الشركة المصنعة للمحركات الهجينة في الصين - BESFOC

مقدمة من السهول محرك

ما هو محرك السائر？

أ محرك السائر هو نوع من المحرك الكهربائي الذي يتحرك بخطوات دقيقة وثابتة بدلاً من الدوران باستمرار مثل المحرك العادي. يتم استخدامه بشكل شائع في التطبيقات التي يلزم التحكم الدقيق للوضع ، مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد ، وآلات CNC ، والروبوتات ، ومنصات الكاميرا.

محركات السائر هي نوع من المحرك الكهربائي الذي يحول الطاقة الكهربائية إلى حركة دورانية بدقة ملحوظة. على عكس المحركات الكهربائية المنتظمة ، التي توفر دوران مستمر ، تتحول محركات السائر إلى خطوات منفصلة ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب تحديدًا دقيقًا.

كل نبضة من الكهرباء المرسلة إلى محرك السائر من سائقها تؤدي إلى حركة دقيقة - كل النبض يتوافق مع خطوة محددة. ترتبط السرعة التي تدور بها المحرك مباشرة بتواتر هذه النبضات: كلما تم إرسال النبضات بشكل أسرع ، كلما كان الدوران أسرع.

واحدة من المزايا الرئيسية ل محرك السائر S هو سيطرتهم السهلة. تعمل معظم السائقين مع نبضات 5 فولت ، متوافقة مع الدوائر المتكاملة الشائعة. يمكنك إما تصميم دائرة لإنشاء هذه النبضات أو استخدام مولد النبض من شركات مثل Besfoc.

على الرغم من عدم دقةها في بعض الأحيان - فإن محركات السائر القياسية لها دقة حوالي ± 3 دقائق قوس (0.05 درجة) - لا تتراكم هذه الأخطاء مع خطوات متعددة. على سبيل المثال ، إذا قام محرك السائر القياسي بخطوة واحدة ، فسيقوم بتدوير 1.8 درجة ± 0.05 درجة. حتى بعد مليون خطوة ، لا يزال الانحراف الكلي فقط 0.05 درجة ، مما يجعلها موثوقة للحركات الدقيقة على مسافات طويلة.

بالإضافة إلى ذلك ، تشتهر محركات السائر باستجابةها السريعة وتسارعها بسبب القصور الذاتي الدوار المنخفض ، مما يسمح لهم بتحقيق سرعات عالية بسرعة. هذا يجعلها مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب حركات قصيرة وسريعة.

كيف يعمل محرك السائر؟

أ يعمل محرك السائر عن طريق تقسيم دوران كامل إلى عدد من الخطوات المتساوية. يستخدم المغناطيسات الكهرومغناطيسية لإنشاء حركة بزيادات صغيرة محكومة.

1. داخل محرك السائر

يحتوي محرك السائر على جزأين رئيسيين:

• الجزء الثابت - الجزء الثابت مع لفائف (المغناطيسات الكهربية).

• الدوار - الجزء الدوار ، غالبًا ما يكون مغناطيسًا أو مصنوعًا من الحديد.

2. الحركة بواسطة الحقول المغناطيسية

• عندما يتدفق التيار الكهربائي عبر ملفات الثابت ، فإنه يخلق الحقول المغناطيسية.

• هذه الحقول جذب الدوار.

• عن طريق تشغيل الملفات وإيقافها في تسلسل معين ، يتم سحب الدوار خطوة بخطوة في حركة دائرية.

3. دوران خطوة بخطوة

• في كل مرة يتم تنشيط الملف ، يتحرك الدوار بزاوية صغيرة (تسمى خطوة).

• على سبيل المثال ، إذا كان لدى المحرك 200 خطوة لكل ثورة ، فإن كل خطوة تحرك الدوار 1.8 درجة.

• يمكن للمحرك تدوير للأمام أو للخلف اعتمادًا على ترتيب البقول المرسلة إلى الملفات.

4. يسيطر عليه سائق

• أ سائق محرك السائر يرسل نبضات كهربائية إلى ملفات المحرك.

• كلما زاد عدد البقول ، كلما يتحول المحرك.

• يمكن لموارد متحكم (مثل Arduino أو Raspberry PI) التحكم في هذه المحركات لتحريك المحرك بدقة.

نظام محرك السائر

يوضح التوضيح أدناه نظامًا قياسيًا للسائر ، والذي يتكون من العديد من المكونات الأساسية التي تعمل معًا. يؤثر أداء كل عنصر على الوظيفة الكلية للنظام.

1. الكمبيوتر أو PLC:

في قلب النظام يوجد جهاز التحكم المنطقي في الكمبيوتر أو القابل للبرمجة (PLC). يعمل هذا المكون باعتباره الدماغ ، ولا يسيطر على محرك السائر فحسب ، بل أيضًا الجهاز بأكمله. يمكن أن تؤدي مهام مختلفة ، مثل رفع المصعد أو تحريك حزام النقل. اعتمادًا على التعقيد المطلوب ، يمكن أن تتراوح وحدة التحكم هذه من جهاز كمبيوتر متطور أو PLC إلى زر دفع مشغل بسيط.

