Buclă închisămotoare pas cu pasau schimbat raportul performanță-cost în multe aplicații de control al mișcării. Succesul motoarelor progresive cu buclă închisă VIC a deschis, de asemenea, posibilitatea înlocuirii servomotoarelor costisitoare cu motoare cu cost redusmotoare pas cu pasÎntr-un număr tot mai mare de aplicații de automatizare industrială de înaltă calitate, progresele tehnologice modifică raportul performanță-cost dintre motoarele pas cu pas și servomotoarele.
Motoare pas cu pas versus servomotoare
Conform înțelepciunii convenționale, sistemele de servocomandă funcționează mai bine în aplicațiile în care sunt necesare viteze de peste 800 RPM și un răspuns dinamic ridicat. Motoarele pas cu pas sunt mai potrivite pentru aplicații cu viteze mai mici, accelerație mică spre medie și cuplu de menținere ridicat.
Deci, care este baza acestei înțelepciuni convenționale despre motoarele pas cu pas și servomotoarele? Să o analizăm mai detaliat mai jos.
1. Simplitate și cost
Motoarele pas cu pas nu sunt doar mai ieftine decât servomotoarele, ci sunt și mai ușor de pus în funcțiune și de întreținut. Motoarele pas cu pas sunt stabile în repaus și își mențin poziția (chiar și cu sarcini dinamice). Cu toate acestea, dacă pentru anumite aplicații sunt necesare performanțe mai mari, trebuie utilizate servomotoare mai scumpe și mai complexe.
2. Structură
Motoare pas cu passe rotesc treptat, folosind bobine magnetice pentru a trage treptat un magnet dintr-o poziție în alta. Pentru a deplasa motorul cu 100 de poziții în orice direcție, circuitul necesită efectuarea a 100 de operațiuni pas cu pas asupra motorului. Motoarele pas cu pas utilizează impulsuri pentru a realiza mișcări incrementale, permițând o poziționare precisă fără utilizarea senzorilor de feedback.
Metoda de mișcare a servomotorului este diferită. Acesta conectează un senzor de poziție - adică un encoder - la rotorul magnetic și detectează continuu poziția exactă a motorului. Servomotorul monitorizează diferența dintre poziția reală a motorului și poziția comandată și ajustează curentul în consecință. Acest sistem în buclă închisă menține motorul în starea corectă de mișcare.
3. Turație și cuplu
Diferența de performanță dintre motoarele pas cu pas și servomotoarele provine din soluțiile diferite de proiectare a motorului.Motoare pas cu pasau un număr mult mai mare de poli decât servomotoarele, astfel încât o rotație completă a unui motor pas cu pas necesită mult mai multe schimburi de curent de înfășurare, rezultând o scădere rapidă a cuplului la viteze crescânde. În plus, dacă se atinge cuplul maxim, motorul pas cu pas își poate pierde funcția de sincronizare a vitezei. Din aceste motive, servomotoarele sunt soluția preferată în majoritatea aplicațiilor de mare viteză. În schimb, numărul mai mare de poli ai unui motor pas cu pas este avantajos la viteze mai mici, când motorul pas cu pas are un avantaj de cuplu față de un servomotor de aceeași dimensiune.
Pe măsură ce viteza crește, cuplul motorului pas cu pas scade
4. Poziționare
Există diferențe importante între motoarele pas cu pas și servomotoarele în aplicațiile în care poziția exactă a mașinii trebuie cunoscută în permanență. În aplicațiile de mișcare în buclă deschisă controlate de motoare pas cu pas, sistemul de control presupune că motorul se află întotdeauna în starea corectă de mișcare. Cu toate acestea, după ce apare o problemă, cum ar fi un motor blocat din cauza unei componente blocate, controlerul nu poate cunoaște poziția reală a mașinii, ceea ce poate duce la pierderea poziției. Sistemul în buclă închisă al servomotorului în sine are un avantaj: dacă acesta este blocat de un obiect, îl va detecta imediat. Mașina se va opri din funcționare și nu va ieși niciodată din poziție.
5. Consumul de căldură și energie
Motoarele pas cu pas în buclă deschisă utilizează un curent fix și degajă multă căldură. Controlul în buclă închisă furnizează doar curentul necesar pentru bucla de viteză și, prin urmare, evită problema încălzirii motorului.
Rezumatul comparației
Sistemele de servocomandă sunt cele mai potrivite pentru aplicații de mare viteză care implică schimbări dinamice de sarcină, cum ar fi brațele robotice. Sistemele de control pas cu pas, pe de altă parte, sunt mai potrivite pentru aplicații care necesită accelerații mici spre medii și cuplu de menținere mare, cum ar fi imprimantele 3D, benzile transportoare, subaxele etc. Deoarece motoarele pas cu pas sunt mai ieftine, acestea pot reduce costul sistemelor de automatizare atunci când sunt utilizate. Sistemele de control al mișcării care trebuie să profite de caracteristicile servomotoarelor vor trebui să demonstreze că aceste motoare cu costuri mai mari valorează greutatea lor în aur.
