Adım motorları, birçok hareket ve konum kontrol uygulaması için en iyi seçimdir. Çok çeşitli boyut ve tork değerlerinde mevcuttur ve üst düzey servo motorlardan önemli ölçüde daha ucuzdur. Öyleyse, geri besleme cihazları ekleyerek adım motorlarının performansını servo motorların performansına yükseltmenin yollarından bahsedelim. Geri beslemeli adım motorları, servo motorların tam bir alternatifi olmasa da, birçok gerçek dünya uygulaması için güvenilir bir alternatif sunabilirler. Bu hareket tasarımı çözümleri, bütçenizi zorlamadan makine performansını artırır.

Adım motorunun avantajları ve dezavantajları

Adım motorları, sürekli dönen bir hareket yerine ayrı adımlarla hareket eden fırçasız DC elektrik motorlarıdır. Bu adım hareketleri, statordaki bir dizi elektromanyetik bobin tarafından oluşturulan manyetik alan kaymalarıyla sağlanır. Adım motorunun çalışması, aşağıdakilere bağlıdır:kontrolör— motorun stator bobinlerine kademeli hareketleri tetikleyen bir dizi akım besleyen elektronik bir cihaz. Kontrolörün yetenekleri, motor performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

Piyasada çeşitli step motor tipleri mevcuttur, ancak en yaygın olanları iyi çözünürlük (devir başına 200 adım veya daha iyi), hatırı sayılır düşük hız torku, sağlam yapı, uzun hizmet ömrü ve nispeten düşük maliyet sunar. Ancak, bazı sınırlamaları da vardır. Tork çıkışı daha yüksek dönüş hızlarında düşer ve (basit kontrolörlerle) step motorlar çınlamaya, yani yüksek frekanslı titreşimlere maruz kalabilir. En büyük dezavantajı, konumlandırma uygulamalarında bile temel step motor sistemlerinin açık devre kontrolü altında çalışmasıdır.

Adım motorları, kontrol ünitesinden gelen belirli sayıda adım atma talimatlarına yanıt verir; ancak bu hareketin tamamlanıp tamamlanmadığına dair kontrol ünitesine herhangi bir geri bildirim göndermez. Dolayısıyla, motor istenen adım hareketlerini tamamlayamazsa, kontrol ünitesinin gerçekleştirdiği adımlar arasında giderek artan bir tutarsızlık ortaya çıkabilir.varsayarmotor milinin dönüş pozisyonu vedoğruŞaftın (ve bağlı yüklerin veya tahrik mekanizmalarının) konumu. Bu tür uyumsuzluklar, motorun torku mekanik direnci aşmaya yetmediğinde meydana gelir... ve aslında bu uyumsuzluklar, motorun tork-çıkış kapasitelerinin sınırlı olduğu yüksek devirlerde önemli bir sorun haline gelebilir. Bu nedenle tasarım mühendisleri, en zorlu hareket profilleri dışında her şey için aşırı büyük ve ağır adım motoru seçimlerine yol açsa bile, adımların atlanmasını önlemek için genellikle adım motorlarını gereğinden fazla belirlerler.

Bir diğer dezavantajı ise, geleneksel olarak kullanılan bir adım motoru durduğunda, adım motoru şaftını yerinde tutmak için motor sargılarından akım geçmesi gerekmesidir. Bu, elektrik enerjisi tüketir ve motor sargılarını ve çevresindeki alt bileşenleri ısıtır.

Güvenilir konumlandırma için adım motor sistemlerine ilişkin geri bildirim

Şaft konumu geri bildirimi almak için bir adım motoru sistemine kodlayıcı eklemek, kontrol döngüsünü esasen kapatır. Bu geri bildirim cihazlarının eklenmesi, genel sistem maliyetini artırır, ancak servo motora geçiş kadar büyük bir artışa neden olmaz.

Kodlayıcı geri bildirimi eklemenin bir yaklaşımı, şu şekilde çalışmaktır:taşı ve doğrulamod. Bu durumda, adım motorunun kuyruk miline basit bir artımlı kodlayıcı eklenir. Kontrolör motora adım komutları verdiğinde, kodlayıcı sürekli olarak kontrolöre komut edilen hareketlerin gerçekleştiğini doğrular. Motor istenen adım sayısını tamamlayamazsa, kontrolör motor istenen konuma ulaşana kadar daha fazla adım talep edebilir. Daha gelişmiş kontrolörler ayrıca, bu ekstra adımları oluşturmak için torku artırmanın bir yolu olarak motora giden faz akımını artırır.

Bu tür hareket ve doğrulama düzeneklerinde kullanılan kodlayıcıların çözünürlükleri genellikle devir başına 200 konumun birkaç katıdır.

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 küçük verimlilik iyileştirmeleri için motora verilen tutma akımlarını hassas bir şekilde ayarlamasına yardımcı olabileceğini unutmayın... ancak genel enerji tüketimi hala yüksek olma eğilimindedir.

Mutlak enkoderlerle kapalı devre adım kontrolü

Kritik konum kontrol uygulamaları için biraz daha gelişmiş bir seçenek de, çok turlu mutlak enkoderler kullanan tam kapalı devre kontroldür. Burada kullanılan enkoderler, aşağıdakileri izlemek için bir adım motorunun kuyruk miline bağlanır:

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

Bu konfigürasyonda, adım motoru yüksek kutuplu fırçasız DC (BLDC) motor gibi kontrol edilir... ve kodlayıcı, kontrolöre sürekli olarak konum geri bildirimi sağlar. Motora sağlanan tutma akımı, belirli bir konum toleransı dahilinde konumu korumak için gereken miktara tam olarak uyarlanır. Fırçasız servo motor gibi kontrol edilen bir adım motoru, enerji açısından verimlidir ve gerçek bir BLDDC servo motordan daha ucuzdur. Öyleyse, neden tüm BLDDC servo uygulamaları için düşük maliyetli adım motorları kullanmıyoruz?

Kapalı devre servo sistemlerinde kullanılan adım motorları, gerçek BLDC servo motorlarda bulunmayan fiziksel bir sınırlamaya sahiptir. Daha spesifik olarak, bu şekilde çalıştırılan adım motorları esasen 50 kutuplu fırçasız motorlar gibi çalışır, bu nedenle servo motorlarla elde edilebilecek devir sayılarına ulaşamazlar. Ayrıca, adım motorlarının rotorları, eşdeğer güçteki gerçek BLDC servo motorlarının rotorlarından daha yüksek ataletli olduğundan aynı ivmeleri sağlayamazlar.

Bir adım motoru bldc modunda kullanıldığında, kodlayıcı hayati bir işlem gerçekleştirirdeğiştirmeRol — motor şaftının tam dönüş konumunu raporlamak... bu da kontrolörün, gerektiğinde sürekli dönüş için uygun stator elektromıknatıs setini enerjilendirmesini sağlar. Ayrıca, hassas mutlak kodlayıcılar, gelişmiş mikro adım kontrolörlerinin, daha basit adım motoru sistemlerinde oluşan çınlamayı (titreşimi) azaltmak için faz akımını hassas bir şekilde ayarlamasına da yardımcı olabilir.