2. بطاقة المفهرس أو PLC:

التالي هو بطاقة المفهرس أو PLC ، والتي تنقل تعليمات محددة إلى محرك السائر . إنه يولد العدد المطلوب من النبضات للحركة ويضبط تردد النبض للتحكم في التسارع والسرعة وتباطاع المحرك. يمكن أن يكون المفهرس إما وحدة مستقلة ، مثل BESFOC ، أو بطاقة مولد النبض التي يتم توصيلها بـ PLC. بغض النظر عن شكله ، يعد هذا المكون أمرًا بالغ الأهمية لتشغيل المحرك.

3. سائق السيارات:

يتكون برنامج تشغيل المحرك من أربعة أجزاء رئيسية:

• منطق للتحكم في الطور: تتلقى وحدة المنطق هذه البقول من المفهرس وتحدد مرحلة المحرك التي يجب تنشيطها. يجب أن يتبع تنشيط المراحل تسلسلًا محددًا لضمان تشغيل المحرك المناسب.

• مزود الطاقة المنطقي: هذا إمدادات منخفضة الجهد تعمل على تشغيل الدوائر المتكاملة (ICS) داخل السائق ، وعادة ما تعمل حوالي 5 فولت ، بناءً على مجموعة الرقائق أو التصميم.

• إمدادات الطاقة الحركية: يوفر هذا العرض الجهد الضروري لتشغيل المحرك ، وعادة ما يكون حوالي 24 VDC ، على الرغم من أنه يمكن أن يكون أعلى حسب التطبيق.

• مضخم الطاقة: يتكون هذا المكون من الترانزستورات التي تمكن التيار من التدفق عبر مراحل المحرك. يتم تشغيل هذه الترانزستورات وإيقافها في التسلسل الصحيح لتسهيل حركة المحرك.

4. تحميل:

أخيرًا ، تعمل كل هذه المكونات معًا لتحريك الحمل ، والتي يمكن أن تكون برغيًا رئيسيًا أو قرصًا أو حزامًا ناقلًا ، اعتمادًا على التطبيق المحدد.

أنواع محركات السائر

هناك ثلاثة أنواع أساسية من محركات السائر:

متغير التردد (VR) السهول محركات

تتميز هذه المحركات بالأسنان على الدوار والثابت ولكن لا تتضمن مغناطيسًا دائم. نتيجة لذلك ، يفتقرون إلى عزم الدوران ، مما يعني أنهم لا يحملون موقفهم عندما لا يتم تنشيطهم.

MAGNET MAGNET (PM) Stepper Motors

PM Stepper Motors لديها مغناطيس دائم على الدوار ولكن ليس لديها أسنان. على الرغم من أنها تظهر عادةً دقة أقل في زوايا الخطوة ، إلا أنها توفر عزم دوران للالتحاق ، مما يسمح لهم بالحفاظ على الموقف عند إيقاف تشغيل الطاقة.

محركات السهول الهجينة

BESFOC متخصص حصريًا في الهجين سترى محرك s. تندمج هذه المحركات الخصائص المغناطيسية للمغناطيس الدائم مع التصميم المسنن لمحركات التردد المتغيرة. الدوار مغناطيسي محوري ، مما يعني أنه في التكوين النموذجي ، فإن النصف العلوي هو القطب الشمالي والنصف السفلي هو عمود جنوبي.

يتكون الدوار من كوبين مسننة ، كل منهما 50 أسنان. يتم تعويض هذه الأكواب بنسبة 3.6 درجة ، مما يسمح بتحديد موقع دقيق. عند عرضه من الأعلى ، يمكنك أن ترى أن الأسنان في كأس القطب الشمالي تتماشى مع سن على كوب القطب الجنوبي ، مما يخلق نظام تروس فعال.

تعمل محركات Hybrid Stepper على بناء على مرحلتين ، حيث تحتوي كل مرحلة على أربعة أعمدة متباعدة 90 درجة. كل عمود في مرحلة ما هو جرح بحيث يكون للأعمدة 180 درجة على نفس القطبية ، في حين أن الأقطاب معاكسة لأولئك الذين يتابعون 90 درجة. من خلال عكس التيار في أي مرحلة ، يمكن أيضًا عكس قطبية عمود الجزء الثابت المقابل ، مما يتيح للمحرك تحويل أي قطب آخر إلى القطب الشمالي أو الجنوبي.

يتميز الدوار بمحرك السائر 50 أسنانًا ، مع درجة 7.2 درجة بين كل سن. أثناء عمل المحرك ، يمكن أن تختلف محاذاة أسنان الدوار مع أسنان الجزء الثابت-على وجه التحديد ، يمكن تعويضه بثلاثة أرباع الملعب ، أو نصف الملعب ، أو ربع الملعب. عندما يخطو المحرك ، فإنه يتطلب بشكل طبيعي أقصر مسار لإعادة تنظيم نفسه ، والذي يترجم إلى حركة 1.8 درجة لكل خطوة (منذ 1/4 من 7.2 درجة يساوي 1.8 درجة).

