Hybrid steppermotorproducent i Kina - BESFOC

Introduktion af steppermotor

Hvad er en steppermotor？

EN Steppermotor er en type elektrisk motor, der bevæger sig i præcise, faste trin i stedet for kontinuerligt roterende som en almindelig motor. Det bruges ofte i applikationer, hvor præcis positionskontrol er påkrævet, såsom 3D -printere, CNC -maskiner, robotik og kameraplatforme.

Trinmotorer er en type elektrisk motor, der omdanner elektrisk energi til rotationsbevægelse med bemærkelsesværdig præcision. I modsætning til almindelige elektriske motorer, der giver kontinuerlig rotation, vender steppermotorer diskrete trin, hvilket gør dem ideelle til applikationer, der kræver nøjagtig placering.

Hver puls af elektricitet, der sendes til en trinmotor fra dens driver, resulterer i en præcis bevægelse - hver puls svarer til et specifikt trin. Den hastighed, hvormed motoren roterer direkte, korrelerer med hyppigheden af ​​disse impulser: jo hurtigere pulserne sendes, jo hurtigere rotationen er.

En af de vigtigste fordele ved Stepper Motor S er deres lette kontrol. De fleste chauffører opererer med 5-volt pulser, kompatible med almindelige integrerede kredsløb. Du kan enten designe et kredsløb til at generere disse pulser eller bruge en pulsgenerator fra virksomheder som BESFOC.

På trods af deres lejlighedsvise unøjagtigheder - standarde steppermotorer har en nøjagtighed på ca. ± 3 bue minutter (0,05 °) - disse fejl akkumuleres ikke med flere trin. For eksempel, hvis en standard trinmotor foretager et trin, roterer den 1,8 ° ± 0,05 °. Selv efter en million trin er den samlede afvigelse stadig kun ± 0,05 °, hvilket gør dem pålidelige for præcise bevægelser over lange afstande.

Derudover er steppermotorer kendt for deres hurtige respons og acceleration på grund af deres lave rotorinerti, hvilket giver dem mulighed for hurtigt at opnå høje hastigheder. Dette gør dem særlig velegnet til applikationer, der kræver korte, hurtige bevægelser.

Hvordan fungerer en steppermotor?

EN Steppermotor fungerer ved at dele en fuld rotation i et antal lige store trin. Den bruger elektromagneter til at skabe bevægelse i små, kontrollerede trin.

1. inde i steppermotoren

En steppermotor har to hoveddele:

• Stator - Den stationære del med spoler (elektromagneter).

• Rotor - Den roterende del, ofte en magnet eller lavet af jern.

2. bevægelse af magnetiske felter

• Når elektrisk strøm strømmer gennem statorspolerne, skaber den magnetiske felter.

• Disse felter tiltrækker rotoren.

• Ved at tænde og slukke spolerne i en bestemt sekvens trækkes rotoren trin for trin i en cirkulær bevægelse.

3. trin-for-trin rotation

• Hver gang en spole er energisk, bevæger rotoren sig med en lille vinkel (kaldet et trin).

• For eksempel, hvis en motor har 200 trin pr. Revolution, bevæger hvert trin rotoren 1,8 °.

• Motoren kan rotere fremad eller bagud afhængigt af rækkefølgen af ​​pulser, der sendes til spolerne.

4. kontrolleret af en chauffør

• EN Steppermotordriver sender elektriske impulser til motorspolerne.

• Jo flere pulser, jo mere drejer motoren.

• Mikrokontrollere (som Arduino eller Raspberry Pi) kan kontrollere disse drivere for at flytte motoren nøjagtigt.

Stepper Motor System

Illustrationen nedenfor viser et standard trinmotorsystem, der består af flere vigtige komponenter, der fungerer sammen. Ydelsen af ​​hvert element påvirker systemets overordnede funktionalitet.

1. Computer eller PLC:

I hjertet af systemet er computeren eller den programmerbare Logic Controller (PLC). Denne komponent fungerer som hjernen og kontrollerer ikke kun steppermotoren, men også hele maskinen. Det kan udføre forskellige opgaver, såsom at hæve en elevator eller flytte et transportbånd. Afhængig af den nødvendige kompleksitet kan denne controller variere fra en sofistikeret pc eller PLC til en simpel operatør -trykknap.

