Jeff Kordik应用运动产品公司新利18体育备用step电机系统是运动控制行业的基石取开环系统对立闭环系统并解释最新动态令阶梯电机系统更快宁静和更高的节能比前所未有
台阶电机系统从电压驱动器和全步跳动早期大有进展PWM驱动器和微步处理器后再数信号处理器和反响应算法新利18体育备用新的闭环继子技术 保证台阶电机 继续是运动控制行业基石 未来数年
运动线性或旋转性两种顶级考量决定哪个驱动系统最合适不论最终应用是自动装配系统、材料处理机、3D打印机、笛卡尔定位器、渗透式泵或无数其他应用中步电优先技术
stepper系统最新开发是应用低成本高分辨率反馈装置和高级DSP闭合Stepper运动环路此类控件提升闭路继器性能优于性能开放循环系统即闭路系统集成电机设计工具 内含反馈设备 驱动控制板 电源 通信和i/O电子设备 系统前后连接器
开放循环对闭环继子系统
先探索高性能闭路继子系统与传统开路继子系统在托盘和效率方面如何比较
闭路继子系统优性能跨开路搭建显示于实验室测试结果比较两个系统加速度(torque)、效率(电耗)、定位误差(精确度)、热生成和噪声水平考虑一下电荷加速度之间的关系托克速度曲线显示闭路继子系统峰值和连续托盘范围,并显示开路继子系统可用托盘范围通常现实世界的托盘转换为加速度-因此带大托盘的电机可加速给定加载速度
测试实验室叉式性能差异时 等尺寸开路和闭路步电机系统会得到相同的惯性负载编程命令两个系统执行相同的移动剖面图,但加速率和顶速度在每个系统慢增直到定位错误
表示开放循环系统最大加速速率为1,000 rev/sec2顶速10v/sec顶速度10v/sec与叉速曲线平面端相关闭环系统(由于其较高托盘生成能力)最大加速率为2 000 rev/sec2顶速20v/sec拆路系统性能翻倍 移动时间近半-从110msec下移到60msec
闭环系统对高吞吐量应用(如索引化、边游定位和选址系统)提供明显的性能优势
开放循环对闭环效率
测量开路对接相对效率闭环系统假设我们重复相同测试 并用相同大小的二电机闭路和开路电机并发并用相同的惯性负载运行编程以保持移动剖面常数和均值,以便两个系统执行相同量的工作
电机多次索引相同的移动剖面图时,电流从dc电源进料中提取两个系统测量并计算电量从值块可以看出,开路继子系统平均功耗43.8瓦特,闭路系统平均功耗只有三分之一-14.2瓦特巨大的电耗差异清楚地表明闭环系统效率提高任何用户想提高系统开放循环继子系统效率时,现在都可考虑简单升级闭循环系统并期望大大降低消耗量
如何定位电机加热
自然扩展电耗测试 调查电机加热开路继子系统简单野兽简单设置电机定值电流驱动器 驱动器会竭尽所能向电流提供电流常常引起热而不是能量生成应用函数-这也是开路继子系统比闭路对口系统通常热量高的原因并意味着机器设计师必须采取更多步骤处理热量问题,通常包括特殊守卫步电机,这些电机将运行在人操作员附近,或安装额外冷却系统,如风扇等
考虑电机加热测试结果,实验室使用与上文相同的开路闭路系统在这次测试中,两个系统再次产生相同量的工作驱动相同的惯性负载,并允许操作直到到达热平衡开放循环系统达到76.0摄氏度,闭循环系统在只有36.9摄氏度-小于开放循环系统二分半时实现热平衡电机加热大幅减少可能意味着机器搭建者组件成本下降,因为他们可以省略额外卫和冷冷子系统
噪声电机停止
开放循环继子系统的另一个常见抱怨是,已知这些系统产生可听噪声在某些环境里,如实验室、医院和办公所,这种噪声会给机器设计师带来真正的问题。
阶梯电机释放噪声出自电频高和电流快速变换strator牙,并因开路系统全定值电流操作而不论负载闭环继子系统 向电机提供 充电控制负载
生成声噪图中显示的测试结果闭环系统比开环选项高度宁静,速度从0到20rev/sec速度范围与实战速度应用范围重合,步电系统最常使用,这意味着绝大多数步电应用切换闭路系统可受益于减噪电机
提高运动精度消除定位错误
开放循环步电机系统被评为有能力精确定位加载而无反馈机制或闭循环控制系统,但只有当开循环系统有足够的托盘比值,以便正常操作期间不发生定位差值时才能使用提高精度和系统设计强健性,关闭高分辨率编码器回馈圈允许闭路系统自动补偿电荷需求增加,否则会导致开路系统定位错误提高系统总体精度,特别是高动态应用,如选址系统3D打印机,需要快速快速移动并频繁改变方向
升级现有继子系统
综合步电系统组件中,电机、电容放大器和通信费用从开路循环到闭路循环一般不会增加控制电子设备可能需要更多中心处理力或内存servo控制电机,但通常不会对列表物价产生作用。开路跨行系统与闭路跨行系统之间的成本差大都在于添加高分辨率反馈设备,但制造中的精炼使得这些设备越来越负担得起。闭路继子系统维护开路继子系统对其他类型定位系统-例如传统servo-的成本效益,但几乎以各种方式大大提高性能典型地说 节能增量闭路系统 快速支付反馈设备略增成本
除最小成本提高外,通过NEMA框架尺寸提供简化从开路继子系统升级为闭路系统闭环NEMA23步马达与开环NEMA23步马达相同框架大小、引导直径、螺旋洞圆和螺旋洞直径,所以加载括号不变闭环系统可用大托盘表示闭环步电机轴直径可能大一些,但通常很容易用简单改变轴相联解决
stepSERVO闭路电机技术应用运动产品stepSERVO闭路集成电机用于此特征量化示例获取本文章讨论的实验室测试全部结果www.applied-motion.com/stepservo-white-paper.
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