عزم الدوران والدقة في يتأثر محرك السائر S بعدد البولنديين (الأسنان). بشكل عام ، يؤدي عدد القطب الأعلى إلى تحسين عزم الدوران والدقة. يوفر BESFOC 'عالية الدقة ' محركات السهول ، والتي لديها نصف الملعب الأسنان لنماذجها القياسية. هذه الدوارات عالية الدقة لها 100 أسنان ، مما يؤدي إلى زاوية 3.6 درجة بين كل سن. مع هذا الإعداد ، تتوافق حركة 1/4 من الملعب الأسنان مع خطوة أصغر قدرها 0.9 درجة.

نتيجة لذلك ، توفر نماذج 'عالية الدقة ' مزدوجة دقة المحركات القياسية ، وتحقيق 400 خطوة لكل ثورة مقارنة بـ 200 خطوة لكل ثورة في النماذج القياسية. تؤدي زوايا الخطوة الأصغر أيضًا إلى انخفاض اهتزازات ، لأن كل خطوة أقل وضوحًا وتدريجًا.

بناء

يوضح الرسم البياني أدناه مقطعًا متقاطعًا لمحرك السائر 5 طور. يتكون هذا المحرك بشكل أساسي من جزأين رئيسيين: الجزء الثابت والدوار. يتكون الدوار نفسه من ثلاثة مكونات: كوب الدوار 1 ، كوب الدوار 2 ، ومغناطيس دائم. الدوار مغناطيسي في الاتجاه المحوري. على سبيل المثال ، إذا تم تعيين كوب الدوار 1 على أنه القطب الشمالي ، فسيكون دوار كوب 2 القطب الجنوبي.

يتميز الجزء الثابت بـ 10 أعمدة مغناطيسية ، كل منها مزود بأسنان صغيرة ولفات مقابلة. تم تصميم هذه اللفات بحيث يتم توصيل كل منها بلفه المعاكس. عندما يتدفق التيار من خلال زوج من اللفات ، فإن الأعمدة التي تربطها في نفس الاتجاه - سواء شمالًا أو جنوبًا.

يشكل كل زوج من الأعمدة معارضة مرحلة واحدة من المحرك. بالنظر إلى أن هناك 10 أعمدة مغناطيسية في المجموع ، فإن هذا ينتج عنه خمس مراحل مميزة في هذه المراحل المكونة من 5 مراحل محرك السائر.

الأهم من ذلك ، أن كل كوب دوار لديه 50 أسنان على طول محيطها الخارجي. يتم إزاحة الأسنان على كوب الدوار 1 ودوار كوب 2 من بعضها البعض من بعضها البعض بمقدار نصف درجة الأسنان ، مما يتيح محاذاة دقيقة وحركة أثناء التشغيل.

السرعة Torque

يعد فهم كيفية قراءة منحنى TPEED-Torque أمرًا بالغ الأهمية ، لأنه يوفر نظرة ثاقبة على ما يمكن للمحرك تحقيقه. تمثل هذه المنحنيات خصائص الأداء لمحرك معين عند إقرانه مع برنامج تشغيل معين. بمجرد تشغيل المحرك ، يتأثر ناتج عزم الدوران بنوع محرك الأقراص والجهد المطبق. ونتيجة لذلك ، يمكن للمحرك نفسه أن يظهر منحنيات مختلفة بشكل كبير في سرعة Torque اعتمادًا على السائق المستخدم.

يوفر BESFOC منحنيات TPERT-Torque هذه كمرجع. إذا كنت تستخدم محركًا مع برنامج تشغيل يحتوي على جهد مماثل وتصنيفات حالية ، فيمكنك توقع أداء مماثل. للحصول على تجربة تفاعلية ، يرجى الرجوع إلى منحنى السرعة Torque المنصوص عليه أدناه:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

للعمل داخل المنطقة بين عزم الدوران السحب والانسحاب ، يجب أن يبدأ المحرك في البداية في منطقة البدء/الإيقاف. مع بدء تشغيل المحرك ، يتم زيادة معدل النبض تدريجياً حتى يتم تحقيق السرعة المطلوبة. لإيقاف المحرك ، تنخفض السرعة حتى تسقط تحت منحنى عزم الدوران السحب.

عزم الدوران يتناسب مباشرة مع التيار ويتحول عدد الأسلاك في المحرك. لزيادة عزم الدوران بنسبة 20 ٪ ، يجب أيضًا زيادة التيار بحوالي 20 ٪. وعلى العكس ، لتقليل عزم الدوران بنسبة 50 ٪ ، يجب تقليل التيار بنسبة 50 ٪.

ومع ذلك ، بسبب التشبع المغناطيسي ، لا توجد فائدة في زيادة التيار إلى ما بعد مرتين التيار المقنن ، كما هو الحال بعد هذه النقطة ، لن تعزز عزم الدوران. يعمل التيار في حوالي عشرة أضعاف التيار المقنن الذي يشكل خطر إزالة المغناطيسية الدوار.

تم تجهيز جميع محركاتنا بالعزل من الفئة B ، والتي يمكنها تحمل درجات الحرارة تصل إلى 130 درجة مئوية قبل أن تبدأ العزل في التحلل. لضمان طول العمر ، نوصي الحفاظ على تفاضل درجة الحرارة 30 درجة مئوية من الداخل إلى الخارج ، مما يعني أن درجة حرارة الحالة الخارجية يجب ألا تتجاوز 100 درجة مئوية.

