Es bien sabido en el campo de la ingeniería que las tolerancias mecánicas tienen un efecto importante en la precisión y exactitud de cualquier tipo de dispositivo imaginable, independientemente de su uso. Este hecho también es cierto enmotores paso a pasoPor ejemplo, un motor paso a paso estándar tiene una tolerancia de error de aproximadamente ±5 % por paso. Estos errores no son acumulativos, por cierto. 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, a pesar de que hablamos de 200 pasos por rotación (véase la Figura 1).
Motores paso a paso bifásicos - Serie GSSD
Pasos en miniatura para mayor precisión
Con una precisión estándar, no acumulativa, de ±5 %, la primera y más lógica forma de aumentar la precisión es micropasos en el motor. Los micropasos son un método de control de motores paso a paso que logra no solo una mayor resolución, sino también un movimiento más suave a bajas velocidades, lo que puede ser una gran ventaja en algunas aplicaciones.
Comencemos con nuestro ángulo de paso de 1,8 grados. Este ángulo significa que, a medida que el motor desacelera, cada paso representa una porción mayor del total. A velocidades cada vez más lentas, el tamaño relativamente grande del paso causa desgaste en el motor. Una forma de mitigar esta disminución de la suavidad de funcionamiento a bajas velocidades es reducir el tamaño de cada paso del motor. Aquí es donde el micropaso se convierte en una alternativa importante.
El micropaso se logra mediante modulación por ancho de pulsos (PWM) para controlar la corriente que llega a los devanados del motor. El controlador del motor envía dos ondas sinusoidales de voltaje a los devanados, cada una desfasada 90 grados entre sí. Así, mientras la corriente aumenta en un devanado, disminuye en el otro, lo que produce una transferencia gradual de corriente. Esto resulta en un movimiento más suave y una producción de par más consistente que la que se obtiene con un control estándar de paso completo (o incluso de medio paso) (véase la Figura 2).
un solo ejeEl controlador del motor paso a paso + el controlador funcionan
Al decidir sobre un aumento de precisión basado en el control de micropasos, los ingenieros deben considerar cómo esto afecta al resto de las características del motor. Si bien la suavidad en la entrega de par, el movimiento a baja velocidad y la resonancia podrían mejorarse mediante el micropaso, 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 controladores de micropasos solo pueden aproximarse a una onda sinusoidal real. Esto significa que parte de la ondulación del par, la resonancia y el ruido permanecerán en el sistema, aunque cada uno de estos se reduzca considerablemente en una operación de micropasos.
Precisión mecánica
Otro ajuste mecánico para mejorar la precisión del motor paso a paso es usar una carga de inercia menor. Si el motor está sujeto a una carga de inercia alta al intentar detenerse, la carga provocará una ligera sobrerotación. Dado que este suele ser un error pequeño, se puede usar el controlador del motor para corregirlo.
Finalmente, volvamos al controlador. Este método puede requerir cierto esfuerzo de ingeniería. Para mejorar la precisión, conviene utilizar un controlador optimizado específicamente para el motor elegido. Este método es muy preciso. Cuanto mejor sea la capacidad del controlador para manipular la corriente del motor con precisión, mayor será la precisión del motor paso a paso. Esto se debe a que el controlador regula con precisión la corriente que 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 el sistema paso a paso funciona en conjunto para generar precisión permite a los ingenieros 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
