폐쇄 루프 스테퍼 모터는 전통적인 스테퍼가 처리 할 수 ​​없기 때문에 일반적으로 서보가 수행하는 작업에 가장 적합한 선택 일 수 있습니다.

모든 유형의 모션 제어 프로세스를 설계 할 때 엔지니어가 내릴 수있는 더 중요한 결정 중 하나는 모터를 선택하는 것입니다. 유형과 크기 측면에서 올바른 모터를 얻는 것은 최종 기계의 작동 효율성에 필수적입니다. 또한 모터가 예산을 끊지 않도록하는 것은 항상 주요 관심사입니다.

결정을 내릴 때 대답해야 할 첫 번째 질문 중 하나는 다음과 같습니다. 어떤 유형의 모터가 가장 좋을까요? 응용 프로그램에는 고성능 서보 모터가 필요합니까? 저렴한 스피퍼가 더 좋을까요? 아니면 고려해야 할 세 번째 중간 도로 옵션이 있습니까?

답은 특정 응용 프로그램의 요구로 시작합니다. 주어진 애플리케이션에 이상적인 모터 유형을 결정하기 전에 해결해야 할 많은 요소가 있습니다.

요구 사항

모터는 분당 몇 사이클을 만들어야합니까? 얼마나 많은 토크가 필요합니까? 필요한 피크 속도는 얼마입니까?

이러한 중요한 질문은 주어진 마력이있는 모터를 선택하면 간단히 해결할 수 없습니다.

모터의 출력은 속도, 토크 및 상수의 곱셈으로 계산할 수있는 토크와 속도의 조합입니다.

그러나이 계산의 특성으로 인해 특정 전력 출력을 생성하는 토크와 속도의 여러 가지 조합이 있습니다. 따라서, 유사한 전력 등급을 가진 다른 모터는 그들이 제공하는 속도와 토크의 조합으로 인해 다르게 작동 할 수 있습니다.

엔지니어는 자신있게 작동하는 모터를 자신있게 선택하기 전에 특정 크기로드가 얼마나 빨리 움직여야하는지 알아야합니다. 수행되는 작업은 모터의 토크/속도 곡선에 속해야합니다. 이 곡선은 작동 중에 모터의 토크가 어떻게 다른지 보여줍니다. “최악의”가정을 사용하여 (즉, 작업에 필요한 최대/최소 토크 및 속도를 결정 함) 엔지니어는 선택한 모터에 충분한 토크/속도 곡선이 있다고 확신 할 수 있습니다.

부하의 관성은 모터를 선택하는 의사 결정 과정으로 다이빙하기 전에 해결해야 할 또 다른 요인입니다. 관성 비율은 계산되어야하며, 이는 부하 관성과 모터 관성의 비교입니다. 한 가지 경험 법칙에 따르면 부하 관성이 로터의 부하 관성이 10 배를 초과하면 모터를 조정하는 것이 더 어려울 수 있으며 성능이 저하 될 수 있습니다. 그러나이 규칙은 기술마다뿐만 아니라 공급 업체 및 공급 업체 및 제품에 이르기까지 다양합니다. 응용 프로그램이 얼마나 중요한지이 결정에 영향을 미칩니다. 일부 제품은 최대 30 대 1의 비율을 처리하는 반면 직접 드라이브는 최대 200 대 1까지 실행됩니다. 많은 사람들이 10 대 1 비율을 초과하는 모터 크기를 좋아하지 않습니다.

마지막으로, 하나의 특정 모터를 다른 모터보다 제한하는 물리적 한계가 있습니까? 모터는 다양한 모양과 크기로 제공됩니다. 경우에 따라 모터는 크고 부피가 크며 특정 크기의 모터를 수용 할 수없는 특정 작업이 있습니다. 최상의 유형의 모터에 대한 정보에 입각 한 결정을 내리기 전에 이러한 물리적 사양을 인식하고 이해해야합니다.

엔지니어가 속도, 토크, 마력, 부하 관성 및 물리적 한계와 같은 이러한 모든 질문에 대답하면 가장 효율적인 크기의 모터에서 제로가 0이 될 수 있습니다. 그러나 의사 결정 과정은 여기서 멈추지 않습니다. 엔지니어는 또한 어떤 유형의 모터가 응용 프로그램에 가장 잘 맞는 지 파악해야합니다. 수년 동안, 유형에 대한 선택은 대부분의 응용 분야의 두 가지 옵션 중 하나 인 서보 모터 또는 오픈 루프 스테퍼 모터로 요약되었습니다.