يلعب الحث دورًا مهمًا في أداء عزم الدوران عالي السرعة. وهذا ما يفسر لماذا لا تظهر المحركات مستويات عالية من عزم الدوران. كل تعويذة للمحرك لها قيم مميزة من الحث والمقاومة. الحث المقاس في هنريز ، مقسومًا على المقاومة في أوم ، ينتج عنه ثابت وقت (في ثوان). يشير الثابت في هذه المرة إلى المدة التي يستغرقها لفائف الوصول إلى 63 ٪ من التيار المقنن. على سبيل المثال ، إذا تم تصنيف المحرك لمدة 1 أمبير ، وبعد ثابت لمرة واحدة ، سيصل الملف إلى حوالي 0.63 أمبير. عادة ما يستغرق حوالي أربعة إلى خمسة ثوابت الوقت للوصول إلى التيار الكامل (1 أمبير). نظرًا لأن عزم الدوران يتناسب مع التيار ، إذا وصل التيار فقط إلى 63 ٪ ، فإن المحرك سينتج حوالي 63 ٪ من عزم الدوران الأقصى بعد ثابت لمرة واحدة.

في السرعات المنخفضة ، لا يمثل هذا التأخير في التراكم الحالي مشكلة حيث يمكن للتيار إدخال الملفات والخروج منها بسرعة ، مما يسمح للمحرك بتسليم عزم الدوران المقنن. ومع ذلك ، بسرعات عالية ، لا يمكن للتيار زيادة بسرعة كافية قبل تبديل المرحلة التالية ، مما يؤدي إلى انخفاض عزم الدوران.

تأثير جهد السائق

يؤثر جهد السائق بشكل كبير على الأداء عالي السرعة لـ a محرك السائر . تؤدي نسبة أعلى من جهد القيادة إلى الجهد الحركي إلى تحسين القدرات عالية السرعة. وذلك لأن الفولتية المرتفعة تسمح للتيار بالتدفق إلى اللفات بسرعة أكبر من عتبة 63 ٪ التي تمت مناقشتها مسبقًا.

اهتزاز

عندما ينتقل محرك السائر من خطوة إلى أخرى ، لا يتوقف الدوار على الفور في الموضع المستهدف. بدلاً من ذلك ، يتحرك عبر الوضع النهائي ، ثم يتم سحبه مرة أخرى ، ويتجاوز في الاتجاه المعاكس ، ويستمر في التذبذب ذهابًا وإيابًا حتى يتوقف في النهاية. هذه الظاهرة ، التي يشار إليها باسم 'الرنين ، ' تحدث مع كل خطوة يتخذ المحرك (انظر الرسم البياني التفاعلي أدناه). يشبه إلى حد كبير سلك البنجي ، فإن زخم الدوار يحمله إلى ما وراء نقطة التوقف ، مما تسبب في ترتد 'قبل الاستقرار في الراحة. ومع ذلك ، في كثير من الحالات ، يتم توجيه المحرك للانتقال إلى الخطوة التالية قبل أن يتوقف بالكامل.

توضح الرسوم البيانية أدناه سلوك الرنين لمحرك السائر في ظل ظروف التحميل المختلفة. عندما يتم تفريغ المحرك ، فإنه يظهر رنينًا كبيرًا ، والذي يترجم إلى زيادة الاهتزاز. يمكن أن يؤدي هذا الاهتزاز المفرط إلى توقف المحرك عندما يتم تفريغه أو تحميله بخفة ، لأنه قد يفقد المزامنة. لذلك ، من الضروري دائمًا اختبار أ محرك السائر مع تحميل مناسب.

تصور الرسوم البيانية الأخرى أداء المحرك عند تحميله. يساعد تحميل المحرك بشكل صحيح على تثبيت تشغيله وتقليل الاهتزاز. من الناحية المثالية ، يجب أن يتطلب الحمل ما بين 30 ٪ إلى 70 ٪ من إخراج عزم الدوران في المحرك. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تنخفض نسبة القصور الذاتي للحمل إلى الدوار بين 1: 1 و 10: 1. للحركات الأقصر والأسرع ، من الأفضل أن تكون هذه النسبة أقرب إلى 1: 1 إلى 3: 1.

المساعدة من BESFOC

يتوفر متخصصو التطبيق والمهندسون في BESFOC للمساعدة في تغيير حجم المحركات المناسبة.

الرنين والاهتزاز

أ محرك السائر اهتزازات متزايدة بشكل كبير عندما يتزامن تردد نبض الإدخال مع تردده الطبيعي ، وهي ظاهرة تعرف باسم الرنين. سيشهد يحدث هذا في كثير من الأحيان حوالي 200 هرتز. في الرنين ، يتم تضخيم التجاوز وتوضيح الدوار إلى حد كبير ، مما يزيد من احتمال حدوث خطوات مفقودة. في حين أن تردد الرنين المحدد يمكن أن يختلف باختلاف القصور الذاتي الحمل ، إلا أنه يحوم عادة حوالي 200 هرتز.

