Motor de paso
Principio de funcionamiento del motor paso a paso
Un motor paso a paso, un tipo de motor diseñado específicamente para control, convierte pulsos eléctricos en desplazamiento angular.
Cuando el controlador paso a paso recibe una señal de pulso, hace que el motor paso a paso gire en un ángulo fijo predeterminado, conocido como "ángulo de paso", en la dirección especificada.
El motor gira paso a paso en el ángulo de paso fijo.
Se puede lograr un posicionamiento preciso controlando el número de pulsos, y se puede lograr la regulación de la velocidad y aceleración de la rotación del motor controlando la frecuencia de los pulsos.
Se puede invertir la dirección de rotación del motor cambiando la secuencia en la que se energizan los devanados.
El principio de funcionamiento del controlador de motor paso a paso.
Un motor paso a paso requiere un controlador de motor paso a paso especializado para funcionar. Este controlador consta de una unidad de control de refuerzo, una unidad de potencia y una unidad de protección.
La unidad de potencia amplifica los pulsos generados por la unidad de control de refuerzo y está conectada directamente al motor paso a paso, sirviendo como interfaz de potencia entre el motor paso a paso y el microcontrolador.
La unidad de instrucciones de control recibe señales de pulso y dirección y genera un conjunto de pulsos correspondientes, que luego se transmiten al motor paso a paso a través de la unidad de accionamiento de potencia.
Luego, el motor paso a paso gira un ángulo de paso establecido en la dirección indicada.
El motor paso a paso tiene varias especificaciones técnicas importantes, como el par estático máximo, la frecuencia de arranque y la frecuencia de funcionamiento.
Generalmente, cuanto menor es el ángulo de paso, mayor es el par estático máximo y mayores las frecuencias de arranque y funcionamiento.
Por lo tanto, el modo de funcionamiento pone especial énfasis en la tecnología de accionamiento compartimentado.
Este método mejora el par y la resolución del motor paso a paso y elimina por completo la oscilación de baja frecuencia.
Como resultado, el rendimiento de la unidad de subdivisión es superior al de otros tipos de unidades.
El rotor dentro de un servomotor es un imán permanente. El conductor controla la electricidad trifásica U/V/W para crear un campo electromagnético, lo que hace que el rotor gire bajo la influencia de este campo magnético. El propio codificador del motor proporciona señales de retroalimentación al controlador, que ajusta el ángulo de rotación del rotor en función del valor de retroalimentación y el valor objetivo.
servo motor
El principio de funcionamiento del servomotor.
El servomotor, también conocido como motor ejecutivo, se utiliza como actuador en sistemas de control automático para convertir las señales eléctricas recibidas en desplazamiento angular o velocidad angular en el eje del motor.
Los servomotores vienen en dos variedades: CC y CA.
Cuando un servomotor recibe un pulso, gira el ángulo correspondiente para producir un desplazamiento. Esto ocurre porque el propio servomotor emite pulsos, emitiendo cada ángulo de rotación un número correspondiente de pulsos que forman un circuito cerrado con los pulsos recibidos por el servomotor.
Esto permite que el sistema monitoree la cantidad de pulsos que envía al servomotor y la cantidad de pulsos que recibe, lo que permite un control y posicionamiento precisos.
En términos de rendimiento, los servomotores de CA son superiores a los servomotores de CC. Los servomotores de CA utilizan control de onda sinusoidal, lo que da como resultado una ondulación de par baja y una alta capacidad.
Los servomotores de CC, por otro lado, utilizan control de onda trapezoidal y tienen un rendimiento relativamente bajo.
Sin embargo, los servomotores sin escobillas en los servomotores de CC funcionan mejor que los servomotores con escobillas.
El principio de funcionamiento del controlador de servomotor.
El interior de un servomotor contiene un rotor de imán permanente.
El actuador controla la electricidad trifásica U/V/W para generar un campo electromagnético que hace que el rotor gire.
Además, el codificador del motor proporciona señales de retroalimentación al controlador.
El conductor ajusta el ángulo de rotación del rotor en función del valor de retroalimentación y el valor objetivo deseado.
