Wie minimieren Sie Schrittmotorvibrationen?

Ich möchte einen Schrittmotor mit einer sehr gleichmäßigen Drehzahl und minimalen Vibrationen sowohl an der Halterung als auch an der Leistung betreiben. Wie treibe ich den Schrittmotor so an, dass die Drehzahl auch zwischen den Schritten konstant bleibt?

Was Sie brauchen, ist ein sinusförmiger Stromantrieb.

Mit anderen Worten, Sie müssen den Motor eher wie einen herkömmlichen bürstenlosen Motor als wie einen Schrittmotor behandeln. Dies erfordert ziemlich spezielle Schritttreiber und ist nicht einfach.

Eine einfachere Alternative könnte darin bestehen, den Schrittmotor mit einem Mikroschritt zu versehen. Dadurch erhalten Sie jedoch keine perfekte Laufruhe.

In Situationen, in denen Sie eine extrem gleichmäßige Drehbewegung benötigen, ist ein Stepper wirklich nur das falsche Steuerungssystem. Sie sollten einen bürstenlosen Wechselstrommotor oder zumindest einen gebürsteten Gleichstromservomotor verwenden.

Hier ist ein anständiges Whitepaper zu den Modalitäten des Schrittantriebs, wobei einige im Gegensatz zu AC-Synchronmotoren stehen.

Bei Vollschrittantrieb verhält sich der Rotor ähnlich wie ein Federmassensystem , wobei der Rotor die Masse und die Magnetkraft die Feder ist. Wenn Sie von einem Schritt zum nächsten wechseln, ist die Bewegung immer rau. Der Rotor springt so ziemlich von einem Schritt zum nächsten und es dauert einige Zeit, bis die Feder die Energie des Rotors dämpft und eine kleine Schwingung verursacht (sprich: grobe Bewegung ).

Sie können dies glätten, wenn Sie den Halbschrittmodus verwenden, und Sie können zusätzlich die Drehmoment-Nichtlinearität kompensieren, vgl. dieser Link

Wenn Sie dieser Logik folgen, werden Sie schließlich Feinschritt-, Mikroschritt- und Sinusantrieb verwenden. ( Siehe diesen Link für Mikroschritte )

Einige weitere Details:

Die Resonanzfrequenz des Rotors eines Schrittmotors liegt normalerweise zwischen 50 Hz und 400 Hz. Wenn Sie den Motor im Vollschrittmodus mit seiner eigenen mechanischen Resonanzfrequenz antreiben, wird es ziemlich schlimm und es ist wahrscheinlich, dass Sie Schritte verlieren (überspringen). Bei langsamen Drehzahlen empfiehlt es sich, unter der Resonanzfrequenz des Motors zu bleiben. Versuchen Sie bei hohen Geschwindigkeiten, beim Beschleunigen so schnell wie möglich über die Resonanz hinauszukommen, und fahren Sie nicht im Vollschritt.

Ich kann nur Reduzierstücke vorschlagen, wenn die Geschwindigkeit kein begrenzender Faktor ist.

Ansonsten würde ich mich für bürstenlose Motoren mit einigen Rückmeldungen entscheiden.

Bewerten Sie Ihre Struktur- und Erregerkombinationen auf Möglichkeiten zur "akustisch-mechanischen" Dämpfung.

Impuls Rechteckwellenströme führen zu einem hohen Drehmoment, aber einem stark modulierten Drehmoment mit vielen Harmonischen. Diese sind unvermeidbar und reduzieren das Drehmoment durch Mikroschritt oder Vermeidung von Resonanzfrequenzen ....

Die Grundlagen für die Beseitigung von Resonanz und Brummen in mechanischen Teilsystemen bestehen darin, die Resonanzfrequenz mit einem steifen Chassis zu erhöhen und mit Elastomer-Stoßdämpfern zu entkoppeln, um die Strukturresonanz zu dämpfen, oder wenn nicht möglich, eine viskose Dämpfung hinzuzufügen. Dies sind Eigenschaften, die im Erdbebenfundamentdesign, in Bassreflex-Lautsprechergehäusen und in Rotormotorhalterungen zu finden sind.

Ich habe in den 80er Jahren Schrittmotoren auf japanischen Festplatten mit abgestuften, dann linearen Rotations-Seltenerd-Magnetmotoren getestet. Sie können mehr aus dem Reverse Engineering der besten japanischen Designs lernen, als zu versuchen, das Rad neu zu erfinden.

