Métodos para aumentar a precisão em motores de passo

É bem conhecido no campo da engenharia que as tolerâncias mecânicas têm um efeito importante na precisão e exatidão de todos os tipos de dispositivos imagináveis, independentemente do seu uso.Este fato também é verdadeiromotores de passo.Por exemplo, um motor de passo padrão tem um nível de tolerância de cerca de ±5% de erro por etapa.A propósito, esses são erros não acumulativos.A maioria dos motores de passo se move 1,8 graus por passo, o que resulta em uma faixa de erro potencial de 0,18 graus, embora estejamos falando de 200 passos por rotação (veja a Figura 1).

Motores de Passo Bifásicos - Série GSSD

Etapa em miniatura para precisão

Com uma precisão padrão não cumulativa de ±5 por cento, a primeira e mais lógica maneira de aumentar a precisão é micro-passos do motor.Micro stepping é um método de controle de motores de passo que alcança 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 graus.Este ângulo de passo significa que, à medida que o motor desacelera, cada passo se torna uma porção maior do todo.Em velocidades cada vez mais lentas, o tamanho do passo relativamente grande causa travamentos no motor.Uma maneira de aliviar essa diminuição da suavidade da operação em velocidades lentas é reduzir o tamanho de cada passo do motor.É aqui que o micro stepping se torna uma alternativa importante.

O micropasso é obtido usando modulação por largura de pulso (PWM) para controlar a corrente para os enrolamentos do motor.O que acontece é que o driver do motor fornece duas ondas senoidais de tensão aos enrolamentos do motor, cada uma delas defasada de 90 graus em relação à outra.Assim, enquanto a corrente aumenta em um enrolamento, ela diminui no outro enrolamento para produzir uma transferência gradual de corrente, o que resulta em um movimento mais suave e uma produção de torque mais consistente do que se obteria com um controle de passo completo padrão (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 de micropasso, os engenheiros devem considerar como isso afeta o restante das características do motor.Embora a suavidade da entrega de torque, o movimento em baixa velocidade e a ressonância possam ser melhorados usando micropassos, limitações típicas no controle e no projeto do motor os impedem de atingir suas características gerais ideais.Devido à operação de um motor de passo, os drives de micropasso só podem aproximar-se de uma onda senoidal verdadeira.Isso significa que alguma ondulação de torque, ressonância e ruído permanecerão no sistema, mesmo que cada um deles seja bastante reduzido em uma operação de micropasso.

Precisão Mecânica

Outro ajuste mecânico para ganhar precisão em seu motor de passo é usar uma carga de inércia menor.Se o motor estiver sujeito a uma grande inércia ao tentar parar, a carga causará uma ligeira rotação excessiva.Como esse erro geralmente é pequeno, o controlador do motor pode ser usado para corrigi-lo.

Finalmente, voltamos ao controlador.Este método pode exigir algum esforço de engenharia.Para melhorar a precisão, você pode usar um controlador especificamente otimizado para o motor que você escolheu usar.Este é um método muito preciso de incorporar.Quanto melhor for a capacidade do controlador de manipular a corrente do motor com precisão, mais precisão você poderá obter do motor de passo que está usando.Isto 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.Compreender como o sistema de passo funciona em conjunto para criar precisão permite ao engenheiro aproveitar as tecnologias disponíveis, inclusive aquelas utilizadas na criação dos componentes mecânicos de cada motor.