Fabricante híbrido de motor paso a paso en China - Besfoc

Introducción del motor paso a paso

¿Qué es un motor paso a paso?

A El motor paso a paso es un tipo de motor eléctrico que se mueve en pasos precisos y fijos en lugar de girar continuamente como un motor normal. Se usa comúnmente en aplicaciones donde se requiere un control de posición preciso, como impresoras 3D, máquinas CNC, robótica y plataformas de cámara.

Los motores paso a paso son un tipo de motor eléctrico que convierte la energía eléctrica en movimiento de rotación con notable precisión. A diferencia de los motores eléctricos regulares, que proporcionan rotación continua, los motores paso a paso giran en pasos discretos, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren un posicionamiento preciso.

Cada pulso de electricidad enviado a un motor paso a paso desde su conductor da como resultado un movimiento preciso, cada pulso corresponde a un paso específico. La velocidad a la que el motor gira se correlaciona directamente con la frecuencia de estos pulsos: cuanto más rápido se envían los pulsos, más rápido será la rotación.

Una de las ventajas clave de Stepper Motor S es su fácil control. La mayoría de los conductores operan con pulsos de 5 voltios, compatibles con circuitos integrados comunes. Puede diseñar un circuito para generar estos pulsos o usar un generador de pulso de compañías como Besfoc.

A pesar de sus inexactitudes ocasionales, los motores paso a paso están una precisión de aproximadamente ± 3 minutos de arco (0.05 °), estos errores no se acumulan con múltiples pasos. Por ejemplo, si un motor paso a paso estándar hace un paso, girará 1.8 ° ± 0.05 °. Incluso después de un millón de pasos, la desviación total sigue siendo solo ± 0.05 °, lo que los hace confiables para movimientos precisos a largas distancias.

Además, los motores paso a paso son conocidos por su rápida respuesta y aceleración debido a su baja inercia del rotor, lo que les permite lograr altas velocidades rápidamente. Esto los hace particularmente adecuados para aplicaciones que requieren movimientos cortos y rápidos.

¿Cómo funciona un motor paso a paso?

A El motor paso a paso funciona dividiendo una rotación completa en varios pasos iguales. Utiliza electromagnets para crear movimiento en pequeños incrementos controlados.

1. Dentro del motor paso a paso

Un motor paso a paso tiene dos partes principales:

• Estator: la parte estacionaria con bobinas (electromagnets).

• Rotor: la parte giratoria, a menudo un imán o hecho de hierro.

2. Movimiento por campos magnéticos

• Cuando la corriente eléctrica fluye a través de las bobinas del estator, crea campos magnéticos.

• Estos campos atraen el rotor.

• Al encender y apagar las bobinas en una secuencia específica, el rotor se tira paso a paso en un movimiento circular.

3. Rotación paso a paso

• Cada vez que se energiza una bobina, el rotor se mueve por un pequeño ángulo (llamado paso).

• Por ejemplo, si un motor tiene 200 pasos por revolución, cada paso mueve el rotor 1.8 °.

• El motor puede girar hacia adelante o hacia atrás según el orden de los pulsos enviados a las bobinas.

4. Controlado por un controlador

• A El conductor del motor paso a paso envía pulsos eléctricos a las bobinas del motor.

• Cuantos más pulsos, más gira el motor.

• Los microcontroladores (como Arduino o Raspberry Pi) pueden controlar estos controladores para mover el motor con precisión.

Sistema de motor paso a paso

La siguiente ilustración muestra un sistema de motor paso a paso estándar, que consiste en varios componentes esenciales que funcionan juntos. El rendimiento de cada elemento influye en la funcionalidad general del sistema.

1. Computadora o PLC:

En el corazón del sistema está la computadora o el controlador lógico programable (PLC). Este componente actúa como el cerebro, controlando no solo el motor paso a paso sino también toda la máquina. Puede realizar varias tareas, como elevar un ascensor o mover una cinta transportadora. Dependiendo de la complejidad necesaria, este controlador puede variar desde una PC o PLC sofisticada hasta un simple botón de Push Operator.

