Métodos para aumentar a precisión nos motores paso a paso

É ben sabido no campo da enxeñaría que as tolerancias mecánicas teñen un efecto importante na precisión e exactitude de calquera tipo de dispositivo imaxinable, independentemente do seu uso. Este feito tamén é certo paramotores paso a pasoPor exemplo, un motor paso a paso estándar ten un nivel de tolerancia de aproximadamente ±5 por cento de erro por paso. Por certo, estes erros non son acumulativos. A maioría dos motores paso a paso móvense 1,8 graos por paso, o que resulta nun rango de erro potencial de 0,18 graos, aínda que esteamos a falar duns 200 pasos por rotación (véxase a Figura 1).

Motores paso a paso bifásicos - Serie GSSD

Pasos en miniatura para maior precisión

Cunha precisión estándar, non acumulativa, de ±5 por cento, a primeira e máis lóxica forma de aumentar a precisión é micropasar o motor. O micropasar é un método de control de motores paso a paso que consegue non só unha maior resolución, senón tamén un movemento máis suave a baixas velocidades, o que pode ser unha gran vantaxe nalgunhas aplicacións.

Comecemos co noso ángulo de paso de 1,8 graos. Este ángulo de paso significa que, a medida que o motor reduce a velocidade, cada paso convértese nunha porción maior do conxunto. A velocidades cada vez máis lentas, o tamaño de paso relativamente grande provoca engrenaxes no motor. Unha forma de aliviar esta diminución da suavidade de funcionamento a velocidades lentas é reducir o tamaño de cada paso do motor. Aquí é onde os micropasos se converten nunha alternativa importante.

O micropaso conséguese mediante a modulación por ancho de pulso (PWM) para controlar a corrente aos enrolamentos do motor. O que ocorre é que o controlador do motor envía dúas ondas sinusoidais de tensión aos enrolamentos do motor, cada unha das cales está 90 graos desfasada coa outra. Así, mentres a corrente aumenta nun enrolamento, diminúe no outro enrolamento para producir unha transferencia gradual de corrente, o que resulta nun movemento máis suave e unha produción de par máis consistente que a que se obtería cun control estándar de paso completo (ou mesmo de medio paso común) (véxase a Figura 2).

eixo únicocontrolador de motor paso a paso + controlador funciona

Ao decidir un aumento da precisión baseado no control de micropasos, os enxeñeiros deben considerar como isto afecta ao resto das características do motor. Aínda que a suavidade da entrega de par, o movemento a baixa velocidade e a resonancia poderían mellorar mediante micropasos, as limitacións típicas no control e no deseño do motor impiden que alcancen as súas características xerais ideais. Debido ao funcionamento dun motor paso a paso, os accionamentos de micropasos só poden aproximarse a unha onda sinusoidal real. Isto significa que algo de ondulación de par, resonancia e ruído permanecerán no sistema aínda que cada un destes se reduza considerablemente nunha operación de micropasos.

Precisión mecánica

Outro axuste mecánico para gañar precisión no motor paso a paso é usar unha carga de inercia menor. Se o motor está conectado a unha gran inercia cando intenta parar, a carga provocará unha lixeira sobrerrotación. Dado que isto adoita ser un pequeno erro, pódese usar o controlador do motor para corrixilo.

Finalmente, volvemos ao controlador. Este método pode requirir certo esforzo de enxeñaría. Para mellorar a precisión, pode que queiras usar un controlador que estea optimizado especificamente para o motor que escolliches usar. Este é un método moi preciso para incorporar. Canto mellor sexa a capacidade do controlador para manipular a corrente do motor con precisión, maior precisión poderás obter do motor paso a paso que esteas a usar. Isto débese a que o controlador regula exactamente canta corrente reciben os enrolamentos do motor para iniciar o movemento paso a paso.

A precisión nos sistemas de movemento é un requisito común dependendo da aplicación. Comprender como funcionan conxuntamente os sistemas paso a paso para crear precisión permite a un enxeñeiro aproveitar as tecnoloxías dispoñibles, incluídas as que se empregan na creación dos compoñentes mecánicos de cada motor.