Stepper Motor vs Servo Motor: Таны хэрэглээнд аль нь илүү дээр вэ?

Stepper мотор болон серво моторын хооронд сонголт хийх нь маш энгийн хоёртын шийдвэр биш юм. Энэ нь өндөр динамик гүйцэтгэлийн эсрэг үйл ажиллагааны энгийн байдлыг тэнцвэржүүлсэн инженерийн нарийн төвөгтэй солилцоог илэрхийлдэг. Системээ хэт тодотгох нь үнэ цэнэтэй инженерийн нөөцийг үрж, интеграцийн шаардлагагүй төвөгтэй байдлыг нэмэгдүүлдэг. Эсрэгээр, дутуу тодорхойлсноор алдаа гарсан алхам, синхрончлол алдагдах, үйлдвэрлэлийн шугам дээрх сүйрлийн процессын доголдол зэрэг эрсдэлтэй.

Бид таны ойлгох ёстой инженерийн бодит байдал, гүйцэтгэлийн муруйг задлах зорилгоор энэхүү гарын авлагыг бүтээсэн. Та эргэлтийн моментийн уналт, хяналтын гогцооны бүтэц, системийн интеграцийн хэрэгцээг хэрхэн үнэлэх талаар сурах болно. Төгсгөлд нь та өөрийн тусгай ачаалал, хурд, нарийвчлалын шаардлагад тохирсон хөдөлгөөний удирдлагын зөв архитектурыг итгэлтэйгээр сонгох болно.

Гол арга хэмжээ

• Stepper Motors нь урьдчилан таамаглах боломжтой, бага хурдтай, өндөр эргэлттэй хэрэглээнд өндөр өртөгтэй, ан агнуургүйгээр барьж байх нь чухал байдаг.

• Servo мотор нь өндөр хурд, динамик ачааллын өөрчлөлт, хаалттай эргэлтийн байрлалын санал хүсэлт шаарддаг програмуудад шаардлагатай.

• Шийдвэрлэх үндсэн хүчин зүйлүүд нь таны шаардлагатай RPM, ачааллыг урьдчилан таамаглах чадвар, үнэмлэхүй байрлал тогтоох хэрэгцээ, системийг тохируулах инженерийн төсөв юм.

• Гибрид шийдлүүд (хаалттай давталт) байдаг боловч дунд шатны сонголтуудыг үнэлэхийн өмнө эргэлтийн момент буурах ба хяналтын нарийн төвөгтэй байдлын үндсэн ялгааг ойлгох нь чухал юм.

Шийдвэр гаргах: Хөдөлгөөнийг удирдах амжилтын шалгуур

Тодорхой моторын технологийг харьцуулахын өмнө та үндсэн механик болон үйл ажиллагааны хязгаарлалтыг зураглах ёстой. Инженерүүд шаардлагатай физик ажлыг нарийн тодорхойлохоос өмнө моторын төрлийг сонгоход хөдөлгөөнийг хянах төслүүд бүтэлгүйтдэг. Бид хоосон хуудаснаас эхлэхийг зөвлөж байна. Машины мөчлөгийн миллисекунд тутамд ачаалал юу хийж байгааг шинжлэх хэрэгтэй.

Суурь шугамыг тодорхойлох

Системийн амжилттай загвар бүр нь механик бодит байдлыг тоймлохоос эхэлдэг. Та зөөх гэж буй нийт массаа тодорхойлох ёстой. Та мөн шугаман хөтөч эсвэл холхивч дахь үрэлтийг тооцоолох хэрэгтэй. Эдгээр хувьсагч нь инерцийн харьцааг заадаг. Инерцийн харьцаа нь ачааллын инерцийг хөдөлгүүрийн роторын инерцтэй харьцуулдаг. Хэрэв та энэ хэмжүүрийг үл тоомсорловол тогтворгүй системийг бий болгох эрсдэлтэй. Зөв тодорхойлсон суурь нь таны ачааллыг зөв зогсоох чадваргүй моторыг сонгохоос сэргийлдэг.

