Хибриден производител на стъпкови двигатели в Китай - Besfoc

Въвеждане на стъпковия мотор

Какво е стъпка мотор？

A Стъпковият двигател е вид електрически двигател, който се движи в точни, фиксирани стъпки, а не непрекъснато се върти като обикновен двигател. Обикновено се използва в приложения, където се изисква прецизен контрол на позицията, като 3D принтери, машини с ЦПУ, роботика и платформи за камери.

Стъпковите двигатели са вид електрически двигател, който превръща електрическата енергия в ротационно движение със забележителна точност. За разлика от редовните електрически двигатели, които осигуряват непрекъснато въртене, стъпковите двигатели се превръщат в дискретни стъпки, което ги прави идеални за приложения, изискващи точно позициониране.

Всеки импулс на електричество, изпратен до стъпка на двигателя от водача му, води до прецизно движение - IEC Pulse съответства на конкретна стъпка. Скоростта, с която двигателят се върти директно, корелира с честотата на тези импулси: колкото по -бързо се изпращат импулсите, толкова по -бързо е въртенето.

Едно от ключовите предимства на Stepper Motor S е техният лесен контрол. Повечето драйвери работят с 5-волтови импулси, съвместими с общи интегрални схеми. Можете или да проектирате схема, за да генерирате тези импулси, или да използвате генератор на импулси от компании като Besfoc.

Въпреки случайните им неточности - стандарните стъпкови двигатели имат точност от около ± 3 минути (0,05 °) - тези грешки не се натрупват с множество стъпки. Например, ако стандартният стъпка на двигателя направи една стъпка, той ще се върти 1,8 ° ± 0,05 °. Дори след милион стъпки, общото отклонение все още е само ± 0,05 °, което ги прави надеждни за прецизни движения на дълги разстояния.

Освен това, Stepper Motors са известни с бързата си реакция и ускорение поради ниската си инерция на ротора, което им позволява бързо да постигнат високи скорости. Това ги прави особено подходящи за приложения, които изискват кратки, бързи движения.

Как работи стъпковият мотор?

A Стъпковият двигател работи, като разделя пълно въртене на редица равни стъпки. Той използва електромагнити за създаване на движение на малки, контролирани стъпки.

1. Вътре в стъпковия мотор

Стъпковият мотор има две основни части:

• Статор - неподвижната част с намотки (електромагнити).

• Ротор - въртящата се част, често магнит или изработена от желязо.

2. Движение по магнитни полета

• Когато електрическият ток преминава през бобините на статора, той създава магнитни полета.

• Тези полета привличат ротора.

• Чрез включване и изключване на намотките в определена последователност, роторът се дърпа стъпка по стъпка в кръгово движение.

3. Стъпка по стъпка въртене

• Всеки път, когато се зарежда намотка, роторът се движи под малък ъгъл (наречен стъпка).

• Например, ако двигателят има 200 стъпки на революция, всяка стъпка премества ротора 1,8 °.

• Моторът може да се върти напред или назад в зависимост от реда на импулсите, изпратени до намотките.

4. контролиран от драйвер

• A Шофьорът на стъпковия двигател изпраща електрически импулси към моторните бобини.

• Колкото повече импулси, толкова повече се обръща двигателят.

• Микроконтролерите (като Arduino или Raspberry Pi) могат да контролират тези драйвери, за да преместят точно двигателя.

Стъпка на моторната система

Илюстрацията по -долу изобразява стандартна система на стъпковия двигател, която се състои от няколко основни компонента, които работят заедно. Производителността на всеки елемент влияе върху общата функционалност на системата.

1. Компютър или PLC:

В основата на системата е компютърът или програмируем логически контролер (PLC). Този компонент действа като мозък, като контролира не само стъпковия двигател, но и на цялата машина. Той може да изпълнява различни задачи, като например повдигане на асансьор или преместване на конвейер. В зависимост от необходимата сложност, този контролер може да варира от сложен компютър или PLC до обикновен бутон на оператора.