2. indekser eller PLC -kort:

Dernæst er indekser- eller PLC -kortet, der kommunikerer specifikke instruktioner til steppermotor . Det genererer det krævede antal pulser til bevægelse og justerer pulsfrekvensen for at kontrollere acceleration, hastighed og deceleration af motoren. Indekseren kan enten være en selvstændig enhed, som BESFOC, eller et pulsgeneratorkort, der tilsluttes en PLC. Uanset dens form er denne komponent afgørende for motorens drift.

3. Motor Driver:

Den motoriske driver består af fire nøgledele:

• Logik til fasekontrol: Denne logiske enhed modtager pulser fra indekseren og bestemmer, hvilken fase af motoren der skal aktiveres. Energisering af faserne skal følge en bestemt sekvens for at sikre korrekt motorisk drift.

• Logisk strømforsyning: Dette er en lavspændingsforsyning, der driver de integrerede kredsløb (ICS) inden for føreren, der typisk fungerer omkring 5 volt, baseret på chipsættet eller design.

• Motor strømforsyning: Denne forsyning giver den nødvendige spænding til strømmen motoren, normalt omkring 24 VDC, selvom den kan være højere afhængigt af applikationen.

• Strømforstærker: Denne komponent består af transistorer, der gør det muligt for strøm at strømme gennem de motoriske faser. Disse transistorer er tændt og slukket i den rigtige rækkefølge for at lette motorens bevægelse.

4. belastning:

Endelig arbejder alle disse komponenter sammen for at flytte belastningen, som kan være en blyskrue, en disk eller et transportbånd, afhængigt af den specifikke anvendelse.

Typer af steppermotorer

Der er tre primære typer steppermotorer:

Variabel modvilje (VR) Stepper Motors

Disse motorer har tænder på rotoren og statoren, men inkluderer ikke en permanent magnet. Som et resultat mangler de detentmoment, hvilket betyder, at de ikke holder deres position, når de ikke er energiske.

Permanent magnet (PM) Stepper Motors

PM -steppermotorer har en permanent magnet på rotoren, men har ikke tænder. Mens de typisk udviser mindre præcision i trinvinkler, giver de detentmoment, hvilket giver dem mulighed for at opretholde position, når strømmen er slukket.

Hybrid steppermotorer

BESFOC specialiserer sig udelukkende i hybrid steppermotor s. Disse motorer smelter sammen de magnetiske egenskaber for permanente magneter med den tandede design af variable modvilje motorer. Rotoren er aksialt magnetiseret, hvilket betyder, at den øverste halvdel i en typisk konfiguration er en nordpol, og den nederste halvdel er en sydpol.

Rotoren består af to tandede kopper, der hver har 50 tænder. Disse kopper modregnes med 3,6 °, hvilket muliggør præcis placering. Når du ses ovenfra, kan du se, at en tand på Nordpolskopen stemmer overens med en tand på Sydpolskopen, hvilket skaber et effektivt gearingssystem.

Hybrid trinmotorer opererer på en to-fase konstruktion, hvor hver fase indeholder fire poler, der er 90 ° fra hinanden. Hver pol i en fase er såret, således at poler 180 ° fra hinanden har den samme polaritet, mens polariteter er modsat for disse 90 ° fra hinanden. Ved at vende strømmen i enhver fase kan polariteten af ​​den tilsvarende statorstang også vendes, hvilket gør det muligt for motoren at omdanne enhver statorstang til en nord- eller sydpol.

Rotoren af ​​stepmotoren har 50 tænder med en tonehøjde på 7,2 ° mellem hver tand. Efterhånden som motoren fungerer, kan tilpasningen af ​​rotortænderne med statortænderne variere-specifikt kan den modregnes af tre fjerdedele af en tandhøjde, en halv tandbane eller en fjerdedel af en tandbane. Når motoren er trin, tager den naturligvis den korteste sti til at tilpasse sig selv, hvilket betyder en bevægelse på 1,8 ° pr. Trin (siden 1/4 af 7,2 ° er lig med 1,8 °).