Ачаалал ба хурдны профайл

Та тасралтгүй эргэлт ба оргил моментийг ялгах ёстой. Тасралтгүй эргүүлэх момент нь механизмыг тогтмол хурдтайгаар хөдөлгөхөд шаардагдах хүч юм. Оргил эргүүлэх момент нь зогсонги байдалд байгаа хүнд ачааг хурдасгахад шаардагдах богино хэмжээний эрчим хүчний өсөлт юм. Моторууд эдгээр эрэлт хэрэгцээнд янз бүрийн хурдтайгаар хариу үйлдэл үзүүлдэг. Хэрэв таны машин ихэвчлэн 3000 эрг/мин хурдтай ажилладаг бол эргүүлэх момент нь 300 эрг/мин-д аажмаар индексжүүлдэг машинаас тэс өөр харагдаж байна. Та эдгээр хурд-моментийн шаардлагыг тодорхой зураглах хэрэгтэй.

Нарийвчлал ба давтагдах чадвар

Инженерүүд онолын нарийвчлалыг бодит механик давталттай андуурдаг. Онолын нарийвчлал нь цаасан дээр гайхалтай харагдаж байна. Та нэг алхамыг хэдэн мянган жижиг алхмуудад хуваахын тулд дэвшилтэт микро алхалт хөтчүүдийг ашиглаж болно. Гэсэн хэдий ч бодит механик давталт нь бодит ертөнцийн хүчин зүйлээс хамаардаг. Системийн үрэлт, холболтын ороомог, гадаад хүч нь босоо амны хаана зогсохыг өөрчилдөг. Та өөрийн програмд ​​үнэмлэхүй механик найдвартай байдал эсвэл зөвхөн онолын өндөр нарийвчлал хэрэгтэй эсэхийг тодорхойлох ёстой.

Хэрэгжилтийн бодит байдал

Та системийг нэгтгэх далд сорилтуудыг үл тоомсорлож болохгүй. Техник хангамж бол тэгшитгэлийн зөвхөн нэг хэсэг юм. Драйвын нийцтэй байдал нь маш чухал юм. Та кабелийг чиглүүлж, цахилгааны чимээ шуугианаас хамгаалж, хяналтын кабинетдаа зай хуваарилах ёстой. Хөдөлгүүрийн төрлүүдийн хооронд програмчлалын хугацаа мөн эрс ялгаатай байдаг. Зарим системд хэдэн өдрийн турш програм хангамжийг тааруулах шаардлагатай болдог. Бусад нь хайрцагнаас шууд ажилладаг. Та машиныг зохион бүтээхдээ эдгээр хэрэгжүүлэх цагийг сайтар жинлэх хэрэгтэй.

Stepper мотор: Хүч чадал, хязгаарлалт, хэрэглээний тохиолдол

А Stepper мотор нь гайхалтай энгийн боловч үр дүнтэй зарчмаар ажилладаг. Энэ нь ихэвчлэн 50-100 соронзон туйлтай, өндөр туйлтай роторыг ашигладаг. Хөтөч нь статорын ороомог руу салангид цахилгаан импульс илгээдэг. Импульс бүр нь роторыг дараагийн соронзон шугам руу шилжүүлэхэд хүргэдэг. Энэхүү нээлттэй гогцоо загвар нь гадны санал хүсэлтийн мэдрэгч шаардахгүйгээр нарийн алхам хийх боломжийг олгодог.

Гүйцэтгэлийн давуу тал

• Хамгийн их бариулын момент: Тэд хамгийн их барих хүчийг 0 RPM дээр шууд хүргэдэг.

• Бага хурдны онцгой удирдлага: Та том механик хурдны хайрцгийг нэмэлгүйгээр хүнд ачааг удаан жолоодох боломжтой.

• Тэг агнуур: Тэд соронзон цоорхойд түгжигддэг тул тогтсон байрлалыг барьж байхдаа чичиргээгүй, хэлбэлздэггүй.

• Хялбаршуулсан ашиглалтанд оруулах: Эдгээр нь залгаад тоглуулах хялбар байдлыг санал болгодог бөгөөд хяналтын гогцоог тааруулах бараг шаардлагагүй.

