Cara mencapai rotasi sangat akurat / halus dengan motor

Saya menjalankan percobaan di mana saya perlu memutar tombol yang ringan (<5 gram, kebutuhan torsi yang sangat rendah, dan cukup lambat), tetapi perlu melakukan langkah-langkah yang sangat akurat, baik dari 0,03 derajat.

Sesuatu seperti ini (ditampilkan sebagai drive langsung di sini, tapi saya terbuka untuk opsi lain seperti yang dijelaskan lebih lanjut di bawah):

Manakah dari pengaturan / pendekatan motor berikut yang paling mungkin berhasil untuk tujuan saya?

1. Motor stepper khas (katakanlah dengan langkah 1,8 derajat) dan menggunakan 128-microstepping mungkin? Namun, artikel ini menyatakan microstepping hanya akan mencapai resolusi tetapi tidak akurat.

2. Seorang stepper dengan gearbox planetary (rasio 51: 1) seperti contoh ini , atau apakah ini akan mengalami terlalu banyak serangan balik?

3. Motor DC brushless bersama dengan rotary encoder magnetik seperti AS5048 (resolusi 14-bit), dan menulis loop PID saya sendiri untuk mencapai posisi yang diinginkan?

4. Sebuah stepper dikombinasikan dengan magnetic rotary encoder untuk melacak orientasi yang benar dan akibatnya menggunakan ini sebagai umpan balik untuk memperbaiki terhadap serangan balik dalam case diarahkan (pendekatan # 2), atau terhadap langkah-langkah yang tidak terjawab dalam kasus microstepping (pendekatan # 1)?

5. Atau pendekatan lain?

Catatan: Saya telah membaca di sana ada servos tingkat industri yang dapat dengan nyaman mencapai tujuan 0,03 derajat tetapi ini jauh dari anggaran saya, jadi saya berharap untuk solusi yang lebih murah dengan biaya penyesuaian dan pembelajaran.

Saya akan memberi Anda beberapa saran, tetapi hal pertama yang perlu Anda lakukan adalah menyadari bahwa Anda mencoba sesuatu yang mungkin di luar kemampuan Anda. 0,03 derajat (1/2 miliradian atau 2 menit busur) membutuhkan banyak perhatian, dan mungkin akses ke toko mesin yang bagus.

Dalam urutan:

1) Anda benar untuk curiga terhadap microstepping. Ini tidak akan memberikan Anda akurasi yang Anda inginkan. Artikel ini cukup benar.

2) Seorang stepper dengan semacam gearbox akan bekerja dengan baik. Tetapi Anda membutuhkan gearbox presisi tinggi, dan harganya tidak murah. Akan sulit untuk menemukan gearbox yang dibuat dengan kebutuhan torsi rendah, kecepatan rendah, dan presisi tinggi. Anda belum menentukan penggunaan yang tepat, tetapi perlu diingat bahwa jika Anda tidak memerlukan pembalikan gerakan selama operasi, persyaratan serangan balik Anda akan hilang. Seperti yang telah dijawab wini_i, roda gigi cacing akan bekerja dengan baik, tetapi perlu diketahui bahwa pemasangan roda gigi membutuhkan ketelitian yang cukup besar.

3) Motor dengan encoder dimungkinkan, tetapi ada beberapa masalah. Yang terbesar adalah Anda memerlukan encoder dengan setidaknya dua kali resolusi dari persyaratan sistem Anda. Kesulitan dengan encoder digital adalah bahwa jika poros mulai melayang karena torsi motor Anda tidak akan mengetahuinya sampai encoder membuat langkah. Mungkin kemudian melayang ke arah lain sampai membuat langkah mundur, dll. Akibatnya, membuat sistem penentuan posisi yang stabil dengan encoder seperti itu sangat menantang, dan pengontrol PID sederhana tidak akan memadai. Selain itu, mencoba untuk memutar encoder Anda sendiri dari perangkat seperti AS5048 memiliki banyak masalah yang tidak disebutkan oleh situs web. Yang utama di antara ini adalah kebutuhan untuk secara akurat menempatkan pusat area penginderaan sehubungan dengan pusat poros. Semakin tinggi resolusinya,

4) Sebuah stepper dengan encoder terdengar bagus, tetapi tidak dapat mengimbangi beberapa kesalahan mekanik. Secara khusus, tidak dapat membantu dengan masalah serangan balik. Hasil yang paling mungkin dari sistem semacam itu adalah bahwa ia terus-menerus mencari di antara dua posisi poros mekanis. Kompensasi untuk kesalahan langkah mikro adalah (semacam, mungkin) mungkin, tetapi bantalan gesekan dan stiksi dapat memberikan hasil yang sangat seperti pukulan balik gigi.

5) Lainnya? Ya, mungkin. Mungkin sistem Anda tidak perlu benar-benar melangkah. Bagaimana kalau ternyata sangat lambat dan tepat? Dalam hal ini Anda tidak memerlukan loop posisi, melainkan loop kecepatan dengan kecepatan yang berasal dari enkoder tambahan (jauh lebih murah daripada encoder paralel). Pada prinsipnya Anda bisa menggunakan dial yang dipasang langsung ke poros motor, tetapi buat dial yang cukup masif yang inersia akan mengkompensasi gangguan seperti bantalan penyimpangan atau gangguan motor.

Tapi mari kita tetap dengan stepper diarahkan. Saya cenderung setuju dengan Daniel bahwa taruhan terbaik Anda adalah pengaturan timing belt / timing gear. Dengan beberapa peringatan. Anda akan membutuhkan pitch gear timing belt sebaik mungkin, lebih disukai seri MXL. Resolusi .03 derajat Anda memberikan 12.000 langkah per revolusi, yang mengatakan Anda membutuhkan pengurangan 60: 1 dengan stepper 1,8 derajat. Ini adalah sebuah masalah. Jika katrol motor memiliki 10 gigi, piringan perlu katrol 600 gigi, dan Anda tidak akan menemukannya. Anda harus mencoba salah satu dari dua pendekatan. Baik gunakan pengurangan dua langkah, atau coba sesuatu seperti microstep x8 diikuti oleh pengurangan 7,5: 1. Sebuah microstep x8 memberikan langkah motor (nominal) 12,5% dari normal, dan jika motor memiliki akurasi 5% Anda harus baik-baik saja. Kamu' Saya juga harus bersusah payah untuk menjaga ketegangan belt konstan untuk mengurangi permainan di sistem. Anda harus membuat pemasangan yang kuat untuk motor dan dial, yang merupakan tempat toko mesin yang bagus. Tergantung pada apa yang terpasang pada dial, mendapatkan dial yang berpusat sempurna pada poros akan menjadi penting juga. Fakta bahwa torsi beban Anda sangat rendah akan sangat membantu.

Drive worm gear dapat menangani apa yang Anda cari. Dengan memilih ukuran roda gigi, Anda dapat mengontrol resolusi dan dengan mengontrol lubang roda gigi keakuratannya dapat dijamin. Langsung mengarahkan worm untuk hasil terbaik dan menambahkan encoder yang akan memberikan resolusi yang diperlukan.

Drive harmonik sering dikatakan tidak memiliki reaksi balik.

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

Hal paling sederhana untuk dilakukan adalah menggunakan stepper, yang dilengkapi dengan drive belt. Ikat pinggang akan memiliki beberapa pegas, tetapi sangat sedikit (tidak?) Reaksi.

Edit, seperti ini: