Circuit tancatmotors pas a pashan canviat la relació rendiment-cost en moltes aplicacions de control de moviment. L'èxit dels motors progressius de circuit tancat VIC també ha obert la possibilitat de substituir els servomotors costosos per motors de baix costmotors pas a pasEn un nombre creixent d'aplicacions d'automatització industrial d'alt estàndard, els avenços tecnològics estan canviant la relació rendiment-cost entre els motors pas a pas i els servomotors.
Motors pas a pas versus servomotors
Segons la saviesa popular, els sistemes de servocontrol funcionen millor en aplicacions on es requereixen velocitats superiors a 800 RPM i una resposta dinàmica alta. Els motors pas a pas són més adequats per a aplicacions amb velocitats més baixes, acceleració baixa a mitjana i parell de retenció elevat.
Aleshores, quina és la base d'aquesta saviesa convencional sobre els motors pas a pas i els servomotors? Analitzem-ho amb més detall a continuació.
1. Simplicitat i cost
Els motors pas a pas no només són més econòmics que els servomotors, sinó que també són més senzills de posar en marxa i mantenir. Els motors pas a pas són estables en estat de parada i mantenen la seva posició (fins i tot amb càrregues dinàmiques). Tanmateix, si es requereix un rendiment més alt per a determinades aplicacions, s'han d'utilitzar servomotors més cars i complexos.
2. Estructura
Motors pas a pasgirar de manera gradual, utilitzant bobines magnètiques per estirar gradualment un imant d'una posició a la següent. Per moure el motor 100 posicions en qualsevol direcció, el circuit requereix que es realitzin 100 operacions pas a pas al motor. Els motors pas a pas utilitzen polsos per aconseguir moviments incrementals, permetent un posicionament precís sense l'ús de cap sensor de retroalimentació.
El mètode de moviment del servomotor és diferent. Connecta un sensor de posició, és a dir, un codificador, al rotor magnètic i detecta contínuament la posició exacta del motor. El servocontrola la diferència entre la posició real del motor i la posició comandada i ajusta el corrent en conseqüència. Aquest sistema de circuit tancat manté el motor en l'estat de moviment correcte.
3. Velocitat i parell motor
La diferència de rendiment entre els motors pas a pas i els servomotors prové de les seves diferents solucions de disseny de motors.Motors pas a pastenen un nombre de pols molt més gran que els servomotors, de manera que una revolució completa d'un motor pas a pas requereix molts més intercanvis de corrent de bobinatge, cosa que resulta en una ràpida caiguda del parell a velocitats creixents. A més, si s'assoleix el parell màxim, el motor pas a pas pot perdre la seva funció de sincronització de velocitat. Per aquestes raons, els servomotors són la solució preferida en la majoria d'aplicacions d'alta velocitat. En canvi, el nombre més gran de pols d'un motor pas a pas és avantatjós a velocitats més baixes, quan el motor pas a pas té un avantatge de parell respecte a un servomotor de la mateixa mida.
A mesura que augmenta la velocitat, el parell motor del motor pas a pas disminueix
4. Posicionament
Hi ha diferències importants entre els motors pas a pas i els servomotors en aplicacions on cal conèixer la posició exacta de la màquina en tot moment. En aplicacions de moviment en bucle obert controlades per motors pas a pas, el sistema de control assumeix que el motor sempre es troba en l'estat de moviment correcte. Tanmateix, després que es produeixi un problema, com ara un motor aturat a causa d'un component enganxat, el controlador no pot conèixer la posició real de la màquina, cosa que pot provocar una pèrdua de posició. El sistema de bucle tancat del servomotor en si té un avantatge: si està bloquejat per un objecte, el detectarà immediatament. La màquina deixarà de funcionar i mai estarà fora de posició.
5. Consum de calor i energia
Els motors pas a pas de bucle obert utilitzen un corrent fix i desprenen molta calor. El control de bucle tancat només proporciona el corrent necessari per al bucle de velocitat i, per tant, evita el problema de l'escalfament del motor.
Resum de comparació
Els sistemes de servocontrol són els més adequats per a aplicacions d'alta velocitat que impliquen canvis de càrrega dinàmics, com ara els braços robòtics. Els sistemes de control pas a pas, en canvi, són més adequats per a aplicacions que requereixen una acceleració baixa o mitjana i un parell de retenció elevat, com ara impressores 3D, transportadors, subeixos, etc. Com que els motors pas a pas són més econòmics, poden reduir el cost dels sistemes d'automatització quan s'utilitzen. Els sistemes de control de moviment que hagin d'aprofitar les característiques dels servomotors hauran de demostrar que aquests motors de cost més elevat valen el seu pes en or.
