Un movimento fuori fase si verifica quando un impulso mancato non raggiunge la posizione specificata. Un movimento in sovraelongazione si verifica invece al contrario, superando la posizione specificata.
motori passo-passoI motori passo-passo sono spesso utilizzati nei sistemi di controllo del movimento in cui il controllo è semplice o dove è richiesto un basso costo. Il vantaggio principale è che la posizione e la velocità sono controllate in anello aperto. Tuttavia, proprio perché si tratta di un controllo ad anello aperto, la posizione del carico non riceve alcun feedback dal circuito di controllo e il motore passo-passo deve rispondere correttamente a ogni variazione di eccitazione. Se la frequenza di eccitazione non viene selezionata correttamente, il motore passo-passo non sarà in grado di raggiungere la nuova posizione. La posizione effettiva del carico risulterà in un errore permanente rispetto alla posizione prevista dal controllore, ovvero si verificherà un fenomeno di perdita di passo o di overshoot. Pertanto, nei sistemi di controllo ad anello aperto per motori passo-passo, la chiave per il corretto funzionamento del sistema è come prevenire la perdita di passo e l'overshoot.
I fenomeni di fuori fase e di superamento si verificano quando ilmotore passo-passorispettivamente avvia e arresta. In generale, il limite della frequenza di avvio del sistema è relativamente basso, mentre la velocità operativa richiesta è spesso relativamente alta. Se il sistema viene avviato direttamente alla velocità di funzionamento richiesta, poiché la velocità ha superato il limite, la frequenza di avvio non può essere avviata correttamente, l'avvio con un passo perso, il pesante non può avviarsi affatto, con conseguente blocco della rotazione. Dopo che il sistema è in funzione, se viene raggiunto il punto finale, interrompere immediatamente l'invio degli impulsi, in modo che si arresti immediatamente, quindi a causa dell'inerzia del sistema, il motore passo-passo ruoterà nella posizione di equilibrio desiderata dal controllore.
Per superare il fenomeno di perdita di passo e di superamento del punto di riferimento, è necessario aggiungere al processo di avvio-arresto un controllo di accelerazione e decelerazione appropriato. Generalmente si utilizzano: una scheda di controllo del movimento per l'unità di controllo superiore, un PLC con funzioni di controllo per l'unità di controllo superiore, un microcontrollore per l'unità di controllo superiore per controllare l'accelerazione e la decelerazione del movimento, in modo da superare il fenomeno di perdita di passo e di superamento del punto di riferimento.
In termini semplici: quando il driver del motore passo-passo riceve un segnale a impulsi, aziona ilmotore passo-passoper ruotare di un angolo fisso (e angolo di passo) nella direzione impostata. È possibile controllare il numero di impulsi per controllare l'entità dello spostamento angolare, in modo da ottenere un posizionamento preciso; allo stesso tempo, è possibile controllare la frequenza degli impulsi per controllare la velocità e l'accelerazione di rotazione del motore, in modo da ottenere la regolazione della velocità. Il motore passo-passo ha un parametro tecnico: la frequenza di avviamento a vuoto, ovvero la frequenza di impulso a vuoto per l'avviamento normale del motore passo-passo. Se la frequenza degli impulsi è superiore alla frequenza di avviamento a vuoto, il motore passo-passo non si avvia correttamente e potrebbero verificarsi perdite di passi o blocchi. In presenza di carico, la frequenza di avviamento dovrebbe essere inferiore. Se il motore deve ruotare ad alta velocità, la frequenza degli impulsi dovrebbe avere un processo di accelerazione ragionevole, ovvero la frequenza di avviamento è bassa e poi aumenta gradualmente fino alla frequenza alta desiderata con una certa accelerazione (la velocità del motore aumenta gradualmente da bassa ad alta).
Frequenza di avviamento = velocità di avviamento × numero di passi per giro.La velocità di avviamento a vuoto è quella in cui il motore passo-passo, senza accelerazione o decelerazione e senza carico, ruota direttamente verso l'alto. Quando il motore passo-passo ruota, l'induttanza di ciascuna fase dell'avvolgimento del motore genera un potenziale elettrico inverso; maggiore è la frequenza, maggiore è il potenziale elettrico inverso. Sotto l'azione di questo potenziale, la frequenza (o velocità) del motore aumenta e la corrente di fase diminuisce, il che porta a una diminuzione della coppia.
Supponiamo che: la coppia totale in uscita del riduttore sia T1, la velocità in uscita sia N1, il rapporto di riduzione sia 5:1 e l'angolo di passo del motore passo-passo sia A. Allora la velocità del motore è: 5*(N1), quindi la coppia in uscita del motore dovrebbe essere (T1)/5 e la frequenza operativa del motore dovrebbe essere
5*(N1)*360/A, quindi dovresti guardare la curva caratteristica momento-frequenza: il punto di coordinate [(T1)/5, 5*(N1)*360/A] non è al di sotto della curva caratteristica di frequenza (curva momento-frequenza iniziale). Se è al di sotto della curva momento-frequenza, puoi selezionare questo motore. Se è al di sopra della curva momento-frequenza, allora non puoi selezionare questo motore perché perderà passi o non girerà affatto.
Una volta determinato lo stato di funzionamento, è necessario determinare la velocità massima. Se determinata, è possibile calcolare secondo la formula fornita sopra (in base alla velocità di rotazione massima e alla dimensione del carico, è possibile determinare se il motore passo-passo scelto è adatto; in caso contrario, è necessario sapere quale tipo di motore passo-passo scegliere).
Inoltre, il motore passo-passo all'avvio dopo il carico può essere invariato e quindi aumentare la frequenza, perché ilmotore passo-passoLa curva momento-frequenza dovrebbe in realtà avere due curve: una che rappresenta la curva momento-frequenza iniziale e l'altra che rappresenta la curva momento-frequenza finale. Quest'ultima curva ha il significato di: avviare il motore alla frequenza iniziale; dopo l'avvio è possibile aumentare il carico, ma il motore non perderà lo stato di passo; oppure avviare il motore alla frequenza iniziale; in caso di carico costante, è possibile aumentare opportunamente la velocità di rotazione, ma il motore non perderà lo stato di passo.
Quanto sopra descrive l'introduzione al problema della desincronizzazione e dell'overshoot del motore passo-passo.
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Data di pubblicazione: 3 aprile 2023