Hlboké porovnanie medzi krokovým mikromotorom a jednosmerným motorom N20: kedy zvoliť krútiaci moment a kedy zvoliť cenu?

V procese návrhu presných zariadení často výber zdroja energie určuje úspech alebo neúspech celého projektu. Keď je priestor na návrh obmedzený a je potrebné si vybrať medzi mikrokrokovými motormi a všadeprítomnými jednosmernými motormi N20, mnohí inžinieri a manažéri obstarávania hlboko premýšľajú: mali by sa usilovať o presné riadenie a vysoký krútiaci moment krokových motorov alebo zvoliť cenovú výhodu a jednoduché riadenie jednosmerných motorov? Toto nie je len technická otázka s výberom odpovede, ale aj ekonomické rozhodnutie súvisiace s obchodným modelom projektu.

I、 Stručný prehľad základných funkcií: Dve rôzne technické cesty

Mikrokrokový motor:kráľ presnosti v oblasti riadenia v otvorenej slučke

Princíp fungovania:Vďaka digitálnemu riadeniu impulzov každý impulz zodpovedá pevnému uhlovému posunu

Hlavné výhody:presné polohovanie, vysoký prídržný moment, vynikajúca stabilita pri nízkych otáčkach

Typické aplikácie:3D tlačiarne, presné prístroje, robotické kĺby, zdravotnícke vybavenie

Jednosmerný motor N20: Riešenie pre efektívnosť na prvom mieste s ohľadom na náklady

Princíp fungovania: Riadenie otáčok a krútiaceho momentu pomocou napätia a prúdu

Hlavné výhody: nízke náklady, jednoduché ovládanie, široký rozsah otáčok, vysoká energetická účinnosť

Typické aplikácie: malé čerpadlá, systémy zámkov dverí, hračkárske modely, ventilátory

II、 Hlboké porovnanie ôsmich dimenzií: Dáta odhaľujú pravdu

1. Presnosť polohovania: rozdiel medzi milimetrovou úrovňou a krokovou úrovňou

Mikrokrokový motor:S typickým uhlom kroku 1,8 ° dokáže dosiahnuť až 51200 delení/otáčok pomocou mikrokrokového pohonu a presnosť polohovania môže dosiahnuť ± 0,09 °.

Jednosmerný motor N20: žiadna vstavaná funkcia polohovania, na dosiahnutie riadenia polohy je potrebný enkodér, inkrementálny enkodér zvyčajne poskytuje 12-48CPR

Názor inžiniera: V scenároch, ktoré vyžadujú absolútne riadenie polohy, sú krokové motory prirodzenou voľbou; pre aplikácie, ktoré vyžadujú riadenie vyššej rýchlosti, môžu byť vhodnejšie jednosmerné motory.

2. Charakteristiky krútiaceho momentu: Udržiavanie rovnováhy medzi krivkou krútiaceho momentu a otáčok

Mikrokrokový motor:s vynikajúcim prídržným momentom (ako napríklad motor NEMA 8 do 0,15 N · m), stabilný krútiaci moment pri nízkych otáčkach

Jednosmerný motor N20:krútiaci moment sa znižuje so zvyšujúcou sa rýchlosťou, vysoké otáčky bez zaťaženia, ale obmedzený krútiaci moment zablokovaného rotora

Porovnávacia tabuľka skutočných testovacích údajov:

3. Zložitosť riadenia: technické rozdiely medzi impulzným a PWM

Riadenie krokového motora:vyžaduje špeciálny krokový ovládač na poskytovanie impulzných a smerových signálov

Riadenie jednosmerného motora:Jednoduchý obvod H-mostíka umožňuje dosiahnuť otáčanie dopredu a dozadu a reguláciu rýchlosti

4. Analýza nákladov: Úvahy od jednotkovej ceny k celkovým nákladom systému

Jednotková cena motora: Jednosmerný motor N20 má zvyčajne výraznú cenovú výhodu (hromadný nákup približne 1-3 americké doláre)

Celkové náklady na systém: Systém krokového motora vyžaduje ďalšie ovládače, ale systém polohovania jednosmerného motora vyžaduje enkodéry a zložitejšie ovládače.

Perspektíva obstarávania: Malé dávkové projekty výskumu a vývoja sa môžu viac zamerať na jednotkovú cenu, zatiaľ čo projekty hromadnej výroby musia vypočítať celkové náklady na systém.

