ما هو محرك السائر المتكامل؟

في عالم السيطرة على الدقة والحركة ، تعد محركات السائر المتكاملة مكونات أساسية تجمع بين التكنولوجيا المتقدمة وتصميم مضغوط. توفر هذه المحركات أداءً دقيقًا وموثوقًا للغاية ، مما يجعلها لا غنى عنها في مختلف التطبيقات الصناعية والمستهلكين. تتحول هذه المقالة إلى تعقيدات محركات السائر المتكاملة ، وتسليط الضوء على وظائفها وأنواعها وفوائدها واستخداماتها في العالم الحقيقي. 

فهم محركات السائر

ما هو محرك السائر؟

محرك السائر هو نوع من المحرك الكهربائي الذي يتحرك في خطوات منفصلة بدلاً من الدوران بشكل مستمر. هذا يجعل Stepper Motors مثاليًا للتطبيقات التي يلزم فيها التحكم الدقيق في الموضع الدوراني والسرعة والاتجاه. على عكس محركات DC التقليدية ، التي تقسم محركات السائر بشكل مستمر عند تشغيلها ، تقسم محركات السائر إلى عدة خطوات أصغر ومتساوية. كل خطوة تتوافق مع زاوية محددة من الدوران ، مما يسمح بالتحكم الدقيق.

كيف يعمل محرك السائر؟

يعمل محرك السائر من خلال تفاعل الجزء الثابت والدوار. الجزء الثابت هو الجزء الثابت من المحرك ، الذي يحتوي على ملفات من الأسلاك التي تخلق حقول مغناطيسية عند تنشيطها. الدوار هو الجزء الدوار من المحرك ، وعادة ما يكون مصنوع من مادة مغناطيسية.

إليكم كيف يعمل محرك السائر بعبارات أساسية:

1. يتم تنشيط ملفات الجزء الثابت في تسلسل معين ، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا.

2. يتفاعل هذا المجال المغناطيسي مع الدوار ، مما تسبب في تحركه في خطوات صغيرة.

3. ينتقل الدوار إلى التوافق مع المجال المغناطيسي ، ويكمل خطوة واحدة في كل مرة.

4. عن طريق تغيير تسلسل تنشيط الملفات ، يمكن صنع الدوار لتدوير في أي من الاتجاهين ، مما يسمح بالتحكم الدقيق في موضعه.

ما هو محرك السائر المتكامل؟

و محرك السائر المتكامل  هو نوع من محرك السائر حيث يتم دمج المحرك والإلكترونيات الدافعة المرتبطة به (مثل السائق ووحدة التحكم) في وحدة مضغوطة واحدة. يقوم هذا التكامل بتبسيط نظام المحرك من خلال التخلص من الحاجة إلى برامج تشغيل خارجية ، وحدات تحكم ، وأسلاك إضافية ، مما يجعل المحرك أسهل في التثبيت والتشغيل والصيانة. يتم استخدام محركات السائر المتكاملة في التطبيقات التي تكون فيها التحكم الدقيق للحركة ، وكفاءة الفضاء ، وسهولة الإعداد ضرورية.

المكونات الرئيسية لمحرك السائر المتكامل

و عادةً ما يجمع محرك السائر المتكامل  بين المكونات الأساسية التالية:

1. محرك السائر - المكون الأساسي الذي يوفر حركة الدوران في خطوات منفصلة.

2. برنامج تشغيل المحرك - الإلكترونيات التي تتحكم في الطاقة المقدمة لملفات المحرك. يملي السائق الاتجاه والسرعة وموضع المحرك.

3. وحدة التحكم - غالبًا ما تكون مضمنة داخل دائرة برنامج التشغيل ، تفسر وحدة التحكم إشارات التحكم وتسلسلها تنشيط ملفات المحرك ، مما يضمن حركة ناعمة ودقيقة.

4. تزويد الطاقة - يوفر الطاقة الكهربائية المطلوبة للمحرك وسائقه ، وعادة ما يكون مصدر طاقة التيار المستمر.

من خلال دمج هذه المشاركات في حزمة واحدة ، يقلل محرك السائر المتكامل من التعقيد الذي ينطوي عليه الأسلاك ، ويقلل من البصمة الإجمالية لنظام المحرك ، ويحسن موثوقيته.

