Vad är fördelen med stegmotorer?

[Mizzarrogh]

(verkstadsmaskiner, bygga styrsystem, CNC konvertering/modernisering)

Har jag alltid undrat, givet är ju en bra stegmotor milsvida bättre än en dåligt konstruerad "vanlig" DC motor eller motsvarande.
Men, generellt sett associerar åtminstone jag mest stegmotorer med rappliga kilremsdrivna budgetmaskiner.

Jag har aldrig gillat varesig stegmotorer eller kilremsdrina maskiner då de aldrig fungerar lika bra som en välgjord kugghjulsväxlad maskin.
(undantaget då lösningar som variatorkonstruktionerna Teknikern talar om, osv givetvis.)

Jag undrar därför att så många här inne -som jag gissar är väl insatta, ofta ger intryck av att tala sig lyriska över olika lösningar med stegmotorkonvertering.

Är det en liten hobbymaskin man bygger själv från grunden blir det ju avsevärt enklare och billigare att använda stegmotorer, men jag menar till maskiner i full skala som från början inte haft denna lösning kan jag inte alls se på vilket sätt det skulle bli någon som helst förbättring att byta ned sig från riktigt gjorda analoga DC motorer (om de är försedda med med en riktig glasskale encoder eller motsvarande resolverfeedback, etc av hög kvalitet som kan ge korrekt feedback, men det behöver man ju ha kvar oavsett motortyp om man vill ha någorlunda exakthet)?

[Nerre]

Den stora fördelen med en stegmotor kontra DC-motor väl väl att det är väldigt enkelt att undvika "overshot". Stegmotorn roterar exakt så många grader (steg) du stegar fram den.

Med vilken precision kan du stoppa en DC-motor?

Man kan ju ha en encoder även med stegmotor (om man vill säkra sig mot tappade steg).

[hummel]

Hur får du en kugghjulsväxel glappfri?
Servomotor (valfri elmotor med lägesåterkoppling) vilket är bra i styrda maskiner.
En stegmotor har oftast inte closed loop-koppling, vilket en servomotor har.
Fördelen med stegmotor är att det är en billig konstruktion och enkelt att styra.

[Mizzarrogh]

Det är ju förstås ett gott argument, har sett Engelsmännen och Jänkarna brukar använda stegmotorer på gamla bridgeport maskiner, det var därför jag började fundera.

[säter]

Det är nog bara för att det blir billigt.

[Mizzarrogh]

Ja, det verkar ju vara enkla remdrivna maskiner när man tittar närmare på dem.
Gör väl jobbet utmärkt för "garagebruk" och meka med vanliga personbilar tror jag.

Är väl mest min personliga erfarenhet att det är svårt att få samma precision i kilremsmekanismer som är beroende av fasta utväxlingar.
Men, är lagren frecha går det säkert att få hundradelar på dem (om man är väldigt skicklig) och det duger ju utmärkt till en personbilsmotor.

[säter]

Jag har faktiskt aldrig sett en kilremstransmission tillsammans med stegmotorer.
Jag förstår inte hur det ska kunna fungera.

[xxargs]

Om man tittar på läsarmen (moving coil är egentligen en 'DC-motor' som rör sig typ 40 grader fram och tillbaka) på hårddisk så är det oehörd precision på micrometernivå i positionering (sedan tar 1-2 knäled Piezoelement på armen ned till under 10 nm) - dessutom snabbt i mekaniska sammanhang.

här måste man känna till allt om maskinkonstanter, PID-reglering för att få positioneringen så så exakt som möjligt och inom den tiden innan önskade datat börja läsas in från skivan - dessutom adaptivt system med justering av konstanter med återkoppling hur man lyckades i tidigare positionering, temperaturutvidning av skivor och åldring/slitage och idag har man vibrationskompensation av kända och regelbundet återkommande mekaniska vibrationer från tex granndiskars obalansvibrationer.

Med andra ord börja man med stegmotor för att det är enkelt - motorns självlåsande i position och kan styras med upp/ned-pulser och dödräkning och ofta utgående från en referenspunkt (dödstopp i ändläge eller brytare som signalerar utgångsläge) - men över en viss nivå i precision, stegupplösning, snabbhet etc. så räcker det inte och då är det 'DC-motorer' som styrs med servoloopar i olika former och då är det utom räckhåll för de flesta garage-byggarna om man inte hittar redan färdiga produkter.

samma historia kan man se på bläcksprutor - börjar med stegmotor (utom HP-då som redan tidigt hade en fungerande servolösning för bl.a sina plottar) och sluta med servomotorer med återkoppling via enkoderskivor eller band.

[Mizzarrogh]

Intressant, det var ungefär så jag föreställde mig det.

Säter, nej, jag blandade ihop det med något optimum bygge som använde tandremmar, bridgeportmaskinerna har det mig veterligen enbart för spindeln, iaf de enklare modellerna.

[hummel]

Var använder man kilremstransmission för precision?

[SeniorLemuren]

<< Med vilken precision kan du stoppa en DC-motor?>>
Med den precision som upplösningen på encodern eller resolvern har. Genom att sätta ramp och PID till rätt parametrar så stannar den exakt på samma vis som en stegmotor.

Mycket enkel att styra och mycket tystare. Jag testade lite med att driva en 24 V borstad motor med inbygg encoder. Körde och växlade hastighet och rotationsriktning med hjälp av en Arduino för en tid sedan. Använde Arduinos bibliotek för styrning av DC-motorer.

Testade samma motor med en markering på axeln och det gick att kasta omriktning mycket snabbt fram och tillbaka utan att den tappade läge. Är lite sugen på att montera dessa motorer på nästa lilla CNC-fräs. En skillnad jämfört med stegmotorn är ju förstås att en DC-motor går att köra med betydligt högre varvtal och måste växlas ner. Den motor jag testar på bilden har mycket mindre vridmoment än en liten stegmotor, så skall jag använda dem till en CNC-fräs måste de växlas ner, men summan av kardemumman blir ju den samma på grund av det högre varvtalet.

[Mizzarrogh]

Angående vridstyrkan så har det väl mest att göra med att många stegmotorer är borstlösa. (inbillar jag mig i allafall, jämför man handverktyg kan det vara ganska rejäl skillnad i vridmoment, nackdelen är väl att de bortslösa har en akilleshäl i elektroniken.).
Jag har inte heller noterat mer "tapp" på en dedicerad DC motor jämfört med stegmotorer om installationen är riktigt gjort med riktiga positionsavkännare av industrikvalitet, men det var intressant att höra olika infallsvinklar.
(Däremot blir det ju så klart differens om man tex byggt om en motor från ett gammalt motionsband eller liknande och tänker sig att den skall få samma precision som en dedicerad industrimotor)

[Mizzarrogh]

Kilremmen har ingen betydelse här, det var en sidonotering.
Motorn i det teoretiska exemplet här gör vi direktmonterad (med eller utan kuggväxellåda), tex mot en kulskruv.

[hummel]

För precision kan du inte använda en kuggväxeltransmission utan direktdrift eller någon form av kuggremstransmission.

[säter]

Det går med kuggväxeltransmission också, men den blir lite komplicerad.