Steper Motors із закритим циклом може бути найкращим вибором для завдань, які зазвичай виконуються сервоприводами, оскільки традиційні кропи не могли впоратися з ними.

Один з найбільш критичних рішень може прийняти інженери під час проектування будь -якого типу процесу управління рухом, - це вибір двигуна. Отримати правильний двигун, як за типом, так і за розміром, є обов'язковим для оперативної ефективності остаточної машини. Крім того, забезпечення того, щоб двигун не порушити бюджет, завжди є основним питанням.

Одне з перших питань, які відповідали на прийняття рішення: який тип двигуна був би найкращим? Чи вимагає додаток високопродуктивний сервомотор? Чи був би недорогий кроки кращим? А може, є третя, середня дорога, яку слід врахувати?

Відповіді починаються з потреб конкретної програми. Перед тим, як визначити тип двигуна, є багато факторів, які були б ідеальними для будь -якої програми.

Вимоги

Скільки циклів за хвилину потрібно зробити двигун? Скільки крутного моменту потрібно? Яка пікова швидкість потрібна?

Ці критичні питання не можна вирішити просто, вибравши двигун із заданою кінською силою.

Вихід потужності двигуна - це комбінація крутного моменту та швидкості, які можна обчислити шляхом множення швидкості, крутного моменту та постійної.

Однак через характер цього розрахунку існує багато різних комбінацій крутного моменту та швидкості, які дадуть певну потужність. Таким чином, різні двигуни з подібними показниками потужності можуть працювати по -різному завдяки поєднанню швидкості та крутного моменту, який вони пропонують.

Інженери повинні знати, наскільки швидко потрібно переміщувати певне навантаження, перш ніж впевнено вибирати двигун, який найкраще працюватиме. Робота, що виконується, також повинна потрапляти під кривою крутного моменту/швидкості. Ця крива показує, як крутний момент двигуна змінюється під час роботи. Використовуючи припущення "найгірше" (іншими словами, визначаючи максимальну/мінімальну кількість крутного моменту та швидкість, яку потрібно буде робота), інженери можуть бути впевнені, що обраний двигун має достатню криву крутного моменту/швидкості.

Інерція навантаження-це ще один фактор, який слід вирішити, перш ніж зануритися в процес прийняття рішень вибору двигуна. Співвідношення інерції повинно бути обчислено, що є порівнянням між інерцією навантаження та інерцією двигуна. Одне правило говорить, що якщо інерція навантаження перевищує 10 разів більше, ніж ротора, то налаштування двигуна може бути складніше, і продуктивність може страждати. Але це правило варіюється не лише від технології до технології, але від постачальника до постачальника та навіть продукту до товару. Наскільки критичним є застосування, також вплине на це рішення. Деякі продукти справляються з співвідношенням до 30 до 1, тоді як прямі диски працюють до 200 до 1. Багато людей не люблять розміщувати мотор, який перевищує співвідношення 10 до 1.

Нарешті, чи існують фізичні обмеження, які обмежують один певний двигун над іншим. Мотори бувають різної форми та розмірів. У деяких випадках двигуни великі та об'ємні, і є певні операції, які не можуть розмістити двигун певного розміру. Перш ніж поінформоване рішення може бути прийнято на найкращий тип двигуна, ці фізичні специфікації слід визнати та розуміти.

Після того, як інженери відповідають на всі ці запитання - швидкість, крутний момент, кінські сили, інерцію навантаження та фізичні обмеження - вони можуть нульові на двигуні найефективнішого розміру. Однак процес прийняття рішень на цьому не зупиняється. Інженери також повинні розібратися, який тип двигуна найкраще підходить для програми. Протягом багатьох років вибір типу зводиться до одного з двох варіантів для більшості додатків: сервомотор або кроковий двигун з відкритим циклом.

Сервоси та кропи

Принципи експлуатації для крокових двигунів Servo та Open-Pupp схожі. Однак є ключові відмінності між двома, які інженери повинні розуміти, перш ніж вирішити, який двигун ідеально підходить для даної програми.

У традиційних сервоосистемах контролер надсилає команди на привід двигуна через імпульс і напрямок або аналогову команду, пов’язану з положенням, швидкістю або крутним моментом. Деякі елементи управління можуть використовувати метод на основі шини, який у новітніх елементах управління, як правило, є методом зв'язку на основі Ethernet. Потім привід надсилає відповідний струм на кожну фазу двигуна. Зворотній зв'язок двигуна повертається до приводу двигуна і, якщо потрібно, контролер. Диск покладається на цю інформацію, щоб належним чином переправити двигун та надіслати хорошу інформацію про динамічне положення валу двигуна. Отже, сервомоторні двигуни вважаються двигунами із замкнутим циклом і містять вбудовані кодери, а позиційні дані часто подаються контролеру. Цей зворотний зв'язок надає контролеру більше управління над двигуном. Контролер може вносити коригування операцій, в різному ступені, якщо щось не працює так, як це має бути. Цей тип найважливішої інформації є вигодами, які не можуть запропонувати крокові двигуни з відкритим циклом.

Steper Motors також працюють за командами, що надсилаються на привід двигуна, щоб диктувати відстань переміщується та швидкість. Зазвичай цей сигнал-це команда етапної та спрямованої. Однак степери з відкритим циклом не можуть надати зворотній зв'язок операторам, тому їхні елементи управління не можуть належним чином оцінити ситуацію та внести коригування для покращення роботи двигуна.

Наприклад, якщо крутний момент двигуна недостатньо для обробки навантаження, двигун може зупинитися або пропустити певні кроки. Коли це станеться, цільова позиція не буде потрапляти. Маючи на увазі характеристики відкритого циклу крокового двигуна, це неточне позиціонування не буде адекватно передане назад до контролера, щоб він міг внести коригування.