Drejningsmoment og nøjagtighed i Steppermotor er påvirket af antallet af poler (tænder). Generelt fører et højere stangtælling til forbedret drejningsmoment og nøjagtighed. BESFOC tilbyder 'High Resolution ' Stepper Motors, som har halvdelen af ​​tandhøjden på deres standardmodeller. Disse rotorer med høj opløsning har 100 tænder, hvilket resulterer i en vinkel på 3,6 ° mellem hver tand. Med denne opsætning svarer en bevægelse på 1/4 af en tandhøjde til et mindre trin på 0,9 °.

Som et resultat giver modellerne 'High Resolution ' dobbeltopløsning af standardmotorer og opnå 400 trin pr. Revolution sammenlignet med 200 trin pr. Revolution i standardmodellerne. Mindre trinvinkler fører også til lavere vibrationer, da hvert trin er mindre udtalt og mere gradvis.

Struktur

Diagrammet nedenfor illustrerer et tværsnit af en 5-fase steppermotor. Denne motor består primært af to hoveddele: statoren og rotoren. Selve rotoren består af tre komponenter: rotorkop 1, rotorkop 2 og en permanent magnet. Rotoren magnetiseres i den aksiale retning; For eksempel, hvis Rotor Cup 1 er betegnet som Nordpolen, vil Rotor Cup 2 være Sydpolen.

Statoren har 10 magnetiske poler, der hver er udstyret med små tænder og tilsvarende viklinger. Disse viklinger er designet således, at hver er forbundet til viklingen af ​​dens modsatte pol. Når strømmen strømmer gennem et par viklinger, forbinder polerne, de forbinder magnetiserer i samme retning - enten nord eller syd.

Hvert modstridende par poler danner en fase af motoren. I betragtning af at der i alt er 10 magnetiske poler, resulterer dette i fem forskellige faser inden for denne 5-fase steppermotor.

Det er vigtigt, at hver rotorkop har 50 tænder langs deres ydre omkreds. Tænderne på Rotor Cup 1 og Rotor Cup 2 modregnes mekanisk fra hinanden med en halv tandbane, hvilket muliggør præcis justering og bevægelse under drift.

Hastighedsmoment

At forstå, hvordan man læser en hastighedsmomentkurve, er afgørende, da den giver indsigt i, hvad en motor er i stand til at opnå. Disse kurver repræsenterer ydelseskarakteristika for en specifik motor, når de er parret med en bestemt driver. Når motoren er operationel, påvirkes dens drejningsmomentudgang af drevtypen og den påførte spænding. Som et resultat kan den samme motor udvise markant forskellige hastighedsmomentkurver afhængigt af den anvendte driver.

BESFOC leverer disse hastighedsmomentkurver som reference. Hvis du bruger en motor med en driver, der har lignende spænding og aktuelle ratings, kan du forvente sammenlignelig ydelse. For en interaktiv oplevelse henvises til hastighedsmomentkurven nedenfor:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

For at betjene i regionen mellem udtræk og udtræksmoment skal motoren oprindeligt starte i start/stop-regionen. Når motoren begynder at køre, øges pulshastigheden gradvist, indtil den ønskede hastighed opnås. For at stoppe motoren reduceres hastigheden derefter, indtil den falder under indtrækkemomentkurven.

Moment er direkte proportionalt med strømmen, og antallet af ledninger drejer i motoren. For at øge drejningsmomentet med 20%skal strømmen også øges med ca. 20%. Omvendt, for at reducere drejningsmomentet med 50%, skal strømmen reduceres med 50%.

På grund af magnetisk mætning er der imidlertid ingen fordel ved at øge strømmen ud over det dobbelte af den nominelle strøm, da ud over dette punkt yderligere øges ikke øget drejningsmoment. Arbejder på omkring ti gange den nominelle strøm udgør risikoen for at afmagnetisere rotoren.

Alle vores motorer er udstyret med klasse B -isolering, som kan modstå temperaturer op til 130 ° C, før isoleringen begynder at nedbrydes. For at sikre lang levetid anbefaler vi at opretholde en temperaturforskel på 30 ° C indefra til ydersiden, hvilket betyder, at den udvendige kabinetemperatur ikke bør overstige 100 ° C.

