Làm thế nào để đạt được vòng quay rất chính xác / tốt với động cơ


9

Tôi đang chạy thử nghiệm trong đó tôi cần xoay một mặt số nhẹ (<5 gram, do đó yêu cầu mô-men xoắn rất thấp và khá chậm), nhưng cần thực hiện các bước rất chính xác, 0,03 độ.

Một cái gì đó như thế này (được hiển thị dưới dạng ổ đĩa trực tiếp ở đây, nhưng tôi đang mở cho các tùy chọn khác như được mô tả thêm bên dưới):

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Những cách thiết lập / tiếp cận động cơ nào sau đây có khả năng thành công nhất cho mục tiêu của tôi?

  1. Một động cơ bước điển hình (nói với các bước 1,8 độ) và sử dụng 128 bước có lẽ? Tuy nhiên, bài viết này nêu vi bước sẽ chỉ đạt được độ phân giải chứ không đạt độ chính xác.

  2. Một bước với hộp số hành tinh (tỷ lệ 51: 1) như ví dụ này , hoặc điều này sẽ chịu quá nhiều phản ứng dữ dội?

  3. Một động cơ DC không chổi than cùng với bộ mã hóa quay từ tính như AS5048 (độ phân giải 14 bit) và viết vòng lặp PID của riêng tôi để đạt được vị trí mong muốn?

  4. Một bước kết hợp với một bộ mã hóa quay từ tính để theo dõi định hướng thực và do đó sử dụng điều này làm phản hồi để khắc phục phản ứng ngược trong trường hợp hướng (cách tiếp cận số 2) hoặc chống lại các bước bị bỏ lỡ trong trường hợp vi bước (cách tiếp cận số 1)?

  5. Hoặc một số cách tiếp cận khác?

Lưu ý: Tôi đã đọc có tồn tại các động cơ cấp công nghiệp có thể thoải mái đạt được mục tiêu 0,03 độ nhưng đây là cách thoát khỏi ngân sách của tôi, vì vậy tôi đã hy vọng một giải pháp ít tốn kém hơn với chi phí điều chỉnh và học tập.


Mỗi câu hỏi 2. Đọc liên kết bạn cung cấp. Động cơ cụ thể đó có phản ứng dữ dội trong phạm vi 1 độ.
WhatRoughBeast

1
Vì bạn cần rất ít mô-men xoắn, một bố trí chống giật lò xo đơn giản sẽ cho phép bạn sử dụng bất kỳ con sâu hoặc hộp số nào mà không lo bị giật lùi. Chọn sắp xếp động cơ / hộp số cho các thuộc tính khác của nó.
Brian Drumond

Nếu bạn không cần quay toàn bộ mặt số, bạn có thể sử dụng hệ thống galvo: en.wikipedia.org/wiki/Mirror_galvanometer
pjc50

Câu trả lời:


15

Tôi sẽ cho bạn một lời khuyên, nhưng điều đầu tiên bạn cần làm là nhận thức được rằng bạn đang thử thứ gì đó có thể vượt quá khả năng của bạn. 0,03 độ (1/2 milliradian hoặc 2 phút cung) đòi hỏi rất nhiều sự chăm sóc và có thể truy cập vào một cửa hàng máy tốt.

Theo thứ tự:

1) Bạn đúng là tinh ranh của bước vi mô. Nó đơn giản sẽ không cung cấp cho bạn độ chính xác mà bạn muốn. Bài viết khá đúng.

2) Một bước với một số loại hộp số sẽ hoạt động tốt. Nhưng bạn sẽ cần một hộp số có độ chính xác cao và chúng không hề rẻ. Sẽ rất khó để tìm thấy một hộp số được chế tạo với nhu cầu mô-men xoắn thấp, tốc độ thấp, độ chính xác cao của bạn. Bạn chưa chỉ định sử dụng chính xác, nhưng hãy nhớ rằng nếu bạn không yêu cầu đảo ngược chuyển động trong khi vận hành, các yêu cầu phản ứng dữ dội của bạn sẽ biến mất khá nhiều. Như wini_i đã trả lời, một thiết bị worm sẽ hoạt động tốt, nhưng lưu ý rằng việc lắp thiết bị đòi hỏi độ chính xác đáng kể.

