Kapalı döngü step motorları, geleneksel stepler onları kaldıramadığı için genellikle Servos tarafından yapılan görevler için en iyi seçim olabilir.

Mühendislerin herhangi bir hareket kontrol sürecini tasarlarken verebileceği daha kritik kararlardan biri motoru seçmektir. Hem tip hem de boyut açısından doğru motoru elde etmek, son makinenin operasyonel verimliliği için zorunludur. Ayrıca, motorun bütçeyi bozmamasını sağlamak her zaman birincil bir endişe kaynağıdır.

Karar vermede cevaplanması gereken ilk sorulardan biri: Hangi motor türü en iyi olurdu? Uygulama yüksek performanslı bir servo motor gerektiriyor mu? Düşük maliyetli bir step daha iyi olur mu? Ya da belki de dikkate alınması gereken üçüncü, ortadaki bir yol seçeneği vardır?

Cevaplar belirli uygulamanın ihtiyaçları ile başlar. Herhangi bir uygulama için ideal olacak motor türünü belirlemeden önce ele alınması gereken birçok faktör vardır.

Gereksinimler

Motorun dakikada kaç döngü yapması gerekiyor? Ne kadar tork gerekiyor? Gereken tepe hızı nedir?

Bu kritik sorular sadece belirli bir beygir gücüne sahip bir motor seçilerek ele alınamaz.

Bir motorun güç çıkışı, hız, tork ve bir sabitin çarpılması ile hesaplanabilen tork ve hız kombinasyonudur.

Bununla birlikte, bu hesaplamanın doğası nedeniyle, belirli bir güç çıkışı sağlayacak birçok farklı tork ve hız kombinasyonu vardır. Böylece, benzer güç derecelerine sahip farklı motorlar, sundukları hız ve tork kombinasyonu nedeniyle farklı şekilde çalışabilir.

Mühendisler, en iyi şekilde çalışacak bir motoru güvenle seçmeden önce belirli bir boyut yükünün ne kadar hızlı hareket etmesi gerektiğini bilmelidir. Yapılan iş, motorun tork/hız eğrisi altına da girmelidir. Bu eğri, bir motorun torku çalışma sırasında nasıl değiştiğini gösterir. “En kötü durum” varsayımlarını kullanarak (başka bir deyişle, işin gerektireceği maksimum/minimum tork ve hız miktarını belirlemek), mühendisler seçilen bir motorun yeterli tork/hız eğrisine sahip olduğundan emin olabilirler.

Yükün ataleti, bir motor seçme karar verme sürecine dalmadan önce ele alınması gereken başka bir faktördür. Atalet oranı hesaplanmalıdır, bu da yükün ataleti ile motorun ataleti arasındaki karşılaştırmadır. Bir kural, yükün ataleti rotorun 10 katını aşarsa, motorun ayarlanmasının daha zor olabileceğini ve performansın zarar görebileceğini söylüyor. Ancak bu kural sadece teknolojiden teknolojiye değil, tedarikçiye ve hatta ürüne ürüne de değişir. Bir başvurunun ne kadar kritik olduğu da bu kararı etkileyecektir. Bazı ürünler 30 ila 1 oranına kadar, doğrudan sürücüler 200'e 1'e kadar çalışır. Birçok kişi 10 ila 1 oranı aşan bir motoru boyutlandırmayı sevmez.

Son olarak, belirli bir motoru diğerine kısıtlayan fiziksel sınırlamalar var mı? Motorlar farklı şekil ve boyutlarda gelir. Bazı durumlarda, motorlar büyük ve hantaldır ve belirli bir motor barındıramayan bazı işlemler vardır. En iyi motor tipi hakkında bilgilendirilmiş bir karar verilmeden önce, bu fiziksel özellikler tanınmalı ve anlaşılmalıdır.

Mühendisler tüm bu soruları (tork, beygir gücü, yük atalet ve fiziksel sınırlamalar) cevapladıktan sonra, en verimli boyutta motorda sıfır olabilirler. Ancak, karar verme süreci burada bitmiyor. Mühendisler ayrıca uygulamaya en uygun motorun en uygun olduğunu da anlamalıdır. Yıllarca, çoğu uygulama için iki seçenekten birine haşlanmış tipte seçim: bir servo motor veya açık döngü step motor.

Servolar ve Steps

Servo ve açık döngü step motorları için çalışma ilkeleri benzerdir. Bununla birlikte, hangi motorun belirli bir uygulama için ideal olduğuna karar vermeden önce mühendislerin anlaması gereken ikisi arasında temel farklılıklar vardır.

