Плавный шаг для униполярного двигателя

[zwer97]

Два шаговых двигателя из 5 дюймовых флопиков стоят на координатном станке, ниже приведены графики перемещения станка по одной координате от времени. Первый график с использованием полных шагов, второй с использованием микрошага (шаг делиться на 40 микрошагов) , скорость вращения одинаковая.
Как видно, обычный микрошаг не особо помог. Как можно программно заставить двигатель вращаться равномерно?
Буду благодарен за любую информацию, ссылки тоже подойдут (сам пока ничего полезного не нашел).

дискретн.png

(8.98 КБ) 607 скачиваний

микрошаг.png

(8.06 КБ) 501 скачивание

(Ось Х - время, Y - перемещение)

[bolek]

Картинки малоинформативны, хоть бы оси подписал.

В общем случае, равномерное движение на шаговике не получится, посмотри характеристики: типовая погрешность шага 5%. Микрошаг, особенно для высокомоментных двигателей, тоже очень неравномерен - сам можешь легко проверить закрепив лазерную указку на валу (перендикулярно ему) и фиксируя положение пятна лазера на расстоянии нескольких метров.

[m.ix]

на картинки не кликайте, толку мало

вам товарисчь редуктор нужен а не шаги-четвертьшаги.

и многорезьбовой линейный двигатель

[zwer97]

Прошу прощения что не подписал графики. Время перемещения 0.146 с, само перемещение 20 мкм. Двигатель стоит на валу от микрометра.
Проблема в том, что нужна очень высокая точность, так как неравномерность в движении приведет к погрешности.

[uk8amk]

Без качественной механики(направляющие, ШВП и т.д.) нет смысла пытаться заставить его вращаться как-то очень равномерно.
Сам по себе двигатель не обеспечивает равномерного движения в пределах одного шага. Дробление шага на 8-16-и более единиц уменьшает шум и мех. резонансы. Но не делает эти микрошаги равномерными.
Для точного позиционирования вводят обратную связь на линейных энкодерах.

[zwer97]

Для точного позиционирования вводят обратную связь на линейных энкодерах.

Обратная связь улучшит точность позиционирования, но это не поможет с плавностью движения. Дело в том, что точности позиционирования полного шага достаточно, а плавности движения нет. Поэтому спрашиваю можно ли программно сгладить ход, или же того нужно добиваться только механически?

[bolek]

Проблема в том, что нужна очень высокая точность, так как неравномерность в движении приведет к погрешности.

Обратная связь улучшит точность позиционирования, но это не поможет с плавностью движения. Дело в том, что точности позиционирования полного шага достаточно, а плавности движения нет. Поэтому спрашиваю можно ли программно сгладить ход, или же того нужно добиваться только механически?

Время перемещения 0.146 с, само перемещение 20 мкм.

Ну почему подробности нужно клещами тянуть? Неужели нельзя сразу подробно все изложить? Эта движущаяся хрень - страшная секретная тайна? Из серии "перед прочтением сжечь"?
По делу: сколько полных шагов нужно выполнить для перемещения на 20 мкм?
Да, в принципе, это не особенно важно: для такого диапазона и такой точности перемещений все будет определяться не микрошагом и программой, а точной механикой, которая стоит очень дорого.
Если лишнего мешка денег нет, советую подумать над возможностью использования принципа пантографа.

[zwer97]

bolek, нет, не секрет. Это координатных станок, который будет работать вместе со щупом для создания 3д модели микроповерхностей (1-2см). Неравномерность в движении приведёт к погрешности в измерениях. Получается 12 полных шагов на 20 мкм. На счёт пантографа, не потянет щуп, координатных станок в самый раз получается. Вообще в оригинале там стоял редуктор и обычный коллекторный двигатель, но работал он в одном измерении и давал один разрез поверхности, а нужно ощупывать целую поверхность по заданной траектории.

[m.ix]

Спойлер

2 - можно скорость снизить по средством подачи питания на мотор, контролируетсяпоожение датчиком холла
1 - можно шаг вала нарезать меньше, для точности как в третьем случае

[zwer97]

Спойлер

2 - можно скорость снизить по средством подачи питания на мотор, контролируетсяпоожение датчиком холла

Можно поподробнее о датчике холла и снижении питания?

[m.ix]

на первой и второй картинке используются простые коллекторные движки
на второй картинке видна шестерня, на ней точнее под ней магнитный диск, под диском стоит датчик холла.
с датчика холла подсчитываем количество оборотов, для точности позиционирования

коллекторные движки питаются постоянным напряжением от некоторых значение от 2 до 10в
направлением вращением управляем МК
так же можно управляем МК выходным напряжением драйвера мотора

В шаговых движка вроде так же возможно напряжением управлять и скорость вращения, как БВН в видаках, там 5в подаётся на логику и 12в на драйвера
так вот эти вторые 12в можно уменьшить и вращение БВГ замедлится.