خسارة الخطوة في محركات 2 طور

يمكن لمحركات السائر 2-phase تفويت الخطوات فقط في مجموعات من أربع. إذا لاحظت خسارة الخطوة التي تحدث في مضاعفات أربعة ، فهذا يشير إلى أن الاهتزازات تسبب فقدان المحرك المزامنة أو أن الحمل قد يكون مفرطًا. على العكس من ذلك ، إذا لم تكن الخطوات المفقودة في مضاعفات أربعة ، فهناك إشارة قوية إلى أن عدد النبض غير صحيح أو أن الضوضاء الكهربائية تؤثر على الأداء.

تخفيف الرنين

العديد من الاستراتيجيات يمكن أن تساعد في تخفيف آثار الرنين. أبسط نهج هو تجنب العمل بسرعة الرنين تمامًا. نظرًا لأن 200 هرتز تتوافق مع حوالي 60 دورة في الدقيقة لمحرك ثنائي الطور ، فهي ليست سرعة عالية للغاية. معظم يتمتع محرك السائر S بحد أقصى يبلغ حوالي 1000 نبض في الثانية (PPS). لذلك ، في كثير من الحالات ، يمكنك بدء تشغيل المحرك بسرعة أعلى من تردد الرنين.

إذا كنت بحاجة إلى بدء تشغيل المحرك بسرعة أقل من تردد الرنين ، فمن المهم التسارع بسرعة من خلال نطاق الرنين لتقليل آثار الاهتزاز.

تقليل زاوية الخطوة

حل آخر فعال هو استخدام زاوية خطوة أصغر. تميل زوايا الخطوة الأكبر إلى زيادة التجاوز والخطوة. إذا كان للمحرك مسافة قصيرة للسفر ، فلن يولد قوة كافية (عزم الدوران) لتجاوزها بشكل كبير. عن طريق تقليل زاوية الخطوة ، فإن المحرك يعاني من اهتزاز أقل. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل تقنيات نصف الحدود و microstepping فعالة للغاية في تقليل الاهتزازات.

تأكد من تحديد المحرك بناءً على متطلبات التحميل. يمكن أن يؤدي التحجيم الحركي المناسب إلى أداء أفضل بشكل عام.

باستخدام مخمدات

المخمدات هي خيار آخر للنظر. يمكن تركيب هذه الأجهزة على العمود الخلفي للمحرك لامتصاص بعض الطاقة الاهتزازية ، مما يساعد على تهدئة تشغيل محرك اهتزاز بطريقة فعالة من حيث التكلفة.

5-Phase Stepper Motors

تقدم جديد نسبيا في تقنية محرك السائر  هي محرك السائر 5 طور. الفرق الأكثر وضوحًا بين المحركات ذات الطور الثاني و 5 طور (انظر الرسم البياني التفاعلي أدناه) هو عدد أعمدة الجزء الثابت: تحتوي المحركات ذات الطور الثاني على 8 أعمدة (4 لكل مرحلة) ، بينما تتميز المحركات ذات الطور 5 ب 10 أعمدة (2 لكل مرحلة). يشبه تصميم الدوار محرك مرحلتين.

في محرك ثنائي الطور ، تقوم كل مرحلة بتحريك الدوار بموجب 1/4 أسنان ، بينما في محرك 5 طور ، يتحرك الدوار 1/10 من الملعب الأسنان بسبب تصميمه. مع درجة تسنين 7.2 درجة ، تصبح زاوية الخطوة للمحرك 5 طور 0.72 درجة. يتيح هذا البناء للمحرك المكون من 5 طور لتحقيق 500 خطوة لكل ثورة ، مقارنةً بمحرك محرك ثنائي الطور لكل ثورة ، مما يوفر دقة أكبر بمقدار 2.5 مرة من المحرك الثاني.

دقة أعلى تؤدي إلى زاوية خطوة أصغر ، مما يقلل بشكل كبير من الاهتزاز. نظرًا لأن زاوية الخطوة للمحرك 5 مراحل أصغر 2.5 مرة من محرك المرحلتين ، فإنه يعاني من رنين واهتزازات أقل بكثير. في كلا النوعين من المحرك ، يجب أن يتجاوز الدوار أو أقل من 3.6 درجة لتفويت الخطوات. مع زاوية خطوة المحرك 5 طور بنسبة 0.72 درجة فقط ، يصبح من المستحيل تقريبًا على المحرك تجاوز أو أقل من هذا الهامش ، مما يؤدي إلى احتمال منخفض للغاية لفقدان التزامن.

طرق القيادة

هناك أربع طرق محرك أساسية ل محرك السائر S:

1. محرك الموجة (خطوة كاملة)

2. مرحلتين على (خطوة كاملة)

3. 1-2 مراحل على (نصف خطوة)

4. microstep

موجة محرك

في الرسم البياني أدناه ، يتم تبسيط طريقة محرك الموجة لتوضيح مبادئها. يمثل كل منعطف 90 درجة موضح في التوضيح 1.8 درجة من دوران الدوار في محرك حقيقي.

في طريقة محرك الموجة ، والمعروفة أيضًا باسم المرحلة الأولى على الطريقة ، يتم تنشيط مرحلة واحدة فقط في وقت واحد. عندما يتم تنشيط المرحلة A ، فإنها تخلق عمودًا جنوبيًا يجذب القطب الشمالي من الدوار. بعد ذلك ، يتم إيقاف تشغيل المرحلة A ويتم تشغيل المرحلة B ، مما يؤدي إلى تدوير الدوار 90 درجة (1.8 درجة) ، وتستمر هذه العملية مع تنشيط كل مرحلة بشكل فردي.