Geleneksel Servo sistemlerinde, bir denetleyici motorun sürücüsüne darbe ve yön veya konum, hız veya torkla ilgili bir analog komutla komutlar gönderir. Bazı kontroller, en yeni kontrollerde tipik olarak Ethernet tabanlı bir iletişim yöntemi olan veri yolu tabanlı bir yöntem kullanabilir. Sürücü daha sonra motorun her fazına uygun akım gönderir. Motor geri bildirimi, motorun sürücüsüne ve gerekirse kontrolöre geri döner. Tahrik, motora düzgün bir şekilde yol vermek ve motor şaftının dinamik konumu hakkında iyi bilgiler göndermek için bu bilgilere dayanır. Bu nedenle, servo motorlar kapalı döngü motorları olarak kabul edilir ve yerleşik kodlayıcılar içerir ve konumsal veriler sıklıkla denetleyiciye beslenir. Bu geri bildirim, denetleyiciye motor üzerinde daha fazla kontrol sağlar. Denetleyici, bir şey olması gerektiği gibi çalışmıyorsa, değişen derecelerde işlemlerde ayarlamalar yapabilir. Bu tür önemli bilgiler, açık döngü step motorların sunamayacağı bir faydadır.

Stepper Motors ayrıca motorun taşındığı mesafeyi ve hızı dikte etme sürecine gönderilen komutlar üzerinde de çalışır. Tipik olarak, bu sinyal bir adım ve yönlendirme komutudur. Bununla birlikte, açık döngü aşamaları operatörlere geri bildirim sağlayamaz, bu nedenle kontrolleri bir durumu düzgün bir şekilde değerlendiremez ve motorun çalışmasını iyileştirmek için ayarlamalar yapamaz.

Örneğin, bir motorun torku yükü işlemek için yeterli değilse, motor belirli adımları durdurabilir veya kaçırabilir. Bu olduğunda, hedef pozisyon vurulmayacaktır. Step motorunun açık döngü özellikleri göz önünde bulundurularak, bu yanlış konumlandırma, ayarlamalar yapabilmesi için denetleyiciye yeterince geri dönmeyecektir.

Servo motorunun verimlilik ve performans açısından net avantajları var gibi görünüyor, o zaman birisi neden bir step motoru seçsin ki? Birkaç neden var. En yaygın olanı fiyattır; Operasyonel bütçeler, herhangi bir tasarım kararı vermede önemli hususlardır. Bütçeler sıkıldıkça, gereksiz maliyetleri azaltmak için kararlar alınmalıdır. Bu sadece motorun maliyetini ifade etmekle kalmaz, aynı zamanda rutin ve acil bakım, step motorlar için servoların aksine daha ucuz olma eğilimindedir. Dolayısıyla, bir servo motorun faydaları maliyetlerini haklı çıkarmazsa, standart bir step motor yeterli olabilir.

Tamamen operasyonel bir bakış açısından, step motorların kullanımı standart servo motorlardan oldukça daha kolaydır. Bir step motoru çalıştırmanın anlaşılması çok daha basittir ve yapılandırılması daha kolaydır. Çoğu personel, operasyonları aşırı tamamlamak için hiçbir neden yoksa, işleri basit tuttuğunu kabul eder.

İki farklı motor tipi tarafından sunulan avantajlar çok farklıdır. Servo motorları, 3.000 rpm'den fazla ve yüksek tork hızlarına sahip bir motora ihtiyacınız varsa idealdir. Bununla birlikte, sadece birkaç yüz dev / dak veya daha az hız gerektiren bir uygulama için, bir servo motor her zaman en iyi seçim değildir. Servo motorları düşük hızlı uygulamalar için aşırı olabilir.

Düşük hızlı uygulamalar, step motorların mümkün olan en iyi çözüm olarak parladığı yerdir. Step motorlar sadece durma söz konusu olduğunda tekrarlanabilir, aynı zamanda yüksek tork sağlarken düşük hızda çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bu tasarımın doğası gereği, step motorlar kontrol edilebilir ve hız sınırlarına kadar çalışılabilir. Tipik step motorların hız sınırı genellikle 1.000 rpm'nin altındayken, servo motorlar 3000 rpm'ye ve daha yüksek hızlara sahip olabilir - bazen 7.000 rpm'den fazla.