2. Tarjeta de indexador o PLC:

El siguiente es la tarjeta indexador o PLC, que comunica instrucciones específicas al motor paso a paso . Genera el número requerido de pulsos para el movimiento y ajusta la frecuencia de pulso para controlar la aceleración, la velocidad y la desaceleración del motor. El indexador puede ser una unidad independiente, como el besfoc, o una tarjeta de generador de pulso que se conecta a un PLC. Independientemente de su forma, este componente es crucial para la operación del motor.

3. Motor Driver:

El controlador del motor consta de cuatro partes clave:

• Lógica para el control de fase: esta unidad lógica recibe pulsos del indexador y determina qué fase del motor debe activarse. Energizar las fases debe seguir una secuencia específica para garantizar un funcionamiento adecuado del motor.

• Fuente de alimentación lógica: este es un suministro de bajo voltaje que alimenta los circuitos integrados (ICS) dentro del controlador, que generalmente funciona alrededor de 5 voltios, en función del conjunto o diseño de chips.

• Fuente de alimentación del motor: este suministro proporciona el voltaje necesario para alimentar el motor, generalmente alrededor de 24 V CC, aunque puede ser mayor dependiendo de la aplicación.

• Amplificador de potencia: este componente consta de transistores que permiten que la corriente fluya a través de las fases del motor. Estos transistores se encienden y apagan en la secuencia correcta para facilitar el movimiento del motor.

4. Cargar:

Finalmente, todos estos componentes funcionan juntos para mover la carga, que podría ser un tornillo de plomo, un disco o una cinta transportadora, dependiendo de la aplicación específica.

Tipos de motores paso a paso

Hay tres tipos principales de motores paso a paso:

Motores de paso a paso de reticencia variable (VR)

Estos motores cuentan con dientes en el rotor y el estator, pero no incluyen un imán permanente. Como resultado, carecen de par de detención, lo que significa que no mantienen su posición cuando no están energizados.

Motores paso a paso de imán permanente (PM)

Los motores PM Stepper tienen un imán permanente en el rotor pero no tienen dientes. Si bien generalmente exhiben menos precisión en los ángulos de paso, sí proporcionan un par de detención, lo que les permite mantener la posición cuando la potencia se apaga.

Motores de paso híbrido

Besfoc se especializa exclusivamente en híbrido motor paso a paso s. Estos motores fusionan las propiedades magnéticas de los imanes permanentes con el diseño dentado de motores de reticencia variable. El rotor está magnetizado axialmente, lo que significa que en una configuración típica, la mitad superior es un polo norte y la mitad inferior es un polo sur.

El rotor consta de dos tazas dentadas, cada una con 50 dientes. Estas tazas se compensan con 3.6 °, lo que permite un posicionamiento preciso. Cuando se ve desde arriba, puede ver que un diente en la copa del polo norte se alinea con un diente en la copa del polo sur, creando un sistema de engranaje efectivo.

Los motores paso a paso híbridos funcionan en una construcción de dos fases, con cada fase que contiene cuatro polos separados a 90 °. Cada polo en una fase se enrolla de tal manera que los postes de 180 ° de separación tienen la misma polaridad, mientras que las polaridades son opuestas para esos 90 ° de separación. Al revertir la corriente en cualquier fase, la polaridad del polo del estator correspondiente también se puede revertir, lo que permite que el motor convierta cualquier polo del estator en un polo norte o sur.

El rotor del motor paso a paso cuenta con 50 dientes, con un tono de 7.2 ° entre cada diente. A medida que el motor opera, la alineación de los dientes del rotor con los dientes del estator puede variar, específicamente, puede compensarse con tres cuartos de paso de dientes, medio tono de dientes o un cuarto de paso de dientes. Cuando el motor pasa, naturalmente toma el camino más corto para realinearse en sí mismo, lo que se traduce en un movimiento de 1.8 ° por paso (ya que 1/4 de 7.2 ° es igual a 1.8 °).

