Come ridurre al minimo le vibrazioni del motore passo-passo?

Mi piacerebbe far funzionare un motore passo-passo a una velocità molto regolare e costante, con vibrazioni minime sia al supporto che lo tiene sia alla sua uscita. Come faccio a guidare il motore passo-passo in modo che la velocità rimanga costante, anche tra i passaggi?

Ciò di cui hai bisogno è l'azionamento di corrente sinusoidale.

In altre parole, devi trattare il motore come un motore brushless tradizionale, piuttosto che uno stepper. Ciò richiede driver stepper piuttosto specializzati e non è semplice.

Un'alternativa più semplice potrebbe essere quella di provare a micropassare il motore passo-passo, ma ciò non ti garantirà una rotazione perfettamente regolare.

Davvero, per le situazioni in cui è necessario un movimento rotatorio estremamente regolare, uno stepper è davvero il sistema di controllo sbagliato. È necessario utilizzare un motore CA senza spazzole o almeno un servomotore CC spazzolato.

Ecco un white paper decente sulle modalità di azionamento passo-passo, con alcuni contrastanti rispetto ai motori sincroni CA.

Usando la guida a passo pieno, il rotore si comporta in modo molto simile a un sistema a molla di massa , con il rotore che è la massa e la forza magnetica la molla. Quando passi da un passo all'altro, il movimento sarà sempre approssimativo. Il rotore salta praticamente da un passo all'altro e ci vuole un po 'di tempo prima che la molla smorzi l'energia del rotore, causando una piccola oscillazione (leggi: movimento approssimativo ).

È possibile attenuare ciò quando si utilizza la modalità mezzo passo e si può compensare ulteriormente la coppia e la non linearità, cfr. questo link

Seguendo questa logica, alla fine si utilizza la guida a passo fine, micro-passo e sinusoidale. ( Vedi questo link per micro-stepping )

Qualche dettaglio in più:

La frequenza di risonanza del rotore di un motore passo-passo è generalmente compresa tra 50 Hz e 400 Hz. Quando si guida il motore in modalità full-step alla propria frequenza di risonanza meccanica, le cose andranno piuttosto male ed è probabile che si perderanno (saltando) i passaggi. Per le basse velocità, è una buona idea rimanere al di sotto della frequenza di risonanza del motore. Per le alte velocità, prova ad andare oltre la riconciliazione il più velocemente possibile mentre acceleri e non utilizzare la guida a passo pieno.

Posso solo suggerire riduttori, se la velocità non è un fattore limitante.

Altrimenti sceglierei motori senza spazzole con qualche feedback.

Valuta le combinazioni di strutture ed eccitatori per opportunità di attenuare "acusticamente-meccanicamente"

Le correnti d'onda a impulsi quadrati producono una coppia elevata ma una forte coppia modulata con molte armoniche. Questi sono inevitabili e riducono la coppia mediante microstepping o evitando frequenze di risonanza ....

Pertanto, i fondamenti dell'eliminazione della risonanza e del ronzio nei sottosistemi meccanici sono l'aumento della frequenza di risonanza con uno chassis rigido e il disaccoppiamento con supporti elastici in shock per attenuare la risonanza della struttura o, se non è possibile, quindi aggiungere uno smorzamento viscoso. Queste sono le qualità che si trovano nel design delle fondamenta del terremoto, nelle casse degli altoparlanti Bass Reflex e nei supporti del motore del rotore.

Ho usato per testare motori passo-passo su hard disk giapponesi negli anni '80 con motori a magneti rotanti a terre rare rotanti, poi lineari. Puoi imparare di più dall'ingegnerizzazione inversa dei migliori progetti giapponesi piuttosto che provare a reinventare la ruota.

Come parte della mia carriera dopo la ricerca e sviluppo, ho eseguito poi Test di convalida del progetto o DVT per qualificare un prodotto OEM della società che acquista contratti da $ milioni. (Filiale di Hitachi) disegno di NPL era estremamente silenzioso e molto veloce con tassi di passo accelerato e olio riempito Vibration proprio come trasmissioni automobilistiche, che hanno questa, ma fatta di anelli di ottone sottili in anelli di plastica trasparente per smorzare le vibrazioni e ridurre significativamente overshoot pure come creare un profilo di velocità per accelerare uniformemente a una velocità massimaquindi accelerare fino a raggiungere una posizione target. Hanno usato solo la modalità ponte a mezzo gradino, ma spesso hanno usato fasce rigide in alluminio pre-trattenute anziché una cinghia o una catena per trascrivere metodi di riduzione da rotanti a lineari su un attuatore rotante o lineare, ma era molto efficace per un funzionamento silenzioso e veloce su un piastra di base solida .

Tutti i sistemi meccanici hanno risonanza e richiedono analisi per garantire che la frequenza di stimolo non sia una subarmonica della frequenza fondamentale dello stepper e che anche i supporti di shock abbiano un'amplificazione Q come filtro passa basso.

Nota: ora tutte le unità disco utilizzano bobine vocali rotanti (come i motori a solenoide di terra rara curva con bobine mobili). Tuttavia, le unità floppy e i lettori DVD utilizzano stepper azionati da ingranaggi a vite senza fine per i posizionatori servo. Scopri perché il loro funzionamento è così fluido dal punto di vista del filtro passa basso meccanico.

Anche la coppia dello stepper diminuisce con l'aumentare del numero di giri e l'uso di PWM. Quindi la maggiore è la coppia di stallo / avviamento e la coppia RPM finale è minima. I margini devono essere noti per le tue esigenze e garantire che non vi siano risonanze divertenti da uno sperone magnetico meccanico.

So che ci sono vibrazioni risonanti e sub risonanti nei sistemi driver in modalità PWM H, quindi fai attenzione a misurare quale vibrazione senti e da dove proviene! Risonanza magnetica o sub risonanza. e ottenere un volano di smorzatore viscoso rotante.

Sto riscontrando lo stesso problema con il mio dispositivo stepper motorizzato ma con le velocità più elevate.

Ho deciso di entrare in contatto con l'ottimo feedback che ho letto sopra e su altri siti.

Sto usando una cinghia dentata e stavo cercando un modo per smorzare gli impulsi. In questo momento è rumoroso e a velocità più basse è solo "martellare" ad ogni impulso.

Nella mia ricerca, mi sono imbattuto in un tendicinghia (cinghia di carico a molla) per aiutare a smorzare l'impulso del passo. Se stai usando una cintura questo potrebbe aiutare.

Per ridurre le vibrazioni:

1. aggiungere massa - come un volano, ecc.
2. isolare: utilizzare terze parti per fornire energia
3. ridurre la forza: ridurre la corrente, il microstep o (nel mio caso aggiungere un tendicinghia a molla) in molti altri modi per ridurre la forza.
4. tuning - far funzionare il motore a velocità più elevate con riduzione se applicabile
5. smorzare - come un "ammortizzatore", potrebbe essere come un tendicinghia a molla con shock

Penso che il modo migliore sia scegliere un diverso tipo di motore, come hanno notato le risposte sopra.

Vedi la pagina di supporto di Geckodrive , in particolare le Note sull'applicazione-> Step Driver-> Come funziona Morphing (scusate, sembra impossibile collegarsi direttamente). Le basi del motore passo-passo sono anche utili.

Fondamentalmente se vuoi andare abbastanza veloce allora accadono due cose:

1. Non è necessario il microstepping.
2. Si perde gran parte della coppia del motore.