2. Индексер или PLC карта:

Следва индексаторът или PLC картата, която съобщава специфични инструкции на стъпка мотор . Той генерира необходимия брой импулси за движение и регулира честотата на импулса, за да контролира ускорението, скоростта и забавянето на двигателя. Индексаторът може да бъде или самостоятелна единица, като Besfoc, или карта за генератор на импулси, която се включва в PLC. Независимо от формата му, този компонент е от решаващо значение за работата на двигателя.

3. Драйвер на двигателя:

Драйверът на двигателя се състои от четири ключови части:

• Логика за фазово управление: Тази логическа единица получава импулси от индексатора и определя коя фаза на двигателя трябва да бъде активирана. Енергизирането на фазите трябва да следва специфична последователност, за да се гарантира правилната работа на двигателя.

• Логическо захранване: Това е захранване с ниско напрежение, което захранва интегрираните вериги (ICS) в рамките на водача, обикновено работещи около 5 волта въз основа на набора или дизайна на чипа.

• Захранване на двигателя: Това захранване осигурява необходимото напрежение за захранване на двигателя, обикновено около 24 VDC, въпреки че може да бъде по -високо в зависимост от приложението.

• Силови усилвател: Този компонент се състои от транзистори, които позволяват на тока да тече през двигателните фази. Тези транзистори се включват и изключват в правилната последователност, за да се улесни движението на двигателя.

4. Натоварване:

И накрая, всички тези компоненти работят заедно, за да преместят товара, който може да бъде оловен винт, диск или конвейер, в зависимост от конкретното приложение.

Видове стъпкови двигатели

Има три основни типа стъпкови двигатели:

Променливо нежелание (VR) стъпкови двигатели

Тези двигатели разполагат със зъби на ротора и статора, но не включват постоянен магнит. В резултат на това им липсва въртящ момент на задържане, което означава, че те не държат позицията си, когато не се зареждат с енергия.

Постоянен магнит (PM) Stepper Motors

PM Stepper Motors имат постоянен магнит на ротора, но нямат зъби. Въпреки че обикновено проявяват по -малко прецизност в стъпващите ъгли, те осигуряват въртящ момент на задържане, което им позволява да поддържат позиция, когато захранването е изключено.

Хибридни стъпкови двигатели

Besfoc е специализиран изключително в хибрид Стъпка мотор s. Тези двигатели сливат магнитните свойства на постоянните магнити със зъбния дизайн на моторите с променлива нежелателна нежелание. Роторът е аксиално намагнетизиран, което означава, че в типична конфигурация горната половина е северна полюса, а долната половина е южен полюс.

Роторът се състои от две зъбни чаши, всяка от които има 50 зъба. Тези чаши се компенсират с 3,6 °, което позволява прецизно позициониране. Когато се гледа отгоре, можете да видите, че зъб на чашата на Северния полюс се подравнява със зъб на чашата на Южния полюс, създавайки ефективна система за предаване.

Хибридните стъпкови двигатели работят на двуфазна конструкция, като всяка фаза съдържа четири полюса, разположени на разстояние 90 °. Всеки полюс във фаза е ранен така, че полюсите на 180 ° един от друг имат една и съща полярност, докато полярностите са противоположни за тези 90 ° един от друг. Чрез обръщане на тока във всяка фаза, полярността на съответния полюс на статора също може да бъде обърната, което позволява на двигателя да преобразува всеки полюс на статора в северен или южен полюс.

Роторът на стъпковия двигател разполага с 50 зъба, с стъпка 7,2 ° между всеки зъб. Тъй като двигателят работи, подравняването на зъбите на ротора със зъбите на статора може да варира-по-специално, той може да бъде компенсиран от три четвърти от зъбен терен, половин зъб или четвърт от зъб. Когато двигателят стъпи, той естествено поема най -краткия път, за да се пренасочи, което означава движение от 1,8 ° на стъпка (тъй като 1/4 от 7,2 ° е равно на 1,8 °).