Par y precisión en Los motores paso a paso están influenciados por el número de postes (dientes). En general, un recuento de postes más alto conduce a un mejor par y precisión. Besfoc ofrece 'alta resolución ' motores paso a paso, que tienen la mitad del tono de los dientes de sus modelos estándar. Estos rotores de alta resolución tienen 100 dientes, lo que resulta en un ángulo de 3.6 ° entre cada diente. Con esta configuración, un movimiento de 1/4 de un tono dental corresponde a un paso más pequeño de 0.9 °.

Como resultado, los modelos 'alta resolución ' proporcionan el doble de la resolución de los motores estándar, logrando 400 pasos por revolución en comparación con 200 pasos por revolución en los modelos estándar. Los ángulos de paso más pequeños también conducen a vibraciones más bajas, ya que cada paso es menos pronunciado y más gradual.

Estructura

El siguiente diagrama ilustra una sección transversal de un motor paso a paso de 5 fases. Este motor consta principalmente de dos partes principales: el estator y el rotor. El rotor en sí está compuesto por tres componentes: copa de rotor 1, copa de rotor 2 y un imán permanente. El rotor está magnetizado en la dirección axial; Por ejemplo, si la copa de rotor 1 se designa como el Polo Norte, la copa de rotor 2 será el Polo Sur.

El estator cuenta con 10 postes magnéticos, cada uno equipado con dientes pequeños y devanados correspondientes. Estos devanados están diseñados para que cada uno esté conectado al devanado de su polo opuesto. Cuando la corriente fluye a través de un par de devanados, los postes que conectan magnetizan en la misma dirección, ya sea norte o sur.

Cada par de polos opuestos forma una fase del motor. Dado que hay 10 postes magnéticos en total, esto da como resultado cinco fases distintas dentro de esta 5 fases motor paso a paso.

Es importante destacar que cada taza de rotor tiene 50 dientes a lo largo de su perímetro exterior. Los dientes en la copa del rotor 1 y la copa del rotor 2 se desplazan mecánicamente entre sí por la mitad de un tono de diente, lo que permite una alineación y movimiento precisos durante la operación.

Veloz

Comprender cómo leer una curva de velocidad de velocidad es crucial, ya que proporciona información sobre lo que un motor es capaz de lograr. Estas curvas representan las características de rendimiento de un motor específico cuando se combinan con un controlador en particular. Una vez que el motor está operativo, su salida de par está influenciada por el tipo de unidad y el voltaje aplicado. Como resultado, el mismo motor puede exhibir curvas de torque de velocidad significativamente diferentes dependiendo del controlador utilizado.

BESFOC proporciona estas curvas de torque de velocidad como referencia. Si utiliza un motor con un controlador que tiene clasificaciones de voltaje y corriente similares, puede esperar un rendimiento comparable. Para obtener una experiencia interactiva, consulte la curva de velocidad de velocidad que se proporciona a continuación:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Para operar dentro de la región entre el tirón y el torque de extracción, el motor debe comenzar inicialmente en la región de inicio/parada. A medida que el motor comienza a funcionar, la velocidad de pulso aumenta gradualmente hasta que se logra la velocidad deseada. Para detener el motor, la velocidad disminuye hasta que cae por debajo de la curva de torque de extracción.

El par es directamente proporcional a la corriente y el número de giros de alambre en el motor. Para aumentar el torque en un 20%, la corriente también debe aumentar en aproximadamente un 20%. Por el contrario, para disminuir el par en un 50%, la corriente debe reducirse en un 50%.

Sin embargo, debido a la saturación magnética, no hay ningún beneficio en aumentar la corriente más allá del doble de la corriente nominal, ya que más allá de este punto, los aumentos adicionales no mejorarán el par. Operar alrededor de diez veces la corriente nominal plantea el riesgo de desmagnetizar el rotor.

Todos nuestros motores están equipados con aislamiento de clase B, que puede soportar temperaturas de hasta 130 ° C antes de que el aislamiento comience a degradarse. Para garantizar la longevidad, recomendamos mantener un diferencial de temperatura de 30 ° C desde el interior hacia el exterior, lo que significa que la temperatura del caso exterior no debe exceder los 100 ° C.