أنواع محركات السائر المتكاملة

تأتي محركات السائر المتكاملة في تكوينات مختلفة ، كل منها مصمم لتلبية متطلبات محددة. تشمل الأنواع الأكثر شيوعًا:

1. محرك السائر المتكامل أحادي القطب

يحتوي محرك السائر أحادي القطب على لف مركزي لكل مرحلة ، مما يسمح بتصميم أبسط للسائق. غالبًا ما يتم استخدام هذا النوع من المحرك المتكامل في التطبيقات منخفضة الطاقة حيث تكون الكفاءة والحجم اعتبارات رئيسية.

2. محرك السائر المتكامل ثنائي القطب

في المقابل ، ثنائي القطب محرك السائر المدمج على نقرة مركزية على لفاتها ، مما يسمح بعزم عزم دوران أعلى وأداء أفضل بسرعات أعلى.  لا يحتوي غالبًا ما تفضل هذه المحركات في التطبيقات التي يكون فيها الأداء أكثر أهمية من كفاءة الطاقة.

3. محرك السائر المتكامل الهجين

تجمع Motors Hybrid Stepper بين ميزات من كل من المحركات أحادية القطب والثنائي القطب ، مما يوفر أفضل ما في العالمين من حيث عزم الدوران والسرعة والكفاءة. وتستخدمها عادة في الأتمتة الصناعية والروبوتات ، حيث هناك حاجة إلى كل من الدقة والقوة.

محرك السائر المتكامل BESFOC:

سمات:

1、Cortex-M4 Core عالية الأداء 32 بت  وحدة تحكم صغيرة

2 、 يمكن أن يصل ارتفاع تردد استجابة النبض إلى 200 كيلو هرتز

3 、 وظيفة حماية مدمجة ، مما يضمن بشكل فعال الاستخدام الآمن للجهاز

4 、 تنظيم تيار ذكي لتقليل الاهتزاز والضوضاء وتوليد الحرارة

5 、 اعتماد MOS المقاومة الداخلية المنخفضة ، يتم تقليل التسخين بنسبة 30 ٪ مقارنة بالمنتجات العادية

6 、 نطاق الجهد: DC12V-36V

7 、 تصميم متكامل مع محرك محرك متكامل ، وتثبيت سهل ، وأصمة صغيرة ، وأسلاك بسيطة

8 、 مزود بوظيفة اتصال مضادة للعكس

 

طريقة الاتصال:

1 、 نوع النبض

2 、 RS485 نوع شبكة Modbus RTU

3 、 نوع شبكة canopen

مستوى الحماية:

نوع مقاوم للماء: IP30 ، IP54 ، IP65 ، اختياري

معلمات محرك السائر المتكاملة BESFOC:

نموذج	زاوية الخطوة (1.8 درجة)	التيار المرحلة (أ)	المقاومة المقدرة (ω)	عزم الدوران المقنن (نانومتر)	إجمالي ارتفاع الجسم L (مم)	تشفير	طريقة التحكم (اختياري)
BFISS42-P01A	1.8	1.3	2.1	0.22	54	1000ppr/17bit	نبض	RS485	Canopen
BFISS42-P02A	1.8	1.68	1.65	0.42	60	1000ppr/17bit	نبض	RS485	Canopen
BFISS42-P03A	1.8	1.68	1.65	0.55	68	1000ppr/17bit	نبض	RS485	Canopen
BFISS42-P04A	1.8	1.7	3	0.8	80	1000ppr/17bit	نبض	RS485	Canopen

نموذج	زاوية الخطوة (1.8 درجة)	التيار المرحلة (أ)	المقاومة المقدرة (ω)	عزم الدوران المقنن (نانومتر)	إجمالي ارتفاع الجسم L (مم)	تشفير	طريقة التحكم (اختياري)
BFISS57-P01A	1.8	2	1.4	0.55	65	1000ppr/17bit	نبض	RS485	Canopen
BFISS57-P02A	1.8	2.8	0.9	1.2	80	1000ppr/17bit	نبض	RS485	Canopen
BFISS57-P03A	1.8	2.8	1.1	1.89	100	1000ppr/17bit	نبض	RS485	Canopen
BFISS57-P04A	1.8	3	1.2	2.2	106	1000ppr/17bit	نبض	RS485	Canopen
BFISS57-P05A	1.8	4.2	0.75	2.8	124	1000ppr/17bit	نبض	RS485	Canopen
BFISS57-P06A	1.8	4.2	0.9	3	136	1000ppr/17bit	نبض	RS485	Canopen

                             

                         

كيف يعمل محرك السائر المتكامل

و يعمل محرك السائر المتكامل  بنفس الطريقة الأساسية مثل محرك السائر العادي ، ولكن مع إلكترونيات إضافية مدمجة لإدارة تشغيل المحرك. الفرق الأساسي هو أن محرك السائر المتكامل يجمع بين المحرك وبرنامج تشغيله ووحدة التحكم في وحدة واحدة ، مما يبسط عملية الإعداد والتشغيل.

