Kā lētāki soļu motori ir alternatīva servomotoriem

Slēgta cilpasoļu motoriir mainījušas veiktspējas un izmaksu attiecību daudzās kustības vadības lietojumprogrammās. VIC slēgtās cilpas progresīvo motoru panākumi ir arī pavēruši iespēju aizstāt dārgus servomotorus ar lētiem.soļu motoriArvien vairāk augsta līmeņa rūpnieciskās automatizācijas lietojumprogrammās tehnoloģiskie sasniegumi maina soļu motoru un servomotoru veiktspējas un izmaksu attiecību.
Soļu motori salīdzinājumā ar servomotoriem
Saskaņā ar vispārpieņemto uzskatu, servo vadības sistēmas darbojas labāk lietojumos, kuros nepieciešams ātrums, kas pārsniedz 800 apgr./min, un augsta dinamiskā reakcija. Soļu motori ir piemērotāki lietojumiem ar zemākiem ātrumiem, mazu līdz vidēju paātrinājumu un lielu noturēšanas griezes momentu.
Tātad, kāds ir pamats šim vispārpieņemtajam uzskatam par soļu motoriem un servo motoriem? Analizēsim to sīkāk turpmāk.

1. Vienkāršība un izmaksas
Soļu motori ir ne tikai lētāki nekā servomotori, bet tos ir arī vienkāršāk nodot ekspluatācijā un uzturēt. Soļu motori ir stabili miera stāvoklī un notur savu pozīciju (pat pie dinamiskām slodzēm). Tomēr, ja noteiktām lietojumprogrammām ir nepieciešama lielāka veiktspēja, jāizmanto dārgāki un sarežģītāki servomotori.
2. Struktūra
Soļu motorirotēt pakāpeniski, izmantojot magnētiskās spoles, lai pakāpeniski pavilktu magnētu no vienas pozīcijas uz nākamo. Lai pārvietotu motoru par 100 pozīcijām jebkurā virzienā, shēmai ir jāveic 100 soļu darbības ar motoru. Soļu motori izmanto impulsus, lai panāktu pakāpeniskas kustības, nodrošinot precīzu pozicionēšanu, neizmantojot atgriezeniskās saites sensorus.

Servomotora kustības metode ir atšķirīga. Tas savieno pozīcijas sensoru, t. i., kodētāju, ar magnētisko rotoru un nepārtraukti nosaka precīzu motora pozīciju. Servomotors uzrauga atšķirību starp motora faktisko pozīciju un komandēto pozīciju un attiecīgi pielāgo strāvu. Šī slēgtās cilpas sistēma uztur motoru pareizā kustības stāvoklī.

3. Ātrums un griezes moments
Stepper un servo motoru veiktspējas atšķirība izriet no to atšķirīgajiem motora konstrukcijas risinājumiem.Soļu motoriir daudz lielāks polu skaits nekā servomotoriem, tāpēc soļu motora pilnam apgriezienam ir nepieciešams daudz vairāk tinumu strāvas apmaiņu, kā rezultātā, palielinoties ātrumam, griezes moments strauji samazinās. Turklāt, ja tiek sasniegts maksimālais griezes moments, soļu motors var zaudēt savu ātruma sinhronizācijas funkciju. Šo iemeslu dēļ servomotori ir vēlamais risinājums lielākajā daļā ātrgaitas lietojumprogrammu. Turpretī lielāks soļu motora polu skaits ir izdevīgāks pie mazākiem ātrumiem, kad soļu motoram ir griezes momenta priekšrocība salīdzinājumā ar tāda paša izmēra servomotoru.

Palielinoties ātrumam, soļu motora griezes moments samazinās

4. Pozicionēšana
Pastāv būtiskas atšķirības starp soļu motoriem un servo motoriem lietojumos, kuros vienmēr ir jāzina precīza mašīnas pozīcija. Atvērtas cilpas kustības lietojumos, ko kontrolē soļu motori, vadības sistēma pieņem, ka motors vienmēr atrodas pareizajā kustības stāvoklī. Tomēr pēc problēmas rašanās, piemēram, motora apstādināšanas iesprūdušas detaļas dēļ, kontrolieris nespēj zināt mašīnas faktisko pozīciju, kas var izraisīt pozīcijas zudumu. Paša servo motora slēgtās cilpas sistēmai ir priekšrocība: ja to iesprūst kāds objekts, tas to nekavējoties konstatēs. Mašīna pārtrauks darboties un nekad neizies no pozīcijas.

5. Siltuma un enerģijas patēriņš
Atvērtās cilpas soļu motori izmanto fiksētu strāvu un izdala daudz siltuma. Slēgtās cilpas vadība nodrošina tikai ātruma cilpai nepieciešamo strāvu, tādējādi novēršot motora pārkaršanas problēmu.
Salīdzinājuma kopsavilkums
Servo vadības sistēmas vislabāk piemērotas ātrgaitas lietojumprogrammām, kas saistītas ar dinamiskām slodzes izmaiņām, piemēram, robotizētām rokām. Savukārt soļu vadības sistēmas ir piemērotākas lietojumprogrammām, kurām nepieciešams zems vai vidējs paātrinājums un liels noturēšanas griezes moments, piemēram, 3D printeriem, konveijeriem, apakšasīm utt. Tā kā soļu motori ir lētāki, tie var samazināt automatizācijas sistēmu izmaksas, ja tos izmanto. Kustību vadības sistēmām, kurām jāizmanto servo motoru raksturlielumi, būs jāpierāda, ka šie dārgākie motori ir zelta vērti.

