Китай драйвер шагового двигателя с разомкнутым контуром nema34

Многие начинающие инженеры, работающие с шаговыми двигателями, сразу бросаются на вариант с открытой цепью. И это, в принципе, логично. Не нужно заниматься сложными схемами обратной связи, не нужно беспокоиться о датчиках положения. Просто подал сигнал – двигатель сделал шаг. Звучит соблазнительно, особенно когда нужно быстро прототипировать. Но, поверьте, за кажущейся простотой скрывается немало подводных камней. Порой, это решение, конечно, подходит, но редко оказывается оптимальным с точки зрения надежности и точности управления, особенно в длительной эксплуатации.

Почему открытая цепь – это не всегда идеально

Суть бесколлекторного шагового двигателя NEMA34 с открытой цепью в том, что двигатель полагается исключительно на заданное количество импульсов, поступающих с контроллера. Он не 'знает', где он сейчас находится. И это критически важно учитывать. Теоретически, если импульсы подаются с абсолютной точностью, то и движение будет абсолютно точным. Но на практике, всегда есть небольшие отклонения. Проблемы возникают с люфтами в механической части, погрешностями в генерации импульсов контроллером, и даже с изменениями температуры, влияющими на характеристики двигателя. Например, с некоторыми контроллерами, работающими с относительно низким напряжением, уже заметны небольшие сдвиги положения.

Мы в Шэньчжэнь Цземэйкан Электромеханическая ООО (https://www.jmc-motor.ru) несколько раз сталкивались с этой проблемой при разработке автоматических систем позиционирования. Сначала казалось, что открытая цепь – это самый простой и дешевый вариант. Но после нескольких месяцев эксплуатации, клиенты начали жаловаться на неточности перемещения, на необходимость постоянной калибровки системы. Пришлось переходить на двигатели с датчиками обратной связи – энкодерами или резольверами. Это, конечно, усложнило систему и увеличило стоимость, но в долгосрочной перспективе оказалось выгоднее.

Проблемы с механической составляющей и люфтами

Люфт в зубчатых передачах, ослабление креплений вала, даже незначительные деформации корпуса – все это влияет на точность позиционирования. И вот тут NEMA34, хоть и является достаточно надежным стандартом, не является исключением. Даже новые двигатели могут иметь небольшой люфт. И это люфтовое смещение накапливается со временем и приводит к ошибкам в позиционировании. Это особенно критично, если требуется высокая точность, например, при производстве микроэлектроники или в медицинском оборудовании.

Один из наших клиентов занимался изготовлением сложных оптических приборов. Они использовали бесколлекторные шаговые двигатели NEMA34 с открытой цепью для управления точными перемещениями зеркала. Изначально, они были довольны простотой настройки. Но через несколько месяцев эксплуатации, зеркало начинало смещаться, что приводило к ухудшению качества изображения. Оказалось, что люфт в зубчатом редукторе, а вместе с ним и в корпусе двигателя, приводил к накоплению ошибок позиционирования. Клиент был вынужден перейти на двигатели с энкодером, чтобы гарантировать необходимую точность. Это был довольно болезненный опыт, но он показал нам, что экономия на датчиках обратной связи может обернуться большими потерями в будущем.

Когда открытая цепь может быть оправдана

Но, несмотря на все недостатки, есть ситуации, когда использование бесколлекторных шаговых двигателей NEMA34 с открытой цепью может быть оправдано. Например, в системах, где не требуется высокая точность позиционирования, где допустимы небольшие ошибки, или в системах, где стоимость датчиков обратной связи просто нецелесообразна. Это может быть, например, в простых механизмах управления, в системах с низкой нагрузкой, или в системах, где нужна высокая скорость движения, а точность не критична.

Также стоит обратить внимание на тип контроллера. Некоторые контроллеры имеют встроенные алгоритмы компенсации люфтов и погрешностей, что позволяет повысить точность позиционирования при использовании открытой цепи. Но даже в этом случае, рекомендуется проводить тщательную калибровку системы и регулярно проверять ее работоспособность.

Калибровка и ее значение

Невозможно переоценить важность правильной калибровки при использовании бесколлекторного шагового двигателя с открытой цепью. Калибровка – это процесс настройки параметров двигателя и контроллера, чтобы компенсировать погрешности и добиться максимальной точности позиционирования. Существуют различные методы калибровки, но наиболее распространенный – это калибровка по длительности импульсов. В процессе калибровки, контроллер корректирует длительность импульсов, чтобы двигатель выполнял заданное количество шагов. Но и здесь есть свои нюансы. Необходимо учитывать влияние температуры на характеристики двигателя и контроллера, а также компенсировать погрешности, связанные с люфтами в механической части.

В нашей компании мы предлагаем услуги по калибровке шаговых двигателей, а также по проектированию и разработке систем управления на их основе. Мы используем современное оборудование и программное обеспечение для обеспечения максимально точной и надежной калибровки. Иногда даже требуется использование специальных алгоритмов для компенсации нелинейных характеристик двигателя. Наша задача – помочь нашим клиентам получить максимальную отдачу от используемого оборудования.

Альтернативы открытой цепи: датчики обратной связи

Как я уже говорил, лучшим решением для большинства применений является использование двигателей с датчиками обратной связи. Датчики обратной связи позволяют контролировать фактическое положение двигателя и корректировать его движение в случае отклонения. Существует несколько типов датчиков обратной связи, но наиболее распространенные – это энкодеры и резольверы. Энкодеры – это оптические или магнитные датчики, которые генерируют цифровой сигнал, пропорциональный положению вала. Резольверы – это аналоговые датчики, которые генерируют напряжение, пропорциональное положению вала. Резольверы отличаются большей точностью и надежностью, но и более дорогими.

Выбор между энкодером и резольвером зависит от требований к точности и надежности, а также от бюджета. Если требуется высокая точность позиционирования, то лучше использовать резольвер. Если бюджет ограничен, то можно использовать энкодер. Но, важно помнить, что даже с датчиками обратной связи, необходимо проводить калибровку системы, чтобы добиться максимальной точности. Шэньчжэнь Цземэйкан Электромеханическая ООО предлагает широкий ассортимент шаговых двигателей с датчиками обратной связи различных типов и характеристик.

Заключение

В заключение, хочу сказать, что бесколлекторный шаговый двигатель NEMA34 с открытой цепью – это простой и дешевый вариант, но не всегда оптимальный. Перед выбором такого двигателя, необходимо тщательно оценить требования к точности позиционирования, а также учесть возможные проблемы, связанные с люфтами и погрешностями. Если требуется высокая точность и надежность, то лучше использовать двигатели с датчиками обратной связи. Шэньчжэнь Цземэйкан Электромеханическая ООО всегда готова помочь вам с выбором и проектированием системы управления на основе шаговых двигателей.