서보와 스테퍼

서보 및 오픈 루프 스테퍼 모터의 작동 원리는 비슷합니다. 그러나 주어진 애플리케이션에 이상적인 모터를 결정하기 전에 엔지니어가 이해해야하는 두 가지 사이에는 주요 차이점이 있습니다.

전통적인 서보 시스템에서 컨트롤러는 펄스 및 방향 또는 위치, 속도 또는 토크와 관련된 아날로그 명령을 통해 모터 드라이브에 명령을 보냅니다. 일부 컨트롤은 버스 기반 방법을 사용할 수 있으며, 최신 컨트롤에서는 일반적으로 이더넷 기반 통신 방법입니다. 그런 다음 드라이브는 모터의 각 단계에 적절한 전류를 보냅니다. 모터 피드백은 모터 드라이브와 필요한 경우 컨트롤러로 돌아갑니다. 드라이브는이 정보에 의존하여 모터를 올바르게 통근하고 모터 샤프트의 동적 위치에 대한 좋은 정보를 보냅니다. 따라서 서보 모터는 폐쇄 루프 모터로 간주되며 내장 인코더를 포함하며 위치 데이터는 종종 컨트롤러에 공급됩니다. 이 피드백은 컨트롤러가 모터에 대한 더 많은 제어를 제공합니다. 컨트롤러는 무언가가 실행되지 않는 경우 다양한 정도의 작업을 조정할 수 있습니다. 이러한 유형의 중요한 정보는 오픈 루프 스테퍼 모터가 제공 할 수없는 이점입니다.

Stepper Motors는 또한 거리 이동과 속도를 지시하기 위해 모터 드라이브로 전송 된 명령에서 작동합니다. 일반적 으로이 신호는 단계 및 방향 명령입니다. 그러나 Open-Loop Steppers는 연산자에게 피드백을 제공 할 수 없으므로 컨트롤은 상황을 올바르게 평가할 수 없으며 모터 작동을 개선하기 위해 조정할 수 없습니다.

예를 들어, 모터의 토크가 하중을 처리하기에 충분하지 않으면 모터가 특정 단계를 중단하거나 놓칠 수 있습니다. 이런 일이 발생하면 대상 위치에 맞지 않습니다. 스테퍼 모터의 오픈 루프 특성을 염두에두면,이 부정확 한 위치는 컨트롤러로 적절하게 다시 전달되지 않으므로 조정할 수 있습니다.

서보 모터는 효율성과 성능 측면에서 명확한 이점이있는 것 같습니다. 왜 누군가가 스테퍼 모터를 선택합니까? 몇 가지 이유가 있습니다. 가장 흔한 것은 가격입니다. 운영 예산은 설계 결정을 내릴 때 중요한 고려 사항입니다. 예산이 강화됨에 따라 불필요한 비용을 줄이려는 결정을 내려야합니다. 이것은 모터 자체의 비용을 의미 할뿐만 아니라 서보가 아닌 스테퍼 모터의 일상 및 비상 유지 보수는 저렴한 경향이 있습니다. 따라서 서보 모터의 이점이 비용을 정당화하지 않으면 표준 스테퍼 모터가 충분할 수 있습니다.

순전히 작동하는 관점에서 스테퍼 모터는 표준 서보 모터보다 사용하기가 훨씬 쉽습니다. 스테퍼 모터를 작동하는 것은 이해하기 훨씬 간단하고 구성하기 쉽습니다. 대부분의 직원은 운영을 과도하게 복제 할 이유가 없으면 단순하게 유지한다는 데 동의합니다.

두 가지 다른 모터 유형이 제공하는 장점은 매우 다릅니다. 3,000 rpm 이상의 속도와 높은 토크가있는 모터가 필요한 경우 서보 모터가 이상적입니다. 그러나 수백 rpm 이하의 속도 만 필요한 응용 프로그램의 경우 서보 모터가 항상 최선의 선택은 아닙니다. 서보 모터는 저속 애플리케이션에 과잉 일 수 있습니다.

저속 애플리케이션은 스테퍼 모터가 가능한 최상의 솔루션으로 빛나는 곳입니다. 스테퍼 모터는 멈출 때 반복 가능할뿐만 아니라 높은 토크를 제공하면서 저속으로 작동하도록 설계되었습니다. 이 디자인의 특성에 따르면 스테퍼 모터는 제어하고 속도 한계까지 달릴 수 있습니다. 일반적인 스테퍼 모터의 속도 한계는 일반적으로 1,000 rpm 미만인 반면 서보 모터는 최대 3,000 rpm 이상의 속도를 평가할 수 있습니다.

스테퍼의 크기가 올바르게 크기가 있으면 완벽한 선택이 될 수 있습니다. 그러나 스테퍼 모터가 오픈 루프 구성에서 실행되고 문제가 발생하면 연산자가 문제를 해결하는 데 필요한 모든 데이터를 얻지 못할 수 있습니다.

