Sammmootorid ja servomootorid

Steppereid ja servosid saab kasutada koos Bimba OLE täiturmehhanismidega. Need on parim mootoritehnoloogia positsiooni juhtimiseks. Valik, millist kasutada, sõltub kiirusest, pöördemomendist, hinnast ja sageli ka tarneajast. Järgmises arutelus selgitatakse nende kahe tehnoloogia erinevusi.

Sammmootori disain

Sammmootoreid nimetatakse "digitaalmootoriteks", kuna need liiguvad sammude kaupa nagu kellaosutid. Kui esimene mähis on pingestatud, joonduvad rootori hambad esimese staatorimähise hammastega ja hoiavad neid. Kui teine ​​mähis on pingestatud, liiguvad rootori hambad veidi ja joonduvad teise staatori mähisega ja hoiavad asendit. Kogu liikumine selles näites on üks täielik samm.

Tavaliselt on 200 sammu pöörde kohta 1,8 kraadi juures sammu kohta. Elektrooniliste samm-mootori kontrollerite arendamine on muutnud võimalikuks samm-mootorid. Elektroonilised seadmed peavad mähiseid õigel ajal õige pinge ja vooluga, õiges faasis ja õiges järjekorras toidama. Kontrollerid on arenenud nii, et need suudaksid liigutada samm-mootoreid kuni 20,000 sammu pöörde kohta, pakkudes 100 korda peenemat liikumist (0,018 kraadi sammu kohta).

Sammmootori süsteemi komponendid

Sammmootorite jõudluse mõistmiseks on kasulik mõista samm-mootoripõhise süsteemi komponente.

Mootor ja ajam:Võtke mootorit ja täiturmehhanismi koos käsivarre ekvivalendiks. See ei liigu ilma jõuta.

• Väljund: liikuva koormuse tõukejõud ja kiirus.
• Sisend: toide stepperi draiverist.

Täiturseade:Seadet, mis annab lihaseid käe liigutamiseks, nimetatakse täiturmehhanismiks.

• Väljund: Mootori mähised varustatakse õiges koguses ja õiges järjestuses, et liigutada täiturmehhanismi "õla" soovitud suunas. Täiturmehhanismid vajavad toiteallikat, näiteks alalisvoolu toiteallikat. Alalisvoolu toiteallika väljundpinge edastatakse täiturmehhanismi kaudu otse mootori mähistele. Mootori mähiste vool ja pinge on võrdeline mootori pöördemomendi väljundiga ja seega võrdeline täiturmehhanismi tõukejõu väljundiga. Üldiselt, mida suurem on pinge ja vool, seda suurem on tõukejõud. Teatud punktist kõrgemal suurendab voolu suurenemine ainult mootori mähise temperatuuri, mitte pöördemomendi väljundit.
• SISEND: võtab vastu kontrolleri samm-impulsse ja suunakäske. Iga elektrooniline samm-impulss muudab mootori mähiste pingestamise viisi, mis omakorda põhjustab mootori ühe astme pöörlemise, mis liigutab täiturmehhanismi.

Kontroller:mõelge kontrollerile kui ajust, mis juhib lihaseid.

• Väljundid: ajamile antakse sammu- ja suunaimpulsid. PLC-le pakutakse ka erinevaid väljundeid, sealhulgas side siinide kaudu (RS232, RS485, Ethernet IP, Profibus jne), kohapealsed signaalid, häired ja veaväljundid.
• Sisendid: erinevatest allikatest pärinevate sisendite intelligentne ja süstemaatiline haldamine.

Magnetlülitid

Andurid mujal masinas
Programmeeritavad kontrolleri väljundid
Busside PLC-delt
Kodeerija signaalid mootoritelt

Kodeerija:Kodeerija on süsteemi "silm". See annab kontrollerile teada, kas tema käsud on täidetud. Kontroller võrdleb ajamile saadetavaid samm-impulsse impulssidega, mida ta saab kodeerijalt. Kui selle saadetud impulsid on võrdsed vastuvõetud impulssidega, teab kontroller, et tema käsk on täidetud. Kui need ei ole võrdsed, reguleerib kontroller mootorit, kuni see saab õige arvu koodri impulsse.

