Es bien sabido en el campo de la ingeniería que las tolerancias mecánicas tienen un efecto importante en la precisión y exactitud de cada tipo de dispositivo imaginable, independientemente de su uso. Este hecho también es cierto paramotores paso a paso. Por ejemplo, un motor paso a paso estándar tiene un nivel de tolerancia de aproximadamente ±5 por ciento de error por paso. Por cierto, estos son errores no acumulativos. La mayoría de los motores paso a paso se mueven 1,8 grados por paso, lo que resulta en un rango de error potencial de 0,18 grados, aunque estamos hablando de 200 pasos por rotación (consulte la Figura 1).
Motores paso a paso bifásicos - Serie GSSD
Pasos en miniatura para mayor precisión
Con una precisión estándar, no acumulativa, de ±5 por ciento, la primera y más lógica forma de aumentar la precisión es micropasar el motor. El micropaso es un método para controlar motores paso a paso que logra no solo una resolución más alta sino también un movimiento más suave a bajas velocidades, lo que puede ser un gran beneficio en algunas aplicaciones.
Comencemos con nuestro ángulo de paso de 1,8 grados. Este ángulo de paso significa que a medida que el motor disminuye la velocidad, cada paso se convierte en una porción más grande del todo. A velocidades cada vez más lentas, el tamaño de paso relativamente grande provoca engranajes en el motor. Una forma de aliviar esta menor suavidad de funcionamiento a velocidades lentas es reducir el tamaño de cada paso del motor. Aquí es donde el microstep se convierte en una alternativa importante.
El micropaso se logra mediante el uso de modulación de ancho de pulso (PWM) para controlar la corriente que llega a los devanados del motor. Lo que sucede es que el controlador del motor entrega dos ondas sinusoidales de voltaje a los devanados del motor, cada una de las cuales está desfasada 90 grados con respecto a la otra. Entonces, mientras la corriente aumenta en un devanado, disminuye en el otro para producir una transferencia gradual de corriente, lo que resulta en un movimiento más suave y una producción de torque más consistente que la que se obtendría con un control estándar de paso completo (o incluso de medio paso común). (ver Figura 2).
un solo ejeControlador de motor paso a paso + controlador opera
Al decidir sobre un aumento en la precisión basado en el control de micropasos, los ingenieros deben considerar cómo afecta esto al resto de las características del motor. Si bien la suavidad de la entrega de par, el movimiento a baja velocidad y la resonancia se pueden mejorar utilizando micropasos, las limitaciones típicas en el control y el diseño del motor impiden que alcancen sus características generales ideales. Debido al funcionamiento de un motor paso a paso, los micromotores paso a paso solo pueden aproximarse a una onda sinusoidal verdadera. Esto significa que algo de ondulación del par, resonancia y ruido permanecerán en el sistema aunque cada uno de ellos se reduzca considerablemente en una operación de micropaso.
Precisión mecánica
Otro ajuste mecánico para ganar precisión en su motor paso a paso es utilizar una carga de inercia más pequeña. Si el motor tiene una gran inercia cuando intenta detenerse, la carga provocará una ligera sobrerotación. Debido a que esto suele ser un pequeño error, se puede utilizar el controlador del motor para corregirlo.
Finalmente, volvemos al controlador. Este método puede requerir algún esfuerzo de ingeniería. Para mejorar la precisión, es posible que desee utilizar un controlador que esté optimizado específicamente para el motor que haya elegido utilizar. Este es un método muy preciso para incorporar. Cuanto mejor sea la capacidad del controlador para manipular la corriente del motor con precisión, más precisión podrá obtener del motor paso a paso que esté utilizando. Esto se debe a que el controlador regula exactamente cuánta corriente reciben los devanados del motor para iniciar el movimiento paso a paso.
La precisión en los sistemas de movimiento es un requisito común según la aplicación. Comprender cómo funciona el sistema paso a paso para crear precisión permite a un ingeniero aprovechar las tecnologías disponibles, incluidas las utilizadas en la creación de los componentes mecánicos de cada motor.
Hora de publicación: 19 de octubre de 2023
