Circuito pechadomotores paso a pasocambiaron a relación rendemento-custo en moitas aplicacións de control de movemento. O éxito dos motores progresivos de bucle pechado VIC tamén abriu a posibilidade de substituír os custosos servomotores por outros de baixo customotores paso a pasoNun número crecente de aplicacións de automatización industrial de alto nivel, os avances tecnolóxicos están a cambiar a relación rendemento-custo entre os motores paso a paso e os servomotores.
Motores paso a paso fronte a servomotores
Segundo a crenza popular, os sistemas de servocontrol funcionan mellor en aplicacións onde se requiren velocidades superiores a 800 RPM e unha alta resposta dinámica. Os motores paso a paso son máis axeitados para aplicacións con velocidades máis baixas, aceleración baixa ou media e alto par de retención.
Entón, cal é a base desta sabedoría convencional sobre os motores paso a paso e os servomotores? Analizémola con máis detalle a continuación.
1. Simplicidade e custo
Os motores paso a paso non só son máis baratos que os servomotores, senón que tamén son máis sinxelos de poñer en marcha e manter. Os motores paso a paso son estables en parado e manteñen a súa posición (mesmo con cargas dinámicas). Non obstante, se se require un maior rendemento para certas aplicacións, débense usar servomotores máis caros e complexos.
2. Estrutura
Motores paso a pasoxiran de xeito escalonado, usando bobinas magnéticas para arrastrar gradualmente un imán dunha posición a outra. Para mover o motor 100 posicións en calquera dirección, o circuíto require que se realicen 100 operacións de paso no motor. Os motores paso a paso usan pulsos para lograr movementos incrementais, o que permite un posicionamento preciso sen o uso de sensores de retroalimentación.
O método de movemento do servomotor é diferente. Conecta un sensor de posición (é dicir, un codificador) ao rotor magnético e detecta continuamente a posición exacta do motor. O servo monitoriza a diferenza entre a posición real do motor e a posición ordenada e axusta a corrente en consecuencia. Este sistema de bucle pechado mantén o motor no estado de movemento correcto.
3. Velocidade e par motor
A diferenza de rendemento entre os motores paso a paso e os servomotores débese ás súas diferentes solucións de deseño de motores.Motores paso a pasoteñen un número moito maior de polos que os servomotores, polo que unha revolución completa dun motor paso a paso require moitos máis intercambios de corrente de enrolamento, o que resulta nunha rápida caída do par a velocidades crecentes. Ademais, se se alcanza o par máximo, o motor paso a paso pode perder a súa función de sincronización de velocidade. Por estas razóns, os servomotores son a solución preferida na maioría das aplicacións de alta velocidade. Pola contra, o maior número de polos dun motor paso a paso é vantaxoso a velocidades máis baixas, cando o motor paso a paso ten unha vantaxe de par sobre un servomotor do mesmo tamaño.
A medida que a velocidade aumenta, o par do motor paso a paso diminúe
4. Posicionamento
Existen diferenzas importantes entre os motores paso a paso e os servomotores nas aplicacións onde se precisa coñecer a posición exacta da máquina en todo momento. Nas aplicacións de movemento en bucle aberto controladas por motores paso a paso, o sistema de control asume que o motor sempre está no estado de movemento correcto. Non obstante, despois de atoparse un problema, como un motor parado debido a un compoñente atascado, o controlador non pode coñecer a posición real da máquina, o que pode levar a unha perda de posición. O sistema de bucle pechado do propio servomotor ten unha vantaxe: se se atasca por un obxecto, detectarao inmediatamente. A máquina deixará de funcionar e nunca estará fóra de posición.
5. Consumo de calor e enerxía
Os motores paso a paso de bucle aberto usan unha corrente fixa e desprenden moita calor. O control de bucle pechado só proporciona a corrente necesaria para o bucle de velocidade e, polo tanto, evita o problema do quecemento do motor.
Resumo comparativo
Os sistemas de servocontrol son os máis axeitados para aplicacións de alta velocidade que implican cambios de carga dinámicos, como os brazos robóticos. Os sistemas de control paso a paso, pola contra, son máis axeitados para aplicacións que requiren unha aceleración baixa ou media e un par de retención elevado, como impresoras 3D, transportadores, subeixes, etc. Debido a que os motores paso a paso son máis baratos, poden reducir o custo dos sistemas de automatización cando se usan. Os sistemas de control de movemento que precisen aproveitar as características dos servomotores terán que demostrar que estes motores de maior custo valen o seu peso en ouro.
