Gilus mikrožingsninio variklio ir N20 nuolatinės srovės variklio palyginimas: kada rinktis sukimo momentą, o kada – kainą?

Projektuojant tiksliąją įrangą, maitinimo šaltinio pasirinkimas dažnai lemia viso projekto sėkmę arba nesėkmę. Kai projektavimo erdvė ribota ir reikia rinktis tarp mikrožingsninių variklių ir visur esančių N20 nuolatinės srovės variklių, daugelis inžinierių ir pirkimų vadovų rimtai svarsto: ar siekti tikslaus žingsninių variklių valdymo ir didelio sukimo momento, ar rinktis nuolatinės srovės variklių kainos pranašumą ir paprastą valdymą? Tai ne tik techninis klausimas su keliais atsakymų variantais, bet ir ekonominis sprendimas, susijęs su projekto verslo modeliu.

I、 Trumpa pagrindinių funkcijų apžvalga: du skirtingi techniniai keliai

Mikrožingsninis variklis:Tikslus atvirosios grandinės valdymo karalius

Veikimo principas:Dėl skaitmeninio impulsų valdymo kiekvienas impulsas atitinka fiksuotą kampinį poslinkį

Pagrindiniai privalumai:tikslus padėties nustatymas, didelis laikymo sukimo momentas, puikus stabilumas mažu greičiu

Tipinės taikymo sritys:3D spausdintuvai, tikslūs instrumentai, robotų jungtys, medicinos įranga

N20 nuolatinės srovės variklis: Kaina pirmiausia – efektyvumo sprendimas

Veikimo principas: Valdykite greitį ir sukimo momentą per įtampą ir srovę

Pagrindiniai privalumai: maža kaina, paprastas valdymas, platus greičio diapazonas, didelis energijos vartojimo efektyvumas

Tipinės taikymo sritys: maži siurbliai, durų užraktų sistemos, žaisliniai modeliai, ventiliacijos ventiliatoriai

II、 Gilus aštuonių dimensijų palyginimas: duomenys atskleidžia tiesą

1. Padėties nustatymo tikslumas: skirtumas tarp milimetro lygio ir laiptelio lygio

Mikrožingsninis variklis:Esant tipiškam 1,8 ° žingsnio kampui, mikrožingsninės pavaros pagalba galima pasiekti iki 51200 padalijimo/sukimosi, o padėties nustatymo tikslumas gali siekti ± 0,09 °.

N20 nuolatinės srovės variklis: nėra integruotos padėties nustatymo funkcijos, norint pasiekti padėties valdymą, reikalingas kodavimo įrenginys, prieauginis kodavimo įrenginys paprastai užtikrina 12–48 kodavimo dažnį

Inžinieriaus įžvalga: Situacijose, kurioms reikalingas absoliutus padėties valdymas, natūralus pasirinkimas yra žingsniniai varikliai; toms sritims, kurioms reikalingas didesnis greičio valdymas, tinkamesnis gali būti nuolatinės srovės varikliai.

2. Sukimo momento charakteristikos: išlaikykite pusiausvyrą tarp sukimo momento ir greičio kreivės

Mikrožingsninis variklis:pasižymi puikiu laikymo sukimo momentu (pvz., NEMA 8 varikliui iki 0,15 N · m), stabiliu sukimo momentu esant mažam greičiui

N20 nuolatinės srovės variklis:Sukimo momentas mažėja didėjant greičiui, didelis greitis be apkrovos, bet ribotas užfiksuoto rotoriaus sukimo momentas

Faktinių bandymų duomenų palyginimo lentelė:

3. Valdymo sudėtingumas: impulsinio ir PWM valdymo techniniai skirtumai

Žingsninio variklio valdymas:reikalingas specialus žingsninis valdiklis impulsų ir krypties signalams teikti

Nuolatinės srovės variklio valdymas:Paprasta H tilto grandinė gali užtikrinti sukimąsi į priekį ir atgal bei greičio reguliavimą

4. Sąnaudų analizė: vieneto kainos ir bendrų sistemos sąnaudų santykis

Variklio vieneto kaina: N20 nuolatinės srovės variklis paprastai turi didelį kainos pranašumą (didmeninis pirkimas kainuoja apie 1–3 JAV dolerius)

Bendra sistemos kaina: Žingsninio variklio sistemai reikia papildomų tvarkyklių, tačiau nuolatinės srovės variklio padėties nustatymo sistemai reikia kodavimo įrenginių ir sudėtingesnių valdiklių.

Viešųjų pirkimų perspektyva: Mažos partijos MTEP projektai gali labiau orientuotis į vieneto kainą, o masinės gamybos projektai turi apskaičiuoti bendrą sistemos kainą.

