วิธีการเพิ่มความแม่นยำในสเต็ปเปอร์มอเตอร์

เป็นที่ทราบกันดีในสาขาวิศวกรรมว่าพิกัดความเผื่อทางกลมีผลกระทบอย่างมากต่อความแม่นยำและความแม่นยำของอุปกรณ์ทุกประเภทเท่าที่จะจินตนาการได้โดยไม่คำนึงถึงการใช้งานความจริงเรื่องนี้ก็เป็นจริงเช่นกันสเต็ปเปอร์มอเตอร์-ตัวอย่างเช่น สเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่สร้างขึ้นมาตรฐานมีระดับความคลาดเคลื่อนประมาณ ±5 เปอร์เซ็นต์ต่อขั้นตอนนี่เป็นข้อผิดพลาดที่ไม่สะสมแต่อย่างใดสเต็ปเปอร์มอเตอร์ส่วนใหญ่จะเคลื่อนที่ 1.8 องศาต่อสเต็ป ซึ่งส่งผลให้เกิดช่วงข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นที่ 0.18 องศา แม้ว่าเราจะพูดถึง 200 สเต็ปต่อการหมุน (ดูรูปที่ 1)

สเต็ปเปอร์มอเตอร์ 2 เฟส - ซีรี่ส์ GSSD

การก้าวขนาดเล็กเพื่อความแม่นยำ

ด้วยความแม่นยำมาตรฐานแบบไม่สะสมที่ ±5 เปอร์เซ็นต์ วิธีแรกและสมเหตุสมผลที่สุดในการเพิ่มความแม่นยำคือการเหยียบมอเตอร์แบบไมโครสเต็ปไมโครสเต็ปปิ้งเป็นวิธีการควบคุมสเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่ไม่เพียงแต่ให้ความละเอียดสูงขึ้นเท่านั้น แต่ยังเคลื่อนไหวได้นุ่มนวลขึ้นด้วยความเร็วต่ำ ซึ่งอาจเป็นประโยชน์อย่างมากในบางการใช้งาน

เริ่มจากมุมก้าว 1.8 องศาของเรากันก่อนมุมขั้นนี้หมายความว่าเมื่อมอเตอร์หมุนช้าลงแต่ละขั้นจะกลายเป็นส่วนที่ใหญ่ขึ้นของทั้งหมดที่ความเร็วช้าลงเรื่อยๆ ขนาดขั้นที่ค่อนข้างใหญ่จะทำให้เกิดการฟันเฟืองในมอเตอร์วิธีหนึ่งในการบรรเทาความราบรื่นที่ลดลงของการทำงานที่ความเร็วต่ำคือการลดขนาดของสเต็ปมอเตอร์แต่ละขั้นนี่คือจุดที่ไมโครสเต็ปปิ้งกลายเป็นทางเลือกที่สำคัญ

ไมโครสเต็ปปิ้งทำได้โดยใช้พัลส์ไวด์ธมอดูเลต (PWM) เพื่อควบคุมกระแสที่ไปยังขดลวดมอเตอร์สิ่งที่เกิดขึ้นคือตัวขับมอเตอร์ส่งคลื่นไซน์แรงดันไฟฟ้า 2 คลื่นไปยังขดลวดมอเตอร์ ซึ่งแต่ละขดลวดอยู่นอกเฟส 90 องศาดังนั้น ในขณะที่กระแสเพิ่มขึ้นในขดลวดหนึ่ง ขดลวดอีกขดลวดหนึ่งจะลดลงเพื่อสร้างการถ่ายโอนกระแสอย่างค่อยเป็นค่อยไป ซึ่งส่งผลให้มีการเคลื่อนไหวที่นุ่มนวลขึ้นและการผลิตแรงบิดที่สม่ำเสมอมากกว่าที่ขดลวดอีกอันจะได้รับจากการควบคุมแบบเต็มสเต็ปมาตรฐาน (หรือแม้แต่ครึ่งสเต็ปทั่วไป) (ดูรูปที่ 2)

แกนเดียวสเต็ปเปอร์มอเตอร์คอนโทรลเลอร์ + ไดรเวอร์ทำงาน

เมื่อตัดสินใจเพิ่มความแม่นยำตามการควบคุมไมโครสเต็ปปิ้ง วิศวกรจะต้องพิจารณาว่าสิ่งนี้ส่งผลต่อคุณลักษณะที่เหลือของมอเตอร์อย่างไรแม้ว่าความราบรื่นของการส่งแรงบิด การเคลื่อนที่ที่ความเร็วต่ำ และเสียงสะท้อนอาจได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นโดยใช้ไมโครสเต็ปปิ้ง แต่ข้อจำกัดทั่วไปในการควบคุมและการออกแบบมอเตอร์ทำให้ไม่บรรลุคุณลักษณะโดยรวมในอุดมคติเนื่องจากการทำงานของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ ไมโครสเต็ปปิ้งไดรฟ์จึงสามารถประมาณคลื่นไซน์จริงได้เท่านั้นซึ่งหมายความว่าแรงบิดกระเพื่อม เสียงสะท้อน และสัญญาณรบกวนบางส่วนจะยังคงอยู่ในระบบ แม้ว่าแต่ละค่าเหล่านี้จะลดลงอย่างมากในการทำงานแบบไมโครสเต็ปก็ตาม

ความแม่นยำทางกล

การปรับเชิงกลอีกประการหนึ่งเพื่อให้สเต็ปเปอร์มอเตอร์ของคุณมีความแม่นยำคือการใช้โหลดความเฉื่อยน้อยลงหากมอเตอร์ติดอยู่กับแรงเฉื่อยขนาดใหญ่เมื่อพยายามหยุด โหลดจะทำให้การหมุนเกินเล็กน้อยเนื่องจากนี่มักเป็นข้อผิดพลาดเล็กน้อย จึงสามารถใช้ตัวควบคุมมอเตอร์เพื่อแก้ไขได้

ในที่สุดเราก็กลับมาที่คอนโทรลเลอร์วิธีนี้อาจต้องใช้ความพยายามทางวิศวกรรมบ้างเพื่อปรับปรุงความแม่นยำ คุณอาจต้องการใช้คอนโทรลเลอร์ที่ได้รับการปรับให้เหมาะกับมอเตอร์ที่คุณเลือกใช้โดยเฉพาะนี่เป็นวิธีการที่แม่นยำมากในการรวมเข้าด้วยกันยิ่งตัวควบคุมสามารถควบคุมกระแสไฟของมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำมากขึ้นเท่าใด คุณก็จะยิ่งได้รับความแม่นยำมากขึ้นจากสเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่คุณใช้อยู่เนื่องจากตัวควบคุมจะควบคุมปริมาณกระแสที่ขดลวดมอเตอร์ได้รับอย่างแม่นยำเพื่อเริ่มการเคลื่อนที่แบบสเต็ป

ความแม่นยำในระบบการเคลื่อนที่เป็นข้อกำหนดทั่วไป ขึ้นอยู่กับการใช้งานการทำความเข้าใจวิธีที่ระบบสเต็ปเปอร์ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างความแม่นยำทำให้วิศวกรสามารถใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีที่มีอยู่ รวมถึงเทคโนโลยีที่ใช้ในการสร้างส่วนประกอบทางกลของมอเตอร์แต่ละตัว