Motores paso a paso con control de bucle pechado
O motor paso a paso con control electrónico integrado é o equivalente a un motor CC bifásico sen escobillas e pode realizar control de bucle de posición, control de bucle de velocidade, control DQ e outros algoritmos. Úsase un codificador absoluto dunha soa volta para a conmutación en bucle pechado, garantindo así un par óptimo a calquera velocidade.
Baixo consumo de enerxía e mantemento da frescura
Os motores paso a paso VIC teñen unha alta eficiencia enerxética. A diferenza dos motores paso a paso de bucle aberto, que sempre funcionan con comando de corrente completa e causan problemas de calor e ruído, a corrente cambia segundo as condicións reais do movemento, por exemplo durante a aceleración e a desaceleración. Do mesmo xeito que os servos, a corrente consumida por estes motores paso a paso en calquera momento dado é proporcional ao par real requirido. Debido a que o motor e a placa de control electrónico integrada funcionan a unha temperatura máis baixa, os motores paso a paso VIC poden alcanzar pares máximos máis altos comparables aos servomotores.
Mesmo a altas velocidades, os motores paso a paso VIC requiren menos corrente
Impulsados polos avances na tecnoloxía de bucle pechado, os motores paso a paso son capaces de penetrar en aplicacións de alto rendemento e alta velocidade que antes pertencían exclusivamente aos servomotores.
Motores paso a paso con tecnoloxía de bucle pechado
Que pasaría se as vantaxes da tecnoloxía de servos de bucle pechado se puidesen aplicar aos motores paso a paso?
Poderiamos acadar un rendemento comparable aos servomotores e, ao mesmo tempo, aproveitar as vantaxes de custo dos motores paso a paso?
Ao combinar a tecnoloxía de control en bucle pechado, o motor paso a paso converteríase nun produto completo coas vantaxes dos servomotores e dos motores paso a paso a baixo custo. Dado que os motores paso a paso en bucle pechado ofrecen melloras significativas no rendemento e na eficiencia enerxética, poden substituír os servomotores máis caros nun número crecente de aplicacións de alto nivel.
O seguinte é un exemplo dun motor paso a paso integrado VIC con control de bucle pechado incorporado para explicar o rendemento e as vantaxes e desvantaxes dos motores paso a paso con tecnoloxía de bucle pechado.
Requisitos de rendemento exactamente adaptados
Para garantir un par suficiente para superar as perturbacións e evitar a perda de pasos, os motores paso a paso de bucle aberto adoitan precisar garantir que o par sexa polo menos un 40 % superior ao valor requirido pola aplicación. Os motores paso a paso de bucle pechado non teñen este problema. Cando estes motores paso a paso se paran debido a unha sobrecarga, continuarán a manter a carga sen perder par. Continuarán a funcionar despois de que se elimine a condición de sobrecarga. O par máximo pódese garantir a calquera velocidade dada e o sensor de posición garante que non haxa perda de paso. Polo tanto, os motores paso a paso de bucle pechado pódense especificar para que coincidan exactamente cos requisitos de par da aplicación correspondente sen necesidade dunha marxe adicional do 40 %.
Cos motores paso a paso de bucle aberto, é difícil cumprir cos requisitos de par instantáneo elevados debido ao risco de pasos perdidos. En comparación cos motores paso a paso convencionais, os motores paso a paso de bucle pechado VIC poden lograr unha aceleración moi rápida, un baixo ruído de funcionamento e unha baixa resonancia. Poden funcionar a anchos de banda moito maiores e acadar un rendemento excelente.
Sen armario
Toda integra a placa de control do accionamento co motor, o que reduce a cantidade de cableado e simplifica a solución de implementación. Con Toda, podes construír máquinas sen armarios.
A integración da electrónica con motores paso a paso reduce a complexidade
Coa tecnoloxía de bucle pechado, os motores paso a paso de bucle pechado ofrecen aos usuarios unha precisión e eficiencia excelentes, co rendemento dun servomotor e o baixo custo dun motor paso a paso. Os motores paso a paso de menor custo están a penetrar gradualmente en aplicacións que doutro xeito estarían dominadas por servomotores de alto custo.
Data de publicación: 10 de abril de 2023