Im Rahmen meiner Karriere nach Forschung und Entwicklung leitete ich dann Design Validation Testing oder DVT , um einen Produkt-OEM-Kauf von Millionen-Dollar-Verträgen zu qualifizieren. NPL (Hitachi - Tochter) Design war sehr ruhig und sehr schnell mit beschleunigtem Schrittraten und Öl gefüllt Schwingungsdämpfern wie Fahrzeug - Getriebe, die diese haben, aber von dünnen Messingringen in durchsichtigen Kunststoff - Ringen um die Schwingungen zu dämpfen und deutlich reduzieren Überschreitung sowie Erstellen Sie ein Geschwindigkeitsprofil, um reibungslos auf eine maximale Geschwindigkeit zu beschleunigendann auf eine Zielposition abbremsen. Sie verwendeten nur den Halbschritt-Brückenmodus, verwendeten jedoch häufig steife, vorgefertigte SS-Folienbänder anstelle eines Riemens oder einer Kette, um Rotations- bis Linear-Untersetzungsverfahren auf einem Rotations- oder Linearantrieb zu übertragen, aber es war sehr effektiv für einen schnellen, gleichmäßigen, leisen Betrieb auf einem solide Grundplatte .

Alle mechanischen Systeme haben Resonanz und müssen analysiert werden, um sicherzustellen, dass die Reizfrequenz keine Subharmonische der Schrittgrundfrequenz ist und selbst Stoßdämpfer eine Q-Verstärkung als Tiefpassfilter haben.

Hinweis: Alle Festplatten verwenden jetzt rotierende Schwingspulen (wie Magnetmotoren mit gekrümmten Seltenen Erden und beweglichen Spulen). Diskettenlaufwerke und DVD-Player verwenden jedoch Schneckengetriebe-Stepper für Servopositionierer. Überprüfen Sie, warum sie aus Sicht des mechanischen Tiefpassfilters so reibungslos funktionieren.

Das Schrittmoment sinkt auch mit steigender Drehzahl und Verwendung von PWM. Das größte ist also das Blockier- / Startdrehmoment und das endgültige Drehzahldrehmoment ist minimal. Ränder müssen für Ihre Bedürfnisse bekannt sein und sicherstellen, dass keine lustigen Resonanzen von einem mechanischen Magnetsporn auftreten.

Ich weiß, dass es in PWM-Modus-H-Treibersystemen resonante und subresonante Schwingungen gibt. Messen Sie also sorgfältig, welche Schwingungen Sie hören und woher sie kommen! Magnetische Stufenresonanz oder Subresonanz. und ein rotierendes viskoses Dämpferschwungrad bekommen.

Ich habe das gleiche Problem mit meinem Gerät mit Schrittmotorantrieb, mit Ausnahme der schnellsten Geschwindigkeiten.

Ich habe mich entschlossen, mich an das großartige Feedback zu halten, das ich oben und auf anderen Websites gelesen habe.

Ich benutze einen Zahnriemen und suchte nach einer Möglichkeit, die Impulse zu dämpfen. Im Moment ist es laut und bei langsameren Geschwindigkeiten "hämmert" es nur mit jedem Impuls.

Bei meinen Recherchen stieß ich auf einen Riemenspanner (Federbelastungsriemen), um den Schrittimpuls zu dämpfen. Wenn Sie einen Gürtel verwenden, kann dies helfen.

So reduzieren Sie Vibrationen:

1. Masse hinzufügen - wie ein Schwungrad usw.
2. isolieren - Verwenden Sie Dritte, um Strom zu liefern
3. Kraft reduzieren - Strom senken, Mikroschritt oder (in meinem Fall einen Federriemenspanner hinzufügen) viele andere Möglichkeiten, um die Kraft zu reduzieren.
4. Tuning - Motor bei höheren Drehzahlen laufen lassen, ggf. reduzieren
5. Dämpfung - wie ein "Stoßdämpfer" - könnte wie ein Federriemenspanner mit Stoßdämpfer sein

Ich denke, der beste Weg ist, einen anderen Motortyp zu wählen, wie die obigen Antworten gezeigt haben.

Weitere Informationen finden Sie auf der Geckodrive-Support-Seite , insbesondere in den Anwendungshinweisen-> Stufentreibern> Funktionsweise von Morphing (eine direkte Verknüpfung scheint leider nicht möglich zu sein). Die Grundlagen des Schrittmotors sind ebenfalls nützlich.

Grundsätzlich passiert zwei Dinge, wenn Sie schnell genug gehen möchten:

1. Sie brauchen kein Mikroschritt.
2. Sie verlieren den größten Teil des Drehmoments des Motors.