3) Một động cơ có bộ mã hóa là có thể, nhưng có một vài vấn đề. Lớn nhất là bạn cần một bộ mã hóa với độ phân giải ít nhất gấp đôi so với yêu cầu hệ thống của bạn. Khó khăn với bộ mã hóa kỹ thuật số là nếu trục bắt đầu trôi do mô-men xoắn động cơ, bạn sẽ không biết điều đó cho đến khi bộ mã hóa thực hiện một bước. Sau đó, nó có thể trôi theo cách khác cho đến khi nó thực hiện một bước ngược lại, v.v. Do đó, việc tạo ra một hệ thống định vị ổn định với bộ mã hóa như vậy là vô cùng khó khăn và bộ điều khiển PID đơn giản sẽ không đủ. Hơn nữa, cố gắng cuộn bộ mã hóa của riêng bạn từ một thiết bị như AS5048 có một loạt các vấn đề mà trang web không đề cập đến. Trưởng trong số này là sự cần thiết phải định vị chính xác trung tâm của khu vực cảm biến đối với trung tâm của trục. Độ phân giải càng cao,

4) Một bước với bộ mã hóa nghe có vẻ tốt, nhưng nó không thể bù cho một số lỗi cơ học. Cụ thể, nó không thể giúp đỡ với các vấn đề phản ứng dữ dội. Kết quả rất có thể của một hệ thống như vậy là nó liên tục săn giữa hai vị trí trục cơ học. Bồi thường cho các lỗi vi bước là (loại, có thể) có thể, nhưng mang ma sát và ma sát có thể cho kết quả đáng kể như phản ứng ngược của bánh răng.

5) Khác? Vâng, có lẽ. Có lẽ hệ thống của bạn không cần phải thực sự bước. Sẽ thế nào nếu nó quay rất chậm và chính xác? Trong trường hợp này, bạn không cần một vòng lặp vị trí, mà là một vòng lặp vận tốc với vận tốc được lấy từ một bộ mã hóa gia tăng (rẻ hơn nhiều so với một bộ mã hóa song song). Về nguyên tắc, bạn có thể sử dụng một mặt số được gắn trực tiếp vào trục động cơ, nhưng tạo ra một mặt số khá lớn mà quán tính sẽ bù cho các nhiễu như mang bất thường hoặc trục trặc của động cơ.

Nhưng hãy gắn bó với một bước hướng. Tôi có khuynh hướng đồng ý với Daniel rằng đặt cược tốt nhất của bạn là thiết lập bánh răng thời gian / vành đai thời gian. Với một vài cảnh báo. Bạn sẽ muốn một sân bánh răng vành đai thời gian tốt nhất có thể, tốt nhất là một loạt MXL. Độ phân giải 0,03 độ của bạn cho 12.000 bước trên mỗi vòng quay, điều đó nói rằng bạn cần giảm 60: 1 với bước tăng 1,8 độ. Đây là một vấn đề. Nếu ròng rọc xe máy có 10 răng, mặt số cần ròng rọc 600 răng và bạn sẽ không tìm thấy một trong số đó. Bạn sẽ cần thử một trong hai cách tiếp cận. Hoặc sử dụng giảm hai bước hoặc thử một cái gì đó như microstep x8 theo sau là giảm 7,5: 1. Một microstep x8 cho các bước của động cơ (trên danh nghĩa) 12,5% so với bình thường và nếu động cơ có độ chính xác 5% thì bạn sẽ ổn thôi. Bạn' Cũng cần phải chịu đau để giữ căng đai không đổi để giảm chơi trong hệ thống. Bạn sẽ cần phải lắp một bộ phận cứng tốt cho động cơ và mặt số, đó là nơi mà một cửa hàng máy tốt đến. Tùy thuộc vào những gì được gắn vào mặt số, việc quay số hoàn toàn tập trung vào trục cũng rất quan trọng. Thực tế là mô-men xoắn tải của bạn rất thấp sẽ giúp rất nhiều.


