Metode untuk Meningkatkan Akurasi pada Motor Stepper

Sudah menjadi rahasia umum di bidang teknik bahwa toleransi mekanis memiliki pengaruh besar terhadap presisi dan akurasi untuk setiap jenis perangkat yang dapat dibayangkan, terlepas dari penggunaannya. Fakta ini juga berlaku untukmotor stepperMisalnya, motor stepper standar memiliki tingkat toleransi kesalahan sekitar ±5 persen per langkah. Ini merupakan kesalahan non-akumulatif. Kebanyakan motor stepper bergerak 1,8 derajat per langkah, yang menghasilkan rentang kesalahan potensial 0,18 derajat, meskipun kita berbicara tentang 200 langkah per putaran (lihat Gambar 1).

Motor Stepper 2-Fase - Seri GSSD

Miniatur Langkah untuk Akurasi

Dengan akurasi standar non-kumulatif sebesar ±5 persen, cara pertama dan paling logis untuk meningkatkan akurasi adalah dengan melakukan langkah mikro pada motor. Langkah mikro adalah metode pengendalian motor stepper yang tidak hanya menghasilkan resolusi lebih tinggi tetapi juga gerakan yang lebih halus pada kecepatan rendah, yang dapat menjadi manfaat besar dalam beberapa aplikasi.

Mari kita mulai dengan sudut langkah 1,8 derajat kita. Sudut langkah ini berarti bahwa ketika motor melambat, setiap langkah menjadi bagian yang lebih besar dari keseluruhannya. Pada kecepatan yang semakin lambat, ukuran langkah yang relatif besar menyebabkan cogging pada motor. Salah satu cara untuk mengatasi penurunan kelancaran operasi ini pada kecepatan rendah adalah dengan mengurangi ukuran setiap langkah motor. Di sinilah langkah mikro menjadi alternatif penting.

Mikro step dicapai dengan menggunakan modulasi lebar pulsa (PWM) untuk mengontrol arus ke lilitan motor. Yang terjadi adalah penggerak motor mengirimkan dua gelombang sinus tegangan ke lilitan motor, yang masing-masing berbeda fase 90 derajat. Jadi, meskipun arus meningkat pada satu lilitan, arus menurun pada lilitan lainnya untuk menghasilkan transfer arus secara bertahap, yang menghasilkan gerakan yang lebih halus dan produksi torsi yang lebih konsisten dibandingkan dengan kontrol langkah penuh standar (atau bahkan setengah langkah biasa) (lihat Gambar 2).

sumbu tunggalpengontrol motor stepper + driver beroperasi

Saat memutuskan peningkatan akurasi berdasarkan kontrol micro stepping, para insinyur harus mempertimbangkan bagaimana hal ini memengaruhi karakteristik motor lainnya. Meskipun kelancaran penyaluran torsi, gerakan kecepatan rendah, dan resonansi dapat ditingkatkan menggunakan micro stepping, keterbatasan umum dalam kontrol dan desain motor mencegahnya mencapai karakteristik keseluruhan ideal. Karena pengoperasian motor stepper, penggerak micro stepping hanya dapat mendekati gelombang sinus sejati. Ini berarti bahwa beberapa riak torsi, resonansi, dan noise akan tetap ada dalam sistem meskipun masing-masing faktor tersebut telah sangat berkurang dalam operasi micro stepping.

Akurasi Mekanik

Penyesuaian mekanis lain untuk mendapatkan akurasi pada motor stepper Anda adalah dengan menggunakan beban inersia yang lebih kecil. Jika motor dipasang pada inersia yang besar ketika mencoba berhenti, beban tersebut akan menyebabkan sedikit rotasi berlebih. Karena ini seringkali merupakan kesalahan kecil, pengontrol motor dapat digunakan untuk memperbaikinya.

Terakhir, kita kembali ke pengontrol. Metode ini mungkin memerlukan sedikit upaya teknis. Untuk meningkatkan akurasi, Anda mungkin ingin menggunakan pengontrol yang dioptimalkan secara khusus untuk motor yang Anda pilih. Ini adalah metode yang sangat presisi untuk diterapkan. Semakin baik kemampuan pengontrol untuk memanipulasi arus motor secara presisi, semakin tinggi akurasi yang bisa Anda dapatkan dari motor stepper yang Anda gunakan. Hal ini karena pengontrol mengatur secara tepat berapa banyak arus yang diterima lilitan motor untuk memulai gerakan melangkah.

Presisi dalam sistem gerak merupakan persyaratan umum, tergantung pada aplikasinya. Memahami bagaimana sistem stepper bekerja sama untuk menciptakan presisi memungkinkan seorang insinyur untuk memanfaatkan teknologi yang tersedia, termasuk teknologi yang digunakan dalam pembuatan komponen mekanis setiap motor.