Въртящ момент и точност в Стъпковият двигател се влияе от броя на полюсите (зъбите). Като цяло, по -високият брой на полюсите води до подобрен въртящ момент и точност. Besfoc предлага 'Висока разделителна способност ' Stepper Motors, които имат половината от зъбния терен на стандартните си модели. Тези ротори с висока разделителна способност имат 100 зъба, което води до ъгъл от 3,6 ° между всеки зъб. С тази настройка движението от 1/4 от зъбния стъпка съответства на по -малка стъпка от 0,9 °.

В резултат на това моделите 'висока разделителна способност ' осигуряват двойно разделителна способност на стандартните двигатели, постигайки 400 стъпки на революция в сравнение с 200 стъпки на революция в стандартните модели. По -малките стъпкови ъгли също водят до по -ниски вибрации, тъй като всяка стъпка е по -слабо изразена и по -постепенна.

Структура

Диаграмата по-долу илюстрира напречно сечение на 5-фазен стъпков мотор. Този двигател се състои предимно от две основни части: статорът и ротора. Самият ротор е съставен от три компонента: чаша 1, роторна чаша 2 и постоянен магнит. Роторът се намагнетизира в аксиална посока; Например, ако чашата с ротор 1 е определена като Северния полюс, Rotor Cup 2 ще бъде южният полюс.

Статорът разполага с 10 магнитни полюса, всеки от които е оборудван с малки зъби и съответни намотки. Тези намотки са проектирани така, че всяка да е свързана с намотката на противоположния му полюс. Когато токът тече през чифт намотки, полюсите, които свързват магнетизират в същата посока - или на север, или на юг.

Всяка противоположна двойка полюси образува една фаза на двигателя. Като се има предвид, че има общо 10 магнитни полюса, това води до пет различни фази в рамките на тази 5-фаза стъпка мотор.

Важното е, че всяка чаша на ротора има 50 зъба по външния си периметър. Зъбите на чашата на ротора 1 и чашата на ротора 2 се компенсират механично един от друг с половин зъбен стъпка, което позволява прецизно подравняване и движение по време на работа.

Скорост

Разбирането как да прочетете кривата на скоростта на скоростта е от решаващо значение, тъй като дава представа за това, което моторът е способен да постигне. Тези криви представляват характеристиките на производителността на конкретен двигател, когато са сдвоени с определен драйвер. След като двигателят работи, изходът му на въртящия момент се влияе от вида на задвижването и приложеното напрежение. В резултат на това един и същ мотор може да прояви значително различни криви на скоростната въртяща се в зависимост от използвания водач.

Besfoc осигурява тези криви на скорост-въртяща се като ориентир. Ако използвате двигател с драйвер, който има подобни оценки на напрежението и тока, можете да очаквате сравнима ефективност. За интерактивно изживяване, моля, вижте кривата на скоростта на върха на скоростта, предоставена по-долу:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За да работи в областта между въртящия момент и въртящия момент, моторът трябва първоначално да започне в региона на старт/стоп. Тъй като двигателят започва да работи, импулсът постепенно се увеличава, докато се постигне желаната скорост. За да спрете двигателя, скоростта след това се намалява, докато не падне под кривата на въртящия момент.

Въртящият момент е пряко пропорционален на тока и броя на завоите на тел в двигателя. За да се увеличи въртящият момент с 20%, токът също трябва да бъде увеличен с приблизително 20%. И обратно, за да се намали въртящият момент с 50%, токът трябва да бъде намален с 50%.

Поради магнитното насищане обаче няма полза за увеличаване на тока над два пъти повече от номиналния ток, тъй като след този момент допълнителното увеличение няма да увеличи въртящия момент. Работата на около десет пъти по -голям от номиналния ток представлява риск от демагнетизиране на ротора.

Всички наши двигатели са оборудвани с изолация от клас B, която може да издържи на температурите до 130 ° C, преди изолацията да започне да се разгражда. За да се гарантира дълголетието, препоръчваме да поддържате температурна разлика от 30 ° C отвътре отвън, което означава, че температурата на външния случай не трябва да надвишава 100 ° C.