La inductancia juega un papel importante en el rendimiento de torque de alta velocidad. Explica por qué los motores no exhiben niveles de torque infinitamente altos. Cada devanado del motor tiene valores distintos de inductancia y resistencia. La inductancia medida en Henrys, dividida por la resistencia en ohmios, da como resultado una constante de tiempo (en segundos). Esta constante de tiempo indica cuánto tiempo tarda la bobina en alcanzar el 63% de su corriente nominal. Por ejemplo, si el motor está clasificado por 1 amperios, después de una constante de tiempo, la bobina alcanzará aproximadamente 0,63 amperios. Por lo general, la bobina tarda alrededor de cuatro o cinco para que la bobina alcance la corriente completa (1 amperios). Dado que el torque es proporcional a la corriente, si la corriente solo alcanza el 63%, el motor producirá aproximadamente el 63% de su par máximo después de una constante tiempo.

A bajas velocidades, este retraso en la acumulación de corriente no es un problema ya que la corriente puede ingresar y salir de manera efectiva de las bobinas rápidamente, lo que permite que el motor entregue su par nominal. Sin embargo, a altas velocidades, la corriente no puede aumentar lo suficientemente rápido antes de que se cambien la siguiente fase, lo que resulta en un torque reducido.

Impacto de voltaje del conductor

El voltaje del conductor afecta significativamente el rendimiento de alta velocidad de un motor paso a paso . Una relación más alta de voltaje de accionamiento al voltaje del motor conduce a capacidades mejoradas de alta velocidad. Esto se debe a que los voltajes elevados permiten que la corriente fluya hacia los devanados más rápidamente que el umbral del 63% discutido anteriormente.

Vibración

Cuando un motor paso a paso pasa de un paso al siguiente, el rotor no se detiene instantáneamente en la posición objetivo. En cambio, se mueve más allá de la posición final, luego se extrae, sobrepasando en la dirección opuesta, y continúa oscilando de un lado a otro hasta que finalmente se detiene. Este fenómeno, denominado 'sonando, ' ocurre con cada paso que toma el motor (vea el diagrama interactivo a continuación). Al igual que un cable de bungee, el impulso del rotor lo lleva más allá de su punto de parada, lo que hace que 'rebote' antes de establecerse en reposo. En muchos casos, sin embargo, se instruye al motor para que se mueva al siguiente paso antes de que se haya detenido por completo.

Los gráficos a continuación ilustran el comportamiento de timbre de un motor paso a paso en varias condiciones de carga. Cuando el motor se descarga, exhibe un sonido significativo, lo que se traduce en una mayor vibración. Esta vibración excesiva puede provocar el estancamiento del motor cuando está descargada o ligeramente cargada, ya que puede perder la sincronización. Por lo tanto, es esencial probar siempre un motor paso a paso con una carga apropiada.

Los otros dos gráficos representan el rendimiento del motor cuando se cargan. Cargar adecuadamente el motor ayuda a estabilizar su funcionamiento y reducir la vibración. Idealmente, la carga debe requerir entre 30% y 70% de la salida de par máximo del motor. Además, la relación de inercia de la carga al rotor debe caer entre 1: 1 y 10: 1. Para movimientos más cortos y rápidos, es preferible que esta relación esté más cerca de 1: 1 a 3: 1.

Asistencia de Besfoc

Los especialistas e ingenieros de aplicaciones de BESFOC están disponibles para ayudar con el tamaño adecuado del motor.

Resonancia y vibración

A El motor paso a paso experimentará vibraciones significativamente mayores cuando la frecuencia de pulso de entrada coincida con su frecuencia natural, un fenómeno conocido como resonancia. Esto a menudo ocurre alrededor de 200 Hz. En Resonance, el sobregiro y la subestimación del rotor se amplifican en gran medida, lo que aumenta la probabilidad de faltar pasos. Si bien la frecuencia resonante específica puede variar con la inercia de la carga, generalmente ronda los 200 Hz.

