En proyectos complejos, como los cuadricópteros, se requiere un control de posición mejorado. Los motores paso a paso se han desarrollado para ofrecer una excelente precisión, permitiendo un rendimiento muy predecible cuando el ángulo de paso y la relación de la caja de cambios son conocidos.
Como resultado, los motores paso a paso se han convertido naturalmente en el motor preferido para muchos dispositivos electrónicos nuevos.
Pero incluso con la gran visibilidad en la posición y la velocidad que ofrece un motor paso a paso, algunos ingenieros han dado un paso más.
No contentos con el control de bucle abierto nativo del motor paso a paso, han agregado codificadores a sus sistemas de motor.
El codificador de motor: cuando el control de bucle cerrado es esencial
Un codificador es un dispositivo rotatorio que se puede montar en un motor eléctrico. Proporciona señales de retroalimentación de bucle cerrado, haciendo un seguimiento de la posición, la velocidad o ambas del eje del motor.
En un principio, esta funcionalidad puede parecer redundante. ¿No es el control de precisión esencialmente lo que hace el motor paso a paso por sí mismo? La respuesta, parece, es sí y no. Investigaciones recientes han demostrado que la tutorial aparentemente "innecesaria" proporcionada por el codificador puede tener un impacto poderoso en el rendimiento de un motor paso a paso.
La marca de controladores de movimiento Galil llevó a cabo una serie de pruebas paralelas entre sistemas de motor paso a paso de bucle abierto y cerrado. Su equipo descubrió que la adición de un codificador podía producir ganancias apreciables en las principales métricas de rendimiento.
En comparación con el sistema de bucle abierto, el sistema de bucle cerrado ofrecía:
- Suavidad de velocidad significativamente mejorada
- Reducción del consumo total de corriente
- Mayor par a velocidades más bajas que los servomotores trifásicos sin escobillas comparables
Los investigadores de Galil determinaron que las ganancias de rendimiento "dramáticas" para los motores paso a paso eran posibles mediante la integración de un dispositivo de retroalimentación posicional junto con un amplificador sin escobillas de dos fases. Su metodología de prueba y resultados se han hecho públicos en su sitio web.
Estos resultados son noticias realmente emocionantes en el entorno del control de movimiento. Los ingenieros de todos los niveles pueden mejorar los motores paso a paso en soluciones aún más potentes y económicas mediante el uso de tecnologías de codificador fácilmente disponibles.
Tipos de codificadores para motores paso a paso
Existen dos tipos principales de codificadores que se utilizan comúnmente con los motores paso a paso:
- Codificadores incrementales : Estos codificadores generan pulsos que representan el movimiento del eje del motor. El número de pulsos es proporcional a la distancia recorrida. Los codificadores incrementales son más comunes y económicos que los codificadores absolutos.
- Codificadores absolutos : Estos codificadores proporcionan una posición absoluta del eje del motor. Esto significa que pueden indicar la posición del eje incluso si se apaga el motor. Los codificadores absolutos son más caros que los codificadores incrementales, pero ofrecen una precisión y confiabilidad mejoradas.
Beneficios del uso de un codificador de motor paso a paso
El uso de un codificador con un motor paso a paso ofrece numerosos beneficios, que incluyen:
- Precisión mejorada : Los codificadores proporcionan información precisa sobre la posición del eje del motor, lo que permite un control de posición más preciso.
- Suavidad de velocidad mejorada : Los codificadores permiten que el controlador del motor ajuste la velocidad del motor en tiempo real, lo que reduce la vibración y el ruido.
- Par mejorado a bajas velocidades : Los codificadores permiten que el motor genere más par a bajas velocidades, lo que puede ser útil en aplicaciones que requieren un alto par de arranque.
- Mayor confiabilidad : Los codificadores pueden detectar errores en el funcionamiento del motor paso a paso, como la pérdida de pasos, y pueden ayudar a prevenir daños al sistema.
- Control de bucle cerrado : Los codificadores permiten un control de bucle cerrado, lo que significa que el controlador del motor puede ajustar constantemente la posición y la velocidad del motor en función de la retroalimentación del codificador. Esto ayuda a garantizar que el motor funcione de manera precisa y confiable.
Aplicaciones de codificadores de motores paso a paso
Los codificadores de motores paso a paso se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, que incluyen:
- Robótica : Los robots industriales y de servicio utilizan motores paso a paso con codificadores para lograr movimientos precisos y repetibles.
- Impresoras 3D : Los motores paso a paso con codificadores controlan el movimiento de los ejes X, Y y Z en las impresoras 3D, lo que permite la creación de piezas impresas en 3D de alta calidad.
- Máquinas CNC : Las máquinas CNC utilizan motores paso a paso con codificadores para controlar el movimiento de las herramientas, lo que permite la creación de piezas mecanizadas con precisión.
- Equipos médicos : Los equipos médicos, como los escáneres de resonancia magnética y los equipos de tomografía computarizada, utilizan motores paso a paso con codificadores para posicionar con precisión los componentes críticos.
- Automatización industrial : Los motores paso a paso con codificadores se utilizan en una variedad de aplicaciones de automatización industrial, como el embalaje, el ensamblaje y el control de procesos.
Consideraciones para elegir un codificador de motor paso a paso
Al elegir un codificador para un motor paso a paso, existen varios factores que deben considerarse:
- Resolución : La resolución del codificador determina la precisión del control de posición. Una resolución más alta proporciona un control más preciso.
- Velocidad : La velocidad máxima del codificador debe ser compatible con la velocidad del motor paso a paso.
- Precisión : La precisión del codificador determina la exactitud de las lecturas de posición. Una precisión más alta proporciona lecturas más precisas.
- Interfaz : El codificador debe tener una interfaz compatible con el controlador del motor.
- Tamaño y forma : El codificador debe ser del tamaño y la forma adecuados para el motor paso a paso y la aplicación.
- Costo : El costo del codificador es un factor importante a considerar, especialmente para proyectos de bajo presupuesto.
Conclusión
Los codificadores de motor paso a paso son componentes esenciales para mejorar la precisión y el rendimiento de los motores paso a paso. Al proporcionar información precisa sobre la posición del eje del motor, los codificadores permiten un control de bucle cerrado, lo que lleva a una mayor suavidad de velocidad, un par mejorado a bajas velocidades, mayor confiabilidad y precisión mejorada. Los codificadores de motores paso a paso se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, y su uso está en aumento a medida que se buscan soluciones de control de movimiento más precisas y confiables.
Si quieres conocer otros artículos parecidos a Codificador de motor paso a paso: mejorando la precisión y el rendimiento puedes visitar la categoría Motor.