Arutelu hõlbustamiseks eraldab süsteemi plokkskeem mugavalt kõik funktsionaalsed komponendid. On tavaline, et tootjad kombineerivad funktsioone. Näiteks on kontrolleritel sageli sisseehitatud draivid ja mõnel sisseehitatud toiteallikad. Mõnel mootoril on sisseehitatud kodeerijad ja mõnel sisseehitatud ajamid ja kontrollerid. Mõnel PLC-l on sisseehitatud kontrollerid.

Sammmootori jõudlus
Sammmootoritel on omane eelis:

• Sammmootorid on kõige odavam asendijuhtimismootori tehnoloogia.
• Sammmootoreid saab kasutada avatud ahelas ilma kodeerijata.
• Sammmootorid tagavad madalatel pööretel väga suure pöördemomendi.
• NEMA raami suurused on saadaval standardse kinnituse ja võlli läbimõõduga.

Sammmootoritel on omad puudused:

• Kui samm-mootorid tagavad madalatel pööretel suure pöördemomendi, siis pöördemoment väheneb kiiruse kasvades kiiresti.
• Sammmootorid võivad desünkroniseerida; see tähendab, et pole sünkroonis kontrollerist tulevate sammimpulssidega. Teisisõnu muundatakse kontrolleri astmelised impulsid mootori mähiste jaoks elektrienergiaks, kuid mootor ei pöörle. See juhtub siis, kui koormuse liigutamiseks vajalik pöördemoment ületab soovitud kiirusel mootori pöördemomendi. Selle probleemi vältimiseks toimige järgmiselt.
• Suurendage mootori suurust. Mõõtke mootor nii, et see oleks kahekordne maksimaalne nõutav pöördemoment.
• Vähendage kiirust punktini, kus mootori pöördemoment on piisav.
• Suurendage mootori mähiste pinget (suur toiteallikas).
• Suurendage mootori mähiste voolu (suur toiteallikas).
• Kasutage asendi jälgimiseks ja vahelejäänud sammude parandamiseks kodeerijat.
• Raske sünkroonida, kuna veaparandus tehakse löögi lõpus, mitte pidevalt reaalajas.
   

Servo mootori disain
Definitsiooni järgi on servo mis tahes seade, millel on tagasiside. Servomootoritel on staatoril mähised, millele servodraiver või võimendi annab pinget järjestuses, mis paneb magnetrootori pöörlema ​​(pöörlema). Selleks, et kontroller saaks määrata, millist mähist järgmisena pingestada, peab ta teadma rootori hetkeasendit. See tuvastamine saavutatakse Halli andurite või kahefunktsiooniliste kodeerijate abil.

Servomootori süsteemi komponendid
Servosüsteemi plokkskeem on sama, mis samm-mootori süsteemil, kuigi komponendid on tehniliselt erinevad. Servovõimendid on funktsionaalselt samaväärsed samm-mootori draiveritega. Nagu samm-mootorite puhul, ühendab funktsioonid tavaliselt tootja.

Servo mootori jõudlus
Servotel on loomupärane eelis:

• Suur kiirus
• Suur kiirendus
• Kõrge täpsus
• Suurem pöördemoment suurematel pööretel
• Mitut mootorit saab hõlpsasti sünkroonida (reaalajas veaparandus)

Servotel on omad puudused:

• Keerulisem süsteem kui samm-mootorid
• Mootor tuleb optimaalseks tööks häälestada
• Kallim süsteem kui samm-mootorid
• Väiksematel pööretel väiksem pöördemoment kui samm-mootoritel
• Mittestandardne paigaldusgeomeetria (erineb olenevalt tootjast) ja võlli läbimõõt
• Madalatel pööretel väiksem pöördemoment kui samaväärse suurusega samm-mootoritel
   

Elektriliste ajamite kasutamise tagajärjed
Ükskõik millist tehnoloogiat kasutatakse, tuleb see sobitada täiturmehhanismi konstruktsiooniga.

• Madala kiirusega servo ei pruugi saavutada sama madala kiirusega täiturmehhanismi jõudlust kui samm-mootor.
• Sammmootori asendamine servoga samal täiturmehhanismil ei pruugi suuremal kiirusel tekitada suuremat tõukejõudu, kuna muud täiturmehhanismi komponendid võivad jõudlust piirata.

Olenevalt rakendusest on mõlemal mootoritehnoloogial oma eelised. Järgmist tabelit saab kasutada juhendina.