Accionamiento del servomotor CC con cepillo:
El principio de funcionamiento del motor es similar al de un motor de CC estándar.
El actuador tiene una estructura de tres circuitos, que consta de un circuito de corriente, un circuito de velocidad y un circuito de posición, dispuestos en orden de dentro a fuera.
La salida del circuito de corriente controla el voltaje del inducido del motor.
La entrada del bucle de corriente es la salida PID del bucle de velocidad, la entrada del bucle de velocidad es la salida PID del bucle de posición y la entrada del bucle de posición es la entrada especificada.
El diagrama de control se ilustra arriba.
Accionamiento por servomotor CC sin escobillas:
La alimentación es DC, que se transforma en corriente AC U/V/W mediante un inversor trifásico interno.
El controlador también emplea una estructura de control de tres bucles (bucle de corriente, bucle de velocidad, bucle de posición) y su principio de control de accionamiento es el mismo que el descrito anteriormente.
Accionamiento del servomotor de CA:
El sistema se puede dividir en dos módulos distintos: el panel de potencia y el panel de control, cada uno con diferentes funciones.
El panel de control emite señales PWM a través de un algoritmo correspondiente, que sirve como circuito de control para la señal de control, para modificar la potencia de salida del inversor y lograr el control del servomotor de CA síncrono de imán permanente trifásico.
La unidad de potencia primero convierte la electricidad trifásica entrante o electricidad municipal en electricidad de corriente continua a través de un circuito rectificador de puente completo trifásico.
El servomotor de CA síncrono de imán permanente trifásico es accionado luego por el conmutador de un inversor de voltaje sinusoidal PWM trifásico, después de la rectificación de la electricidad municipal o trifásica.
Este proceso es simplemente una conversión AC-DC-AC.
La unidad de control es el núcleo de todo el servosistema de CA y realiza el control de posición del sistema, control de velocidad, control de par y control de corriente.
Comparación de rendimiento del servomotor y del motor paso a paso
Precisión de control
Cuantas más fases y latidos tenga un motor paso a paso, mayor será su precisión.
El servomotor recibe retroalimentación de su propio codificador y cuantas más escalas tenga el codificador, mayor será su precisión.
Característica de baja frecuencia
Los motores paso a paso son propensos a vibraciones de baja frecuencia a bajas velocidades.
Para combatir esto, la operación a baja velocidad a menudo emplea tecnología de amortiguación o subdivisión.
Por el contrario, los servomotores funcionan suavemente y sin vibraciones, incluso a bajas velocidades.
Característica de frecuencia de par
El par de salida de un motor paso a paso disminuye al aumentar la velocidad y cae significativamente a altas velocidades.
Por el contrario, un servomotor proporciona una salida de par constante a su velocidad nominal y una salida de potencia constante a su velocidad nominal.
Capacidad de sobrecarga
Un motor paso a paso no tiene capacidad de sobrecarga, mientras que un servomotor tiene una gran capacidad de sobrecarga.
Desempeño operacional
Los motores paso a paso funcionan bajo control de circuito abierto, lo que los hace susceptibles a perder tono o detener la rotación si la frecuencia de arranque es demasiado alta o la carga es demasiado pesada. Si la velocidad es demasiado alta, también puede provocar un adelantamiento.
Por otro lado, el sistema de servoaccionamiento de CA utiliza control de circuito cerrado. El controlador del servomotor toma muestras de la señal de retroalimentación directamente del codificador del motor, formando bucles internos de control de posición y velocidad. Como resultado, es menos probable que los motores paso a paso pierdan paso o se sobrepasen, lo que hace que el rendimiento del control sea más confiable.
Rendimiento de respuesta rápida
Los motores paso a paso tardan cientos de milisegundos en acelerar desde un estado estático hasta la velocidad de funcionamiento.
En comparación, los servosistemas de CA tienen un excelente rendimiento de aceleración, que normalmente tarda sólo unos pocos milisegundos, lo que los hace adecuados para aplicaciones que requieren arranques y paradas rápidos.