إليك كيفية عمل محرك السائر المتكامل بالتفصيل:

1. إدخال إشارات التحكم

يبدأ تشغيل محرك السائر المتكامل بإشارات التحكم. يتم إنشاء هذه الإشارات عادة بواسطة متحكم أو وحدة تحكم ذات مستوى أعلى ، مثل الكمبيوتر أو وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) ، والتي تحدد الحركة المطلوبة.

• يرسل وحدة التحكم نبضات أو أوامر رقمية إلى المحرك.

• كل نبضة تتوافق مع خطوة منفصلة واحدة من MOT أو ، وسيتغير موضع المحرك وفقًا لعدد وتواتر النبضات المستلمة.

2. معالجة الإشارة بواسطة وحدة التحكم المتكاملة

واحدة من الميزات الرئيسية ل محركات السائر المتكاملة هي وحدة التحكم المدمجة. في إعداد محرك السائر التقليدي ، ستقوم برامج التشغيل ووحدات التحكم الخارجية بتفسير هذه النبضات وتولد التسلسل المطلوب لتنشيط الملفات. في محرك السائر المتكامل ، يتم تضمين وحدة التحكم داخل المحرك نفسه ، مما يلغي الحاجة إلى مكونات منفصلة.

• يفسر وحدة التحكم داخل المحرك المتكامل إشارات الإدخال (مثل عرض النبض ، والتردد ، والاتجاه).

• يعالج هذه الإشارات لتحديد التسلسل المناسب لتنشيط الملفات في المحرك. غالبًا ما تكون وحدة التحكم قادرة على التعامل مع خوارزميات التحكم في الحركة المتقدمة ، مثل microstepping ، لضمان حركة ناعمة ودقيقة.

3. تشغيل ملفات المحرك

بمجرد معالجة وحدة التحكم إشارات الإدخال ، يرسل الطاقة المناسبة إلى دائرة السائق داخل محركات السائر المتكاملة . السائق مسؤول عن السيطرة على التيار المقدم لملفات المحرك.

• يتم تنشيط الملفات الموجودة في الجزء الثابت بالتتابع بالترتيب الصحيح.

• يخلق هذا التنشيط مجالًا مغناطيسيًا يتفاعل مع الدوار ويؤدي إلى تحركه خطوة بخطوة.

4. حركة الدوار

عندما يتم تنشيط الملفات ، يتوافق دوار محرك السائر مع الحقول المغناطيسية التي أنشأها الجزء الثابت. ثم يتحرك الدوار في خطوات منفصلة ، عادةً بزيادات قدرها 1.8 درجة أو 0.9 درجة لكل خطوة ، اعتمادًا على تصميم المحرك. تعتمد دقة الخطوة الدقيقة على عدد الأعمدة في الدوار والثابت.

• بالنسبة للمحركات أحادية القطب ، يتم عادةً مغنطة الدوار في اتجاه واحد ، ويتم تبديل الطاقة عبر لفائف مختلفة لتحريك الدوار.

• بالنسبة للمحركات ثنائية القطب ، يتم عكس اتجاه cu rrent في الملفات ، مما يولد مجالًا مغناطيسيًا أقوى ويؤدي عادة إلى عزم دوران أعلى.

5. ردود الفعل والتعديل (اختياري)

بينما عادةً ما يتم استخدام محركات السائر المتكاملة في أنظمة التحكم في الحلقة المفتوحة (على سبيل المثال ، بدون ردود فعل خارجية) ، قد تتضمن بعض النماذج آليات التغذية المرتدة أو أجهزة الاستشعار لمراقبة موضع الدوار.

• في محركات السائر المدمجة المدمجة ، قد يتم تضمين ميزات مثل الترميز أو أجهزة استشعار القاعة لتوفير ملاحظات في الموضع إلى وحدة التحكم.

