Métodos para aumentar a precisão em motores de passo

É bem sabido na área da engenharia que as tolerâncias mecânicas têm um efeito significativo na precisão e exatidão de todos os tipos de dispositivos imagináveis, independentemente da sua utilização. Este fato também se aplica amotores de passoPor exemplo, um motor de passo padrão tem um nível de tolerância de cerca de ±5% de erro por passo. A propósito, esses são erros não acumulativos. A maioria dos motores de passo se move 1,8 grau por passo, o que resulta em uma margem de erro potencial de 0,18 grau, mesmo que estejamos falando de 200 passos por rotação (veja a Figura 1).

Motores de passo bifásicos - Série GSSD

Miniatura de passos para precisão

Com uma precisão padrão e não cumulativa de ±5%, a primeira e mais lógica maneira de aumentar a precisão é micropassar o motor. Micropassar é um método de controle de motores de passo que proporciona não apenas uma resolução mais alta, mas também um movimento mais suave em baixas velocidades, o que pode ser um grande benefício em algumas aplicações.

Vamos começar com nosso ângulo de passo de 1,8 grau. Esse ângulo significa que, à medida que o motor desacelera, cada passo se torna uma parte maior do todo. Em velocidades cada vez mais lentas, o tamanho relativamente grande do passo causa desgaste no motor. Uma maneira de aliviar essa diminuição da suavidade de operação em baixas velocidades é reduzir o tamanho de cada passo do motor. É aqui que o micropasso se torna uma alternativa importante.

O microescalonamento é obtido usando modulação por largura de pulso (PWM) para controlar a corrente nos enrolamentos do motor. O driver do motor fornece duas ondas senoidais de tensão aos enrolamentos do motor, cada uma delas defasada em 90 graus em relação à outra. Assim, enquanto a corrente aumenta em um enrolamento, ela diminui no outro, produzindo uma transferência gradual de corrente, o que resulta em um movimento mais suave e uma produção de torque mais consistente do que a obtida com um controle padrão de passo completo (ou mesmo meio passo comum) (ver Figura 2).

eixo únicocontrolador de motor de passo + driver opera

Ao decidir sobre um aumento na precisão com base no controle por micropasso, os engenheiros precisam considerar como isso afeta as demais características do motor. Embora a suavidade da entrega de torque, o movimento em baixa velocidade e a ressonância possam ser melhorados com o uso de micropasso, limitações típicas no controle e no projeto do motor impedem que eles atinjam suas características gerais ideais. Devido à operação de um motor de passo, os acionamentos por micropasso só conseguem se aproximar de uma onda senoidal verdadeira. Isso significa que alguma ondulação de torque, ressonância e ruído permanecerão no sistema, mesmo que cada um desses fatores seja bastante reduzido em uma operação por micropasso.

Precisão Mecânica

Outro ajuste mecânico para obter precisão no seu motor de passo é usar uma carga de inércia menor. Se o motor estiver conectado a uma inércia grande ao tentar parar, a carga causará uma leve sobrerotação. Como esse erro costuma ser pequeno, o controlador do motor pode ser usado para corrigi-lo.

Por fim, voltamos ao controlador. Este método pode exigir algum esforço de engenharia. Para melhorar a precisão, você pode usar um controlador otimizado especificamente para o motor escolhido. Este é um método muito preciso para incorporar. Quanto melhor for a capacidade do controlador de manipular a corrente do motor com precisão, maior será a precisão do motor de passo utilizado. Isso ocorre porque o controlador regula exatamente a quantidade de corrente que os enrolamentos do motor recebem para iniciar o movimento de passo.

A precisão em sistemas de movimento é um requisito comum, dependendo da aplicação. Entender como o sistema de passo funciona em conjunto para gerar precisão permite que um engenheiro aproveite as tecnologias disponíveis, incluindo aquelas utilizadas na criação dos componentes mecânicos de cada motor.