Induktans spiller en betydelig rolle i højhastighedsmomentpræstation. Det forklarer, hvorfor motorer ikke udviser uendelige høje niveauer af drejningsmoment. Hver vikling af motoren har forskellige værdier for induktans og modstand. Induktansen målt i Henrys, divideret med modstanden i ohm, resulterer i en tidskonstant (på få sekunder). Denne gang angiver konstant, hvor lang tid det tager for spolen at nå 63% af sin nominelle strøm. For eksempel, hvis motoren er klassificeret til 1 amp, når en tidskonstant efter en tid, når spolen ca. 0,63 ampere. Det tager typisk cirka fire til fem tidskonstanter for spolen for at nå fuld strøm (1 amp). Da drejningsmomentet er proportionalt med strømmen, hvis strømmen kun når 63%, vil motoren producere ca. 63% af sit maksimale drejningsmoment efter en tidskonstant.

Ved lave hastigheder er denne forsinkelse i den nuværende opbygning ikke et problem, da strømmen effektivt kan komme ind og forlade spolerne hurtigt, så motoren kan levere sin nominelle drejningsmoment. Ved høje hastigheder kan strømmen imidlertid ikke stige hurtigt nok før de næste fasekontakter, hvilket resulterer i reduceret drejningsmoment.

Driverspænding påvirkning

Driverspænding påvirker en højhastighedsydelse væsentligt steppermotor . Et højere forhold mellem drevspænding og motorspænding fører til forbedrede højhastighedsfunktioner. Dette skyldes, at forhøjede spændinger tillader strøm at strømme hurtigere ind i viklingerne end den tidligere diskuterede 63% tærskel.

Vibrationer

Når en stepmotor overgår fra det ene trin til det næste, stopper rotoren ikke øjeblikkeligt ved målpositionen. I stedet bevæger det sig forbi den endelige position, trækkes derefter tilbage, overskrider i den modsatte retning og fortsætter med at svinge frem og tilbage, indtil den til sidst stopper. Dette fænomen, benævnt 'Ringing, ' forekommer med hvert trin, som motoren tager (se det interaktive diagram nedenfor). Ligesom en bungee -ledning, bærer rotorens momentum den ud over sit stoppunkt, hvilket får den til at 'bounce ', før den bosætter sig i hvile. I mange tilfælde instrueres motoren imidlertid om at flytte til det næste trin, før den er stoppet fuldt ud.

Nedenstående grafer illustrerer ringende opførsel af en steppermotor under forskellige belastningsbetingelser. Når motoren er losset, udviser den betydelig ringning, hvilket oversættes til øget vibration. Denne overdreven vibration kan føre til, at motoren stopper, når den enten er aflæst eller let belastet, da den kan miste synkronisering. Derfor er det vigtigt at altid teste en steppermotor med en passende belastning.

De to andre grafer viser motorens ydelse, når de indlæses. Korrekt indlæsning af motoren hjælper med at stabilisere dens drift og reducere vibrationer. Ideelt set skal belastningen kræve mellem 30% til 70% af motorens maksimale drejningsmomentudgang. Derudover skal inerti -forholdet mellem belastningen og rotoren falde mellem 1: 1 og 10: 1. For kortere og hurtigere bevægelser foretrækkes det, at dette forhold er tættere på 1: 1 til 3: 1.

Hjælp fra Besfoc

BESFOCs applikationsspecialister og ingeniører er tilgængelige for at hjælpe med korrekt motorstørrelse.

Resonans og vibration

EN Steppermotor vil opleve markant øgede vibrationer, når inputpulsfrekvensen falder sammen med dens naturlige frekvens, et fænomen kendt som resonans. Dette forekommer ofte omkring 200 Hz. Ved resonans amplificeres overskridelsen og undershooting af rotoren kraftigt, hvilket øger sandsynligheden for manglende trin. Mens den specifikke resonansfrekvens kan variere med belastningskinnering, svæver den typisk omkring 200 Hz.