• تساعد هذه المستشعرات في تصحيح أي أخطاء قد تحدث بسبب اختلافات التحميل أو ضائعة ، مما يضمن أداء المحرك الدقيق حتى في التطبيقات الأكثر تطلبًا.

ميزات التحكم في محركات السائر المتكاملة

تأتي محركات السائر المتكاملة بميزات مدمجة تعزز أدائها ، لا سيما من حيث النعومة والدقة:

1. microstepping

كثير تدعم Microstepping Microstepping Microstepping المتكاملة ، وهي تقنية حيث يتم تقسيم كل خطوة كاملة إلى خطوات أصغر. هذه التقنية تنعم حركة المحرك عن طريق زيادة عدد الخطوات لكل ثورة ، مما يقلل من الاهتزاز وجعل الحركة أكثر مرونة.

• يستخدم Microstepping بشكل شائع في تطبيقات مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد وآلات CNC ، حيث تكون الحركة الدقيقة والسلسة أمرًا بالغ الأهمية.

• تقوم وحدة التحكم المتكاملة بضبط التيار المقدم لكل ملف لتحقيق حركات SMA Ller هذه ، مما يتيح التحكم الدقيق في موضع الدوار.

2. التحكم في حل الخطوة

يمكن أن تسمح وحدة التحكم المتكاملة للمستخدم بضبط دقة الخطوة ، مما يسمح للمحرك بالتشغيل في أوضاع مختلفة ، مثل الخطوة الكاملة أو نصف الخطوة أو microstep. توفر هذه المرونة مقايضات مختلفة بين عزم الدوران والسرعة والنعومة.

• تعطي العملية كاملة الخطوة عددًا قياسيًا من الخطوات المنفصلة لكل دوران.

• تمنح التشغيل نصف الخطوة ضعف دقة التشغيل الكامل خطوة ، حيث نقلت المسافة إلى النصف مع كل نبضة.

• يمكن أن تقسم عملية Microstep كل خطوة إلى زيادة أصغر ، مما يوفر حركة فائقة النعومة ولكن مع عزم الدوران أقل في الخطوة.

3. السرعة والتحكم في الاتجاه

ال يمكن أن تعدل وحدة التحكم المدمجة في Stepper Motors سرعة واتجاه الدوار. عن طريق تغيير تواتر وتوقيت إشارات التحكم (البقول) ، يمكن أن تزيد وحدة التحكم أو تقلل من سرعة الدوران.

• يتم التحكم في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة عن طريق تغيير اتجاه تسلسل النبض.

• يتحقق التحكم في السرعة عن طريق تغيير تواتر النبضات المرسلة إلى المحرك.

مزايا محركات السائر المتكاملة

1. تصميم مضغوط

واحدة من أهم فوائد محركات السائر المتكاملة هي تصميمها المدمج. من خلال الجمع بين المحرك والسائق في وحدة واحدة ، توفر هذه المحركات مساحة وتقليل عدد المكونات التي تحتاج إلى إدارة. هذا مفيد بشكل خاص في التطبيقات ذات المساحة المحدودة المتاحة ، كما هو الحال في الآلات المدمجة أو الأنظمة المضمنة.

2. الأسلاك والتركيب المبسطة

تعد محركات السائر المتكاملة أسهل بكثير في التثبيت من محركات السائر التقليدية. نظرًا لأن المحرك والسائق يقعان معًا ، فليس هناك حاجة إلى الأسلاك المعقدة والمكونات الإضافية لقيادة المحرك. يقلل هذا الإعداد المبسط من فرص أخطاء الأسلاك ويبسط الصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.

3. زيادة الموثوقية

مع عدد أقل من المكونات الخارجية ، محركات السائر المتكاملة موثوقية متزايدة. توفر إن عدم وجود اتصالات الأسلاك الخارجية يقلل من خطر الفشل الميكانيكي ، مما يجعل هذه المحركات أكثر متانة وأقل عرضة للتلف الناتج عن البلى.

4. تخفيض التكلفة

على الرغم من أن محركات السائر المتكاملة قد يكون لها تكلفة أولية أعلى مقارنة بالمحركات التقليدية ، إلا أنها يمكن أن تكون أكثر فعالية من حيث التكلفة على المدى الطويل بسبب انخفاض تكاليف المكونات وانخفاض متطلبات التثبيت والصيانة. يؤدي التصميم المتكامل إلى عدد أقل من المكونات ، مما يقلل من تكلفة النظام بشكل عام.