يعمل محرك الموجة مع تسلسل كهربائي من أربع خطوات لتدوير المحرك.

 

مرحلتين على

في المرحلتين '2 على طريقة محرك ' ، يتم تنشيط كلتا المرحلتين من المحرك باستمرار.

كما هو موضح أدناه ، كل منعطف 90 درجة يتوافق مع دوران الدوار 1.8 درجة. عندما يتم تنشيط كل من المرحلتين A و B كقطبين جنوب ، ينجذب القطب الشمالي من الدوار على قدم المساواة إلى كلا القطبين ، مما يتسبب في محاذاة مباشرة في الوسط. مع تقدم التسلسل وتنشيط المراحل ، سوف يدور الدوار للحفاظ على المحاذاة بين القطبين النشطين.

تعمل طريقة '2 على ' باستخدام تسلسل كهربائي من أربع خطوات لتدوير المحرك.

تستخدم محركات نوع BESFOC القياسية 2-PHASE و 2-PHASE MATORS هذه المرحلتين على طريقة محرك الأقراص 'على '.

الميزة الرئيسية لطريقة '2 على ' على طريقة '1 على طريقة ' هي عزم الدوران. في طريقة '1 على ' ، يتم تنشيط مرحلة واحدة فقط في وقت واحد ، مما يؤدي إلى وحدة واحدة من عزم الدوران على الدوار. على النقيض من ذلك ، تنشط طريقة '2 على ' كلا المرحلتين في وقت واحد ، مما ينتج عن وحدتين من عزم الدوران. يعمل ناقل عزم الدوران في وضع الساعة 12 والآخر في وضع الساعة الثالثة. عندما يتم الجمع بين هذين المتجهين عزم الدوران ، فإنهما يخلقان متجهًا ناتجًا بزاوية 45 درجة مع حجم أكبر بنسبة 41.4 ٪ من ناقل واحد. هذا يعني أن استخدام المرحلتين '2 على ' يتيح لنا تحقيق نفس زاوية الخطوة مثل طريقة '1 على ' مع تقديم عزم دوران إضافي بنسبة 41 ٪.

محركات خمس مراحل ، ومع ذلك ، تعمل بشكل مختلف إلى حد ما. بدلاً من توظيف طريقة '2 على ' ، فإنهم يستخدمون المراحل 4 على طريقة '. في هذا النهج ، يتم تنشيط أربع من المراحل في وقت واحد في كل مرة يتخذ فيها المحرك خطوة.

نتيجة لذلك ، يتبع المحرك الخمس مراحل تسلسلًا كهربائيًا من 10 خطوات أثناء التشغيل.

1-2 مراحل على (نصف خطوة)

تجمع المراحل '1-2 على ' ، والمعروفة أيضًا باسم نصف التنقل ، بين مبادئ الطريقتين السابقتين. في هذا النهج ، نقوم أولاً بتنشيط المرحلة A ، مما تسبب في محاذاة الدوار. مع الحفاظ على مرحلة A تنشيط ، نقوم بعد ذلك بتنشيط المرحلة B. عند هذه النقطة ، ينجذب الدوار بالتساوي إلى كل من الأعمدة والمحاذاة في الوسط ، مما يؤدي إلى دوران 45 درجة (أو 0.9 درجة). بعد ذلك ، نقوم بإيقاف تشغيل المرحلة A مع الاستمرار في تنشيط المرحلة B ، مما يتيح للمحرك اتخاذ خطوة أخرى. تستمر هذه العملية ، بالتناوب بين تنشيط مرحلة واحدة ومرحلتين. من خلال القيام بذلك ، نقوم بقطع زاوية الخطوة بشكل فعال إلى النصف ، مما يساعد على تقليل الاهتزازات.

بالنسبة لمحرك 5 طور ، فإننا نستخدم استراتيجية مماثلة من خلال التناوب بين 4 مراحل على مراحل و 5 مراحل.

يتكون الوضع نصف الخطوة من تسلسل كهربائي من ثماني خطوات. في حالة محرك من خمس مراحل باستخدام المراحل 4-5 على طريقة '، يمر المحرك عبر تسلسل كهربائي من 20 خطوة.

microstep

(يمكن إضافة مزيد من المعلومات حول microstepping إذا لزم الأمر.)

microstepping

Microstepping هي تقنية تستخدم لجعل خطوات أصغر حتى أكثر دقة. كلما كانت الخطوات أصغر ، كلما ارتفعت الدقة وأفضل خصائص اهتزاز المحرك. في microstepping ، فإن المرحلة ليست كاملة ولا تتوقف بالكامل ؛ بدلاً من ذلك ، يتم تنشيطه جزئيًا. يتم تطبيق موجات الجيب على كل من المرحلة A والمرحلة B ، مع اختلاف الطور 90 درجة (أو 0.9 درجة في خمس مراحل محرك السائر ).