Trin tab i 2-fase motorer

2-fase steppermotorer kan kun gå glip af trin i grupper på fire. Hvis du bemærker trintab, der forekommer i multipla på fire, indikerer det, at vibrationer får motoren til at miste synkronisering, eller at belastningen kan være overdreven. Omvendt, hvis ubesvarede trin ikke er i multipla på fire, er der en stærk indikation af, at enten pulsantallet er forkert eller elektrisk støj påvirker ydelsen.

Afbødende resonans

Flere strategier kan hjælpe med at afbøde resonanseffekter. Den enkleste tilgang er at undgå at operere i resonanshastigheden helt. Siden 200 Hz svarer til ca. 60 o / min for en 2-faset motor, er det ikke en ekstremt høj hastighed. Mest Steppermotor har en maksimal starthastighed på ca. 1000 pulser pr. Sekund (PPS). Derfor kan du i mange tilfælde starte motordriften med en hastighed, der er højere end resonansfrekvensen.

Hvis du har brug for at starte motoren med en hastighed, der er under resonansfrekvensen, er det vigtigt at accelerere hurtigt gennem resonansområdet for at minimere virkningerne af vibrationer.

Reduktion af trinvinkel

En anden effektiv løsning er at bruge en mindre trinvinkel. Større trinvinkler har en tendens til at resultere i større overskridelse og understed. Hvis motoren har en kort afstand til at rejse, genererer den ikke nok kraft (drejningsmoment) til at overskyde markant. Ved at reducere trinvinklen oplever motoren mindre vibrationer. Dette er en af ​​grundene til, at halvstegn og mikrosteproduktionsteknikker er så effektive til at reducere vibrationer.

Sørg for at vælge motoren baseret på belastningskravene. Korrekt motorstørrelse kan føre til bedre samlet ydelse.

Brug af spjæld

Dæmpere er en anden mulighed at overveje. Disse enheder kan monteres på motorens bagaksel for at absorbere noget af vibrationsenergien, hvilket hjælper med at udjævne driften af ​​en vibrerende motor på en omkostningseffektiv måde.

5-fase steppermotorer

En relativt ny fremgang i Stepper-motorisk  teknologi er 5-fase steppermotoren. Den mest bemærkelsesværdige forskel mellem 2-fase- og 5-fase motorer (se det interaktive diagram nedenfor) er antallet af statorstænger: 2-fase motorer har 8 poler (4 pr. Fase), mens 5-fase motorer har 10 poler (2 pr. Fase). Rotordesignet ligner det for en 2-faset motor.

I en 2-faset motor bevæger hver fase rotoren med 1/4 tandhøjde, mens rotoren i en 5-faset motor bevæger sig 1/10 af en tandhøjde på grund af dens design. Med en tandhøjde på 7,2 ° bliver trinvinklen for 5-fasemotoren 0,72 °. Denne konstruktion giver 5-fase-motoren mulighed for at opnå 500 trin pr. Revolution sammenlignet med 2-fase motorens 200 trin pr. Revolution, hvilket giver en opløsning, der er 2,5 gange større end for 2-fasemotoren.

En højere opløsning fører til en mindre trinvinkel, hvilket reducerer vibrationer markant. Da trinvinklen for 5-fasemotoren er 2,5 gange mindre end den for 2-fasemotoren, oplever den meget lavere ringning og vibrationer. I begge motortyper skal rotoren overskride eller undersøge under 3,6 ° for at gå glip af trin. Med 5-faset motorens trinvinkel på kun 0,72 °, bliver det næsten umuligt for motoren at overskride eller undersøge ved en sådan margin, hvilket resulterer i en meget lav sandsynlighed for at miste synkronisering.

Drivemetoder

Der er fire primære drevmetoder til steppermotor s:

1. Wave Drive (fuldt trin)

2. 2 faser på (fuldt trin)

3. 1-2 faser på (halvt trin)

4. Mikrostep

Wave Drive

I nedenstående diagram forenkles bølgedrevsmetoden for at illustrere dens principper. Hver 90 ° -rejser, der er afbildet i illustrationen, repræsenterer 1,8 ° rotorrotation i en reel motor.