Индуктивността играе значителна роля за високоскоростните характеристики на въртящия момент. Той обяснява защо двигателите не показват безкрайно високи нива на въртящ момент. Всяка намотка на двигателя има различни стойности на индуктивност и съпротивление. Индуктивността, измерена в Хенрис, разделена на съпротивлението в ома, води до константа на времето (за секунди). Тази константа на времето показва колко време отнема намотката да достигне 63% от номиналния си ток. Например, ако двигателят е оценен за 1 усилвател, след еднократна константа, намотката ще достигне приблизително 0,63 ампера. Обикновено са необходими около четири до пет времеви константи, за да може бобината да достигне пълен ток (1 усилвател). Тъй като въртящият момент е пропорционален на тока, ако токът достигне само 63%, двигателят ще произведе около 63% от максималния си въртящ момент след еднократна константа.

При ниски скорости това забавяне на натрупването на тока не е проблем, тъй като токът може ефективно да влезе и да излезе бързо от бобините, което позволява на двигателя да достави номиналния си въртящ момент. Въпреки това, при високи скорости, токът не може да се увеличи достатъчно бързо преди следващите фазови превключватели, което води до намален въртящ момент.

Въздействие на напрежението на водача

Напрежението на водача значително влияе върху високоскоростните характеристики на a стъпка мотор . По-високото съотношение на напрежението на задвижването към напрежението на двигателя води до подобрени възможности за висока скорост. Това е така, защото повишените напрежения позволяват на тока да се влива в намотките по -бързо, отколкото 63% праг, обсъден по -рано.

Вибрация

Когато стъпковият двигател преминава от една стъпка към следваща, роторът не спира моментално в целевата позиция. Вместо това тя се движи покрай крайната позиция, след това се изтегля назад, преодолявайки се в обратна посока и продължава да се колебае напред и назад, докато в крайна сметка се спре. Това явление, наричано 'звънене, ', възниква с всяка стъпка, която двигателят предприема (вижте интерактивната диаграма по -долу). Подобно на кабел на бънджи, инерцията на ротора го носи отвъд неговата спирателна точка, което го кара да 'отскачане ', преди да се настани в покой. В много случаи обаче двигателят е инструктиран да премине към следващата стъпка, преди да е напълно спрял.

Графиките по -долу илюстрират поведението на звънене на стъпка при различни условия на зареждане. Когато двигателят е разтоварен, той проявява значително звънене, което означава повишена вибрация. Тази прекомерна вибрация може да доведе до спиране на двигателя, когато е или разтоварена или леко заредена, тъй като може да загуби синхронизация. Следователно е от съществено значение винаги да тествате a стъпка на двигателя с подходящ товар.

Останалите две графики изобразяват производителността на двигателя при зареждане. Правилното зареждане на двигателя помага за стабилизиране на работата му и намаляване на вибрациите. В идеалния случай натоварването трябва да изисква между 30% до 70% от максималния изход на въртящия момент на двигателя. Освен това съотношението инерция на натоварването към ротора трябва да падне между 1: 1 и 10: 1. За по -кратки и по -бързи движения е за предпочитане това съотношение да бъде по -близо до 1: 1 до 3: 1.

Помощ от Besfoc

Специалисти и инженери на Besfoc са на разположение, за да помогнат за правилното оразмеряване на двигателя.

Резонанс и вибрации

A Стъпковият двигател ще изпита значително повишени вибрации, когато честотата на входния импулс съвпада с естествената му честота, явление, известно като резонанс. Това често се случва около 200 Hz. В резонанс превишаването и подразделяването на ротора значително се усилват, увеличавайки вероятността от липсващи стъпки. Докато специфичната резонансна честота може да варира при инерция на товара, тя обикновено се движи около 200 Hz.