عندما يتم تطبيق الحد الأقصى للطاقة على المرحلة A ، تكون المرحلة B عند الصفر ، مما يتسبب في توافق الدوار مع المرحلة A. مع انخفاض التيار A إلى المرحلة A ، يزداد التيار إلى المرحلة B ، مما يسمح للدوار بالاتخاذ خطوات صغيرة نحو المرحلة B. تستمر هذه العملية مع الدورات الحالية بين المرحلتين ، مما يؤدي إلى حركة microstepping السلسة.

ومع ذلك ، فإن Microstepping يقدم بعض التحديات ، وخاصة فيما يتعلق بالدقة والعزم. نظرًا لأن المراحل يتم تنشيطها جزئيًا فقط ، فإن المحرك عادة ما يعاني من تخفيض عزم الدوران حوالي 30 ٪. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن تفاضل عزم الدوران بين الخطوات هو الحد الأدنى ، فقد يكافح المحرك للتغلب على الحمل ، والذي يمكن أن يؤدي إلى مواقف تُطلب فيها المحرك نقل عدة خطوات قبل أن يبدأ بالفعل في التحرك. في كثير من الحالات ، يعد دمج أجهزة التشفير ضروريًا لإنشاء نظام حلقة مغلقة ، على الرغم من أن هذا يضيف إلى التكلفة الإجمالية.

أنظمة محرك السائر

أنظمة حلقة مفتوحة
أنظمة الحلقات المغلقة
أنظمة المؤازرة

حلقة مفتوحة

عادة ما يتم تصميم محرك السائر S كأنظمة حلقة مفتوحة. في هذا التكوين ، يرسل مولد النبض نبضات إلى دائرة تسلسل الطور. يحدد جهاز تسلسل الطور المراحل التي يجب تشغيلها أو إيقافها ، كما هو موضح سابقًا في طرق الخطوة الكاملة والنصف. يتحكم المتسلسل في FETs عالية الطاقة لتنشيط المحرك.

ومع ذلك ، في نظام حلقة مفتوحة ، لا يوجد أي التحقق من الموقف ، وهذا يعني أنه لا توجد طريقة لتأكيد ما إذا كان المحرك قد نفذ الحركة المطلوبة.

حلقة مغلقة

واحدة من أكثر الطرق شيوعًا لتنفيذ نظام الحلقة المغلقة هو إضافة تشفير إلى العمود الخلفي لمحرك مزدوج. يتكون المشفر من قرص رفيع يحتوي على خطوط تدور بين جهاز الإرسال والمستقبل. في كل مرة يمر فيها خط بين هذين المكونين ، فإنه يولد نبضة على خطوط الإشارة.

ثم يتم تغذية نبضات الإخراج هذه مرة أخرى إلى وحدة التحكم ، والتي تحافظ على عددها. عادة ، في نهاية الحركة ، تقارن وحدة التحكم عدد النبضات التي أرسلها إلى السائق مع عدد النبضات المستلمة من المشفر. يتم تنفيذ روتين محدد حيث يختلف التهمتان ، يتم ضبط النظام لتصحيح التناقض. إذا تطابق التهم ، فإنه يشير إلى عدم حدوث أي خطأ ، ويمكن أن تستمر الحركة بسلاسة.

عيوب أنظمة الحلقة المغلقة

يأتي نظام الحلقة المغلقة مع عيوب رئيسيين: التكلفة (والتعقيد) ووقت الاستجابة. يضيف إدراج التشفير إلى النفقات الكلية للنظام ، إلى جانب زيادة تطور وحدة التحكم ، مما يساهم في التكلفة الإجمالية. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن التصحيحات يتم إجراؤها فقط في نهاية الحركة ، فإن هذا يمكن أن يؤدي إلى تأخير في النظام ، مما يحتمل أن يتباطأ أوقات الاستجابة.

نظام المؤازرة

البديل لأنظمة السائر الحلقة المغلقة هو نظام مؤازرة. تستخدم أنظمة المؤازرة عادة المحركات ذات عدد القطب المنخفض ، مما يتيح الأداء عالي السرعة ولكن يفتقر إلى القدرة على تحديد المواقع المتأصلة. لتحويل المؤازرة إلى جهاز موضعي ، هناك حاجة إلى آليات التغذية المرتدة ، وغالبًا ما تستخدم تشفيرًا أو حلًا مع حلقات التحكم.

في نظام المؤازرة ، يتم تنشيط المحرك وإلغاء تنشيطه حتى يشير المحلل إلى أنه تم الوصول إلى موضع محدد. على سبيل المثال ، إذا تم توجيه المؤازرة إلى تحريك 100 ثورة ، فإنها تبدأ بعدد القرار عند الصفر. يمتد المحرك حتى يصل عدد Resolver Count إلى 100 ثورة ، وفي هذه النقطة يتم إيقاف تشغيلها. إذا كان هناك أي تحول موضعي ، يتم إعادة تنشيط المحرك لتصحيح الموضع.