I bølgedrevsmetoden, også kendt som 1-fase på metoden, er kun en fase energisk ad gangen. Når A -fasen aktiveres, skaber den en sydpol, der tiltrækker rotorens nordpol. Derefter er A -fasen slukket, og B -fasen er tændt, hvilket får rotoren til at rotere 90 ° (1,8 °), og denne proces fortsætter med, at hver fase aktiveres individuelt.

Wave Drive fungerer med en fire-trins elektrisk sekvens for at rotere motoren.

 

2 faser på

I '2 -faserne på ' drevmetoden er begge faser af motoren kontinuerligt energisk.

Som illustreret nedenfor svarer hver 90 ° drejning til en 1,8 ° rotorrotation. Når både A- og B -faser aktiveres som sydpoler, tiltrækkes rotorens nordpol lige til begge poler, hvilket får den til at justere direkte i midten. Efterhånden som sekvensen skrider frem, og faserne aktiveres, roterer rotoren for at opretholde justering mellem de to energiske poler.

Metoden '2 faser på ' fungerer ved hjælp af en fire-trins elektrisk sekvens til at rotere motoren.

BESFOCs standard 2-fase og 2-fase M-type motorer bruger denne '2-faser på ' drevmetode.

Den største fordel ved '2 -faserne på ' -metoden over '1 -fasen på ' -metoden er drejningsmoment. I '1 -fasen på ' -metoden aktiveres kun en fase ad gangen, hvilket resulterer i en enkelt enhed af drejningsmoment, der virker på rotoren. I modsætning hertil giver metoden '2 faser på ' -metoden begge faser samtidigt og producerer to enheder med drejningsmoment. Den ene drejningsmomentvektor fungerer på kl. 12 og den anden på klokken 3. Når disse to drejningsmomentvektorer kombineres, skaber de en resulterende vektor i en 45 ° vinkel med en størrelse, der er 41,4% større end for en enkelt vektor. Dette betyder, at brug af '2 -faserne på ' -metoden giver os mulighed for at opnå den samme trinvinkel som '1 -fasen på ' -metoden, mens vi leverer 41% mere drejningsmoment.

Fem-fase motorer fungerer imidlertid noget anderledes. I stedet for at anvende metoden '2 faser på ', bruger de '4 -faserne på ' -metoden. I denne tilgang aktiveres fire af faserne samtidigt hver gang motoren tager et skridt.

Som et resultat følger den fem-fase-motor en 10-trins elektrisk sekvens under drift.

1-2 faser på (halvt trin)

Metoden '1-2 faser på ', også kendt som halvt trin, kombinerer principperne for de to foregående metoder. I denne tilgang giver vi først en fase, der får rotoren til at justere. Mens vi holder A -fasen energisk, aktiverer vi derefter B -fasen. På dette tidspunkt tiltrækkes rotoren lige for begge poler og justeres i midten, hvilket resulterer i en rotation på 45 ° (eller 0,9 °). Dernæst slukker vi A -fasen, mens vi fortsætter med at give B -fasen energi, hvilket giver motoren mulighed for at tage endnu et skridt. Denne proces fortsætter, skiftevis mellem energisk en fase og to faser. Ved at gøre dette skærer vi effektivt trinvinklen i halvdelen, hvilket hjælper med at reducere vibrationer.

For en 5-fase motor anvender vi en lignende strategi ved at skifte mellem 4 faser på og 5 faser på.

Halvtrinstilstand består af en otte-trins elektrisk sekvens. I tilfælde af en femfaset motor ved hjælp af '4-5 faser på ' -metoden går motoren gennem en 20-trins elektrisk sekvens.

Mikrostep

(Mere information kan tilføjes om mikrostepning om nødvendigt.)

Mikrostepning

Microstepning er en teknik, der bruges til at gøre mindre trin endnu finere. Jo mindre trin er, jo højere opløsning og jo bedre er motorens vibrationsegenskaber. Ved mikrostepning er en fase hverken fuldt ud eller fuldt ud; I stedet er det delvist energisk. Sine bølger påføres både fase A og fase B med en faseforskel på 90 ° (eller 0,9 ° i en femfaset steppermotor ).

