¿Cómo se minimiza la vibración del motor paso a paso?

Me gustaría hacer funcionar un motor paso a paso a una velocidad constante y muy suave, con vibraciones mínimas tanto en el soporte que lo sostiene como en su salida. ¿Cómo conduzco el motor paso a paso para que la velocidad permanezca constante, incluso entre pasos?

Lo que necesita es una unidad de corriente sinusoidal.

En otras palabras, debe tratar el motor como un motor sin escobillas tradicional, en lugar de un motor paso a paso. Esto requiere controladores paso a paso bastante especializados, y no es simple.

Una alternativa más simple podría ser intentar microstepping en el motor paso a paso, pero eso no conseguirá una rotación perfectamente suave.

Realmente, para situaciones en las que necesita un movimiento giratorio extremadamente suave, un paso a paso es realmente el sistema de control incorrecto. Debe usar un motor de CA sin escobillas, o al menos un servomotor de CC con escobillas.

Aquí hay un libro blanco decente sobre las modalidades de accionamiento paso a paso, con algunos contrastes con los motores síncronos de CA.

Usando una conducción de pasos completos, el rotor actúa de manera muy similar a un sistema de masa de resorte , siendo el rotor la masa y la fuerza magnética el resorte. Cuando pasas de un paso al siguiente, el movimiento siempre será brusco. El rotor salta más o menos de un paso al siguiente y lleva algo de tiempo hasta que el resorte amortigua la energía del rotor, causando una pequeña oscilación (léase: movimiento brusco ).

Puede suavizar esto cuando usa el modo de medio paso, y puede compensar adicionalmente la no linealidad de torque, cf. este enlace

Siguiendo esta lógica, eventualmente terminas usando conducción de pasos finos, micropasos y sinusoidales. ( Ver este enlace para micropasos )

Algunos detalles más:

La frecuencia de resonancia del rotor de un motor paso a paso suele ser de alrededor de 50 Hz ... 400 Hz. Cuando conduce el motor en modo de paso completo a su propia frecuencia de resonancia mecánica, las cosas se pondrán bastante mal y es probable que pierda (salte) los pasos. Para velocidades lentas, es una buena idea mantenerse por debajo de la frecuencia de resonancia del motor. Para velocidades altas, intente ir más allá de la resonancia tan rápido como pueda mientras acelera, y no use la conducción de pasos completos.

Solo puedo sugerir reductores, si la velocidad no es un factor limitante.

De lo contrario, optaría por motores sin escobillas con algunos comentarios.

Evalúe su estructura y combinaciones de excitadores para oportunidades de atenuar "acústicamente-mecánicamente"

Las corrientes de onda cuadrada de pulso dan como resultado un par elevado pero un par modulado fuerte con muchos armónicos. Estos son inevitables y reducen el torque al microstepir o evitar frecuencias resonantes ...

Por lo tanto, los fundamentos para eliminar la resonancia y el zumbido en los subsistemas mecánicos es elevar la frecuencia de resonancia con un chasis rígido y desacoplar con montajes de choque de elastómero para atenuar la resonancia de la estructura o, si no es posible, luego agregar amortiguación viscosa. Estas son cualidades que se encuentran en el diseño de cimientos para terremotos, cajas de altavoces Bass Reflex y montajes de motores de rotor.

Solía ​​probar motores paso a paso en unidades de disco duro japonesas en los años 80, primero con motores de imán rotativo escalonado lineales escalonados. Puede aprender más de la ingeniería inversa de los mejores diseños japoneses que intentar reinventar la rueda.

Como parte de mi carrera después de I + D, realicé y luego manejé las Pruebas de validación de diseño o DVT para calificar un producto Corp OEM que compraba contratos de $ millones. (Subsidiaria de Hitachi) Diseño de morosidad es muy tranquila y muy rápido con tasas paso acelerado y llenos de aceite de vibración amortiguadores al igual que las transmisiones de automoción, que tienen esto, pero hecha de anillos de bronce finas en los anillos de plástico transparente para amortiguar las vibraciones y reducir significativamente exceso , así como crear un perfil de velocidad para acelerar suavemente a una velocidad máximaluego desacelerar a una posición de destino. Solo usaban el modo de puente de medio paso, pero a menudo usaban bandas rígidas de lámina SS preinstaladas en lugar de una correa o cadena para transcribir los métodos de reducción de engranajes rotativos a lineales en un actuador rotativo o lineal, pero fue muy efectivo para un funcionamiento rápido, suave y silencioso en un placa base sólida .

Todos los sistemas mecánicos tienen resonancia y requieren análisis para garantizar que la frecuencia del estímulo no sea un subarmónico de la frecuencia fundamental gradual e incluso los montajes de choque tienen una amplificación Q como filtro de paso bajo.

Nota: todas las unidades de disco ahora usan bobinas de voz giratorias (como motores de solenoide de tierras raras curvadas con bobinas móviles). Sin embargo, las unidades de disquete y los reproductores de DVD usan motores paso a paso con engranaje helicoidal para servo posicionadores. Vea por qué su funcionamiento es tan suave desde una perspectiva mecánica de filtro de paso bajo.

El torque paso a paso también disminuye con el aumento de RPM y el uso de PWM. Entonces, el mayor es el par de parada / arranque y el par final de RPM es mínimo. Los márgenes deben ser conocidos por sus necesidades y asegurarse de que no haya resonancias divertidas de un estímulo magnético mecánico.

Sé que hay vibraciones resonantes y subresonantes en los sistemas de controlador H del modo PWM, ¡así que tenga cuidado de medir qué vibración escucha y de dónde proviene! Paso de resonancia magnética o sub resonancia. y obtener un volante giratorio de amortiguador viscoso.

Tengo este mismo problema con mi dispositivo con motor paso a paso en todas las velocidades, excepto en las más rápidas.

Decidí intervenir con los excelentes comentarios que he leído anteriormente y en otros sitios.

Estoy usando una correa dentada y estaba buscando una manera de amortiguar los pulsos. En este momento es ruidoso y a velocidades más lentas simplemente está "martillando" con cada pulso.

En mi investigación, me encontré con un tensor de correa (correa de carga de resorte) para ayudar a amortiguar el pulso de paso. Si está usando un cinturón, esto podría ayudar.

Para reducir la vibración:

1. agregue masa, como un volante, etc.
2. aislar - usar un tercero para entregar energía
3. reducir la fuerza: reducir la corriente, el micropaso o (en mi caso, agregar un tensor de correa de resorte) muchas otras formas de reducir la fuerza.
4. sintonización: haga funcionar el motor a velocidades más altas con reducción si corresponde
5. amortiguación, como un "amortiguador", podría ser como un tensor de correa con amortiguador

Creo que la mejor manera es elegir un tipo diferente de motor como las respuestas anteriores han señalado.

Consulte la página de soporte de Geckodrive , especialmente las Notas de aplicación-> Controladores de pasos-> Cómo funciona Morphing (lo siento, parece imposible vincularlo directamente). Los pasos básicos del motor paso a paso también son útiles.

Básicamente, si quieres ir lo suficientemente rápido, entonces suceden dos cosas:

1. No necesita microstepping.
2. Pierdes la mayor parte del par motor.