开环步进电机与闭环步进电机系统比较步进电机系统是运动控制行业的基石。我们将研究开环系统与闭环系统之间的差异,并了解步进电机****的发展,步进电机系统比以往更快,更安静,更节能。 从电压驱动和完全步进的早期阶段开始,步进电机系统已经走过了漫长的道路。首先是PWM驱动和微步进,然后是数字信号处理器(DSP)和反共振算法。现在,新的闭环步进技术确保步进电机在未来几年继续成为运动控制行业的基石。 无论运动是线性运动还是旋转运动,决定哪种电机和驱动系统最合适的两个首要考虑因素是扭矩和效率。这适用于最终的应用是:自动装配系统,材料处理机器,3D打印机,笛卡尔定位器,蠕动泵,还是无数其他应用,其中步进电机是优选技术方案。 步进系统的****发展是应用低成本,高分辨率的反馈设备和先进的DSP使步进运动形成一个闭环的环路。这种控制可以提高闭环步进性能,使其优于开环系统。正如我们所看到的,一个这样的闭环系统在集成电机设计上得以实现,包括反馈设备,驱动器和控制器板,电源,通信和I / O电子设备,以及电机侧面和背面的系统连接器。
开环与闭环步进系统比较 首先让我们探讨高性能闭环步进系统在扭矩和效率方面与传统开环步进系统的比较。 闭环步进系统优于开环系统,如实验室测试结果所示,比较两个系统的加速度(扭矩),效率(功耗),位置误差(精度),发热量和噪音水平。只考虑扭矩和加速度之间的关系。扭矩 - 速度曲线显示闭环步进系统的峰值和连续扭矩范围明显优于开环步进系统的可用扭矩范围。通常情况下,现实世界中的扭矩会转化为加速度 - 因此具有更大扭矩的电机可以更快地加速给定负载。 为了在实验室中测试扭矩性能的这种差异,同样大小的开环和闭环步进电机系统获得相同的惯性负载。编程命令两个系统执行相同的移动配置文件,除了加速率和****速度在每个系统中缓慢增加,直到它们产生定位错误。 假设开环系统的最大加速度为1,000转/秒2,****速度为10转/秒(600转/分钟)。该****转速为10转/秒与转矩 - 速度曲线的平坦部分结束的位置相关。闭环系统(由于其更高的扭矩产生能力)获得最大加速率2,000转/秒2和****速度20转/秒(1,200转/分钟)。这是开环系统性能的两倍,并将移动时间减少了近一半 - 从110毫秒减少到60毫秒。 对于需要高响应的应用(例如索引,边缘导向定位和拾取和放置系统),闭环系统提供了明显的性能优势。 开环与闭环效率比较为了测量开环与闭环系统的相对效率,假设我们使用相同尺寸的相同两个电机重复相同的测试。这次我们将闭环和开环电机并排运行,具有相同的惯性负载,但是运行编程使得运动曲线保持恒定且相等,这样两个系统都能执行相同的工作量。 当两个电机反复指向相同的移动曲线时,测量来自供给两个系统的直流电源的电流消耗并计算功耗。从价值图中可以看出,开环步进系统的平均功耗为43.8瓦,而闭环系统的平均功耗仅为三分之一 - 平均为14.2瓦。功耗的这种显着差异清楚地表明闭环系统的更高效率操作。任何希望提高开环步进系统系统效率的用户现在都可以考虑简单升级到闭环系统,并期望显着降低功耗。 |