שיטות להגברת הדיוק במנועי צעד

זה ידוע בתחום ההנדסי כי לסובלנות מכנית יש השפעה גדולה על הדיוק והדיוק עבור כל סוג של מכשיר שניתן להעלות על הדעת ללא קשר לשימוש בו. עובדה זו נכונה גם לגבימנועי צעד. לדוגמה, למנוע צעד בנוי סטנדרטי יש רמת סובלנות של כ-5 אחוז שגיאה לכל צעד. אלו שגיאות לא מצטברות אגב. רוב מנועי הצעד נעים 1.8 מעלות בכל צעד, מה שמביא לטווח שגיאה פוטנציאלי של 0.18 מעלות, למרות שאנחנו מדברים על 200 צעדים לכל סיבוב (ראה איור 1).

מנועי צעד דו-פאזיים - סדרת GSSD

צעדים מיניאטוריים לדיוק

עם דיוק סטנדרטי, לא מצטבר, של ±5 אחוזים, הדרך הראשונה וההגיונית ביותר להגביר את הדיוק היא לבצע מיקרו-צעד של המנוע. Micro stepping היא שיטה לשליטה במנועי צעד המשיגה לא רק רזולוציה גבוהה יותר אלא תנועה חלקה יותר במהירויות נמוכות, מה שיכול להיות יתרון גדול ביישומים מסוימים.

נתחיל עם זווית הצעד שלנו של 1.8 מעלות. זווית צעד זו אומרת שככל שהמנוע מאט כל צעד הופך לחלק גדול יותר מהשלם. במהירויות איטיות יותר ויותר, גודל הצעד הגדול יחסית גורם לשיניים במנוע. אחת הדרכים להקל על החלקות המופחתת הזו של הפעולה במהירויות איטיות היא להקטין את הגודל של כל צעד מנוע. זה המקום שבו מיקרו דריכה הופכת לאלטרנטיבה חשובה.

מיקרו דריכה מושגת על ידי שימוש בפולסים-רוחב מווסת (PWM) כדי לשלוט בזרם לפיתולי המנוע. מה שקורה הוא שנהג המנוע מספק שני גלי סינוס מתח לפיתולי המנוע, שכל אחד מהם נמצא ב-90 מעלות מחוץ לפאזה עם השני. לכן, בעוד שהזרם גדל בפיתול אחד, הוא יורד בפיתול השני כדי לייצר העברה הדרגתית של זרם, מה שמביא לתנועה חלקה יותר וייצור מומנט עקבי יותר ממה שתקבל מבקרה סטנדרטית של צעד מלא (או אפילו חצי צעד נפוץ). (ראה איור 2).

חד צירבקר מנוע צעד + נהג פועל

כאשר מחליטים על הגדלת דיוק המבוססת על בקרת צעדים מיקרו, המהנדסים צריכים לשקול כיצד זה משפיע על שאר מאפייני המנוע. בעוד שהחלקות של אספקת המומנט, התנועה במהירות נמוכה והתהודה עשויה להשתפר באמצעות מיקרו צעדים, מגבלות טיפוסיות בשליטה ובתכנון המנוע מונעות מהם להגיע למאפיינים הכוללים האידיאליים שלהם. בשל פעולתו של מנוע צעד, כונני מיקרו צעדים יכולים להעריך רק גל סינוס אמיתי. המשמעות היא שאדוות מומנט, תהודה ורעש יישארו במערכת למרות שכל אחד מאלה מצטמצם מאוד בפעולת מיקרו צעדים.

דיוק מכני

התאמה מכנית נוספת כדי להשיג דיוק במנוע הצעד שלך היא שימוש בעומס אינרציה קטן יותר. אם המנוע מחובר לאינרציה גדולה כאשר הוא מנסה לעצור, העומס יגרום לסיבוב יתר קל. מכיוון שלעתים קרובות מדובר בשגיאה קטנה, ניתן להשתמש בבקר המנוע כדי לתקן אותה.

לבסוף, נחזור לבקר. שיטה זו עשויה לדרוש מאמץ הנדסי מסוים. על מנת לשפר את הדיוק, ייתכן שתרצה להשתמש בבקר המותאם במיוחד עבור המנוע בו בחרת להשתמש. זוהי שיטה מאוד מדויקת לשילוב. ככל שיכולת הבקר לתפעל את זרם המנוע בצורה מדויקת יותר, כך תוכל לקבל יותר דיוק ממנוע הצעד שבו אתה משתמש. הסיבה לכך היא שהבקר מווסת בדיוק כמה זרם מקבלים פיתולי המנוע כדי להתחיל את תנועת הדריכה.

דיוק במערכות תנועה היא דרישה נפוצה בהתאם ליישום. ההבנה כיצד מערכת הצעדים פועלת יחד ליצירת דיוק מאפשרת למהנדס לנצל את הטכנולוגיות הזמינות, כולל אלו המשמשות ביצירת הרכיבים המכניים של כל מנוע.