Bir step doğru boyutlandırılırsa, mükemmel bir seçim olabilir. Bununla birlikte, bir step motor açık döngü yapılandırması üzerinde çalışırken ve bir şeyler ters giderse, operatörler sorunu çözmek için ihtiyaç duydukları tüm verileri alamayabilir.

Açık döngü problemini çözmek

Son birkaç on yılda, geleneksel sorunları açık döngü aşamalarıyla çözmek için birkaç farklı yaklaşım sunulmuştur. Motorun güçlendirme üzerindeki bir sensöre veya hatta bir uygulama sırasında birkaç kez emilmesi bir yöntemdi. Basit olmasına rağmen, bu işlemleri yavaşlatır ve normal çalışma işlemleri sırasında ortaya çıkan sorunları yakalamaz.

Motorun durup durmadığını tespit etmek için geri bildirim eklemek başka bir yaklaşımdır. Hareket kontrol şirketlerindeki mühendisler “durak algılama” ve “pozisyon bakımı” özellikleri oluşturdular. Step motorlara servo gibi davranan veya en azından onları süslü algoritmalarla taklit eden birkaç yaklaşım daha da ileri gitti.

Servos ve açık döngü step motorlar arasındaki büyük motor spektrumunda, kapalı döngü step motoru olarak bilinen biraz yeni bir teknoloji yaşıyor. Konumsal doğruluk ve düşük hızlar gerektiren uygulamalar sorununu çözmenin en iyi ve en maliyet bilincine sahip yoludur. Mühendisler, döngüyü kapatmak için yüksek çözünürlüklü geri bildirim cihazları uygulayarak “her iki dünyanın en iyisi” nin tadını çıkarabilirler.

Kapalı döngü step motorları, step motorların tüm avantajlarını sunar: kullanım kolaylığı, basitlik ve doğru durma ile sürekli olarak düşük hızlarda çalışabilme yeteneği. Ayrıca, hala Servo Motors'un yaptığı geri bildirim yetenekleri sunuyorlar. Neyse ki, bir servo'nun en büyük dezavantajı ile gelmek zorunda değil: daha büyük fiyat etiketi.

Anahtar her zaman açık döngü step motorlarının çalışmasıdır. Tipik olarak, bazen beş, aralarında manyetik bir dengeleme eylemi olan iki bobinleri vardır. Hareket, bu dengeyi rahatsız ederek motorun şaftının elektriksel olarak geride kalmasına neden olur, ancak operatör ne kadar gerisinde düştüğünü bilemez. Durma noktası açık döngü stepler için tekrarlanabilir, ancak tüm yükler için tekrarlanabilir. Step'e bir kodlayıcıyı koymak ve kapalı bir döngü haline getirmek biraz dinamik kontrol sağlar. Bu, operatörlerin değişen yükler altında kesin bir noktada durmasına izin verir.

Belirli uygulamalar için kapalı döngü step motorları kullanmanın bu faydaları, bu motorların hareket kontrol topluluğundaki popülaritesini keskin bir şekilde artırmıştır. Özellikle, daha belirgin endüstrilerin ikisi, yarı iletken ve tıbbi cihaz üreticilerinde, kapalı döngü step motorlarının kullanılmasında açık bir artış vardır. Bu endüstrilerdeki mühendisler, motorların bir kemer veya bilyalı vidaya güç verip güç vermediğini tam olarak nerede konumlandırdığını veya aktüatörleri bilmelidir. Bu kademelerdeki kapalı döngü geri bildirimleri tam olarak nerede olduğunu bilmelerine izin verir. Bu stepler ayrıca daha düşük hızlarda servolardan daha iyi performans sağlayabilir.

Genel olarak, bir servo motordan daha düşük bir maliyetle garantili performansa ihtiyaç duyan herhangi bir uygulama ve nispeten düşük hızlarda koşma yeteneği, kapalı döngü step motorları için iyi bir adaydır.

Unutmayın, operatörlerin sürücünün veya denetimlerin kapalı döngü step motorlarını desteklemesini sağlamaları gerekir. Tarihsel olarak, arkasında bir kodlayıcı bulunan bir step alabilirsiniz, ancak sürücü standart bir step sürücüydü ve kodlayıcıları desteklemedi. Kodlayıcının denetleyiciye geri götürülmesi gerekiyordu ve belirli bir hareketin sonunda konum doğrulamasının uygulanması gerekecektir. Bu yeni kapalı döngü step sürücüler için gerekli değildir. Kapalı döngü step sürücüleri, denetleyicileri içermeden konum ve hız kontrolünü dinamik olarak ve otomatik olarak işleyebilir.