Загуба на стъпка в 2-фазни мотори

2-фазни стъпкови двигатели могат да пропуснат само стъпки в групи от четири. Ако забележите загуба на стъпка, възникнала в множество от четири, това показва, че вибрациите причиняват на двигателя да загуби синхронизация или че натоварването може да е прекомерно. И обратно, ако пропуснатите стъпки не са в кратни от четири, има силна индикация, че или броят на импулса е неправилен, или електрическият шум влияе върху производителността.

Смекчаващ резонанс

Няколко стратегии могат да помогнат за смекчаване на резонансните ефекти. Най -простият подход е да се избегне изцяло работата на резонансната скорост. Тъй като 200 Hz съответства на приблизително 60 об / мин за двуфазен двигател, той не е изключително висока скорост. Повечето Стъпковият мотор S има максимална начална скорост от около 1000 импулса в секунда (PPS). Следователно, в много случаи можете да инициирате работата на двигателя със скорост, по -висока от резонансната честота.

Ако трябва да стартирате двигателя със скорост, която е под резонансната честота, важно е да се ускорите бързо през резонансния диапазон, за да сведете до минимум ефектите на вибрацията.

Намаляване на ъгъла на стъпката

Друго ефективно решение е използването на по -малък ъгъл на стъпката. По -големите ъгли на стъпката са склонни да водят до по -голямо превишаване и подправяне. Ако двигателят има кратко разстояние до пътуването, той няма да генерира достатъчно сила (въртящ момент), за да се преодолее значително. Чрез намаляване на ъгъла на стъпката, двигателят изпитва по -малко вибрации. Това е една от причините, поради които техниките за полу стъпки и микростапиране са толкова ефективни за намаляване на вибрациите.

Не забравяйте да изберете двигателя въз основа на изискванията за натоварване. Правилното оразмеряване на двигателя може да доведе до по -добра цялостна производителност.

Използване на амортисьори

Амортисьорите са друг вариант, който трябва да се вземат предвид. Тези устройства могат да бъдат монтирани на задния вал на двигателя, за да се абсорбира част от вибрационната енергия, като спомага за изглаждането на работата на вибриращ двигател по рентабилен начин.

5-фазни стъпкови двигатели

Сравнително нов напредък в Технологията на Stepper Motor  е 5-фазовият стъпка на мотора. Най-забележимата разлика между 2-фазни и 5-фазни двигатели (виж интерактивната диаграма по-долу) е броят на стълбовете на статора: 2-фазовите двигатели имат 8 полюса (4 на фаза), докато 5-фазни двигатели разполагат с 10 полюса (2 на фаза). Дизайнът на ротора е подобен на този на двуфазен двигател.

В 2-фазен двигател всяка фаза движи ротора с 1/4 зъбен стъпка, докато в 5-фазен двигател, роторът се движи 1/10 на зъбния стъпка поради дизайна му. С зъбен стъпка 7,2 °, ъгълът на стъпката за 5-фазовия двигател става 0,72 °. Тази конструкция позволява на 5-фазовия двигател да постигне 500 стъпки на революция, в сравнение с 200-фазовите двигателя на 200 стъпки на революция, осигурявайки разделителна способност, която е 2,5 пъти по-голяма от тази на двуфазния двигател.

По -високата разделителна способност води до по -малък ъгъл на стъпката, което значително намалява вибрациите. Тъй като ъгълът на стъпката на 5-фазовия двигател е 2,5 пъти по-малък от този на двуфазния двигател, той изпитва много по-ниски звънене и вибрации. И при двата типа двигатели роторът трябва да се преодолява или да се подчинява на повече от 3,6 °, за да пропусне стъпки. С ъгъла на стъпката на 5-фазовия двигател от само 0,72 °, става почти невъзможно двигателят да се преодолява или да се преодолява с такъв марж, което води до много ниска вероятност за загуба на синхронизация.