تتأثر استجابة المؤازرة على الأخطاء الموضعية بإعداد مكسب. يتيح إعداد المكاسب العالية للمحرك أن يتفاعل بسرعة مع التغييرات في الخطأ ، في حين أن إعداد الكسب المنخفض يؤدي إلى استجابة أبطأ. ومع ذلك ، يمكن لضبط إعدادات الكسب إدخال تأخير الوقت في نظام التحكم في الحركة ، مما يؤثر على الأداء الكلي.

alphastep مغلق حلقة السهول أنظمة محرك

Alphastep هو مبتكر Besfoc Sepper Motor  Solution ، الذي يتميز بمحلل متكامل يوفر ملاحظات في الوقت الفعلي. يضمن هذا التصميم أن يكون الموضع الدقيق للدوار معروفًا في جميع الأوقات ، مما يعزز دقة وموثوقية النظام.

alphastep مغلق حلقة السهول أنظمة محرك

يتميز برنامج تشغيل Alphastep بعداد إدخال يتتبع جميع النبضات المرسلة إلى محرك الأقراص. في نفس الوقت ، يتم توجيه ردود الفعل من المحلل إلى عداد موضع الدوار ، مما يتيح المراقبة المستمرة لموضع الدوار. يتم تسجيل أي تباينات في عداد الانحراف.

عادةً ما يعمل المحرك في وضع حلقة مفتوحة ، مما يولد متجهات عزم الدوران لمتابعة المحرك. ومع ذلك ، إذا كان عداد الانحراف يشير إلى وجود تباين أكبر من ± 1.8 درجة ، فإن جهاز تسلسل الطور ينشط ناقل عزم الدوران في القسم العلوي من منحنى إزاحة عزم الدوران. هذا يولد أقصى عزم دوران لإعادة تنظيم الدوار وإعادته إلى التزامن. إذا تم إيقاف تشغيل المحرك بعدة خطوات ، يقوم جهاز التسلسل بتنشيط متجهات عزم الدوران المتعددة في الطرف الرفيع من منحنى إزاحة عزم الدوران. يمكن للسائق التعامل مع ظروف الحمل الزائد لمدة تصل إلى 5 ثوان ؛ إذا فشلت في استعادة التزامن خلال هذا الإطار الزمني ، يتم تشغيل خطأ ، ويتم إصدار إنذار.

تتمثل الميزة الرائعة لنظام Alphastep في قدرتها على إجراء تصحيحات في الوقت الفعلي لأي خطوات ضائعة. على عكس الأنظمة التقليدية التي تنتظر حتى نهاية الخطوة لتصحيح أي أخطاء ، يتخذ برنامج تشغيل alphastep إجراء تصحيحي بمجرد سقوط الدوار خارج نطاق 1.8 درجة. بمجرد أن يعود الدوار ضمن هذا الحد ، يعود برنامج التشغيل إلى فتح وضع الحلقة ويستأنف تنشيط المرحلة المناسبة.

يوضح الرسم البياني المصاحب منحنى إزاحة عزم الدوران ، مما يبرز الأوضاع التشغيلية للنظام - حلقة مفتوحة وحلقة مغلقة. يمثل منحنى إزاحة عزم الدوران عزم الدوران الناتج عن مرحلة واحدة ، مما يحقق أقصى عزم الدوران عندما ينحرف موضع الدوار بمقدار 1.8 درجة. لا يمكن تفويت الخطوة إلا إذا كان الدوار يتجاوز بأكثر من 3.6 درجة. نظرًا لأن السائق يتحكم في متجه عزم الدوران كلما تجاوز الانحراف 1.8 درجة ، فمن غير المرجح أن يفوت المحرك الخطوات ما لم يختبر التحميل الزائد يدوم أكثر من 5 ثوان.

دقة خطوة ألفاستب

يعتقد الكثير من الناس عن طريق الخطأ أن دقة خطوة المحرك alphastep هي 1.8 درجة. في الواقع ، لدى Alphastep دقة خطوة قدرها 5 دقائق قوس (0.083 درجة). يدير السائق متجهات عزم الدوران عندما يكون الدوار خارج نطاق 1.8 درجة. بمجرد أن يسقط الدوار داخل هذا النطاق ، تتماشى أسنان الدوار بدقة مع إنشاء متجه عزم الدوران. يضمن Alphastep أن الأسنان الصحيحة تتوافق مع متجه عزم الدوران النشط.

سلسلة Alphastep تأتي في إصدارات مختلفة. يوفر BESFOC كلاً من العمود الدائري والموديلات الموجهة مع نسب تروس متعددة إما لتعزيز الدقة وعزم الدوران أو لتقليل القصور الذاتي المنعكس. يمكن تجهيز معظم الإصدارات بفرامل مغناطيسية آمنة. بالإضافة إلى ذلك ، يوفر BESFOC نسخة 24 VDC تسمى سلسلة ASC.

خاتمة

في الختام ، تعد محركات السائر مناسبة للغاية لتطبيقات تحديد المواقع. أنها تسمح بالتحكم الدقيق في كل من المسافة والسرعة ببساطة عن طريق تغيير عدد النبض والتردد. يتيح عدد القطب العالي الدقة ، حتى عند العمل في وضع حلقة مفتوحة. عندما يكون الحجم بشكل صحيح لتطبيق معين ، أ السائر محرك الخطوات. لن يغيب علاوة على ذلك ، نظرًا لأنهم لا يحتاجون إلى ردود فعل موضعية ، فإن محركات السائر هي حل فعال من حيث التكلفة.