Strategie per evitare problemi di risonanza del motore passo-passo

Quando un'applicazione richiede un motore affidabile ed economico con un funzionamento semplice, i motori passo-passo possono essere difficili da battere. Tuttavia, la stessa progettazione semplice e il metodo di guida che rendono popolari i motori passo-passo possono portare a problemi di risonanza in determinate condizioni.

Quando un'applicazione richiede un motore affidabile ed economico con un funzionamento semplice, i motori passo-passo possono essere difficili da battere. Possono essere guidati passo dopo passo senza bisogno di un encoder o di un sensore Hall per il feedback sulla posizione del rotore. Tuttavia, lo stesso design semplice e il metodo di guida che rendono popolari i motori passo-passo possono portare a problemi di risonanza in determinate condizioni. Questo articolo esaminerà diversi modi per evitare problemi di risonanza e garantire un movimento senza problemi.

Le fasi del motore passo-passo vengono commutate in sequenza da un driver elettronico esterno che successivamente sposta il rotore, che spesso porta un magnete permanente, da una posizione stabile a quella successiva. Un motore appropriato fornirà una coppia sufficiente per spostare il rotore e il carico alla fase successiva dopo ogni commutazione. Se la coppia non è sufficiente o se la velocità è troppo elevata, la sincronizzazione tra il motore e la posizione effettiva del rotore può andare persa.

Ad ogni passo, il rotore tende ad allineare i suoi poli con i poli dello statore. Finché una fase viene energizzata continuamente, senza passare alla fase successiva, il rotore mantiene una posizione stabile.

Evita la frequenza naturale La risonanza si verifica tipicamente quando la frequenza di commutazione è vicina alla frequenza di vibrazione naturale del sistema meccanico. Di conseguenza, il modo più semplice per prevenire il verificarsi di risonanza è mantenere la frequenza di commutazione lontana dalla frequenza naturale del sistema. Lavorare con una frequenza di commutazione diversa può richiedere altre modifiche nell'applicazione per mantenere la stessa velocità, ma tali modifiche non sono sempre possibili.Cambia la frequenza naturale Invece di modificare la frequenza di commutazione, puoi spostare la frequenza naturale più in alto o più in basso, in base ai tuoi vincoli o sfide, per evitare che la frequenza di commutazione la corrisponda. Questo può essere fatto lavorando sui due fattori che influenzano la frequenza naturale: la coppia di tenuta e l'inerzia totale del sistema.

Previeni la risonanza con il microstepping Maggiore è l'energia immessa nel sistema meccanico, maggiore è il rischio di innescare un fenomeno di risonanza. Per evitare ciò, il microstepping può essere una buona alternativa all'azionamento di un motore passo-passo con passi completi. Ogni micropasso ha un angolo di passo più piccolo e richiede meno energia per spostarsi da una posizione stabile a quella successiva. Poiché il superamento della posizione target è minore insieme all'entità dell'oscillazione, il microstepping è spesso un modo efficace per evitare la risonanza. Inoltre, i microstep offrono generalmente un rumore più basso, meno vibrazioni e un funzionamento più fluido.Smorzamento tramite attrito L'attrito fornisce una coppia frenante opposta al senso di rotazione istantaneo. Questa coppia è costante, indipendentemente dalla velocità del motore. Sebbene aiuti a smorzare l'oscillazione e prevenga la risonanza, tieni presente che l'attrito aumenta anche il carico applicato sul motore a qualsiasi velocità. Pertanto, è importante garantire che il motore fornisca prestazioni sufficienti quando si aggiunge attrito per prevenire la risonanza. Anche l'attrito viscoso fornisce una coppia frenante, ma la sua entità dipende dalla velocità del motore. Maggiore è la velocità, più forte è lo smorzamento viscoso. Per questo motivo, lo smorzamento viscoso fornisce una forte frenata all'inizio mentre la velocità e l'ampiezza dell'oscillazione sono maggiori e solo una frenata molto leggera quando l'oscillazione è minore, a differenza dell'attrito secco che fornisce la stessa entità della frenata anche a velocità molto basse. Ciò rende l'attrito viscoso auspicabile per lo smorzamento delle oscillazioni in un tempo molto breve e senza aggiungere troppo carico al motore. Diversi fenomeni possono portare attrito viscoso in un sistema:

Sebbene i motori passo-passo offrano un posizionamento semplice ed economico, il loro funzionamento sequenziale passo dopo passo può portare a problemi di risonanza in determinate condizioni. A volte la risonanza può essere risolta agendo su un'unica causa. Ma, a seconda della tecnologia e del design del motore, potrebbero esserci ulteriori gamme di frequenza come la risonanza a media frequenza che possono innescare la risonanza, oltre alla frequenza di oscillazione naturale. I fornitori di servizi automobilistici possono aiutarti a determinare le gamme di frequenza che potrebbero innescare la risonanza e offrire soluzioni per evitare che si verifichino problemi. Per ulteriori informazioni sui motori passo-passo Portescap, visita la nostra pagina prodotto.