III.、 Sprendimų vadovas: tikslus penkių taikymo scenarijų pasirinkimas

1 scenarijus: Taikymo sritys, kurioms reikalingas tikslus padėties valdymas

Rekomenduojamas pasirinkimas:Mikrožingsninis variklis

Priežastis:Atviros kilpos valdymas gali pasiekti tikslų padėties nustatymą be sudėtingų grįžtamojo ryšio sistemų

Pavyzdys:3D spausdintuvo ekstruzijos galvutės judėjimas, tikslus mikroskopo platformos padėties nustatymas

2 scenarijus: Masinė gamyba, kuri yra itin jautri sąnaudoms

Rekomenduojamas pasirinkimas:N20 nuolatinės srovės variklis

Priežastis:Žymiai sumažinkite medžiagų specifikacijų sąnaudas, tuo pačiu užtikrinant pagrindinį funkcionalumą

Pavyzdys: Buitinių prietaisų vožtuvų valdymas, nebrangi žaislų pavara

3 scenarijus: Lengvos apkrovos taikymas itin ribotoje erdvėje

Rekomenduojamas pasirinkimas: N20 nuolatinės srovės variklis (su pavarų dėže)

Priežastis: Mažas dydis, užtikrinantis tinkamą sukimo momentą ribotoje erdvėje

Pavyzdys: drono stabilizatoriaus reguliavimas, maži roboto pirštų sujungimai

4 scenarijus: Vertikalios taikymo sritys, kurioms reikalingas didelis laikymo sukimo momentas

Rekomenduojamas pasirinkimas:Mikrožingsninis variklis

Priežastis: Gali išlaikyti poziciją ir po elektros energijos tiekimo nutraukimo, nereikia mechaninio stabdymo įtaiso

Pavyzdys:Mažas kėlimo mechanizmas, kameros kampo palaikymas

5 scenarijus: Taikymo sritys, kurioms reikalingas platus greičio diapazonas

Rekomenduojamas pasirinkimas: N20 nuolatinės srovės variklis

Priežastis: PWM gali sklandžiai pasiekti didelio masto greičio reguliavimą

Pavyzdys: Mikro siurblių srauto reguliavimas, vėdinimo įrangos vėjo greičio valdymas

IV、 Hibridinis sprendimas: binarinės mąstysenos laužymas

Kai kuriose didelio našumo programose galima apsvarstyti dviejų technologijų derinį:

Pagrindinis judesys naudoja žingsninį variklį, kad būtų užtikrintas tikslumas

Pagalbinės funkcijos naudoja nuolatinės srovės variklius sąnaudoms kontroliuoti

Uždaros kilpos žingsninė sistema suteikia kompromisinį sprendimą situacijose, kai reikalingas patikimumas

Inovacijos atvejis: projektuojant aukščiausios klasės kavos aparatą, žingsninis variklis naudojamas siekiant užtikrinti tikslią virimo galvutės pakėlimo stabdymo padėtį, o nuolatinės srovės variklis – vandens siurblio ir malūnėlio sąnaudoms valdyti.

V、 Ateities tendencijos: kaip technologinė plėtra veikia pasirinkimus

Žingsninių variklių technologijos evoliucija:

Supaprastinta išmaniojo žingsninio variklio su integruotu valdikliu sistemos konstrukcija

Nauja magnetinės grandinės konstrukcija su didesniu sukimo momento tankiu

Kainos kasmet mažėja, daugiausia dėmesio skiriant vidutinės klasės įrenginiams.

Nuolatinės srovės variklių technologijos tobulinimas:

Bešepetis nuolatinės srovės variklis (BLDC) užtikrina ilgesnį tarnavimo laiką

Pradeda atsirasti išmanūs nuolatinės srovės varikliai su integruotais kodavimo įrenginiais.

Naujų medžiagų naudojimas ir toliau mažina sąnaudas

VI、 Praktinė atrankos proceso schema

Laikantis šio sprendimų priėmimo proceso, galima sistemingai rinktis:

Išvada: technologinių idealų ir verslo realybės pusiausvyros radimas

Pasirinkimas tarp mikrožingsninio variklio ir N20 nuolatinės srovės variklio niekada nėra paprastas techninis sprendimas. Tai įkūnija inžinierių siekio našumo ir pirkimų išlaidų kontrolės pusiausvyros meną.

Pagrindiniai sprendimų priėmimo principai:

Kai svarbiausi yra tikslumas ir patikimumas, rinkitės žingsninį variklį

Kai dominuoja kaina ir paprastumas, rinkitės nuolatinės srovės variklį

Kai esate vidurinėje zonoje, atidžiai apskaičiuokite bendras sistemos sąnaudas ir ilgalaikes priežiūros išlaidas.

Šiandieninėje sparčiai besikeičiančioje technologinėje aplinkoje išmintingi inžinieriai nesilaiko vieno techninio maršruto, o priima racionaliausius sprendimus, remdamiesi konkrečiais projekto apribojimais ir verslo tikslais. Atminkite, kad nėra „geriausio“ variklio, yra tik „tinkamiausias“ sprendimas.