Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
SterControlSterControl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak dokładne jest sterowanie mikrokrokowe?

TechEkspert 04 Wrz 2016 15:29 28632 4
  • Jak dokładne jest sterowanie mikrokrokowe?
    Moritz Walter opublikował w serwisie hackaday.com artykuł dotyczący dokładności sterowania silnikami krokowymi. Silniki krokowe często wykorzystywane są w konstrukcjach drukarek 3D lub małych urządzeniach CNC. Dostępne silniki bi-polarne posiadają 200 lub 400 kroków na obrót co daje odpowiednio 1.8° i 0.9° na krok. Podczas skoku silnika pojawiają się drgania, aż do momentu ustabilizowania pozycji. Ilość kroków możemy zwiększyć stosując sterowanie mikrokrokowe. Sterownik mikrokrokowy pozwala na ustawienie wału silnika w położeniu po między pełnymi krokami wynikającymi z fizycznej konstrukcji silnika. Sterownik reguluje prąd w cewkach silnika wymuszając pośrednie położenie silnika między krokami. Takie sterowanie pozwala m.in na zmniejszenie drgań występujących przy sterowaniu pełnymi krokami. Starsze konstrukcje pozwalały na uzyskanie 4 mikrokroków, obecnie można uzyskać 16, 32 a nawet 256 mikrokroków. W przypadku silnika o 200 krokach na obrót, przy sterowaniu mikrokrokowym możemy teoretycznie uzyskać 51200 kroków na obrót.



    Jak dokładne jest sterowanie mikrokrokowe?

    Pamiętajmy że w praktyce mamy do czynienia ze sterowaniem w otwartej pętli. Rzeczywiste położenie wału silnika będzie zależało m.in od tarcia i momentu jaki działa na wał silnika krokowego. W rzeczywistości przy braku elementu sprzężenia zwrotnego (np. enkodera) dokładność sterowania wyniesie ±2 pełne kroki (tak, naprawdę tak słabo).

    Kolejnym tematem jest moment na wale silnika jaki uzyskujemy przy sterowaniu mikrokrokowym. Poniżej tabela prezentująca różnice procentowe momentu przy sterowaniu mikrokrokowym w odniesieniu do sterowania z pełnymi krokami.










    mikrokroki na pełny krokIncremental holding torque per microstep
    1100 %
    270.71 %
    438.27 %
    819.51 %
    169.80 %
    324.91 %
    642.45 %
    1281.23 %
    2560.61 %


    Autor materiału wykonał próby z silnikiem krokowym Wantai 42BYGHW609 1.7A, 4000g momentu trzymającego oraz 200 kroków na obrót. Na wale silnika zostało umieszczone lustro odbijające wiązkę lasera na linijkę fotografowaną przez DSLR. Położenie wału przy sterowaniu 16 mikrokroków na pełny krok było sprawdzane pod obciążeniem i bez obciążenia. Mikrokroki były wykonywane w obu kierunkach względem położenia zerowego (łącznie 32 mikrokroki, 16 w "prawo" i 16 w "lewo").

    Jak dokładne jest sterowanie mikrokrokowe?

    Zostały wykorzystane sterowniki:
    Allegro A4988 Pololu 1A
    Jak dokładne jest sterowanie mikrokrokowe?


    The Texas Instruments DRV8825 Pololu 2.2A
    Jak dokładne jest sterowanie mikrokrokowe?

    Toshiba TB6560AHQ 3A
    Jak dokładne jest sterowanie mikrokrokowe?

    Więcej szczegółów dotyczących testów w materiale źródłowym.
    Podsumowując, sterowanie mikrokrokowe może zredukować wibracje wału silnika krokowego po wykonanym skoku w porównaniu do sterowania z pełnym krokiem. Należy pamiętać, że nie uzyskujemy większej dokładności pozycjonowania, gdyż zależy ona od czynników zewnętrznych, natomiast przy sterowaniu w otwartej pętli nie mamy informacji o rzeczywistym położeniu wałka. Przy sterowaniu konstrukcji, która nie obciąża dużym momentem wału silnika, sterowanie mikrokrokowe może być ciekawym trikiem wpływającym na dokładność pozycjonowania (pamiętając że to sterowanie z otwartą pętlą).


    Źródło:
    https://hackaday.com/2016/08/29/how-accurate-is-microstepping-really/

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    TechEkspert
    Redaktor
    Offline 
    W moich materiałach znajdziecie testy i prezentacje sprzętu elektronicznego, modułów, sprzętu pomiarowego, eksperymenty. Interesuje mnie elektronika cyfrowa, cyfrowe przetwarzanie sygnałów, transmisje cyfrowe przewodowe i bezprzewodowe, kryptografia, IT a szczególnie LAN/WAN i systemy przechowywania i przetwarzania danych.
    Specjalizuje się w: elektronika, mikrokontrolery, rozwiązania it
    TechEkspert napisał 2930 postów o ocenie 2038, pomógł 6 razy. Jest z nami od 2014 roku.
  • SterControlSterControl
  • #2
    kaspery
    Poziom 11  
    Dzięki za ten artykuł . Mam takie pytanko, czy do każdego silnika bipolarnego można stosować sterowanie mikrokrokowe? Posiadam silniki m49sp 7.5*STEP . Chce je wykorzystać w ploterze z głowicą laserową i pominąć przekładnie. I jak rozumiem do silnika trzeba dobrać długość impulsu i przerwę między nimi,tak?
  • SterControlSterControl
  • #3
    bremenpl
    Poziom 13  
    Cytat:
    Poniżej tabela prezentująca procentowy moment przy sterowaniu mikrokrokowym w odniesieniu do sterowania z pełnymi krokami.


    Tu jest mala niescislosc. Teoretyczny moment jest w kazdej pozycji przy odpowiednim sterowaniu taki sam. Tabela pokazuje roznice momentu ("incremental torque"). Chodzi o to, ze nie majac sprzezenia zwrotnego, wal moze wykonac ruch dopiero po dodaniu sie kilku mikrokrokow, ktore zapewnia wystarczajacy sumaryczny moment, co wprawi wal w ruch.
  • #4
    TechEkspert
    Redaktor
    @kaspery ciężko mi powiedzieć czy sterowanie mikrokrokowe nadaje się absolutnie do każdego silnika krokowego, udało mi się je zastosować do bardzo wielu silników, począwszy od silników krokowych od antycznych dysków twardych (kiedyś zamiast mechanizmu pozycjonującego głowicę opartego o cewkę i magnesy, wykorzystywany był silnik krokowy), aż po silniki krokowe unipolarne z uzwojeniami połączonymi tak aby pracowały jako bipolarne.
    Zasadę działania sterowania mikrokrokowego dobrze wyjaśnia rysunek umieszczony przez autora w materiale:
    https://obrazki.elektroda.pl/3063995200_1472992967.png

    @bremenpl dzięki za podpowiedź, miałem spore trudności w przejrzystym przetłumaczeniu tego fragmentu.
  • #5
    Sinisther
    Poziom 8  
    Czy ktoś ma może jakieś info o sterowniku TMC 2100 ? Chciałem tego użyć wraz z płytką MKS Gen V1.4 do drukarki, ale nie wiem, czy jest to warte prawie 5 krotności ceny DRV czy choćby a4988