III.、 Sprievodca rozhodovaním: Presný výber piatich scenárov použitia

Scenár 1: Aplikácie, ktoré vyžadujú presné riadenie polohy

Odporúčaná voľba:Mikrokrokový motor

Dôvod:Riadenie s otvorenou slučkou umožňuje dosiahnuť presné polohovanie bez potreby zložitých systémov spätnej väzby

Príklad:Pohyb extrúznej hlavy 3D tlačiarne, presné polohovanie platformy mikroskopu

Scenár 2: Hromadná výroba, ktorá je mimoriadne citlivá na náklady

Odporúčaná voľba:Jednosmerný motor N20

Dôvod:Výrazne znížte náklady na kusovník a zároveň zabezpečte základnú funkčnosť

Príklad: Ovládanie ventilov domácich spotrebičov, lacný pohon hračiek

Scenár 3: Aplikácie s nízkym zaťažením a extrémne obmedzeným priestorom

Odporúčaná voľba: Jednosmerný motor N20 (s prevodovkou)

Dôvod: Malá veľkosť, poskytujúca primeraný krútiaci moment v obmedzenom priestore

Príklad: nastavenie závesu dronu, malé kĺby prstov robota

Scenár 4: Vertikálne aplikácie vyžadujúce vysoký uťahovací moment

Odporúčaná voľba:Mikrokrokový motor

Dôvod: Dokáže si udržať polohu aj po výpadku prúdu, nie je potrebné žiadne mechanické brzdové zariadenie

Príklad:Malý zdvíhací mechanizmus, údržba uhla sklonu kamery

Scenár 5: Aplikácie vyžadujúce široký rozsah rýchlostí

Odporúčaná voľba: Jednosmerný motor N20

Dôvod: PWM dokáže plynule dosiahnuť rozsiahlu reguláciu rýchlosti

Príklad: Regulácia prietoku mikročerpadiel, regulácia rýchlosti vetra vetracích zariadení

IV、 Hybridné riešenie: prelomenie binárneho myslenia

V niektorých vysokovýkonných aplikáciách možno zvážiť kombináciu dvoch technológií:

Hlavný pohyb využíva krokový motor na zabezpečenie presnosti

Pomocné funkcie využívajú jednosmerné motory na kontrolu nákladov

Krokovanie v uzavretej slučke poskytuje kompromisné riešenie v situáciách, kde je potrebná spoľahlivosť.

Prípad inovácie: V dizajne špičkového kávovaru sa používa krokový motor na zabezpečenie presnej polohy zastavenia pre zdvihnutie sparovacej hlavy, zatiaľ čo jednosmerný motor sa používa na reguláciu nákladov na vodné čerpadlo a mlynček.

V、 Budúce trendy: Ako technologický vývoj ovplyvňuje možnosti

Vývoj technológie krokových motorov:

Zjednodušený návrh systému inteligentného krokového motora s integrovaným ovládačom

Nový dizajn magnetického obvodu s vyššou hustotou krútiaceho momentu

Ceny rok čo rok klesajú a prenikajú smerom k aplikáciám strednej triedy.

Zlepšenie technológie jednosmerných motorov:

Bezkartáčový jednosmerný motor (BLDC) zaisťuje dlhšiu životnosť

Začínajú sa objavovať inteligentné jednosmerné motory s integrovanými enkodérmi

Používanie nových materiálov neustále znižuje náklady

VI、 Diagram praktického výberového procesu

Dodržiavaním nasledujúceho rozhodovacieho procesu je možné systematicky robiť rozhodnutia:

Záver: Hľadanie rovnováhy medzi technologickými ideálmi a obchodnou realitou

Výber medzi mikrokrokovým motorom a jednosmerným motorom N20 nie je nikdy jednoduchým technickým rozhodnutím. Stelesňuje umenie vyvažovať snahu inžinierov o výkon s kontrolou nákladov zo strany obstarávateľa.

Základné zásady rozhodovania:

Ak sú presnosť a spoľahlivosť primárnymi kritériami, vyberte si krokový motor

Keď dominujú náklady a jednoduchosť, vyberte si jednosmerný motor

V strednej zóne starostlivo vypočítajte celkové náklady na systém a dlhodobé náklady na údržbu.

V dnešnom rýchlo sa meniacom technologickom prostredí sa múdri inžinieri nedržia jednej technickej cesty, ale robia najracionálnejšie rozhodnutia na základe špecifických obmedzení a obchodných cieľov projektu. Pamätajte, že neexistuje „najlepší“ motor, iba „najvhodnejšie“ riešenie.