Soļu motori ar slēgtas cilpas vadību
Soļu motors ar integrētu elektronisko vadību ir līdzvērtīgs divfāžu bezkontaktu līdzstrāvas motoram un var veikt pozīcijas cilpas vadību, ātruma cilpas vadību, DQ vadību un citus algoritmus. Slēgtas cilpas komutācijai tiek izmantots viena apgrieziena absolūtais kodētājs, tādējādi nodrošinot optimālu griezes momentu jebkurā ātrumā.
Zems enerģijas patēriņš un vēsuma saglabāšana
VIC soļu motori ir ļoti energoefektīvi. Atšķirībā no atvērtās cilpas soļu motoriem, kas vienmēr darbojas ar pilnu strāvu un rada siltuma un trokšņa problēmas, strāva mainās atkarībā no faktiskajiem kustības apstākļiem, piemēram, paātrinājuma un palēninājuma laikā. Līdzīgi kā servo motoriem, šo soļu motoru patērētā strāva jebkurā brīdī ir proporcionāla faktiski nepieciešamajam griezes momentam. Tā kā motors un integrētā elektroniskā vadības plate darbojas vēsāk, VIC soļu motori var sasniegt lielākus maksimālos griezes momentus, salīdzinot ar servo motoriem.

Pat lielā ātrumā VIC soļu motoriem ir nepieciešama mazāka strāva

Pateicoties slēgtās cilpas tehnoloģijas attīstībai, soļu motori spēj iekļūt augstas veiktspējas un ātrgaitas lietojumprogrammās, kas iepriekš bija paredzētas tikai servomotoriem.
Soļu motori ar slēgtas cilpas tehnoloģiju
Ko darīt, ja slēgtās cilpas servo tehnoloģijas priekšrocības varētu pielietot soļu motoriem?
Vai mēs varētu sasniegt salīdzināmu veiktspēju ar servomotoriem, vienlaikus realizējot soļu motoru izmaksu priekšrocības?
Apvienojot slēgtas cilpas vadības tehnoloģiju, soļu motors kļūtu par visaptverošu produktu ar gan servo, gan soļu motoru priekšrocībām par zemām izmaksām. Tā kā slēgtas cilpas soļu motori piedāvā ievērojamus veiktspējas un energoefektivitātes uzlabojumus, tie var aizstāt dārgākus servo motorus arvien vairāk augsta līmeņa lietojumprogrammās.
Tālāk sniegts VIC integrēta soļu motora ar iegultu slēgtas cilpas vadību piemērs, lai izskaidrotu soļu motoru ar slēgtas cilpas tehnoloģiju veiktspēju, priekšrocības un trūkumus.

Precīzi saskaņotas veiktspējas prasības
Lai nodrošinātu pietiekamu griezes momentu traucējumu pārvarēšanai un soļu zudumu novēršanai, atvērtas cilpas soļu motoriem parasti ir jānodrošina, lai griezes moments būtu vismaz par 40% lielāks nekā lietojumprogrammā nepieciešamā vērtība. Slēgtas cilpas mūsdienu soļu motoriem šīs problēmas nav. Kad šie soļu motori apstājas pārslodzes dēļ, tie turpina noturēt slodzi, nezaudējot griezes momentu. Tie turpina darboties pēc pārslodzes stāvokļa novēršanas. Maksimālo griezes momentu var garantēt jebkurā noteiktā ātrumā, un pozīcijas sensors nodrošina, ka nav soļu zuduma. Tāpēc slēgtas cilpas soļu motorus var norādīt tā, lai tie precīzi atbilstu attiecīgās lietojumprogrammas griezes momenta prasībām, bez nepieciešamības pēc papildu 40% rezerves.
Ar atvērtas cilpas soļu motoriem ir grūti izpildīt augstas momentānās griezes momenta prasības, jo pastāv zaudētu soļu risks. Salīdzinot ar parastajiem soļu motoriem, VIC slēgtas cilpas soļu motori var sasniegt ļoti lielu paātrinājumu, zemu darbības troksni un zemu rezonansi. Tie var darboties ar daudz lielāku joslas platumu un sasniegt izcilu veiktspēju.

Nav skapīša
Toda integrē piedziņas vadības plati ar motoru, samazinot vadu daudzumu un vienkāršojot ieviešanas risinājumu. Ar Toda jūs varat būvēt mašīnas bez skapjiem.

Elektronikas integrēšana ar soļu motoriem samazina sarežģītību
Izmantojot slēgtās cilpas tehnoloģiju, slēgtās cilpas soļu motori piedāvā lietotājiem izcilu precizitāti un efektivitāti, vienlaikus nodrošinot servomotora veiktspēju un soļu motora zemās izmaksas. Lētāki soļu motori pakāpeniski iekļūst lietojumos, kuros citādi dominētu dārgi servomotori.