Motors pas a pas amb control de bucle tancat
El motor pas a pas amb control electrònic integrat és l'equivalent a un motor de corrent continu sense escombretes de dues fases i pot realitzar control de bucle de posició, control de bucle de velocitat, control DQ i altres algoritmes. S'utilitza un encoder absolut d'una sola volta per a la commutació en bucle tancat, garantint així un parell òptim a qualsevol velocitat.
Baix consum d'energia i manteniment de la frescor
Els motors pas a pas VIC són altament eficients energèticament. A diferència dels motors pas a pas de bucle obert, que sempre funcionen amb comanda de corrent màxim i causen problemes de calor i soroll, el corrent canvia segons les condicions reals del moviment, per exemple durant l'acceleració i la desacceleració. De manera similar als servomotors, el corrent consumit per aquests motors pas a pas en qualsevol moment és proporcional al parell real necessari. Com que el motor i la placa de control electrònic integrada funcionen a una temperatura més baixa, els motors pas a pas VIC poden aconseguir parells màxims més alts comparables als servomotors.
Fins i tot a altes velocitats, els motors pas a pas VIC requereixen menys corrent
Impulsats pels avenços en la tecnologia de circuit tancat, els motors pas a pas són capaços de penetrar en aplicacions d'alt rendiment i alta velocitat que abans pertanyien exclusivament als servomotors.
Motors pas a pas amb tecnologia de circuit tancat
Què passaria si els avantatges de la tecnologia de servomotors de circuit tancat es poguessin aplicar als motors pas a pas?
Podríem aconseguir un rendiment comparable als servomotors i, alhora, aprofitar els avantatges de cost dels motors pas a pas?
Combinant la tecnologia de control de bucle tancat, el motor pas a pas es convertiria en un producte complet amb els avantatges dels servomotors i dels motors pas a pas a baix cost. Com que els motors pas a pas de bucle tancat ofereixen millores significatives en el rendiment i l'eficiència energètica, poden substituir els servomotors més cars en un nombre creixent d'aplicacions d'alt estàndard.
El següent és un exemple d'un motor pas a pas integrat VIC amb control de bucle tancat integrat per explicar el rendiment i els avantatges i desavantatges dels motors pas a pas amb tecnologia de bucle tancat.
Requisits de rendiment exactament adaptats
Per tal de garantir un parell suficient per superar les pertorbacions i evitar passos perduts, els motors pas a pas de bucle obert solen necessitar assegurar-se que el parell sigui almenys un 40% superior al valor requerit per l'aplicació. Els motors pas a pas de bucle tancat no tenen aquest problema. Quan aquests motors pas a pas s'aturen a causa d'una sobrecàrrega, continuaran mantenint la càrrega sense perdre parell. Continuaran funcionant després que s'hagi eliminat la condició de sobrecàrrega. Es pot garantir el parell màxim a qualsevol velocitat determinada i el sensor de posició garanteix que no hi hagi pèrdua de pas. Per tant, els motors pas a pas de bucle tancat es poden especificar per coincidir exactament amb els requisits de parell de l'aplicació rellevant sense la necessitat d'un marge addicional del 40%.
Amb els motors pas a pas de bucle obert, és difícil complir amb els requisits de parell instantani elevat a causa del risc de passos perduts. En comparació amb els motors pas a pas convencionals, els motors pas a pas de bucle tancat VIC poden aconseguir una acceleració molt ràpida, un baix soroll de funcionament i una baixa ressonància. Poden funcionar a amplades de banda molt més elevades i aconseguir un rendiment excel·lent.
Sense armari
Toda integra la placa de control de l'accionament amb el motor, reduint la quantitat de cablejat i simplificant la solució d'implementació. Amb Toda, podeu construir màquines sense armaris.
La integració de l'electrònica amb motors pas a pas redueix la complexitat
Amb la tecnologia de circuit tancat, els motors pas a pas de circuit tancat ofereixen als usuaris una precisió i una eficiència excel·lents, amb el rendiment d'un servomotor i el baix cost d'un motor pas a pas. Els motors pas a pas de menor cost estan penetrant gradualment en aplicacions que d'altra manera estarien dominades pels servomotors d'alt cost.
Data de publicació: 10 d'abril de 2023