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Cómo lograr rotación fina muy precisa con motor

Estoy corriendo un experimento donde tengo que girar un ligero de línea (<5 gramos, de manera muy bajo torque requisito, y muy lentamente), pero necesita hacer muy precisa, fina pasos de 0,03 grados.

Algo como esto (que se muestra como de accionamiento directo de aquí, pero estoy abierto a otras opciones, como se describe más abajo):

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Cuál de las siguientes configuraciones de motor/enfoques sería más probabilidades de tener éxito para mi objetivo?

  1. Un típico motor paso a paso (con 1.8 grados de pasos) y 128 de microstepping tal vez? Sin embargo, en este artículo los estados de microstepping va a lograr sólo la resolución, pero no su exactitud.

  2. Un paso a paso con caja de engranajes planetaria (51:1 ratio) como en este ejemplo, o si ésta sufre de un exceso de reacción?

  3. Un DC sin escobillas del motor junto con un magnético codificador rotatorio como AS5048 (14 bits de resolución), y escribir mi propio lazo PID para lograr la posición deseada?

  4. Un paso a paso combinado con un magnético codificador rotatorio para seguir la pista de la verdadera orientación y, en consecuencia, el uso de este como retroalimentación para corregir en contra de la reacción en motorreductor de caso (enfoque #2), o en contra de la perdida de pasos en el caso de microstepping (enfoque #1)?

  5. O algún otro método?

Nota: he leído que existen industrial-grado servos que cómodamente se puede lograr el 0.03 grados meta, pero estos se forma fuera de mi presupuesto, así que estaba esperando una solución menos costosa en el costo de los ajustes y de aprendizaje.

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WhatRoughBeast Puntos 20870

Te voy a dar algunos consejos, pero la primera cosa que usted necesita hacer es ser conscientes de que usted está tratando de algo que bien puede ser más allá de sus capacidades. .03 grados (1/2 milliradian o 2 minutos de arco) requiere de una gran cantidad de atención, y, probablemente, el acceso a una buena tienda de máquina.

En orden:

1) estás en lo correcto a ser recelosos de microstepping. Simplemente no le dan la precisión que desee. El artículo es bastante correcta.

2) Un paso a paso con algún tipo de caja de cambios funciona bien. Pero usted necesita una alta precisión, caja de cambios, y no son baratas. Será difícil encontrar una caja de cambios que es hecho con su bajo par y baja velocidad, alta precisión las necesidades en mente. No se han especificado su uso exacto, pero tenga en cuenta que si usted no requieren de movimiento de reversión durante la operación, su reacción requisitos de prácticamente desaparecer. Como wini_i ha contestado, un engranaje de gusano funcionará bien, pero ser conscientes de que el montaje de la marcha requiere de gran precisión.

3) Un motor con un codificador es posible, pero hay un par de problemas. La más grande es que usted necesita un encoder con al menos el doble de la resolución de los requerimientos de su sistema. La dificultad con un codificador digital es que si el eje se inicia a la deriva debido a la fuerza de torsión del motor que usted no sabrá hasta que el codificador hace un paso. Puede, a continuación, a la deriva por el otro hasta que se hace un paso hacia atrás, etc. Como resultado, haciendo un estable sistema de posicionamiento con un codificador es extremadamente difícil, y un simple controlador PID no será adecuada. Además, tratando de rodar su propio codificador de un dispositivo como el AS5048 tiene un montón de cuestiones que el sitio web no se menciona. El principal de ellos es la necesidad de posicionar con precisión el centro de la área de detección con respecto al centro del eje. Cuanto mayor sea la resolución, mayor será la precisión requerida.

4) Un paso a paso con un codificador suena bien, pero no puede compensar algunos errores mecánicos. Específicamente, no puede ayudar con el contragolpe de los problemas. El resultado más probable de este sistema es que constantemente caza entre dos mecánicos posiciones de eje. La compensación de microstepping errores es (en cierto modo, tal vez), pero cojinete de fricción y la obstrucción puede dar resultados muy similares engranaje de retroceso.

5) Otros? Bueno, tal vez. Tal vez el sistema no tiene realmente que paso. ¿Y si se vuelve muy lentamente y con precisión? En este caso usted no necesita un lazo de posición, sino más bien una velocidad de bucle con la velocidad de deriva de un codificador incremental (más barato por mucho que un paralelo encoder). En principio, se podría utilizar un marcado montado directamente al eje del motor, pero hacer de una forma bastante masiva de línea cuya inercia podría compensar las perturbaciones tales como portadores de irregularidades o fallos de motor.

Pero sigamos con una orienta paso a paso. Me inclino a estar de acuerdo con Daniel que tu mejor apuesta es una correa de distribución/timing configuración del equipo. Con algunas precauciones. Usted querrá como la multa una correa dentada engranaje de la cancha como sea posible, preferiblemente un MXL de la serie. Su .03 grado de resolución de da de 12.000 pasos por revolución, que dice que necesita 60:1 reducción de 1.8 grados de paso a paso. Este es un problema. Si la polea del motor tiene 10 dientes, la esfera de las necesidades de un 600 diente de la polea, y no vas a encontrar uno de esos. Tendrás que probar uno de los dos enfoques. Utilice una de dos etapas de reducción, o intentar algo como un x8 micropasos seguido por un 7,5:1 reducción. Un x8 micropasos da pasos del motor de (nominalmente) 12.5% de lo normal, y si el motor tiene 5% de precisión, usted debería estar bien. Usted también tendrá que esmerarse en mantener la tensión de la correa constante para reducir el juego en el sistema. Usted tendrá que hacer una buena rigidez en el montaje del motor y de la esfera, que es donde un buen taller de máquinas. Dependiendo de lo que esté conectado a la línea, obtener el marcado perfectamente centrada sobre el eje va a ser importante también. El hecho de que su par de carga es muy baja será de gran ayuda.

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vini_i Puntos 2101

Una impulsión del engranaje de gusano puede hacerse cargo de lo que usted está buscando. Seleccionando el tamaño de los engranajes se puede controlar la resolución y controlando el acoplamiento de los engranajes se puede garantizar la exactitud. Impulsión del gusano para obtener mejores resultados directa y añadir un codificador que le proporcionará la resolución necesaria.enter image description here

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Marko Buršič Puntos 1524

Unidad armónica a menudo se dice que tiene cero reacción.

https://en.wikipedia.org/wiki/Harmonic_drive

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Daniel Puntos 2699

Lo más simple sería utilizar un paso a paso, dirigido hacia abajo con una impulsión de correa. La banda tendrá algún resorte, pero muy poco (no?) reacción.

Editar, como este:Belt Drive

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