Техникийн хязгаарлалт

• Эгц эргүүлэх момент буурах: Эргэлтийн хурд нэмэгдэхийн хэрээр ороомгийн индукц нь гүйдэл ороомгийг бүрэн дүүргэхээс сэргийлдэг. Момент маш хурдан буурдаг.

• Синхрончлол алдагдах эрсдэл: Хэрэв физик саатал моторын хүчин чадлаас хэтэрвэл зогсох болно. Удирдлага алдсан алхмуудыг мэдэхгүй.

• Бага цахилгаан үр ашиг: Тэд бодит физик ачааллаас үл хамааран байрлалыг хадгалахын тулд бүрэн гүйдэл авдаг. Энэ нь их хэмжээний дулааныг үүсгэдэг.

Хамгийн тохиромжтой програмууд

Урьдчилан таамаглаж болохуйц орчинд тэд илүү сайн байдаг тул тодорхой салбаруудад ноёрходог. Та тэдгээрийг 3D принтер, CNC чиглүүлэгч, автоматжуулсан туршилтын төхөөрөмжөөс олох болно. Дахин давтагдах дамжуулах системүүд тэдгээрийг өргөнөөр ашигладаг. Эдгээр програмуудад ачааллыг урьдчилан таамаглах боломжтой хэвээр байна. Хүрээлэн буй орчин нь бие махбодийн гэнэтийн, гэнэтийн эсэргүүцэл үзүүлэх нь ховор. Хөдөлгүүрийг 30%-ийн эргүүлэх моментийн аюулгүй байдлын хэмжээтэйгээр хэмжсэн л бол тэдгээр нь өөгүй, дахин давтагдах ажиллагааг хангана.

Servo мотор: Хүч чадал, хязгаарлалт, хэрэглээний тохиолдол

А Servo Motor нь үндсэндээ өөр архитектурыг ашигладаг. Энэ нь бага туйлтай загварт тулгуурладаг бөгөөд ихэвчлэн ердөө 4-12 туйлтай байдаг. Нарийвчлалд хүрэхийн тулд энэ роторыг өндөр нарийвчлалтай оптик эсвэл соронзон кодлогчтой хослуулдаг. Драйвер энэ кодлогчийг байнга уншдаг. Энэ нь тасралтгүй, хаалттай эргэх холбоо бүхий системийг бий болгодог. Удирдагч нь микросекунд тутамд босоо амны яг байрлалыг мэддэг бөгөөд гүйдлийг динамикаар тохируулдаг.

Гүйцэтгэлийн давуу тал

• Тогтвортой эргүүлэх момент: Тэд тэгш эргэлтийн муруйг хадгалж байдаг. Та бүх хурдны хязгаарт бүрэн нэрлэсэн хүчийг авна.

• Өндөр динамик хариу үйлдэл: Тэд хурдан хурдатгал болон гэнэтийн удаашралыг хялбархан зохицуулдаг.

• Хамгийн их үр ашиг: Тэд зөвхөн одоогийн ачааллыг хөдөлгөхөд шаардлагатай цахилгаан гүйдлийг л гаргадаг. Тэд нээлттэй давталтын хувилбаруудаас хамаагүй хүйтэн ажилладаг.

Техникийн хязгаарлалт

• Анхны нарийн төвөгтэй байдал: Тэд кодлогч, тусгай санал хүсэлтийн кабель, дэвшилтэт хөтчүүдийг шаарддаг.

• Эрчимтэй ашиглалтанд оруулах: Та пропорциональ-интеграл-дериватив (PID) хяналтын гогцоог нарийн тааруулах ёстой. Муу тааруулах нь тогтворгүй хөдөлгөөнийг үүсгэдэг.

• Зогсолтгүй ан хийх: Тэд кодлогчийг байнга уншиж, байрлалаа тохируулдаг. Энэ нь хөдөлгөөнгүй ачааллыг барьж байх үед бага зэрэг чичиргээ үүсгэдэг.

