Step motorun çözünürlüğü nasıl hesaplanır?
Step motorun çözünürlüğü nasıl hesaplanır?
Merhaba dostlar, step motor çözünürlüğü, komut edilen hareketin ne kadar küçük aralıklara bölünebildiğini anlatır. 1,8° tam adım açısına sahip bir motor, bir turu 200 tam adımda tamamlar. Sürücü 1/16 mikroadıma ayarlandığında, standart pals girişinde bir motor turu için 3200 komut palsi gerekir. Ancak hesaplanan küçük hareket aralığı, aynı büyüklükte gerçek konum doğruluğu garantisi değildir.
Step motorun çalışma prensibi ile sürücünün akım kontrolü birlikte düşünüldüğünde tam adım ve mikroadımın farkı daha kolay anlaşılır. Step motor SSS bölümü de motor, sürücü ve kontrol kavramlarını tamamlar.
Üç kavramı ayıralım: Çözünürlük, doğruluk, tekrarlanabilirlik
Çözünürlük, en küçük komut aralığıdır. Doğruluk, gerçek konumun hedef konuma ne kadar yakın olduğudur. Tekrarlanabilirlik, aynı hareket tekrarlandığında sonuçların birbirine ne kadar yakın olduğudur. Örneğin 0,001 mm komut aralığı, kendiliğinden ±0,001 mm doğruluk sağlamaz. Mekanik boşluk, yük, sürtünme ve sargı akımının kalitesi sonucu etkiler.
Tam adım ve mikroadım formülleri
θ motorun tam adım açısı, N tam adım/tur sayısı, M tam adım başına komut mikroadımı ve P motor turu başına giriş palsi olsun. Standart STEP/DIR kontrolünde, bir pals bir komut mikroadımını ilerletiyorsa:
N = 360 / θ
P = N × M
Motor açısı/pals = θ / M = 360 / P
1,8° motor: 360 / 1,8 = 200 tam adım/tur. Yarım adımda M = 2: 400 pals/tur ve 0,9°/pals. 1/16 mikroadımda M = 16: 3200 pals/tur ve 0,1125°/pals. Tam adım, yarım adım ve mikroadımlama motorun fiziksel tam adım açısını değiştirmez; komut edilen ara konumları değiştirir.
0,9° motor ise 400 tam adım/tur verir; 1/16 ayarında 6400 pals/tur gerekir. Dolayısıyla sürücü üzerindeki “1/16” ile “3200 pals/tur” her motor için eş anlamlı değildir. Sürücünün ayarı doğrudan pals/tur olarak tanımlanmışsa, üreticinin bu ayarı nasıl uyguladığını kontrol edin.
Çözünürlük hesaplama
Tam adım/tur: 200
Komut palsi/motor turu: 3.200
Çıkış açısı (°/pals): 0,1125
Pals/mm: 640
Teorik ilerleme (mm/pals): 0,0015625
Doğrudan bağlantıda G = 1; 3:1 redüktörde G = 3 girin. Vida diş aralığını değil, bir turdaki ilerlemeyi kullanın. Araç, bir giriş palsinin bir komut mikroadımına karşılık geldiğini ve elektronik dişli olmadığını varsayar.
Aynı motorun farklı mikroadım ayarları
| Mod / bölüntü | Komut palsi/tur | Derece/pals | 5 mm ilerlemede mm/pals |
|---|---|---|---|
| Tam adım | 200 | 1,8 | 0,025 |
| Yarım adım | 400 | 0,9 | 0,0125 |
| 1/8 | 1600 | 0,225 | 0,003125 |
| 1/16 | 3200 | 0,1125 | 0,0015625 |
| 1/32 | 6400 | 0,05625 | 0,00078125 |
| 1/256 | 51200 | 0,00703125 | 0,00009765625 |
Tablodaki 1/256 ayarında yaklaşık 0,098 µm/pals sonucu yalnızca matematiksel komut aralığıdır. Bu sayıdan mekanizmanın 0,098 µm doğrulukla konumlandığı sonucu çıkarılamaz. Ayrıca mikroadımın torka etkisi, “adım sayısı arttı, toplam tork aynı oranda düştü” şeklinde yorumlanmamalıdır.
Redüktör ve vidalı mil ile doğrusal çözünürlük
G = motor turu / çıkış turu olarak tanımlansın. 3:1 redüktörde G = 3 olur; motor üç tur dönerken çıkış bir tur döner. Dişli mekanizması hesaba katıldığında çıkış pals/tur = P × G ve çıkış açısı/pals = 360 / (P × G) olur.
Vidalı milin bir turdaki ilerlemesi L mm ise ilerleme/pals = L / (P × G); kontrolöre girilecek değer ise pals/mm = (P × G) / L olur. Vida ilerlemesi (lead) ile diş aralığı (pitch) aynı şey değildir: çok ağızlı vidada bir turdaki ilerleme, diş aralığının ağız sayısıyla çarpımıdır.
Örnek: 1,8° motor, 1/16 mikroadım ve doğrudan bağlı 5 mm/tur vida için 3200 / 5 = 640 pals/mm; teorik ilerleme 5 / 3200 = 0,0015625 mm/pals olur. Aynı sistemde 3:1 redüktör kullanılırsa 1920 pals/mm elde edilir. Bu oranı hız ve pozisyon kontrolüne doğru girmek gerekir.
Daha çok mikroadım hızını nasıl etkiler?
Aynı motor devrini korumak için daha çok komut palsi gerekir. Gerekli frekans: f = P × n / 60; burada n motor devri, f ise Hz cinsinden giriş palsi frekansıdır. 300 dev/dak için 3200 pals/tur ayarında 16 kHz, 51200 pals/tur ayarında 256 kHz gerekir.
Kontrolör ve sürücü girişi en fazla 100 kHz kabul ediyorsa, yalnızca pals frekansına göre teorik motor hızı sınırı 3200 pals/turda 1875 dev/dak, 51200 pals/turda 117,19 dev/dak olur. Bunlar motorun bu hızlara yük altında ulaşabileceğini göstermez; tork eğrisi, ivme ve mekanik yapı ayrıca değerlendirilir.
İnterpolasyon ve elektronik dişli: Bazı sürücüler girişteki daha kaba komutu içeride daha ince mikroadımlara dönüştürür. Örneğin 1/16 girişin içeride 1/256'ya interpolasyonu, tek başına girişte 51200 pals/tur gerektirmez. Hesapta giriş palsi ölçeğini esas alın; sürücünün iç mikroadımını bununla karıştırmayın.
Hesap doğru, hareket yanlışsa neye bakılır?
Ölçek kontrolü: Vida ilerlemesini, redüktör oranını, mikroadım ayarını ve elektronik dişliyi doğrulayın. Ölçülen mesafe her seferinde aynı oranda hatalıysa önce pals/mm ölçeğini inceleyin. Yön değiştirince oluşan sapma ise mekanik boşluğu düşündürür; mekanik bakım ve kontrol ile değerlendirilir.
Hareket kaybı: Adım kaçırma ve diğer sistem sorunları hesaplanan konumu geçersiz kılabilir. Besleme gerilimi, güç kaynağı, faz akımı ve motor–sürücü sıcaklığı yük altında kontrol edilir. Enkoderli step motor uygun sürücüyle mil konumunu izleyebilir; motor milinden ölçüm, vida ve kızaktaki bütün hataları doğrudan ölçmez.
Teknik kaynaklar: Analog Devices — çözünürlük ve doğruluk; Oriental Motor — vidalı mil hesabı; Analog Devices — pals interpolasyonu.