Методи на задвижване

Има четири основни метода на задвижване за Stepper Motor S:

1. Вълново задвижване (пълна стъпка)

2. 2 фази на (пълна стъпка)

3. 1-2 фази на (половин стъпка)

4. Microstep

Вълново задвижване

В диаграмата по -долу методът на задвижването на вълната е опростен, за да илюстрира нейните принципи. Всеки завой от 90 °, изобразен на илюстрацията, представлява 1,8 ° въртене на ротора в истински двигател.

В метода на задвижването на вълната, известен още като метод 1-фаза на метода, само една фаза се захранва наведнъж. Когато фазата A се активира, тя създава южен полюс, който привлича северния полюс на ротора. След това фазата е изключена и фазата на В се включва, което води до въртене на ротора 90 ° (1,8 °) и този процес продължава, като всяка фаза се захранва поотделно.

Вълновото задвижване работи с четиристепенна електрическа последователност, за да завърти двигателя.

 

2 фази на

В метода '2 на метода на задвижване и двете фази на двигателя се захранват непрекъснато.

Както е показано по -долу, всеки завой от 90 ° съответства на въртене на ротора 1,8 °. Когато и фазите на A и B се захранват като южните полюси, северният полюс на ротора е привлечен еднакво и за двата полюса, причинявайки той да се подравнява директно в средата. С напредването на последователността и фазите се активират, роторът ще се върти, за да поддържа подравняване между двата енергизирани полюса.

Методът '2 на ' работи, използвайки електрическа последователност в четири стъпки, за да завърти двигателя.

Стандартните 2-фази на Besfoc и 2-фазират моторите M '2 фази на метода на задвижване '.

Основното предимство на метода '2 на метода ' през метода '1 фаза на ' е въртящ момент. В метода '1 фаза на ' само една фаза се активира наведнъж, което води до единична единица въртящ момент, действаща върху ротора. За разлика от това, методът '2 на ' методът зарежда двете фази едновременно, произвеждайки две единици въртящ момент. Единият вектор на въртящия момент действа в позиция от 12 часа, а другият в позиция от 3 часа. Когато тези два вектора на въртящия момент се комбинират, те създават резултат от вектор под ъгъл 45 ° с величина, която е 41,4% по -голяма от тази на един вектор. Това означава, че използването на метода '2 фази на ' ни позволява да постигнем същия ъгъл на стъпката като метода '1 фаза на ', като същевременно доставяме 41% повече въртящ момент.

Петфазните двигатели обаче работят малко по-различно. Вместо да използват метода '2 фази на ', те използват метода '4 фази на '. При този подход четири от фазите се активират едновременно всеки път, когато двигателят направи стъпка.

В резултат на това петфазният двигател следва 10-стъпала електрическа последователност по време на работа.

1-2 фази на (половин стъпка)

Методът '1-2 фази на ', известен също като половин стъпка, съчетава принципите на предишните два метода. В този подход първо зареждаме фазата на А, карайки ротора да се подравнява. Докато поддържаме фазата на фазата, след това активираме фазата на В. В този момент роторът е еднакво привлечен както от полюсите, така и в подравняване в средата, което води до въртене от 45 ° (или 0,9 °). След това изключваме фазата на A, докато продължаваме да зареждаме фазата на В, което позволява на двигателя да направи друга стъпка. Този процес продължава, като се редува между енергизирането на една фаза и две фази. По този начин ние ефективно намаляваме ъгъла на стъпката наполовина, което помага за намаляване на вибрациите.

За 5-фазен двигател използваме подобна стратегия, като редуваме между 4 фази на и 5 фази на.

Режимът на половин стъпка се състои от осем стъпка електрическа последователност. В случай на петфазен двигател, използвайки метода '4-5 фази на ', моторът преминава през 20-стъпка електрическа последователност.

Microstep

(Може да се добави повече информация за MicroStepping, ако е необходимо.)

Микростапинг

MicroStepping е техника, използвана за направата на по -малки стъпки още по -фини. Колкото по -малки са стъпките, толкова по -висока е разделителната способност и толкова по -добра е характеристиките на вибрациите на двигателя. В MicroStepping фазата не е нито напълно, нито напълно изключена; Вместо това тя е частично заредена. Синусойските вълни се прилагат както за фаза А, така и на фаза В, с фазова разлика от 90 ° (или 0,9 ° в петфаза стъпка мотор ).