Хамгийн тохиромжтой програмууд

Урьдчилан таамаглах аргагүй байдал таны хүрээлэн буй орчинд захирагдах үед та эдгээр системийг ашиглах ёстой. Ачааны жин байнга өөрчлөгддөг тул робот гар нь тэдгээрт тулгуурладаг. Өндөр хурдны сав баглаа боодлын машин нь түрэмгий мөчлөгийн цагийг давахад шаардлагатай байдаг. CNC металл тээрэмдэх төвүүд нь тэдгээрийг янз бүрийн материалын нягтралаар тэжээхэд ашигладаг. Динамик, хэлбэлзэлтэй ачаалалтай аливаа систем нь үнэмлэхүй байрлалын бүрэн бүтэн байдлыг хадгалахын тулд хаалттай хэлхээний санал хүсэлтийг шаарддаг.

Толгойн үнэлгээ: Инженерийн болон арилжааны хэмжээсүүд

Инженерийн хамгийн сайн сонголтыг хийхийн тулд та эдгээр технологийг өөрийн хэрэглээний параметрүүдтэй шууд харьцуулах ёстой. Бид тэдгээрийг эргүүлэх момент, алдааг тэсвэрлэх чадвар, системийн интеграцчлалаар үнэлдэг.

Хурд ба эргэлтийн муруй

Момент-хурдны муруй нь хөдөлгөөнийг хянах хамгийн чухал график юм. Хэрэв та 0-ээс 1000 RPM-ийн хооронд ажилладаг бол нээлттэй давталтын систем ихэвчлэн хождог. Энэ нь эдгээр бага хурдтай үед хүрээний хэмжээтэй харьцуулахад асар их эргэлтийг үүсгэдэг. Гэсэн хэдий ч босоо ам илүү хурдан эргэх тусам физик өөрчлөгддөг. 2000 RPM-ээс дээш эргэлттэй системүүд бараг бүх ашигтай эргэлтийг алддаг. А Серво мотор ноёрхож байна. Энэхүү өндөр хурдны нутаг дэвсгэрт Энэ нь 3,000, 4,000, бүр 5,000 RPM хүртэл тэгш, тасралтгүй эргэлтийн моментыг өгдөг. Та аппликешны дээд хурдыг эдгээр муруйтай харьцуулах ёстой.

Хяналтын гогцоо ба алдааны хүлцэл

Автоматжуулсан үйлдвэрлэлд тодорхой зүйл чухал. Хаалттай давталтын систем нь туйлын баталгааг өгдөг. Хэрэв механик саатал үүссэн бол хөтөч дараах алдааг шууд илрүүлдэг. Энэ нь алдааг өдөөж, машиныг зогсоож, операторыг сэрэмжлүүлдэг. Нээлттэй гогцоо систем нь босоо ам нь зорилтот түвшинд хүрсэн гэж үздэг. Хэрэв энэ нь саад тотгортой тулгарвал хянагч сохроор импульс илгээдэг.

Үнэ цэнэтэй гүүр технологийн хувьд битүү гогцоотой гишгүүрийг бас дурдах хэрэгтэй. Тэд уламжлалт өндөр туйлтай роторт кодлогч нэмдэг. Тэд байрлалын бага зэргийн алдааг шууд засдаг. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь өндөр хурдны эргэлтийн үндсэн уналтыг шийдэж чадахгүй. Тэд зүгээр л байрлалыг үнэмлэхүй баталгаажуулах шаардлагатай боловч хурд бага хэвээр байгаа тохиолдолд аюулгүйн сүлжээг санал болгодог.

Системийн өргөтгөл ба интеграци

Техник хангамжийн ул мөр нь таны машины загварт ихээхэн нөлөөлдөг. Нээлттэй давталтын системийг томруулахад та мотор руу ердөө дөрвөн утсыг холбодог. Хөдөлгүүрийн хайрцагнууд нь авсаархан хэвээр байна. Тэд цахилгааны дуу чимээ бага үүсгэдэг.

Үүний эсрэгээр, хаалттай систем нь илүү төвөгтэй кабель шаарддаг. Танд тусад нь цахилгаан болон санал хүсэлтийн кабель хэрэгтэй. Санал хүсэлтийн кабель нь EMI (цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцоо)-аас урьдчилан сэргийлэхийн тулд болгоомжтой хамгаалалт шаарддаг. Хөтчүүд нь ихэвчлэн самбарын илүү зай эзэлдэг. Хэрэв та олон тэнхлэгт машин хийвэл энэ кабелийн ачаалал хурдан үрждэг. Энэхүү нарийн төвөгтэй байдлыг хангахын тулд та механик дизайндаа хангалттай зай, чиглүүлэлтийн сувгуудыг хуваарилах ёстой.