5. تحسن السيطرة

توفر محركات السائر المتكاملة تحكمًا دقيقًا في الحركة. مع برامج التشغيل المدمجة ووحدات التحكم ، يمكنهم التعامل مع مخططات التحكم المعقدة ، مثل Microstepping ، والتي تتيح تشغيل أكثر سلاسة ودقة موضعية أدق.

6. تحسين كفاءة الطاقة

في كثير من الحالات ، تم تصميم محركات السائر المتكاملة مع مراعاة كفاءة الطاقة. تعمل وحدة التحكم الداخلية للمحرك على تحسين استخدام الطاقة ، والتي يمكن أن تؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة مقارنةً بأنظمة أقدم ، منفصلة.

تطبيقات محركات السائر المتكاملة

يتم استخدام محركات السائر المتكاملة على نطاق واسع في مختلف الصناعات بسبب مرونتها وموثوقيتها. تشمل بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا:

1. الروبوتات

في الروبوتات ، تلعب محركات السائر المتكاملة دورًا حاسمًا في ضمان الحركة الدقيقة وتحديد المواقع. سواء كان ذلك بالنسبة للروبوتات الصناعية أو الأسلحة الآلية أو الروبوتات المستقلة ، فإن هذه المحركات توفر التحكم والموثوقية اللازمة للعمليات عالية الأداء.

2. آلات CNC

تتطلب أجهزة التحكم العددي للكمبيوتر (CNC) حركة دقيقة وقابلة للتكرار لقطع وتشكيل المواد بدقة عالية. توفر محركات السائر المتكاملة عزم الدوران والتحكم اللازمون للتأكد من أن هذه الآلات يمكن أن تؤدي مهام مفصلة للغاية.

3. الأجهزة الطبية

في المجال الطبي ، يتم استخدام محركات السائر المتكاملة في معدات مثل آلات التصوير بالرنين المغناطيسي ، والماسحات الضوئية CT ، والروبوتات الجراحية. تعتبر دقة وموثوقية هذه المحركات أمرًا حيويًا لضمان عمل الجهاز بدقة ، مما يساهم في نتائج أفضل للمريض.

4. الطابعات ثلاثية الأبعاد

تتطلب الطابعات ثلاثية الأبعاد محركات يمكنها تقديم حركات ثابتة ودقيقة لإنتاج مطبوعات مفصلة. غالبًا ما يتم استخدام محركات السائر المتكاملة في طابعات ثلاثية الأبعاد للتحكم في حركة السرير المطبوع والطارد ، مما يضمن مطبوعات عالية الجودة بأقل خطأ.

5. أتمتة المكتب

في أتمتة المكاتب ، يتم استخدام محركات السائر المتكاملة في أجهزة مثل مغذيات الورق وآلات الفاكس والطابعات. تضمن قدرتهم على توفير حركات دقيقة ومسيطر عليها أن هذه الأجهزة يمكنها أداء المهام دون انقطاع.

6. الطيران والطيران

تتطلب تطبيقات الطيران والطيران أعلى مستوى من الدقة والموثوقية ، ويتم استخدام محركات السائر المتكاملة في مكونات مثل المحركات ، وحدات التحكم في الرفرف ، وأنظمة تحديد المواقع. تساعد هذه المحركات في ضمان أداء الأنظمة الحرجة مع الحفاظ على معايير السلامة.

خاتمة

أحدثت محركات السائر المتكاملة ثورة في الطريقة التي يتم بها تطبيق التحكم الدقيق في مختلف الصناعات. إن تصميمها المدمج وسهولة التثبيت والموثوقية المحسّنة يجعلها مكونًا أساسيًا للعديد من الأنظمة الحديثة. سواء كنت تشارك في الروبوتات أو التكنولوجيا الطبية أو أتمتة المكاتب ، توفر محركات Stepper المتكاملة الأداء والدقة اللازمة لدفع الابتكار والكفاءة في تطبيقاتك.

بالنسبة لأولئك الذين يبحثون عن معلومات أكثر تفصيلاً عن محركات Stepper وتكاملها وتطبيقات العالم الحقيقي ، يوصى بشدة باستكشاف المزيد من الموارد ودراسات الحالة.