Когато се прилага максималната мощност към фаза А, фаза В е на нула, което води до подравняване на ротора с фаза А. Тъй като токът до фаза А намалява, токът до фаза В се увеличава, което позволява на ротора да предприеме малки стъпки към фаза Б. Този процес продължава, тъй като токът на цикли между двете фази, което води до гладко движение на микростапинг.

Въпреки това, MicroStepping представлява някои предизвикателства, главно по отношение на точността и въртящия момент. Тъй като фазите са само частично захранвани, двигателят обикновено изпитва намаление на въртящия момент от около 30%. Освен това, тъй като разликата в въртящия момент между стъпките е минимална, двигателят може да се бори за преодоляване на товар, което може да доведе до ситуации, при които на двигателя се заповядва да премести няколко стъпки, преди да започне да се движи. В много случаи включването на енкодери е необходимо за създаване на система със затворен контур, въпреки че това допринася за общата цена.

Стъпкови моторни системи

Servo Systems Servo
Systems Servo Systems
Servo Systems

Отворен цикъл

Stepper Motor S обикновено са проектирани като системи с отворен контур. В тази конфигурация импулсен генератор изпраща импулси към веригата за фазово секвениране. Фазовият секвенсор определя кои фази трябва да бъдат включени или изключени, както беше описано по -горе в методите на пълния стъпка и половината стъпка. Секвенсорът контролира FET с висока мощност, за да активира двигателя.

Въпреки това, в система с отворен контур няма проверка на позицията, което означава, че няма начин да се потвърди дали двигателят е извършил командваното движение.

Затворен цикъл

Един от най-често срещаните методи за внедряване на система със затворен контур е чрез добавяне на енкодер към задния вал на двигател с двоен вал. Енкодерът се състои от тънък диск, маркиран с линии, които се въртят между предавател и приемник. Всеки път, когато преминава линия между тези два компонента, тя генерира импулс на сигналните линии.

След това тези изходни импулси се подават обратно към контролера, което поддържа броя им. Обикновено в края на движение контролерът сравнява броя на импулсите, които изпраща на водача с броя на импулсите, получени от енкодера. Изпълнява се конкретна рутина, при която, ако двата броя се различават, системата се настройва, за да коригира разминаването. Ако съвпадението на броя, това показва, че не е възникнала грешка и движението може да продължи гладко.

Недостатъци на затворени системи

Системата със затворен контур се предлага с два основни недостатъка: цена (и сложност) и време за реакция. Включването на енкодер допринася за общия разход на системата, заедно с повишената усъвършенстване на контролера, която допринася за общите разходи. Освен това, тъй като корекциите се правят само в края на движение, това може да въведе закъснения в системата, като потенциално забавя времето за реакция.

Серво система

Алтернатива на стъпковите системи със затворен контур е серво система. Серво системите обикновено използват двигатели с нисък брой на полюсите, като позволяват високоскоростни характеристики, но липсващи присъщи възможности за позициониране. За да преобразувате серво в позиционно устройство, са необходими механизми за обратна връзка, често с помощта на енкодер или резолюция заедно с контролни контури.

В серво система двигателят се активира и деактивира, докато разделителната способност не покаже, че е достигнато определена позиция. Например, ако сервото е инструктирано да премести 100 оборота, той започва с броя на резолюцията при нула. Моторът работи, докато броят на разрешаването достигне 100 оборота, в този момент той се изключва. Ако има някакво положение на позиция, двигателят се активира отново, за да коригира позицията.

Реакцията на серво на позиционни грешки се влияе от настройката на печалбата. Настройката с висока печалба позволява на двигателя да реагира бързо на промените в грешките, докато настройката с ниска печалба води до по -бавна реакция. Въпреки това, коригирането на настройките на усилването може да въведе закъснения във времето в системата за контрол на движението, което влияе върху общата производителност.

