엔지니어링 분야에서는 기계적 공차가 용도와 관계없이 상상할 수 있는 모든 유형의 장치의 정밀도와 정확도에 큰 영향을 미친다는 것이 잘 알려져 있습니다. 이는 다음 경우에도 마찬가지입니다.스테퍼 모터예를 들어, 표준 스테퍼 모터는 스텝당 약 ±5%의 오차 허용 범위를 갖습니다. 참고로, 이는 누적되지 않는 오차입니다. 대부분의 스테퍼 모터는 스텝당 1.8도씩 이동하므로, 회전당 200스텝을 사용하더라도 잠재적인 오차 범위는 0.18도입니다(그림 1 참조).
2상 스테퍼 모터 - GSSD 시리즈
정확도를 위한 미니어처 스테핑
±5%의 표준적이고 누적되지 않는 정확도를 고려할 때, 정확도를 높이는 첫 번째이자 가장 합리적인 방법은 모터를 마이크로 스테핑하는 것입니다. 마이크로 스테핑은 스테퍼 모터를 제어하는 방법으로, 더 높은 분해능뿐만 아니라 저속에서 더 부드러운 동작을 구현하여 일부 애플리케이션에서 큰 이점을 제공할 수 있습니다.
1.8도 스텝 각도부터 시작해 보겠습니다. 이 스텝 각도는 모터가 감속할수록 각 스텝이 전체에서 차지하는 비중이 커진다는 것을 의미합니다. 속도가 점점 느려질수록 상대적으로 큰 스텝 크기는 모터에 코깅을 발생시킵니다. 저속에서 이러한 부드러움 저하를 완화하는 한 가지 방법은 각 모터 스텝 크기를 줄이는 것입니다. 바로 이 부분에서 마이크로 스테핑이 중요한 대안이 됩니다.
마이크로 스테핑은 펄스 폭 변조(PWM)를 사용하여 모터 권선으로 흐르는 전류를 제어함으로써 구현됩니다. 모터 드라이버는 모터 권선에 두 개의 전압 사인파를 전달하는데, 각 사인파는 서로 90도 위상 차이가 있습니다. 따라서 한쪽 권선의 전류가 증가하는 동안 다른 권선의 전류는 감소하여 점진적인 전류 전달을 생성합니다. 이는 표준 풀 스텝(또는 일반적인 하프 스텝) 제어보다 더 부드러운 동작과 더 일관된 토크 생성을 가져옵니다(그림 2 참조).
마이크로 스테핑 제어를 기반으로 정확도 향상을 결정할 때, 엔지니어는 이것이 모터의 나머지 특성에 어떤 영향을 미치는지 고려해야 합니다. 마이크로 스테핑을 사용하면 토크 전달의 부드러움, 저속 동작 및 공진이 향상될 수 있지만, 제어 및 모터 설계의 일반적인 한계로 인해 이상적인 전체 특성에 도달하지 못합니다. 스테퍼 모터의 작동으로 인해 마이크로 스테핑 드라이브는 실제 사인파에 근접할 수 있습니다. 즉, 마이크로 스테핑 작동을 통해 토크 리플, 공진 및 소음이 크게 감소하더라도 시스템에는 일부 잔류합니다.
기계적 정확도
스테퍼 모터의 정확도를 높이기 위한 또 다른 기계적 조정 방법은 더 작은 관성 부하를 사용하는 것입니다. 모터가 정지하려고 할 때 큰 관성 부하에 연결되면 부하가 약간의 과회전을 유발합니다. 이는 대개 사소한 오류이므로 모터 컨트롤러를 사용하여 수정할 수 있습니다.
마지막으로 컨트롤러로 돌아가 보겠습니다. 이 방법은 엔지니어링 측면에서 약간의 노력이 필요할 수 있습니다. 정확도를 높이려면 선택한 모터에 맞게 특별히 최적화된 컨트롤러를 사용하는 것이 좋습니다. 이 방법은 매우 정밀한 방법입니다. 컨트롤러가 모터 전류를 정밀하게 제어할수록 사용하는 스테퍼 모터의 정확도가 높아집니다. 컨트롤러가 스테핑 동작을 시작하기 위해 모터 권선에 공급되는 전류량을 정확하게 조절하기 때문입니다.
모션 시스템에서 정밀성은 응용 분야에 따라 일반적인 요구 사항입니다. 스테퍼 시스템이 정밀성을 확보하기 위해 어떻게 상호 작용하는지 이해하면 엔지니어는 각 모터의 기계 구성 요소를 제작하는 데 사용되는 기술을 포함하여 사용 가능한 기술을 최대한 활용할 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 10월 19일