Thật là một phân tích tuyệt vời - chắc chắn là một trong những câu trả lời hữu ích nhất tôi từng gặp trong SE!
boardbite 7/10/2015

Về # 2: Có, giả sử thử nghiệm của tôi là ổn với quay số chỉ một chiều trong suốt quá trình tồn tại - nghĩa là tôi ổn khi nó đạt được hướng mục tiêu của mình bằng cách di chuyển như đồng hồ (ví dụ: chỉ theo chiều kim đồng hồ). Tôi có thể hoàn toàn bỏ qua các mối quan tâm phản ứng dữ dội trong trường hợp đó, bất kể liệu tôi có tăng tốc và giảm tốc trong quá trình quay một chiều không?
boardbite 7/10/2015

@boardbite - Nếu bạn chạy quay số theo một hướng, bạn sẽ thoát khỏi hầu hết các vấn đề phản ứng dữ dội. Tuy nhiên, trừ khi bạn chạy ở tốc độ và tải không đổi (bao gồm cả ma sát), bạn vẫn sẽ có một số hiệu ứng. Nếu bạn bước, khi quay số dừng, nó có thể bật lại một chút (giống như một chiếc xe hơi khi dừng lại) và điều này sẽ làm mất đi tính chính xác của bạn. Chính xác thì bạn sẽ nhận được bao nhiêu hiệu ứng là thứ bạn cần tìm bằng cách thử nghiệm. Thêm một tải ma sát có chủ ý sẽ giúp ích, và với tỷ lệ giảm lớn, bạn nhận được rất nhiều mô-men xoắn, vì vậy đó không nhất thiết là một vấn đề. Nhưng độ chính xác cao là khó.
WhatRoughBeast

bạn đã đề cập đến các bước tăng tốc ở vị trí số 2 và cuối cùng ... Ý kiến ​​của bạn về việc sử dụng một cái gì đó như động cơ gắn giảm tốc này , tuyên bố 0,0072 độ / bước - điều này có thực tế không?
boardbite

@boardbite Tôi nghi ngờ rằng đơn vị sẽ làm những gì bạn cần. Tất nhiên, bạn sẽ phải có trình điều khiển bước 5 pha. Tuy nhiên, tôi không thể nhanh chóng tìm thấy bảng dữ liệu trên động cơ, vì vậy không có thông số kỹ thuật thực tế tôi không đảm bảo.
WhatRoughBeast

6

Một ổ bánh răng sâu có thể chăm sóc những gì bạn đang tìm kiếm. Bằng cách chọn kích thước của bánh răng, bạn có thể kiểm soát độ phân giải và bằng cách kiểm soát lưới của bánh răng, độ chính xác có thể được đảm bảo. Điều khiển trực tiếp sâu để có kết quả tốt nhất và thêm một bộ mã hóa sẽ cung cấp độ phân giải cần thiết. nhập mô tả hình ảnh ở đây


Nếu tôi đi với cấu hình này (nghĩa là quay số của tôi được gắn vào bánh xe con sâu) và độ chính xác có thể được đảm bảo bằng cách chọn thông số kỹ thuật phù hợp của tổ hợp sâu, thì vai trò của bộ mã hóa sẽ là gì?
boardbite 7/10/2015

Động cơ sẽ được gắn vào bánh răng sâu. Bạn không thể lái nó theo cách khác. Nếu bạn đã sử dụng một bước, bộ mã hóa có thể không cần thiết.
Daniel