Pérdida de paso en motores de 2 fases

Los motores paso a paso de 2 fases solo pueden perder pasos en grupos de cuatro. Si nota que la pérdida de paso que ocurre en múltiplos de cuatro, indica que las vibraciones están causando que el motor pierda la sincronización o que la carga puede ser excesiva. Por el contrario, si los pasos perdidos no están en múltiplos de cuatro, hay una fuerte indicación de que el recuento de pulsos es incorrecto o el ruido eléctrico influye en el rendimiento.

Mitigación de resonancia

Varias estrategias pueden ayudar a mitigar los efectos de resonancia. El enfoque más simple es evitar operar a la velocidad resonante por completo. Dado que 200 Hz corresponde a aproximadamente 60 rpm para un motor de 2 fases, no es una velocidad extremadamente alta. Mayoría Los motores paso a paso tienen una velocidad de inicio máxima de alrededor de 1000 pulsos por segundo (PPS). Por lo tanto, en muchos casos, puede iniciar la operación del motor a una velocidad más alta que la frecuencia resonante.

Si necesita iniciar el motor a una velocidad que está por debajo de la frecuencia resonante, es importante acelerar rápidamente a través del rango de resonancia para minimizar los efectos de la vibración.

Reducir el ángulo de paso

Otra solución efectiva es usar un ángulo de paso más pequeño. Los ángulos de pasos más grandes tienden a dar como resultado una mayor sobreimpresión y subsistencia. Si el motor tiene una corta distancia para viajar, no generará suficiente fuerza (par) para sobrepasar significativamente. Al reducir el ángulo de paso, el motor experimenta menos vibración. Esta es una razón por la cual las técnicas de medias escalas y microstapes son tan efectivas para reducir las vibraciones.

Asegúrese de seleccionar el motor según los requisitos de carga. El tamaño del motor adecuado puede conducir a un mejor rendimiento general.

Usando amortiguadores

Los amortiguadores son otra opción a considerar. Estos dispositivos se pueden instalar en el eje posterior del motor para absorber parte de la energía vibratoria, lo que ayuda a suavizar el funcionamiento de un motor vibrante de manera rentable.

Motores paso a paso de 5 fases

Un avance relativamente nuevo en La tecnología del motor paso a paso  es el motor paso a paso de 5 fases. La diferencia más notable entre los motores de 2 fases y 5 fases (ver el diagrama interactivo a continuación) es el número de polos del estator: los motores de 2 fases tienen 8 polos (4 por fase), mientras que los motores de 5 fases cuentan con 10 polos (2 por fase). El diseño del rotor es similar al de un motor de 2 fases.

En un motor de 2 fases, cada fase mueve el rotor por 1/4 de tono dental, mientras que en un motor de 5 fases, el rotor mueve 1/10 de un tono de diente debido a su diseño. Con un tono dental de 7.2 °, el ángulo de paso para el motor de 5 fases se convierte en 0.72 °. Esta construcción permite que el motor de 5 fases alcance 500 pasos por revolución, en comparación con los 200 pasos del motor de 2 fases por revolución, proporcionando una resolución 2.5 veces mayor que la del motor de 2 fases.

Una resolución más alta conduce a un ángulo de paso más pequeño, lo que reduce significativamente la vibración. Dado que el ángulo de paso del motor 5 fase es 2.5 veces más pequeño que el del motor de 2 fases, experimenta un sonido y vibraciones mucho más bajas. En ambos tipos de motores, el rotor debe sobrepasar o subojar en más de 3.6 ° para perder pasos. Con el ángulo paso del motor de 5 fases de solo 0.72 °, se vuelve casi imposible para el motor sobrepasar o subrayar por tal margen, lo que resulta en una muy baja probabilidad de perder la sincronización.

