Comment minimisez-vous les vibrations du moteur pas à pas?

Je voudrais faire fonctionner un moteur pas à pas à une vitesse très régulière et constante, avec un minimum de vibrations à la fois sur le support qui le maintient et sur sa sortie. Comment piloter le moteur pas à pas pour que la vitesse reste constante, même entre les étapes?

Ce dont vous avez besoin, c'est d'un entraînement à courant sinusoïdal.

En d'autres termes, vous devez traiter le moteur comme un moteur sans balais traditionnel, plutôt qu'un moteur pas à pas. Cela nécessite des pilotes pas à pas assez spécialisés et n'est pas simple.

Une alternative plus simple pourrait être d'essayer de faire un micropas du moteur pas à pas, mais cela ne vous permettra pas une rotation parfaitement fluide.

Vraiment, pour les situations où vous avez besoin d'un mouvement rotatif extrêmement fluide, un stepper n'est vraiment pas le bon système de contrôle. Vous devez utiliser un moteur à courant alternatif sans balais ou au moins un servomoteur à courant continu à balais.

Voici un livre blanc décent sur les modalités d'entraînement pas à pas, avec certains contrastant avec les moteurs synchrones à courant alternatif.

En utilisant l'entraînement pas à pas, le rotor agit un peu comme un système de masse à ressort , le rotor étant la masse et la force magnétique étant le ressort. Lorsque vous passez d'une étape à l'autre, la motion sera toujours approximative. Le rotor saute à peu près d'une étape à l'autre et il faut du temps pour que le ressort amortisse l'énergie du rotor, provoquant une petite oscillation (lire: mouvement brutal ).

Vous pouvez lisser cela lorsque vous utilisez le mode demi-pas, et vous pouvez en outre compenser la non-linéarité de couple, cf. ce lien

En suivant cette logique, vous finissez finalement par utiliser le pas fin, le micro pas et la conduite sinusoïdale. ( Voir ce lien pour le micro-pas )

Quelques détails supplémentaires:

La fréquence de résonance du rotor d'un moteur pas à pas se situe généralement autour de 50 Hz ... 400 Hz. Lorsque vous conduisez le moteur en mode pas à pas à sa propre fréquence de résonance mécanique, les choses vont très mal et il est probable que vous perdiez (sautez) des pas. Pour les vitesses lentes, c'est une bonne idée de rester en dessous de la fréquence de résonance du moteur. Pour les vitesses élevées, essayez d'aller au-delà de la résonance aussi vite que possible tout en accélérant, et n'utilisez pas la conduite à pas complet.

Je ne peux que suggérer des réducteurs, si la vitesse n'est pas un facteur limitant.

Sinon, j'opterais pour des moteurs sans balais avec quelques commentaires.

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Les courants d'onde carrée d'impulsion produisent un couple élevé mais un couple modulé fort avec de nombreuses harmoniques. Celles-ci sont inévitables et réduisent le couple en micropas ou en évitant les fréquences de résonance ....

Ainsi, les principes fondamentaux de l'élimination de la résonance et du bourdonnement dans les sous-systèmes mécaniques consistent à augmenter la fréquence de résonance avec un châssis rigide et à le découpler avec des supports de choc en élastomère pour atténuer la résonance de la structure ou si ce n'est pas possible, puis ajouter un amortissement visqueux. Ce sont des qualités que l'on retrouve dans la conception des fondations parasismiques, les enceintes Bass Reflex et les supports de moteur de rotor.

J'avais l'habitude de tester des moteurs pas à pas sur des disques durs japonais dans les années 80 avec des moteurs à aimants rotatifs étagés et linéaires en terres rares. Vous pouvez apprendre plus de l'ingénierie inverse des meilleurs designs japonais que d'essayer de réinventer la roue.

Dans le cadre de ma carrière après la R&D, j'ai effectué puis géré les tests de validation de conception ou DVT pour qualifier un produit Corp OEM achetant des contrats d'un million de dollars. La conception de NPL (filiale Hitachi) était très calme et très rapide avec des taux de pas accéléré et rempli d' huile vibration mouilleurs tout comme les transmissions automobiles, qui ont, mais fait des anneaux minces en laiton dans des anneaux en plastique transparent pour amortir les vibrations et réduire de manière significative le dépassement et comme créer un profil de vitesse pour accélérer en douceur à une vitesse maximalepuis décélérez jusqu'à une position cible. Ils n'utilisaient que le mode pont en demi-pas, mais utilisaient souvent des bandes de feuille SS pré-tendues rigides au lieu d'une courroie ou d'une chaîne pour transcrire les méthodes de réduction de vitesse rotatives en linéaires sur un actionneur rotatif ou linéaire, mais c'était très efficace pour un fonctionnement silencieux et rapide et silencieux sur un plaque de base solide .

Tous les systèmes mécaniques ont une résonance et nécessitent une analyse pour s'assurer que la fréquence de stimulus n'est pas une sous-harmonique de la fréquence fondamentale pas à pas et même les supports de choc ont une amplification Q en tant que filtre passe-bas.

Remarque: tous les lecteurs de disque utilisent maintenant des bobines vocales rotatives (comme les moteurs solénoïdes à terres rares incurvées avec des bobines mobiles). Découvrez pourquoi leur fonctionnement est si fluide du point de vue du filtre passe-bas mécanique.

Le couple pas à pas diminue également avec l'augmentation du régime et l'utilisation de PWM. Le couple de décrochage / démarrage est donc le plus important et le couple de rotation final est minimum. Les marges doivent être connues pour vos besoins et vous assurer qu'il n'y a pas de résonances amusantes à partir d'un éperon magnétique mécanique.

Je sais qu'il y a des vibrations résonnantes et sous-résonantes dans les systèmes de pilotes PWM en mode H, alors faites attention à mesurer les vibrations que vous entendez et d'où elles viennent! Résonance magnétique par échelon ou sous-résonance. et obtenir un volant rotatif amortisseur visqueux.

J'ai ce même problème avec mon appareil alimenté par moteur pas à pas, mais avec les vitesses les plus rapides.

J'ai décidé de faire écho aux excellents commentaires que j'ai lus ci-dessus et sur d'autres sites.

J'utilise une courroie crantée et je cherchais un moyen d'amortir les impulsions. À l'heure actuelle, il est bruyant et à des vitesses plus lentes, il ne fait que "marteler" à chaque impulsion.

Dans mes recherches, je suis tombé sur un tendeur de courroie (courroie à ressort) pour aider à amortir l'impulsion de pas. Si vous utilisez une ceinture, cela pourrait vous aider.

Pour réduire les vibrations:

1. ajouter de la masse - comme un volant, etc.
2. isoler - utiliser un tiers pour fournir de l'énergie
3. réduire la force - réduire le courant, micropas ou (dans mon cas, ajouter un tendeur de courroie à ressort) de nombreuses autres façons de réduire la force.
4. réglage - faire tourner le moteur à des vitesses plus élevées avec réduction si applicable
5. amortir - comme un "amortisseur", pourrait être comme un tendeur de courroie à ressort avec choc

Je pense que la meilleure façon est de choisir un type de moteur différent comme l'ont noté les réponses ci-dessus.

Voir la page d'assistance de Geckodrive , en particulier les notes d'application -> Pilotes d'étape -> Comment fonctionne le morphing (désolé, il semble impossible de créer un lien direct). Les bases du moteur pas à pas sont également utiles.

Fondamentalement, si vous voulez aller assez vite, deux choses se produisent:

1. Vous n'avez pas besoin de micropas.
2. Vous perdez la majeure partie du couple du moteur.