallem efectivament l’angle de pas a la meitat, cosa que ajuda a reduir les vibracions.

Per a un motor en 5 fases, utilitzem una estratègia similar alternant entre 4 fases i 5 fases.

El mode de mig pas consisteix en una seqüència elèctrica de vuit passos. En el cas d’un motor de cinc fases mitjançant el mètode '4-5 en el mètode ', el motor passa per una seqüència elèctrica de 20 passos.

Microstep

(Es pot afegir més informació sobre el microstepping si cal.)

Microstepping

El microstepping és una tècnica que s’utilitza per fer passos més petits encara més fins. Com més petits siguin els passos, més gran és la resolució i millor les característiques de vibració del motor. En microstepping, una fase no està plenament en plenament ni completament; En canvi, està parcialment energitzat. Les ones sinusogràfiques s’apliquen tant a la fase A com a la fase B, amb una diferència de fase de 90 ° (o 0,9 ° en una cinc fases Motor pas a pas ).

Quan la potència màxima s’aplica a la fase A, la fase B és a zero, provocant que el rotor s’alinei amb la fase A. A mesura que el corrent a la fase A disminueix, el corrent a la fase B augmenta, permetent al rotor fer petits passos cap a la fase B. Aquest procés continua a mesura que els cicles actuals entre les dues fases, donant lloc a un moviment de microstepping suau.

Tot i això, el microstepping presenta alguns reptes, principalment pel que fa a la precisió i el parell. Atès que les fases només estan parcialment energitzades, el motor normalment experimenta una reducció de parell d’uns 30%. A més, com que el diferencial de parell entre passos és mínim, el motor pot lluitar per superar una càrrega, cosa que pot donar lloc a situacions en què el motor es mana moure diversos passos abans que comenci a moure's. En molts casos, la incorporació dels codificadors és necessari per crear un sistema de bucle tancat, tot i que això afegeix el cost global.

Sistemes de motor pas a pas

Sistemes de bucles oberts
Sistemes de bucles tancats
Sistemes de Sistemes

Bucle obert

Els motors pas a pas solen dissenyar -se com a sistemes de bucle obert. En aquesta configuració, un generador de pols envia polsos al circuit de seqüenciació de fase. El seqüenciador de fase determina quines fases s’han d’encendre o desactivar, tal com es descriu anteriorment als mètodes de pas i mig pas complet. El seqüenciador controla els FET de gran potència per activar el motor.

Tanmateix, en un sistema de bucle obert, no hi ha cap verificació de la posició, cosa que significa que no hi ha manera de confirmar si el motor ha executat el moviment comandat.

Bucle tancat

Un dels mètodes més habituals per implementar un sistema de bucle tancat és afegint un codificador a l’eix posterior d’un motor de doble evolució. El codificador consisteix en un disc prim marcat amb línies que gira entre un transmissor i un receptor. Cada vegada que passa una línia entre aquests dos components, genera un pols a les línies de senyal.

Aquests polsos de sortida es remeten al controlador, cosa que en manté un recompte. Normalment, al final d’un moviment, el controlador compara el nombre de polsos que va enviar al conductor amb el nombre de polsos rebuts del codificador. S’executa una rutina específica per la qual cosa, 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 el moviment pot continuar sense problemes.

Inconvenients dels sistemes de bucle tancat

El sistema de llaç tancat inclou dos inconvenients principals: cost (i complexitat) i temps de resposta. La inclusió d’un codificador s’afegeix a 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 al sistema, alentint potencialment els temps de resposta.

Servo System

Una alternativa als sistemes pas a pas de bucle tancat és un sistema de servo. Els sistemes de servo utilitzen normalment motors amb un recompte de pol baix, permetent un rendiment d’alta velocitat, però no tenen capacitat de posicionament inherent. Per convertir un servo en un dispositiu de posició, calen mecanismes de retroalimentació, sovint utilitzant un codificador o resolució juntament amb bucles de control.