Alphastep затворен контур стъпка на моторни системи

Alphastep е иновативен на Besfoc Разтворът на стъпковия двигател  , включващ интегриран разделител, който предлага обратна връзка с позицията в реално време. Този дизайн гарантира, че точната позиция на ротора е известна по всяко време, подобрявайки точността и надеждността на системата.

Alphastep затворен контур стъпка на моторни системи

Драйверът Alphastep разполага с входен брояч, който проследява всички импулси, изпратени до устройството. Едновременно с това обратната връзка от резолюцията е насочена към брояч на позиция на ротора, което позволява непрекъснато наблюдение на позицията на ротора. Всякакви несъответствия се записват в брояч на отклонение.

Обикновено двигателят работи в режим на отворен контур, генерирайки вектори на въртящия момент, за да следва моторът. Ако обаче броячът на отклонение показва несъответствие, по -голямо от ± 1,8 °, фазовият секвенсор активира вектора на въртящия момент в горната част на кривата на изместване на въртящия момент. Това генерира максимален въртящ момент, за да пренасочи ротора и да го върне в синхронизма. Ако двигателят е изключен с няколко стъпки, секвенсорът зарежда множество вектори на въртящия момент във високия край на кривата на изместване на въртящия момент. Шофьорът може да се справи с условията на претоварване до 5 секунди; Ако не успее да възстанови синхронизма в този период от време, се задейства повреда и се издава аларма.

Забележителна характеристика на системата Alphastep е способността му да прави корекции в реално време за всякакви пропуснати стъпки. За разлика от традиционните системи, които чакат до края на преместването, за да коригират всички грешки, драйверът Alphastep предприема коригиращи действия веднага щом роторът падне извън обхвата на 1,8 °. След като роторът се върне в рамките на тази граница, драйверът се връща към отворен режим на контур и възобновява подходящите фазови енергии.

Придружаващата графика илюстрира кривата на изместване на въртящия момент, подчертавайки работните режими на системата - отворен цикъл и затворен цикъл. Кривата на изместване на въртящия момент представлява въртящия момент, генериран от една фаза, постигайки максимален въртящ момент, когато позицията на ротора се отклонява с 1,8 °. Стъпка може да се пропусне само ако роторът се превишава с повече от 3,6 °. Тъй като водачът поема контрола върху вектора на въртящия момент всеки път, когато отклонението надвишава 1,8 °, двигателят е малко вероятно да пропусне стъпки, освен ако не изпита претоварване с продължителност повече от 5 секунди.

Точност на стъпката на Alphastep

Много хора погрешно вярват, че точността на стъпката на мотора на Alphastep е ± 1,8 °. В действителност Alphastep има точност на стъпката от 5 дъгови минути (0,083 °). Шофьорът управлява векторите на въртящия момент, когато роторът е извън обхвата на 1,8 °. След като роторът попадне в този диапазон, зъбите на ротора се изравняват точно с генерирания вектор на въртящия момент. Alphastep гарантира, че правилният зъб се подравнява с активния вектор на въртящия момент.

Серията Alphastep се предлага в различни версии. BESFOC предлага както модели с кръгъл вал, така и с множество съотношения на предавките, за да се подобри разделителната способност и въртящия момент, или за да се сведе до минимум отразената инерция. Повечето версии могат да бъдат оборудвани с магнитна спирачка, безопасна за неуспех. Освен това Besfoc предоставя 24 VDC версия, наречена ASC Series.

Заключение

В заключение, Stepper Motors са много подходящи за позициониране на приложения. Те позволяват прецизен контрол както на разстоянието, така и на скоростта, просто чрез промяна на броя на импулса и честотата. Техният голям брой на полюсите позволява точност, дори когато работи в режим на отворен контур. Когато е правилно оразмерено за конкретно приложение, a Стъпковият мотор няма да пропусне стъпки. Освен това, тъй като те не изискват отзиви за позиция, Stepper Motors са рентабилно решение.