오픈 루프 문제 해결

지난 수십 년 동안 오픈 루프 스피퍼의 전통적인 문제를 해결하기 위해 몇 가지 다른 접근법이 제공되었습니다. 모터를 전원을 켜는 센서에 또는 애플리케이션 중에 여러 번 고급하는 것은 하나의 방법이었습니다. 간단하지만 이것은 작업 속도가 느려지고 정상적인 운영 프로세스에서 발생하는 문제를 캡처하지 않습니다.

모터가 실속되었는지 또는 위치를 벗어난 지 감지하기 위해 피드백을 추가하는 것이 또 다른 접근법입니다. 모션 컨트롤 회사의 엔지니어는 "스톨 감지"및 "위치 유지 보수"기능을 만들었습니다. 스테퍼 모터를 서보와 같은 처리하거나 최소한 멋진 알고리즘으로 모방하는 몇 가지 접근 방식이있었습니다.

서보와 오픈 루프 스테퍼 모터 사이의 그랜드 스펙트럼에서는 폐쇄 루프 스테퍼 모터 (Stepper Motor)로 알려진 다소 새로운 기술이 있습니다. 위치 정확도와 저속이 필요한 애플리케이션 문제를 해결하는 것이 가장 좋고 비용 의식적인 방법입니다. 고해상도 피드백 장치를 적용하여 루프를 닫으면 엔지니어는“두 세계의 최고”를 즐길 수 있습니다.

폐쇄 루프 스테퍼 모터는 스테퍼 모터의 모든 장점, 즉 사용 편의성, 단순성 및 정확한 정지로 저속으로 일관되게 실행할 수있는 기능을 제공합니다. 또한, 그들은 여전히 ​​피드백 기능 서보 모터를 제공합니다. 운 좋게도 서보의 가장 큰 단점 인 더 큰 가격표와 함께 제공 될 필요는 없습니다.

열쇠는 항상 Open-Loop Stepper Motors가 작동하는 방식입니다. 그들은 일반적으로 두 개의 코일, 때로는 5 개 코일을 가지고 있으며, 그 사이에 자기 균형을 유지하는 행위가 진행됩니다. 움직임은이 균형을 방해하여 모터의 샤프트가 전기적으로 뒤쳐 지지만 연산자는 그 뒤에 얼마나 멀리 떨어져 있는지 알 수 없습니다. 정지 지점은 오픈 루프 스텝퍼의 경우 반복 가능하지만 모든 하중에는 적합하지 않습니다. 스테퍼에 인코더를 넣고 폐쇄 루프로 만들면 동적 제어가 제공됩니다. 이를 통해 운영자는 다양한 하중 하에서 정확한 지점에서 멈출 수 있습니다.

특정 애플리케이션에 폐쇄 루프 스테퍼 모터를 사용하면 이러한 이점이 모션 제어 커뮤니티에서 이러한 모터의 인기를 크게 증가 시켰습니다. 구체적으로, 더 유명한 두 가지 산업, 반도체 및 의료 기기 제조업체에서는 폐쇄 루프 스테퍼 모터를 사용하는 것이 명백히 증가합니다. 이 산업의 엔지니어들은 모터가 벨트 나 볼 스크류에 전원을 공급하는지 모터가 부하 또는 액추에이터를 배치 한 위치를 정확히 알아야합니다. 이 스테퍼의 폐쇄 루프 피드백은 정확히 어디에 있는지 알 수 있습니다. 이 스테퍼는 또한 더 낮은 속도로 서보보다 더 나은 성능을 제공 할 수 있습니다.

일반적으로 서보 모터보다 저렴한 비용으로 성능을 보장하는 모든 애플리케이션과 비교적 낮은 속도로 실행할 수있는 능력은 폐쇄 루프 스테퍼 모터의 좋은 후보입니다.

운영자는 드라이브 또는 컨트롤이 폐쇄 루프 스테퍼 모터를 지원하는지 확인해야합니다. 역사적으로, 당신은 그 뒤쪽에 인코더가있는 스테퍼를 얻을 수 있지만, 드라이브는 표준 스테퍼 드라이브였으며 인코더를 지원하지 않았습니다. 인코더는 컨트롤러로 되돌려 야했으며 주어진 이동이 끝날 때 위치 검증을 구현해야합니다. 새로운 폐쇄 루프 스테퍼 드라이브에는 필요하지 않습니다. 폐쇄 루프 스테퍼 드라이브는 컨트롤러를 포함하지 않고 위치 및 속도 제어를 동적으로 자동으로 처리 할 수 ​​있습니다.