Når den maksimale effekt påføres til fase A, er fase B ved nul, hvilket får rotoren til at justere med fase A., når strømmen til fase A falder, øges strømmen til fase B, hvilket gør det muligt for rotoren at tage små trin mod fase B. Denne proces fortsætter, når de nuværende cyklusser mellem de to faser, hvilket resulterer i glat mikrosteppingbevægelse.

Imidlertid udgør mikrostepping nogle udfordringer, hovedsageligt med hensyn til nøjagtighed og drejningsmoment. Da faserne kun delvist er energiske, oplever motoren typisk en drejningsmomentreduktion på ca. 30%. Fordi momentforskellen mellem trin er minimal, kan motoren muligvis kæmpe for at overvinde en belastning, hvilket kan resultere i situationer, hvor motoren er kommanderet til at flytte flere trin, før den faktisk begynder at bevæge sig. I mange tilfælde er det nødvendigt at inkorporere kodere for at oprette et lukket sløjfe-system, skønt dette tilføjer de samlede omkostninger.

Stepper motoriske systemer

Åbne loop -systemer
lukkede loop -systemer
Servo -systemer

Åben loop

Steppermotor er typisk designet som åbne loop -systemer. I denne konfiguration sender en pulsgenerator impulser til fasesekventeringskredsløbet. Fasesekvensen bestemmer, hvilke faser der skal tændes eller slukkes, som tidligere beskrevet i de fulde trin og halve trin -metoder. Sequencer styrer højeffekten FET'er for at aktivere motoren.

I et åbent loop -system er der imidlertid ingen verifikation af position, hvilket betyder, at der ikke er nogen måde at bekræfte, om motoren har udført den befalede bevægelse.

Lukket loop

En af de mest almindelige metoder til implementering af et lukket loop-system er ved at tilføje en koder til bagakslen på en dobbelt-akkspartet motor. Koderen består af en tynd skive markeret med linjer, der roterer mellem en sender og en modtager. Hver gang en linje passerer mellem disse to komponenter, genererer den en puls på signallinjerne.

Disse outputpulser føres derefter tilbage til controlleren, der holder en tælling af dem. I slutningen af ​​en bevægelse sammenligner controlleren typisk antallet af pulser, den sendte til føreren med antallet af pulser modtaget fra koden. En specifik rutine udføres, hvor systemet er forskellige, hvis de to tællinger er forskellige, for at korrigere uoverensstemmelsen. Hvis tællingerne stemmer overens, indikerer det, at der ikke er sket nogen fejl, og bevægelse kan fortsætte glat.

Ulemper ved lukkede loop -systemer

Det lukkede sløjfe-system leveres med to hoved ulemper: omkostninger (og kompleksitet) og responstid. Inkluderingen af ​​en koder tilføjer den samlede udgift af systemet sammen med den øgede raffinement af controlleren, hvilket bidrager til de samlede omkostninger. Fordi korrektioner kun foretages i slutningen af ​​en bevægelse, kan dette indføre forsinkelser i systemet, hvilket potentielt bremser responstider.

Servo -system

Et alternativ til lukket sløjfe-trin-systemer er et servosystem. Servosystemer bruger typisk motorer med et lavt stangtælling, der muliggør højhastighedsydelse, men mangler iboende positioneringsevne. For at konvertere en servo til en positionsindretning er der behov for feedbackmekanismer, ofte ved hjælp af en koder eller opløsning sammen med kontrolsløjfer.

I et servosystem aktiveres og deaktiveres motoren, indtil resolver indikerer, at der er nået en specificeret position. For eksempel, hvis servoen bliver bedt om at flytte 100 revolutioner, begynder den med resolvertællingen på Zero. Motoren løber, indtil resolvertællingen når 100 revolutioner, på hvilket tidspunkt den slukker. Hvis der er noget positionsskifte, genaktiveres motoren for at korrigere positionen.

Servoens respons på positionsfejl påvirkes af en forstærkningsindstilling. En indstilling med høj forstærkning giver motoren mulighed for hurtigt at reagere på ændringer i fejl, mens en indstilling med lav forstærkning resulterer i en langsommere respons. Imidlertid kan justering af forstærkningsindstillinger indføre tidsforsinkelser i bevægelseskontrolsystemet, hvilket påvirker den samlede ydelse.

