Известный шаговый двигатель с разомкнутым контуром

Выбор подходящего шагового двигателя – задача не из простых. На рынке представлено огромное количество вариантов, и часто слышно, что 'открытый контур' – это однозначно худший вариант. Считается, что он всегда менее точен и надежен, чем замкнутый. Но давайте посмотрим на это немного глубже. На самом деле, у шаговых двигателей с разомкнутым контуром есть свои преимущества, которые делают их вполне применимыми в определенных условиях. Я проработал с ними достаточно долго, и хочу поделиться своим опытом, развенчать некоторые мифы и рассказать о тех ситуациях, когда они действительно могут быть оптимальным решением.

Что такое шаговый двигатель с разомкнутым контуром и зачем он нужен?

Итак, что же подразумевается под термином шаговый двигатель с разомкнутым контуром? Проще говоря, это двигатель, который не имеет обратной связи с датчиками положения. То есть, контроллер посылает импульс, двигатель делает шаг, а контроллер не получает подтверждения, что шаг был выполнен точно и правильно. Основная задача контроллера – обеспечить подачу импульсов в нужной последовательности и с нужной частотой, полагаясь на конструкцию двигателя и механическую систему.

Почему это может быть полезно? Во-первых, это значительно упрощает конструкцию и снижает стоимость. Во-вторых, это позволяет достичь более высокой скорости и динамики. В замкнутом контуре всегда есть задержка на получение информации от датчиков и корректировку работы двигателя. В разомкнутом контуре эта задержка отсутствует.

Я помню один проект, где мы использовали шаговый двигатель с разомкнутым контуром для управления небольшим 3D-принтером. Нам требовалась высокая скорость печати, и добавление энкодеров и обратной связи только усложнило бы систему и увеличило время отклика. В данном случае, минимальная потеря в точности была приемлемой ценой за скорость.

Проблемы, связанные с разомкнутым контуром: реалии эксплуатации

Конечно, у шаговых двигателей с разомкнутым контуром есть и свои недостатки. Главная проблема – потеря точности. Из-за люфтов в механической системе, неидеального распределения момента по виткам статора, а также из-за изменений нагрузки на вал, может происходить проскальзывание шагов.

Например, когда мы работали с шаговым двигателем с разомкнутым контуром в автоматизированной линии сортировки небольших деталей, часто возникали проблемы с позиционированием. Небольшие колебания нагрузки приводили к тому, что деталь могла отделиться от конвейера на миллиметр, что приводило к сбоям в работе системы. Для решения этой проблемы нам пришлось использовать более дорогие, но более точные шаговые двигатели с замкнутым контуром, а также внести изменения в механическую систему, чтобы минимизировать люфты.

Когда стоит использовать шаговый двигатель с разомкнутым контуром? Примеры из практики

Несмотря на все недостатки, шаговый двигатель с разомкнутым контуром вполне может быть хорошим выбором в определенных ситуациях. Вот несколько примеров:

• Приводы для небольших механизмов, где не требуется высокая точность позиционирования. Например, в игрушках, небольших станках, системах автоматизации, где допустима небольшая погрешность.
• Приводы для работы с постоянной, небольшой нагрузкой. Если нагрузка на вал двигателя остается относительно постоянной, то потери в точности будут минимальны.
• Системы, где скорость и динамика важнее точности. Например, в системах управления вентиляторами, насосами, других устройствах, где не требуется точное позиционирование.

Наш клиент, компания Шэньчжэнь Цземэйкан Электромеханическая ООО, часто рекомендует нам шаговые двигатели с разомкнутым контуром для использования в системах с низкими требованиями к точности и высокой стоимостью. https://www.jmc-motor.ru/ предлагает широкий ассортимент таких двигателей различных мощностей и характеристик. Они также предоставляют консультации по выбору оптимального двигателя для конкретных задач.

Альтернативные решения и компромиссы

Если нужна высокая точность, то, конечно, лучше использовать шаговый двигатель с замкнутым контуром. Но это, как правило, влечет за собой увеличение стоимости, сложности и времени разработки. Иногда разумным компромиссом может быть использование шагового двигателя с разомкнутым контуром с последующей калибровкой и корректировкой положения вала. Например, можно использовать систему обратной связи по углу поворота вала, но без использования датчиков, и просто подстраивать параметры управления двигателем, чтобы минимизировать погрешность.

Иногда, чтобы повысить точность шагового двигателя с разомкнутым контуром, применяют алгоритмы компенсации люфтов в механической системе, например, компенсацию 'механической погрешности' (Mechanical Error Compensation, MEC). Это позволяет уменьшить влияние люфтов на точность позиционирования.

Личный опыт и рекомендации

В заключение хочу сказать, что шаговый двигатель с разомкнутым контуром – это не всегда 'плохой' вариант. Он имеет свои преимущества и недостатки, и его выбор зависит от конкретной задачи. Перед принятием решения необходимо тщательно оценить требования к точности, скорости, стоимости и сложности системы. И, конечно, следует учитывать особенности механической системы и нагрузки на вал двигателя.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна помощь в выборе шагового двигателя, не стесняйтесь обращаться к специалистам. Наш опыт работы с различными типами шаговых двигателей поможет вам принять правильное решение.