Сервомотор, здається, має чіткі переваги з точки зору ефективності та продуктивності, то чому б хтось обирав кроковий мотор? Є кілька причин. Найпоширеніший - це ціна; Оперативні бюджети є важливими міркуваннями у прийнятті будь -якого дизайнерського рішення. Коли бюджети посилюються, повинні бути прийняті рішення щодо скорочення зайвих витрат. Це не тільки стосується вартості самого двигуна, але й звичайне та аварійне обслуговування, як правило, дешевше для крокових двигунів на відміну від сервоприводів. Отже, якщо переваги сервомоторя не виправдовують його витрати, стандартний кроковий двигун може бути достатнім.

З суто оперативної точки зору, крокові двигуни помітно простіше, ніж стандартні сервомоторні. Експлуатація крокового двигуна набагато простіша для розуміння та простіше налаштування. Більшість персоналу погодилися б, що якщо немає підстав для надмірних операцій, залишайте речі простими.

Переваги, пропоновані двома різними типами двигуна, дуже різні. Сервомотори ідеально підходять, якщо вам потрібен двигун зі швидкістю понад 3000 об / хв і високим крутним моментом. Однак для програми, яка вимагає лише швидкості в декількох сотнях об / хв або менше, сервомотор не завжди є найкращим вибором. Сервомотори можуть бути надмірними для низькошвидкісних додатків.

Низькошвидкісні програми-це те, де крокові двигуни світять як найкраще можливе рішення. Steper Motors не тільки повторюються, коли мова йде про зупинку, але також розроблені для того, щоб працювати з низькою швидкістю, забезпечуючи високий крутний момент. За своєю суттю цієї конструкції крокові двигуни можна контролювати та підбігати до їх меж швидкості. Межа швидкості типових крокових двигунів, як правило, становить менше 1000 об / хв, тоді як сервомоторні двигуни можуть оцінювати швидкість до 3000 об / хв і вища - іноді навіть понад 7000 об / хв.

Якщо крок належним чином розміщений, це може бути ідеальним вибором. Однак, коли крокове двигун працює на конфігурації з відкритим циклом і щось піде не так, оператори можуть не отримати всіх даних, необхідних для вирішення проблеми.

Розв’язання проблеми з відкритим циклом

Протягом останніх кількох десятиліть було запропоновано кілька різних підходів для вирішення традиційних проблем із степерами з відкритим циклом. Ведення двигуна до датчика при живленнях або навіть кілька разів під час застосування був одним із методів. Незважаючи на те, що це уповільнює операції і не фіксує проблем, які виникають під час звичайних операційних процесів.

Додавання зворотного зв'язку для виявлення, чи двигун затримується або поза положенням, є іншим підходом. Інженери в компаніях з контролю за рухом створили функції "виявлення стійла" та "технічне обслуговування позиції". Навіть було ще кілька підходів, які ставляться до крокових двигунів, як і сервоприводу, або принаймні імітують їх з вигадливими алгоритмами.

У грандіозному спектрі двигунів-між сервоприводами та кроковими двигунами з відкритим циклом-це дещо нова технологія, відома як кроковий двигун із закритим циклом. Це найкращий і найвідоміший спосіб вирішити проблему застосувань, які потребують позиційної точності та низької швидкості. Застосовуючи пристрої зворотного зв'язку з високою роздільною здатністю, щоб закрити цикл, інженери можуть насолоджуватися "найкращими з обох світів".

Сетальні двигуни із закритою циклом пропонують усі переваги крокових двигунів: простота використання, простота та можливість послідовно працювати з низькими швидкостями з точною зупинкою. Крім того, вони все ще пропонують можливості зворотного зв'язку, які серводвигуни. На щастя, він не повинен прийти з найбільшим недоліком сервоприводу: більшою ціною.

Ключ завжди був у тому, як працюють крокові двигуни з відкритим циклом. Зазвичай у них є дві котушки, іноді п’ять, з магнітним врівноваженням між ними. Рух порушує цю рівновагу, внаслідок чого вал двигуна відставав від електричного періоду, але оператор не може знати, як далеко за ним падає. Точка зупинки повторюється для кроків з відкритим циклом, але не для всіх навантажень. Покладіть кодер на кроці і робить його закритим циклом, забезпечує деякий динамічний контроль. Це дозволяє операторам зупинитися на точному місці під різними навантаженнями.

Ці переваги від використання крокових двигунів із замкнутим циклом для певних додатків різко збільшили популярність цих двигунів у спільноті контролю за рухом. Зокрема, у двох більш відомих галузях, напівпровідникових та медичних виробниках, спостерігається чітке збільшення використання крокових двигунів із замкнутим циклом. Інженери в цих галузях повинні точно знати, де двигуни розміщували навантаження чи приводи, будь то приносять він ремінь або кульовий гвинт. Відгук із закритим циклом у цих степерах дає їм знати, де він знаходиться. Ці кропи також можуть забезпечити кращі показники, ніж сервоприводу, на меншій швидкості.

Як правило, будь-яка програма, яка потребує гарантованої продуктивності за меншими витратами, ніж сервомотор, а можливість працювати на відносно низьких швидкостях є хорошим кандидатом для крокових двигунів із закритим циклом.

Майте на увазі, операторам потрібно забезпечити привід або управління підтримкою крокових двигунів із закритим циклом. Історично ви можете отримати кроки з кодером на задній частині, але накопичувач був стандартним кроком і не підтримував кодерів. Кодер потрібно повернути до контролера, а перевірка положення повинна бути реалізована в кінці заданого кроку. Це не потрібно з новими кроковими приводами із закритим циклом. Поступальні приводи із замкнутим циклом можуть динамічно та автоматично обробляти положення та управління швидкістю без залучення контролерів.