[zwer97]

m.ix, с колекторными двигателями идею понял - сделать обратную связь и отщитывать обороты, а с шаговым не совсем понятно. На сколько я понимаю то скорость меняется задержкой между шагами. Или имеется в виду именно скорость передвижения между шагами? Тогда как он будет себя вести при разной нагрузке?

[АлександрЛ]

bolek, нет, не секрет. Это координатных станок, который будет работать вместе со щупом для создания 3д модели микроповерхностей (1-2см). Неравномерность в движении приведёт к погрешности в измерениях. Получается 12 полных шагов на 20 мкм. .

Погрешность будет в любом случае, как бы вы не "изгалялись" с механикой и электроникой. Просто за счёт, ну, хотя бы механики, нужно сделать так. чтобы неравномерность движения( погрешность" укладывалась в ваши требования.
Коллекторный движок вам может дать равномерность движения, но измерение этого движения всё равно будет иметь какую- то дискретность.

Сделайте так, чтобы у вас 20 мкм соответствовало не 12 "полных шагов", а 120, например-(за счёт редуктора (ШВП, например- она наиболее "безлюфтовая") и ваша "неравномерность" будет меньше в 10 раз.

[bolek]

Получается 12 полных шагов на 20 мкм.

Какое хочется получить разрешение?
На картинке дискретн.png видны эти 12 шагов, т.е. дискрет шага получается 20/12=1,67 мкм
Этого недостаточно?

[АлександрЛ]

По сообщению ТС не понятно, какая точность измерения ему нужна- а "плавность" при этом не так уж и важна- сейчас у него шаг 1,67 мкм, а вот сколько НУЖНО?

И не забывайте, что увеличение точности- = - увеличение стоимости измерителя
Это даже на примере мультиметров видно-
"3,5 разряда" до 1999 - это 500~1000 рублей,
"3,5 разряда" до 3999 - это >1500 рублей,
"3,5 разряда" до 5999 - это > 5000 рублей..
а 4,5 разряда- это уже > 15000.....

[zwer97]

Получается 12 полных шагов на 20 мкм.

Какое хочется получить разрешение?
На картинке дискретн.png видны эти 12 шагов, т.е. дискрет шага получается 20/12=1,67 мкм
Этого недостаточно?

Да, такого разрешения достаточно, редуктор конечно не желателен, так как используются только имеющиеся материалы, а бюджет маленький. В альтернативе пока только использовать микрошаг, экспериментально подбирая его дискретность для получения минимальной "ступеньки" в перемещении. К стати, на маленькой скоросости ступеньки очень сильно выражены.
Меня заинтересовала идея с коллекторным двигателем, но для этого нужно два одинаковых движка и редуктора, чего скорее всего найти не получиться, а шаговики уже есть, и координатных стол тоже, возможны только варианты в механизме соединения, так как нужно сцентровать оси двигателей и валов, а так же возможно попытаться механически приглушить вибрации хода.

[zwer97]

АлександрЛ , точности достаточно, главное сгладить шаг.

[АлександрЛ]

главное сгладить шаг.

А чего именно вы добьётес "сгладив шаг" - если у вас шаг МЕНЬШЕ точности измерения- то в этом нет смысла, если шаг БОЛЬШЕ, то делайте редуктор.
Вообще, конечно, надо смотреть каким образом вы снимаете показания, - то есть, от чего ваш измеритель меряет- от позиции двигателя, или от какой- то "нулевой координаты", которая с шагами двигателя не связана.

[zwer97]

АлександрЛ, показания снимаються щупом котрый "скользит" по поверхности, предположительно максимальная точность между проходами щупа будет 1 шаг двигателя, тоесть около 1.6 мкм. При этом неравномерность хода двигателя предположительно будет скажаться на измерениях, по этому я ищу пути максимально уменьшить колебания в ходу.
Измерения должны начинаться из нулевой координаты, координаты замеряться шагами двигателя.

[АлександрЛ]

Измерения должны начинаться из нулевой координаты, координаты замеряться шагами двигателя.

Если у вас один шаг- это 1,6 мкм- то меньше вы сможете сделать только используя какой- нибудь безлюфтовый редуктор. Что вам даст "плавность хода", если всё равно у вас ШАГ, который вы считаете- имеет определённую величину?