Métodos de manejo

Hay cuatro métodos principales de accionamiento para motor paso a paso s:

1. Wave Drive (paso completo)

2. 2 fases en (paso completo)

3. Fases 1-2 en (medio paso)

4. Microstep

Manejo de olas

En el siguiente diagrama, el método de unidad de onda se simplifica para ilustrar sus principios. Cada giro de 90 ° representado en la ilustración representa 1.8 ° de rotación del rotor en un motor real.

En el método de accionamiento de onda, también conocido como el método 1 fase en, solo una fase se energiza a la vez. Cuando se activa la fase A, crea un Polo Sur que atrae al Polo Norte del rotor. Luego, la fase A se apaga y la fase B se enciende, lo que hace que el rotor gire 90 ° (1.8 °), y este proceso continúa con cada fase energizada individualmente.

La unidad de onda funciona con una secuencia eléctrica de cuatro pasos para rotar el motor.

 

2 fases en

En el método de accionamiento '2 en ', ambas fases del motor se energizan continuamente.

Como se ilustra a continuación, cada giro de 90 ° corresponde a una rotación del rotor de 1.8 °. Cuando las fases A y B se energizan como polos sur, el polo norte del rotor se siente por igual a ambos polos, lo que hace que se alinee directamente en el medio. A medida que avanza la secuencia y se activan las fases, el rotor girará para mantener la alineación entre los dos polos energizados.

El método '2 fases en ' funciona utilizando una secuencia eléctrica de cuatro pasos para rotar el motor.

Los motores estándar de 2 fases y 2 fases de BESFOC utilizan este método de unidad '2 fases en '.

La principal ventaja del método '2 en ' sobre el método '1 fase en ' es torque. En el método '1 en la fase en ', solo se activa una fase a la vez, lo que resulta en una sola unidad de torque que actúa sobre el rotor. En contraste, el método '2 en ' energiza ambas fases simultáneamente, produciendo dos unidades de torque. Un vector de par actúa en la posición de las 12 en punto y el otro en la posición de las 3 en punto. Cuando estos dos vectores de par se combinan, crean un vector resultante en un ángulo de 45 ° con una magnitud que es 41.4% mayor que la de un solo vector. Esto significa que el uso del método '2 Fases en ' nos permite lograr el mismo ángulo de paso que el método '1 en la fase en ' al tiempo que entrega un 41% más de torque.

Los motores de cinco fases, sin embargo, operan de manera algo diferente. En lugar de emplear el método '2 en ', utilizan el método '4 en las fases en '. En este enfoque, cuatro de las fases se activan simultáneamente cada vez que el motor da un paso.

Como resultado, el motor de cinco fases sigue una secuencia eléctrica de 10 pasos durante la operación.

Fases 1-2 en (medio paso)

El método '1-2 en ', también conocido como medio paso, combina los principios de los dos métodos anteriores. En este enfoque, primero energizamos la fase A, lo que hace que el rotor se alinee. Mientras mantiene la fase A energizada, activamos la fase B. En este punto, el rotor se atrae igualmente a ambos polos y se alinea en el medio, lo que resulta en una rotación de 45 ° (o 0.9 °). A continuación, apagamos la fase A mientras continuamos energizando la fase B, lo que permite que el motor dé otro paso. Este proceso continúa, alternando entre energizar una fase y dos fases. Al hacerlo, cortamos efectivamente el ángulo de paso por la mitad, lo que ayuda a reducir las vibraciones.

Para un motor de 5 fases, empleamos una estrategia similar al alternar entre 4 fases y 5 fases encendidas.

El modo de medio paso consiste en una secuencia eléctrica de ocho pasos. En el caso de un motor de cinco fases utilizando el método '4-5 en ', el motor atraviesa una secuencia eléctrica de 20 pasos.

Microstep

(Se puede agregar más información sobre el microspapado si es necesario).

Microses

El microspapado es una técnica utilizada para hacer que los pasos más pequeños sean aún más finos. Cuanto más pequeños sean los pasos, mayor será la resolución y mejor las características de vibración del motor. En el microspapado, una fase no está completamente encendida ni completamente apagada; En cambio, está parcialmente energizado. Las ondas sinusoidal se aplican tanto a la fase A como a la fase B, con una diferencia de fase de 90 ° (o 0.9 ° en una fase de cinco fase motor paso a paso ).