@vini_i: Tôi có thể nhận các loại kết hợp bánh xe / sâu / trục này ở đâu? Thingiverse có một loạt các thiết kế có thể in 3d của worm + bánh xe kết hợp kích thước lập trình, mà tôi đoán có thể hoạt động?
boardbite 7/10/2015

Đối với loại ứng dụng này, bạn muốn có một thiết bị worm gia công thích hợp - có thể là đồng thau. Có rất nhiều nhà cung cấp linh kiện máy móc, một trong những điều khiến mọi người chú ý (với sự hiện diện quốc tế) là Misumi. Bạn có thể cần thiết kế một số điều chỉnh về sự tham gia để tránh phản ứng dữ dội.
Chris H

2
Nhớ bôi trơn thật tốt! Có rất nhiều ma sát liên quan đến thiết bị sâu.
yo '

6

Ổ đĩa hài thường được cho là không có phản ứng dữ dội.

https://en.wikipedia.org/wiki/Harmonic_drive


Đây là một giải pháp cực kỳ tốt cho vấn đề của OP. Vấn đề duy nhất có thể là ngân sách, những bộ giảm như vậy có thể tốn kém. Bạn có thể mua những cái có động cơ tích hợp và bộ mã hóa như harmonicdrive.net/products/actuators/sha , rất tuyệt vời cho các ứng dụng kiểm tra độ chính xác cao và tương tự.
Doug McClean

@DougMcClean: Ah, cái cũ "đắt đến nỗi trang của họ không niêm yết giá"! Bạn có nghĩ rằng một giải pháp in 3d như thế này hay không, điều này có thể hoạt động hợp lý, hoặc hiệu suất của bộ điều hòa phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng bộ phận?
boardbite

@DougMcClean: Tôi đã tìm thấy thứ gì đó! Một cái gì đó như động cơ này hoạt động tốt? Nó tuyên bố có một bộ giảm tốc điều hòa sẵn có và hình ảnh trạng thái 0,0072 độ / bước.
boardbite

@boardbite Nó có một bước 5 pha, khó tìm được trình điều khiển phù hợp. ebay.com/itm/ mạng ebay.com/itm/ từ
Marko Buršič

@boardbite Vâng, đó là những động cơ rất đẹp và tôi đã thấy chúng được sử dụng trong các ứng dụng tương tự. Marko đúng là rất khó để tìm một người lái xe, nhưng Oriental tạo ra một chiếc mà họ bán bằng những động cơ đó.
Doug McClean

4

Điều đơn giản nhất để làm là sử dụng một bước, hướng xuống với một ổ đĩa vành đai. Thắt lưng sẽ có một số phản ứng mùa xuân, nhưng rất ít (không?).

Chỉnh sửa, như thế này: Vành đai ổ đĩa


Bạn có thể cung cấp một hình ảnh của những gì bạn có ý nghĩa? Bạn có nghĩa là sử dụng một vành đai thời gian cùng với một ròng rọc nhỏ trên trục bước và một ròng rọc / đĩa lớn hơn ở nơi khác, giữ mặt số?
boardbite 7/10/2015

Đặt một bánh răng nhỏ trên động cơ, một bánh răng lớn hơn trên mặt số và một vành đai răng giữa chúng. Trả lời chỉnh sửa.
Daniel

Hiểu rồi; cảm ơn bạn - đây có vẻ là cách ít tốn kém nhất và nhanh nhất để thực hiện. Động cơ thứ 2 ở đây là không liên quan, phải không? Ngay cả bên ngoài ứng dụng của tôi, tôi cũng không hiểu tại sao hai động cơ sẽ cần được ghép nối thông qua một hệ thống vành đai như thế.
boardbite 7/10/2015

Đó chỉ là một hình ảnh tôi tìm thấy. Đó là một 'bộ chuyển đổi trục chính' để điều khiển trục chính với động cơ bước được trang bị thêm. Tôi không biết công dụng của nó là gì.
Daniel
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.