Motoare pas cu pas cu control în buclă închisă
Motorul pas cu pas cu control electronic integrat este echivalentul unui motor de curent continuu bifazat fără perii și poate efectua controlul în buclă de poziție, controlul în buclă de viteză, controlul DQ și alți algoritmi. Un encoder absolut cu o singură tură este utilizat pentru comutația în buclă închisă, asigurând astfel cuplul optim la orice viteză.
Consum redus de energie și menținere a răcorii
Motoarele pas cu pas VIC sunt extrem de eficiente din punct de vedere energetic. Spre deosebire de motoarele pas cu pas în buclă deschisă, care funcționează întotdeauna la curent maxim și cauzează probleme de căldură și zgomot, curentul se modifică în funcție de condițiile reale ale mișcării, de exemplu în timpul accelerării și decelerării. Similar servomotoarelor, curentul consumat de aceste motoare pas cu pas în orice moment este proporțional cu cuplul real necesar. Deoarece motorul și placa de control electronică integrată funcționează la o temperatură mai scăzută, motoarele pas cu pas VIC pot atinge cupluri de vârf mai mari, comparabile cu servomotoarele.
Chiar și la viteze mari, motoarele pas cu pas VIC necesită mai puțin curent
Impulsate de progresele în tehnologia cu buclă închisă, motoarele pas cu pas sunt capabile să pătrundă în aplicații de înaltă performanță și viteză mare care anterior aparțineau exclusiv servomotoarelor.
Motoare pas cu pas cu tehnologie în buclă închisă
Ce-ar fi dacă avantajele tehnologiei servo în buclă închisă ar putea fi aplicate motoarelor pas cu pas?
Am putea obține performanțe comparabile cu servomotoarele, beneficiind în același timp de avantajele de cost ale motoarelor pas cu pas?
Prin combinarea tehnologiei de control în buclă închisă, motorul pas cu pas ar deveni un produs complet, cu avantajele atât ale servomotoarelor, cât și ale motoarelor pas cu pas, la un cost redus. Deoarece motoarele pas cu pas în buclă închisă oferă îmbunătățiri semnificative în ceea ce privește performanța și eficiența energetică, acestea pot înlocui servomotoarele mai scumpe într-un număr tot mai mare de aplicații de înaltă calitate.
Următorul exemplu este un motor pas cu pas integrat VIC cu control în buclă închisă încorporat pentru a explica performanța și avantajele și dezavantajele motoarelor pas cu pas cu tehnologie în buclă închisă.
Cerințe de performanță adaptate exact
Pentru a asigura un cuplu suficient pentru a depăși perturbațiile și a evita pierderea de pași, motoarele pas cu pas în buclă deschisă trebuie de obicei să asigure un cuplu cu cel puțin 40% mai mare decât valoarea necesară aplicației. Motoarele pas cu pas în buclă închisă nu au această problemă. Când aceste motoare pas cu pas se opresc din cauza unei supraîncărcări, acestea vor continua să mențină sarcina fără a pierde cuplul. Vor continua să funcționeze după ce condiția de supraîncărcare a fost eliminată. Cuplul maxim poate fi garantat la orice viteză dată, iar senzorul de poziție asigură că nu există nicio pierdere de pas. Prin urmare, motoarele pas cu pas în buclă închisă pot fi specificate pentru a corespunde exact cerințelor de cuplu ale aplicației relevante, fără a fi nevoie de o marjă suplimentară de 40%.
Cu motoarele pas cu pas în buclă deschisă, este dificil să se îndeplinească cerințele ridicate de cuplu instantaneu din cauza riscului de pași pierduți. Comparativ cu motoarele pas cu pas convenționale, motoarele pas cu pas în buclă închisă VIC pot obține o accelerație foarte rapidă, zgomot de funcționare redus și rezonanță redusă. Acestea pot funcționa la lățimi de bandă mult mai mari și pot obține performanțe excelente.
Fără dulap
Toda integrează placa de control a acționării cu motorul, reducând cantitatea de cabluri și simplificând soluția de implementare. Cu Toda, puteți construi mașini fără dulapuri.
Integrarea electronicii cu motoarele pas cu pas reduce complexitatea
Cu tehnologia în buclă închisă, motoarele pas cu pas în buclă închisă oferă utilizatorilor o precizie și o eficiență excelente, cu performanța unui servomotor și costul redus al unui motor pas cu pas. Motoarele pas cu pas cu costuri mai mici pătrund treptat în aplicații care altfel ar fi dominate de servomotoare cu costuri ridicate.
Data publicării: 10 aprilie 2023