Cuando la potencia máxima se aplica a la fase A, la fase B está en cero, lo que hace que el rotor se alinee con la fase A. A medida que disminuye la corriente a la fase A, la corriente a la fase B aumenta, lo que permite que el rotor tome pequeños pasos hacia la fase B. Este proceso continúa a medida que los ciclos actuales entre las dos fases, lo que resulta en un movimiento de microstagueo liso.

Sin embargo, el microspapado presenta algunos desafíos, principalmente con respecto a la precisión y el par. Dado que las fases solo están parcialmente energizadas, el motor generalmente experimenta una reducción de par de aproximadamente el 30%. Además, debido a que el diferencial de torque entre los pasos es mínimo, el motor podría tener dificultades para superar una carga, lo que puede dar lugar a situaciones en las que se ordena al motor que mueva varios pasos antes de que realmente comience a moverse. En muchos casos, la incorporación de codificadores es necesaria para crear un sistema de circuito cerrado, aunque esto se suma al costo general.

Sistemas de motor paso a paso

Sistemas de bucle cerrado
sistemas de bucle abierto
de

Bucle abierto

Los motores paso a paso se diseñan típicamente como sistemas de bucle abierto. En esta configuración, un generador de pulso envía pulsos al circuito de secuenciación de fase. El secuenciador de fase determina qué fases deben activarse o desactivarse, como se describió anteriormente en los métodos de paso y medio paso completo. El secuenciador controla los FET de alta potencia para activar el motor.

Sin embargo, en un sistema de bucle abierto, no hay verificación de la posición, lo que significa que no hay forma de confirmar si el motor ha ejecutado el movimiento comandado.

Bucle cerrado

Uno de los métodos más comunes para implementar un sistema de circuito cerrado es agregar un codificador al eje posterior de un motor de doble eje. El codificador consiste en un disco delgado marcado con líneas que gira entre un transmisor y un receptor. Cada vez que una línea pasa entre estos dos componentes, genera un pulso en las líneas de señal.

Estos pulsos de salida se vuelven al controlador, lo que mantiene un recuento de ellos. Típicamente, al final de un movimiento, el controlador compara el número de pulsos que envió al controlador con el número de pulsos recibidos del codificador. Se ejecuta una rutina específica por la cual, si los dos recuentos difieren, el sistema se ajusta para corregir la discrepancia. Si los recuentos coinciden, indica que no ha ocurrido ningún error, y el movimiento puede continuar sin problemas.

Descubreos de los sistemas de circuito cerrado

El sistema de circuito cerrado viene con dos inconvenientes principales: costo (y complejidad) y tiempo de respuesta. La inclusión de un codificador se suma al gasto general del sistema, junto con la mayor sofisticación del controlador, que contribuye al costo total. Además, debido a que las correcciones se realizan solo al final de un movimiento, esto puede introducir demoras en el sistema, lo que potencialmente ralentiza los tiempos de respuesta.

Sistema de servo

Una alternativa a los sistemas paso a paso de circuito cerrado es un servo sistema. Los sistemas de servo generalmente usan motores con un recuento de postes bajo, lo que permite un rendimiento de alta velocidad pero carece de capacidad de posicionamiento inherente. Para convertir un servo en un dispositivo posicional, se necesitan mecanismos de retroalimentación, a menudo utilizando un codificador o resolutor junto con bucles de control.

En un sistema de servo, el motor se activa y se desactiva hasta que el resolutor indica que se ha alcanzado una posición específica. Por ejemplo, si el servo recibe instrucciones de mover 100 revoluciones, comienza con el recuento de resolución en cero. El motor funciona hasta que el recuento de resolución alcanza 100 revoluciones, momento en el que se apaga. Si hay algún cambio posicional, el motor se reactiva para corregir la posición.