Alphastep lukket loop stepper motorsystemer

Alphastep er BESFOCs innovative Stepper Motor  Solution, der indeholder en integreret opløsning, der tilbyder feedback i realtid. Dette design sikrer, at rotorens nøjagtige placering til enhver tid er kendt, hvilket forbedrer systemets præcision og pålidelighed.

Alphastep lukket loop stepper motorsystemer

Alphastep -driveren har en inputdæller, der sporer alle pulser, der sendes til drevet. Samtidig ledes feedback fra resolveren til en rotorpositionstæller, hvilket muliggør kontinuerlig overvågning af rotorens position. Eventuelle uoverensstemmelser registreres i en afvigelsestæller.

Motoren fungerer typisk i åben sløjfe -tilstand og genererer drejningsmomentvektorer, som motoren skal følge. Men hvis afvigelsestælleren indikerer en uoverensstemmelse større end ± 1,8 °, aktiverer fasesekvensen momentvektoren ved det øverste afsnit af drejningsmomentforskydningskurven. Dette genererer maksimalt drejningsmoment for at tilpasse rotoren og bringe den tilbage i synkronisme. Hvis motoren er slukket med flere trin, giver sequenceren flere drejningsmomentvektorer i den høje ende af drejningsmomentfortrængningskurven. Driveren kan håndtere overbelastningsbetingelser i op til 5 sekunder; Hvis det ikke gendanner synkronisme inden for denne tidsramme, udløses en fejl, og der udstedes en alarm.

Et bemærkelsesværdigt træk ved Alphastep-systemet er dets evne til at foretage korrektioner i realtid for eventuelle ubesvarede trin. I modsætning til traditionelle systemer, der venter til slutningen af ​​en bevægelse for at rette eventuelle fejl, tager alfastep -driveren korrigerende handlinger, så snart rotoren falder uden for 1,8 ° -området. Når rotoren er tilbage inden for denne grænse, vender føreren tilbage til at åbne loop -tilstand og genoptager de relevante fase -energisationer.

Den ledsagende graf illustrerer drejningsmomentfortrængningskurven og fremhæver systemets operationelle tilstande - åbent loop og lukket sløjfe. Momentfortrængningskurven repræsenterer det drejningsmoment, der genereres af en enkelt fase, hvilket opnår maksimalt drejningsmoment, når rotorpositionen afviger med 1,8 °. Et trin kan kun gå glip af, hvis rotoren overskrider med mere end 3,6 °. Fordi føreren tager kontrol over drejningsmomentvektoren, når afvigelsen overstiger 1,8 °, er det usandsynligt, at motoren vil gå glip af trin, medmindre den oplever en overbelastning, der varer mere end 5 sekunder.

Trinnøjagtighed af alfastep

Mange mennesker tror fejlagtigt, at trinnøjagtigheden af ​​alfastep -motoren er ± 1,8 °. I virkeligheden har alfastep en trinnøjagtighed på 5 bue minutter (0,083 °). Driveren administrerer drejningsmomentvektorerne, når rotoren er uden for 1,8 ° -området. Når rotoren falder inden for dette interval, justeres rotortænderne nøjagtigt med, at drejningsmomentvektoren genereres. Alfastep sikrer, at den korrekte tand er på linje med den aktive drejningsmomentvektor.

Alphastep -serien findes i forskellige versioner. BESFOC tilbyder både rundskaft og gearede modeller med flere gearforhold for enten at forbedre opløsningen og drejningsmomentet eller for at minimere reflekteret inerti. De fleste versioner kan være udstyret med en fejlsikker magnetisk bremse. Derudover leverer BESFOC en 24 VDC -version kaldet ASC -serien.

Konklusion

Afslutningsvis er steppermotorer meget egnede til placering af applikationer. De giver mulighed for præcis kontrol af både afstand og hastighed ved blot at variere pulsantal og hyppighed. Deres høje stangtælling muliggør nøjagtighed, selv når du fungerer i åben loop -tilstand. Når det er korrekt dimensioneret til en bestemt applikation, a Steppermotor vil ikke gå glip af trin. Fordi de ikke har brug for positionsfeedback, er Stepper Motors desuden en omkostningseffektiv løsning.