En un sistema servo, el motor s’activa i es desactiva fins que el resolver indiqui que s’ha assolit una posició especificada. Per exemple, si se li demana al servo per moure 100 revolucions, comença amb el recompte de resolució a zero. El motor s’executa fins que el recompte de resolució arriba a 100 revolucions, moment en què s’apaga. Si hi ha algun canvi de posició, el motor es reactivi per corregir la posició.

La resposta del servo a errors de posició està influenciada per una configuració de guany. Una configuració de guany elevada permet al motor reaccionar ràpidament als canvis d’error, mentre que una configuració de baix guany resulta en una resposta més lenta. No obstant això, l’ajust de la configuració de guany pot introduir retards en el sistema de control de moviment, afectant el rendiment global.

Sistemes de motors de pas de bucle tancat alfastep

Alphastep és innovador de Besfoc Solució de motor pas a pas  , que inclou un resolver integrat que ofereix comentaris de posició en temps real. Aquest disseny garanteix que la posició exacta del rotor es coneix en tot moment, millorant la precisió i la fiabilitat del sistema.

Sistemes de motors de pas de bucle tancat alfastep

El controlador AlphaStep presenta un comptador d’entrada que rastreja tots els polsos enviats a la unitat. Simultàniament, la retroalimentació del resolver es dirigeix ​​a un comptador de posició del rotor, permetent un seguiment continu de la posició del rotor. Qualsevol discrepància es registra en un comptador de desviació.

Normalment, el motor funciona en mode de bucle obert, generant vectors de parell per seguir el motor. Tanmateix, si el comptador de desviació indica una discrepància superior a ± 1,8 °, el seqüenciador de fase activa el vector de parell a la secció superior de la corba de desplaçament del parell. Això genera un parell màxim per reordenar el rotor i tornar -lo al sincronisme. Si el motor està desactivat per diversos passos, el seqüenciador energitza múltiples vectors de parell a l'extrem alt de la corba de desplaçament del parell. El controlador pot gestionar les condicions de sobrecàrrega fins a 5 segons; Si no es restableix el sincronisme en aquest termini, es desencadena 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 els errors, el controlador Alphastep fa accions correctores tan aviat com el rotor caigui fora del rang d’1,8 °. Una vegada que el rotor estigui de nou dins d’aquest límit, el controlador torna a obrir el mode de bucle i reprèn les energitzacions de fase adequades.

El gràfic que l’acompanya 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 fase única, aconseguint el parell màxim quan la posició del rotor es desvia en 1,8 °. Un pas només es pot perdre si el rotor es desprèn de 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 a menys que experimenti una sobrecàrrega de més de 5 segons.

Passar Precisió d'Alphastep

Moltes persones creuen erròniament que la precisió del pas del motor alfastep és de ± 1,8 °. En realitat, l'Alfastep té una precisió de 5 minuts d'arc (0,083 °). El controlador gestiona els vectors de parell quan el rotor es troba fora del rang de 1,8 °. Una vegada que el rotor entra dins d’aquest rang, les dents del rotor s’alineen precisament amb el vector de parell que es genera. L’Alfastep garanteix que la dent correcta s’alinea amb el vector de parell actiu.

La sèrie AlphaStep inclou diverses versions. BESFOC ofereix tant models d’eix rodó com en equips amb múltiples relacions d’engranatges 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 segur. A més, BESFOC proporciona una versió de 24 VDC anomenada Sèrie ASC.

Conclusió

En conclusió, els motors pas a pas són molt adequats per a les aplicacions de posicionament. Permeten un control precís tant de la distància com de la velocitat simplement variant el recompte i la freqüència de pols. El seu nombre elevat de pols permet la precisió, fins i tot quan funciona en mode de bucle obert. Quan es dimensioni adequadament per a una aplicació específica, a El motor pas a pas no perdrà els passos. A més, perquè no requereixen comentaris posicionals, els motors pas a pas són una solució rendible.