La respuesta del servo a los errores posicionales está influenciada por una configuración de ganancia. Una configuración de alta ganancia permite que el motor reaccione rápidamente a los cambios en el error, mientras que una configuración de baja ganancia da como resultado una respuesta más lenta. Sin embargo, ajustar la configuración de ganancia puede introducir retrasos en el sistema de control de movimiento, lo que afecta el rendimiento general.

Sistemas de motor paso a paso de bucle cerrado de Alphastep

Alphastep es el innovador de Besfoc Solución del motor paso a paso  , con un resolución integrado que ofrece comentarios de posición en tiempo real. Este diseño asegura que la posición exacta del rotor se conozca en todo momento, mejorando la precisión y la confiabilidad del sistema.

Sistemas de motor paso a paso de bucle cerrado de Alphastep

El controlador Alphastep presenta un contador de entrada que rastrea todos los pulsos enviados a la unidad. Simultáneamente, la retroalimentación del resolución se dirige a un contador de posición del rotor, lo que permite un monitoreo continuo de la posición del rotor. Cualquier discrepancia se registra en un mostrador de desviación.

Por lo general, el motor funciona en modo de bucle abierto, generando vectores de torque para que el motor siga. Sin embargo, si el contador de desviación indica una discrepancia superior a ± 1.8 °, el secuenciador de fase activa el vector de par en la sección superior de la curva de desplazamiento de torque. Esto genera un torque máximo para realinear el rotor y volver al sincronismo. Si el motor está apagado por varios pasos, el secuenciador energiza múltiples vectores de torque en el extremo superior de la curva de desplazamiento de par. El controlador puede manejar las condiciones de sobrecarga por hasta 5 segundos; Si no puede restaurar el sincronismo dentro de este plazo, se activa una falla y se emite una alarma.

Una característica notable del sistema Alphastep es su capacidad para hacer correcciones en tiempo real para los pasos perdidos. A diferencia de los sistemas tradicionales que esperan hasta el final de un movimiento para corregir cualquier error, el controlador Alphastep toma medidas correctivas tan pronto como el rotor cae fuera del rango de 1.8 °. Una vez que el rotor está de vuelta dentro de este límite, el controlador vuelve a abrir el modo de bucle y reanuda las energizaciones de fase apropiadas.

El gráfico acompañante ilustra la curva de desplazamiento de torque, destacando los modos operativos del sistema: circuito abierto y circuito cerrado. La curva de desplazamiento de par representa el par generado por una sola fase, logrando un par máximo cuando la posición del rotor se desvía en 1.8 °. Solo se puede perder un paso si el rotor sobrepasa en más de 3.6 °. Debido a que el controlador toma el control del vector de par siempre que la desviación excede 1.8 °, es poco probable que el motor pierda pasos a menos que experimente una sobrecarga que dura más de 5 segundos.

Precisión del paso de Alphastep

Muchas personas creen erróneamente que la precisión del paso del motor Alphastep es ± 1.8 °. En realidad, el Alphastep tiene una precisión de 5 minutos de arco (0.083 °). El conductor maneja los vectores de par cuando el rotor está fuera del rango de 1.8 °. Una vez que el rotor cae dentro de este rango, los dientes del rotor se alinean con precisión con la generación del vector de par. El Alphastep asegura que el diente correcto se alinee con el vector de torque activo.

La serie Alphastep viene en varias versiones. BESFOC ofrece modelos redondos y engranados con múltiples relaciones de engranajes para mejorar la resolución y el par o para minimizar la inercia reflejada. La mayoría de las versiones se pueden equipar con un freno magnético a prueba de fallas. Además, BESFOC proporciona una versión de 24 VDC llamada la serie ASC.

Conclusión

En conclusión, los motores paso a paso son altamente adecuados para posicionar aplicaciones. Permiten un control preciso de la distancia y la velocidad simplemente variando el conteo y la frecuencia del pulso. Su alto recuento de polos permite la precisión, incluso cuando se opera en modo de bucle abierto. Cuando se produce correctamente para una aplicación específica, un El motor paso a paso no perderá los pasos. Además, debido a que no requieren retroalimentación posicional, los motores paso a paso son una solución rentable.