Adım motorları birçok hareket ve konum kontrol uygulaması için en iyi seçimdir. Çok çeşitli boyutlarda ve tork değerlerinde mevcuttur ve üst düzey servo motorlardan önemli ölçüde daha ucuzdur. O halde, geri bildirim cihazları ekleyerek adım motorlarının performansını servo motorların performansına yükseltmenin yollarından bahsedelim. Geri bildirim donanımlı adım motorları servo motorların tam bir alternatifi değildir, ancak birçok gerçek dünya uygulaması için güvenilir bir alternatif sağlayabilirler. Bu hareket tasarımı çözümleri, bankayı kırmadan makine performansını iyileştirir.

Adım motorunun faydaları ve dezavantajları ele alındı

Adım motorları, sürekli süpürme dönüş hareketi yerine ayrı adımlarla hareket eden fırçasız dc elektrik motorlarıdır. Bu adım hareketleri, statordaki elektromanyetik bobin setleri tarafından manyetik alan kaymaları tarafından yönlendirilir. Adım motorunun çalışması birkontrolör— motorun stator bobinlerine adım hareketlerini yönlendiren bir dizide akım veren elektronik bir cihaz. Kontrolörün yetenekleri motor performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

Birkaç tipte step motor mevcuttur, ancak en yaygın çeşitler iyi çözünürlük (devir başına 200 adım veya daha iyi) ve saygın düşük hızlı tork, sağlam yapı, uzun hizmet ömrü ve nispeten düşük maliyet sunar. Ancak, sınırlamaları vardır. Tork çıkışı daha yüksek dönüş hızlarında düşer ve (basit kontrolörlerle) step motorlar çınlamaya - yüksek frekanslı titreşimlere - maruz kalabilir. En büyük dezavantajı, konumlandırma uygulamalarında bile temel step motor sistemlerinin açık döngü kontrolü altında çalışmasıdır.

Adım motorları, denetleyiciden belirli sayıda adım atma talimatlarına yanıt verir — ancak bu hareketin tamamlanıp tamamlanmadığına dair denetleyiciye hiçbir geri bildirim göndermez. Bu nedenle, motor talep edilen adım hareketlerini tamamlayamazsa, denetleyicininvarsayarmotor şaftının dönme pozisyonu vedoğruşaftın (ve bağlı yüklerin veya tahrik edilen mekanizmaların) konumu. Bu tür uyumsuzluklar, motorun torku mekanik direnci aşmaya yetmediğinde meydana gelir... ve aslında, bu uyumsuzluklar yüksek devirlerde önemli bir sorun haline gelebilir, çünkü motor tork-çıktı kapasiteleri o zaman sınırlıdır. Bu nedenle tasarım mühendisleri genellikle adım motorlarını aşırı belirlerler — adımları kaçırmaktan kaçınmak için, en zorlu hareket profilleri dışında her şey için aşırı büyük ve ağır adım motoru seçimleri yapsa bile.

Bir diğer dezavantajı ise geleneksel olarak uygulanan bir adım motoru durduğunda, adım motoru şaftını konumunda tutmak için akımın motor sargılarından geçmesi gerekmesidir. Bu, elektrik gücü tüketir ve motor sargılarını ve çevresindeki alt bileşenleri ısıtır.

Güvenilir konumlandırma için adım motor sistemlerine ilişkin geri bildirim

Şaft pozisyonu geri bildirimi almak için bir adım motoru sistemine kodlayıcılar eklemek esasen kontrol döngüsünü kapatır. Bu geri bildirim cihazlarını eklemek genel sistem maliyetini artırır, ancak servo motora geçmek kadar değil.

Kodlayıcı geri bildirimi eklemenin bir yaklaşımı, şu şekilde çalışmaktır:taşı ve doğrulamod. Bu durumda, adım motorunun kuyruk miline basit bir artımlı kodlayıcı eklenir. Daha sonra denetleyici motora adım komutları verdiğinde, kodlayıcı sürekli olarak denetleyiciye komut edilen hareketlerin gerçekleştiğini doğrular. Motor istenen sayıda adımı tamamlayamazsa, denetleyici motor istenen konuma ulaşana kadar daha fazla adım isteyebilir. Daha gelişmiş denetleyiciler ayrıca, bu ekstra adımları yapmak için torku artırmanın bir yolu olarak motora faz akımını artırır.

Bu tür hareket-ve-doğrulama düzeneklerinde kullanılan kodlayıcılar genellikle devir başına 200 konumun birkaç katı olan çözünürlüklere sahiptir.

Hareket ve doğrulama modlarını kullanan kurulumların, büyük boyutlu motorların eklenmesinden yine de faydalanabileceğini, ancak basit açık döngü sistemlerinin gerektirdiği ölçüde büyük boyutlu olmayacağını unutmayın.

Ayrıca bu modun, akıllı kontrolörlerin durma sırasında verimliliği biraz artırmak için motora verilen tutma akımlarını ince ayarlamasına yardımcı olabileceğini unutmayın... ancak genel enerji tüketimi hala yüksek olma eğilimindedir.

Mutlak enkoderlerle kapalı devre adım kontrolü

Kritik pozisyon kontrol uygulamaları için bir diğer biraz daha sofistike seçenek, çok turlu mutlak kodlayıcılar kullanan tam kapalı devre kontrolüdür. Burada kullanılan kodlayıcılar, aşağıdakileri izlemek için bir adım motorunun kuyruk miline bağlanır:

1. Adım motorunun açısal konumu ve
2. Adım motorunun tam tur sayısı.

Bu yapılandırmada, adım motoru yüksek kutuplu fırçasız dc (bldc) motor gibi kontrol edilir... ve kodlayıcı sürekli olarak denetleyiciye konum geri bildirimi sağlar. Motora sağlanan tutma akımı daha sonra belirli bir konum toleransı içinde konumu korumak için gereken miktara göre tam olarak ayarlanır. Fırçasız servo motor gibi kontrol edilen bir adım motoru enerji açısından verimlidir ve gerçek bir bldc servo motordan daha ucuzdur. Öyleyse, neden tüm bldc servo uygulamaları için düşük maliyetli adım motorları kullanmıyorsunuz?

Kapalı devre servo sistemlerinde kullanılan adım motorları, gerçek BLDC servo motorlarında bulunmayan fiziksel bir sınırlamaya sahiptir. Daha spesifik olarak, bu şekilde çalıştırılan adım motorları esasen 50 kutuplu fırçasız motorlar gibi çalışır, bu nedenle servo motorlarla mümkün olan rpm'lere ulaşamaz. Ayrıca, adım motor rotorları eşdeğer güce sahip gerçek bldc servo motorlarından daha yüksek eylemsizliğe sahiptir... bu nedenle aynı ivmeleri sağlayamaz.

Bir adım motoru bldc modunda kullanıldığında, kodlayıcı hayati bir işlem gerçekleştirirceza indirimirol — motor şaftının tam döner pozisyonunu bildirir... bu da kontrolörün ihtiyaç halinde sürekli dönüş için uygun stator elektromıknatıs setini enerjilendirmesine olanak tanır. Ek olarak, hassas mutlak kodlayıcılar ayrıca gelişmiş mikro adımlama kontrolörlerinin daha temel adım motoru sistemlerinde oluşan çınlamayı (titreşimi) azaltmak için faz akımını ince ayarlamasına yardımcı olabilir.