Гүйцэтгэлийн харьцуулалт

Хөдөлгөөний удирдлагын архитектурын харьцуулалт

Төсөлдөө тохирох моторыг хэрхэн богино жагсаалтад оруулах вэ

Та нарийн инженерийн дүрмийг баримталснаар техникийн тодорхойлолтоо хялбарчилж болно. Бид таамаглалыг арилгахын тулд шийдвэрийн тогтолцоог боловсруулсан. Механик хэрэгцээгээ зөв техник хэрэгслээр хангахын тулд эдгээр дүрмийг дагаж мөрдөөрэй.

Шийдвэрийн хүрээ

1. Дүрэм 1: Хэрэв програм нь 2000 RPM-ээс дээш хурдыг шаарддаг бөгөөд динамик ачааллыг зохицуулдаг бол өгөгдмөл Серво мотор . Физик энэ сонголтыг зааж өгдөг. Зөвхөн бага туйлтай архитектурууд нь эдгээр хурдаар эргүүлэх хүчийг хадгалж байдаг.

2. Дүрэм 2: Хэрэв програм нь өндөр барих момент, бага хурд, хялбаршуулсан интеграци шаарддаг бол өгөгдмөл Stepper мотор . Энэ нь асар их хүч чадал өгч, тааруулахгүйгээр байрлалаа өөгүй тогтооно.

3. Дүрэм 3: Хэрэв танд бага хурдтай ажиллах шаардлагатай байгаа ч урьдчилан таамаглах аргагүй үрэлтийн улмаас нэг ч удаа алдсан алхмыг эрсдэлд оруулах боломжгүй бол Хаалттай давталтын системийг үнэл. Энэ нь тодорхой захын тохиолдлуудад маш сайн дунд суурь болж өгдөг.

Эрсдэлийг бууруулах

Хэрэв та буруу сонголт хийвэл юу болохыг ойлгох ёстой. Хэрэв та нээлттэй давталтын системийг өндөр хурдтай, өндөр үүргийн циклийн хэрэглээнд хүчээр оруулбал энэ нь хэт халах болно. Дулааны хэт ачаалал нь дулаалгыг дутуу дулаалахад хүргэдэг. Та мөн үйлдвэрлэсэн эд ангиудыг устгаж, алдсан алхмуудыг мэдрэх болно.

Хэрэв та хаалттай хэлхээний системийг энгийн, удаан хөдөлдөг програм руу хүчээр оруулбал өөр өөр эрсдэлтэй тулгардаг. Та PID тааруулах гогцоотой тэмцэж өдрийг үрэх болно. Систем зогсонги байдалд байх үед хүлээн зөвшөөрөгдөөгүй чичирч болзошгүй. Та машины бүтцийг хэт төвөгтэй болгож, ашиглалтанд оруулах шаардлагагүй саатал гаргахад хүргэдэг.

Дараагийн алхамын үйлдлүүд

Худалдан авалт хийхээр худалдагчтай холбогдохын өмнө танд хатуу мэдээлэл хэрэгтэй. Эдгээр гурван чухал мэдээллийн цэгийг цуглуул. Эхлээд инерцийн харьцаагаа тооцоол. Стандарт динамик системүүдийн хувьд үүнийг 10:1-ээс доош байлгах хэрэгтэй. Хоёрдугаарт, Ньютон-метрээр (Нм) тасралтгүй ба оргил моментийн шаардлагыг тодорхойлно. Эцэст нь шаардлагатай хамгийн их RPM-ийн графикийг гарга. Эдгээр тоонуудыг олж авсны дараа хэмжээсийн програм хангамж нь яг шаардлагатай хүрээний хэмжээ болон ороомгийн тохиргоог нарийн тодорхойлж чадна.

