Zaprtozančni nadzor pri koračnih motorjih

 

Koračni motorji so v osnovi odprtozančne naprave. Ne potrebujejo povratnih informacij, ker je vsak impulz toka, ki ga dobavlja pogon, enak koraku motorja. Poleg je tega pri majhnih velikostih korakov (ali kotov korakov) položaj motorja zelo natančno določen brez potrebe po napravi za povratne informacije in zapletenih nadzornih shemah. Če se torej položaj koračnega motorja lahko določi v odprtozančnem sistemu, zakaj bi dodajali zaprtozančni nadzor in si s tem nakopali dodatne stroške in delo?

Zakaj torej zaprtozančni nadzor?

Ker se natančno poznavanje položaja motorja zgodi le, če motor nikoli ne izgubi korakov. In v resničnem svetu obstaja več situacij, ki lahko povzročijo, da motor izgubi ali zamudi korake – na primer stroj se zagozdi in preprečuje vrtenje gredi motorja.

Da bi obravnavali te možnosti, so koračni motorji pogosto preveliki za ravnanje z navornimi konicami ali drugimi anomalijami, ki bi sicer povzročile, da motor zgreši korake. Toda ko lahko izgubljeni koraki škodijo aplikaciji ali procesu, je druga rešitev za upravljanje koračnega motorja ravno v zaprtozančnem sistemu. Ta omogoča povratne informacije o položaju, na podlagi katerih lahko zaznate in popravite morebitne napake.

Na splošno obstajajo tri vrste zaprtozančnega nadzora za koračne motorje, vsaka ponuja drugačno raven položaja nadzora in kompleksnosti.

Servo-vs-Stepper-737x400

Servo vs. koračni motor (VIR 1)

Kompenzacija za zgrešene korake

Najpogostejši tip zaprtozančnega sistema temelji na kompenzaciji zgrešenih korakov, ki se imenuje tudi nadzor zgrešenih korakov ali vzdrževanje položaja koračnega motorja. Pri tej nastavitvi pogon deluje v načinu mikrokorakov in kodirnik sledi položaju obremenitve. Če so zaznani zgrešeni koraki, upravljavec ukaže dodatne korake, tako da motor (ali obremenitev) doseže želeni položaj.

Kompenzacija za zgrešene korake je najpreprostejša zaprtozančna shema za koračne motorje, vendar je njegova primarna pomanjkljivost, da kompenzira le zgrešene korake na koncu gibanja, ne ne pa tudi vmes.

Nadzor položaja obremenitve

Nadzor položaja obremenitve, ki se imenuje tudi zaprtozančni mikro koraki, nenehno spremlja položaj obremenitve in javlja signal za napako. Krmilnik uporablja ta signal za napako tako, da nastavi ukaze v realnem času, med celotnim procesom gibanja. Naj na tem mestu omenimo, da vse tekoče parametre, kot so torej tudi mikro koraki, lahko nastavite ali nadzirate tudi preko USBja (USB stepper motor controller Poscope)

Z nadzorom položaja obremenitve sistem še vedno deluje kot koračni sistem v načinu mikrokorakov, vendar natančneje spremlja gibanje. Boljša opcija, kot če bi motorju dovolil, da odstopa med gibanjem in izdal ukaz za kompenzacijo na koncu gibanja.

Servo nadzor

Najbolj napredna zaprtozančna metoda je, da motor poganjamo kot dvofazni brezkrtačni motor. Ta metoda se imenuje servo nadzor ali zaprtozančni nadzor za koračne motorje.

S servo nadzorom za koračne motorje, namesto pogona, ki motorju za gibanje zagotavlja poln tok, povratne informacije iz kodirnika zaznajo položaj gredi. Krmilna zanka (običajno PID zanka) določa natančen navor, ki je potreben za začetek gibanja. Z drugimi besedami, motor poganja ukaz navora in ne impulzi toka.

zaprtozancni-sistem

Zaprtozančni servo nadzor (VIR 1)

Ker dobavlja samo tok, ki je potreben za želeno gibanje, metoda servo nadzora pomeni večjo učinkovitost kot druge metode koračnega nadzora. Večja učinkovitost pa pomeni manj pregrevanja in daljšo življenjsko dobo motorja. Servo nadzor odpravlja tudi težave z resonanco, ki so pomanjkljivost drugih metod nadzora in zagotavlja visok navor pri nizkih hitrostih. Poleg tega omogoča motorjem, da uporabijo svoj polni navor brez omejitev vrtilnega momenta. In čeprav je zaprtozančni nadzor bolj zapleten kot odprtozančni sistem, je implementacija servo nadzora za koračni motor še vedno manj zahtevna kot izvajanje celotnega servo sistema.

Preberite še: Programska oprema za nadzor cnc strojev in slabosti mikroračunalnika raspberry pi

VIR (1) Linear motion tips

FoodFacts