Дүгнэлт

Аль ч мотор нь угаасаа давуу биш юм. Тэдгээрийн үнэ цэнэ нь таны хэрэглээний параметрүүдтэй нягт холбоотой байдаг. Нээлттэй гогцоотой өндөр туйлтай мотор нь бага хурдтай, өндөр эргэлтийн нарийвчлалыг эзэмшдэг. Хаалттай хэлхээтэй бага туйлтай моторууд нь өндөр хурдтай, динамик авхаалж самбаатай байдаг. Та техникийн үзүүлэлтээ урьдчилан тодорхойлсон технологийн сонголтоос илүүтэйгээр механик ачааллын нарийвчлалаас эхлэх хэрэгтэй.

Өөрийн бүх хурдны хүрээн дэх эргүүлэх моментийн хэрэгцээгээ зур. Өөрийн ачааллын инерцийг сайтар тооцоол. Удирдлагын хүрд тааруулах хүлцэлээ үнэл. Өнөөдөр бид моторын хэмжээг тодорхойлох хэрэгсэл ашиглах эсвэл техникийн үзүүлэлтийн хуудсыг татаж авахыг зөвлөж байна. Механик зураг төслийг эцэслэхээс өмнө хөдөлгөөнийг хянах архитектураа баталгаажуулахын тулд инженерийн борлуулалтын багтай холбогдоно уу.

Түгээмэл асуултууд

А: Stepper мотор нь servo мотортой ижил нарийвчлалтай байж чадах уу?

Хариулт: Тийм ээ, тодорхой нөхцөлд. Нарийвчилсан бичил алхамтай хөтчүүд нь нэг механик алхамыг хэдэн мянган алхам болгон хуваадаг. Энэ нь онолын маш сайн нарийвчлалыг өгдөг. Гэсэн хэдий ч бодит ачааллын нарийвчлал нь системийн үрэлт болон гадны хүчнээс хамаарна. Хэрэв гадны хүч нь барих моментоос хэтэрвэл нээлттэй гогцооны систем нь байрлалаа алдах болно. Хаалттай систем нь эдгээр хазайлтыг тасралтгүй засдаг.

Асуулт: Битүү гогцоо гэж юу вэ, энэ нь сервог орлох уу?

Х: Хаалттай гогцоо нь өндөр туйлтай роторыг кодлогчтой хослуулдаг. Энэ нь алдсан алхмуудыг динамикаар барьж, засахын тулд босоо амны байрлалыг хянадаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь өндөр хурдны хэрэглээнд бага туйлтай технологийг орлохгүй. Энэ нь өндөр эргэлтийн үед огцом эргэлт унадаг хэвээр байна. Энэ нь үнэмлэхүй байрлалыг баталгаажуулах шаардлагатай бага хурдтай ажлуудад хамгийн сайн ажилладаг.

Асуулт: Серво моторууд нь үргэлж хурдны хайрцгийг шаарддаг уу?

Х: Үгүй, гэхдээ тэд байнга ашигладаг. Хурдны хайрцаг нь хоёр зорилготой. Энэ нь тасралтгүй эргэлтийн хүчийг үржүүлж, жижиг моторт хүнд ажил хийх боломжийг олгодог. Хамгийн чухал нь моторын босоо ам руу буцаж туссан ачааллын инерцийг бууруулдаг. Энэхүү инерцийн тохируулга нь PID хяналтын гогцоог тогтворжуулж, тогтворгүй үйлдлээс сэргийлдэг.

Асуулт: Серво мотор яагаад зогсонги байдалд 'whine' эсвэл чичирдэг вэ?

Хариулт: Энэ үзэгдлийг ан агнуур гэж нэрлэдэг. Систем нь байнгын санал хүсэлтийн гогцоонд тулгуурладаг. Зогсоох үед кодлогч бичил харуурын байрлалын шилжилтийг илрүүлдэг. PID хянагч нь шууд хариу үйлдэл үзүүлж, яг байрлалаа барихын тулд бага хэмжээний гүйдэл тарьдаг. Энэхүү байнгын бичил засвар нь өндөр давтамжийн гаслах эсвэл бага зэрэг чичиргээ үүсгэдэг.