Vaatamised: 0 Autor: saidi toimetaja Avaldamisaeg: 2025-04-18 Päritolu: Sait
A samm-mootor on teatud tüüpi elektrimootor, mis liigub täpsete ja fikseeritud sammudega, mitte ei pöörle pidevalt nagu tavaline mootor. Seda kasutatakse tavaliselt rakendustes, kus on vaja täpset asukoha juhtimist, nagu 3D-printerid, CNC-masinad, robootika ja kaameraplatvormid.
Sammmootorid on teatud tüüpi elektrimootorid, mis muudavad elektrienergia märkimisväärse täpsusega pöörlevaks liikumiseks. Erinevalt tavalistest elektrimootoritest, mis pakuvad pidevat pöörlemist, pöörlevad samm-mootorid diskreetsete sammudena, muutes need ideaalseks rakenduste jaoks, mis nõuavad täpset positsioneerimist.
Iga elektriimpulss, mis juhilt samm-mootorile saadetakse, annab täpse liikumise – iga impulss vastab konkreetsele sammule. Mootori pöörlemiskiirus on otseselt korrelatsioonis nende impulsside sagedusega: mida kiiremini impulsse saadetakse, seda kiirem on pöörlemine.
Üks peamisi eeliseid samm-mootor s on nende lihtne juhtimine. Enamik draivereid töötab 5-voldiste impulssidega, mis ühilduvad tavaliste integraallülitustega. Saate nende impulsside genereerimiseks kujundada vooluringi või kasutada selliste ettevõtete impulsigeneraatorit nagu BesFoc.
Vaatamata nende aeg-ajalt esinevatele ebatäpsustele – standardsete samm-mootorite täpsus on umbes ± 3 kaareminutit (0,05°) – ei kogune need vead mitme sammuga. Näiteks kui tavaline samm-mootor teeb ühe astme, pöörleb see 1,8° ± 0,05°. Isegi pärast miljonit sammu on koguhälve endiselt vaid ± 0,05°, mis muudab need usaldusväärseks täpseks liikumiseks pikkadel vahemaadel.
Lisaks on samm-mootorid tuntud oma kiire reageerimise ja kiirenduse poolest tänu madalale rootori inertsile, võimaldades neil kiiresti saavutada suuri kiirusi. See muudab need eriti sobivaks rakenduste jaoks, mis nõuavad lühikesi ja kiireid liigutusi.
A samm-mootor töötab, jagades täispöörde mitmeks võrdseks sammuks. See kasutab elektromagneteid, et tekitada liikumist väikeste, kontrollitud sammudega.
Sammmootoril on kaks põhiosa:
Staator – mähistega statsionaarne osa (elektromagnetid).
Rootor – pöörlev osa, sageli magnet või rauast.
Kui elektrivool liigub läbi staatori poolide, tekitab see magnetvälju.
Need väljad tõmbavad rootori ligi.
Keerates mähiseid kindlas järjestuses sisse ja välja, tõmmatakse rootorit samm-sammult ringjate liigutustega.
Iga kord, kui mähis on pingestatud, liigub rootor väikese nurga võrra (nimetatakse sammuks).
Näiteks kui mootoril on 200 sammu pöörde kohta, liigutab iga samm rootorit 1,8°.
Sõltuvalt mähistele saadetavate impulsside järjestusest võib mootor pöörata edasi või tagasi.
A samm-mootori draiver saadab mootori mähistele elektriimpulsse.
Mida rohkem impulsse, seda rohkem mootor pöörleb.
Mikrokontrollerid (nagu Arduino või Raspberry Pi) saavad neid draivereid juhtida, et mootorit täpselt liigutada.
Alloleval joonisel on kujutatud standardne samm-mootorisüsteem, mis koosneb mitmest koos töötavast olulisest komponendist. Iga elemendi jõudlus mõjutab süsteemi üldist funktsionaalsust.
Süsteemi keskmes on arvuti või programmeeritav loogikakontroller (PLC). See komponent toimib ajuna, kontrollides mitte ainult samm-mootorit, vaid ka kogu masinat. See võib täita erinevaid ülesandeid, nagu lifti tõstmine või konveierilindi liigutamine. Sõltuvalt vajalikust keerukusest võib see kontroller ulatuda keerukast arvutist või PLC-st kuni lihtsa operaatori nupuni.
Järgmine on indekseerija või PLC-kaart, mis edastab konkreetsed juhised samm-mootor . See genereerib liikumiseks vajaliku arvu impulsse ja reguleerib impulsside sagedust, et juhtida mootori kiirendust, kiirust ja aeglustumist. Indekseerija võib olla kas iseseisev seade, nagu BesFoc, või impulssgeneraatori kaart, mis ühendatakse PLC-ga. Olenemata selle vormist on see komponent mootori töö jaoks ülioluline.
Mootori juht koosneb neljast põhiosast:
Faasijuhtimise loogika: see loogikaseade võtab indekseerijalt vastu impulsse ja määrab, milline mootori faas tuleb aktiveerida. Mootori õige töö tagamiseks peab faaside pingestamine järgima kindlat järjestust.
Loogika toiteallikas: see on madalpinge toiteallikas, mis toidab draiveris olevaid integraallülitusi (IC-sid), mis töötavad tavaliselt umbes 5 volti, olenevalt kiibikomplektist või konstruktsioonist.
Mootori toiteallikas: see toide tagab mootori toiteks vajaliku pinge, tavaliselt umbes 24 V alalisvoolu, kuigi see võib olenevalt rakendusest olla suurem.
Võimsusvõimendi: see komponent koosneb transistoridest, mis võimaldavad voolul liikuda läbi mootori faaside. Need transistorid lülitatakse sisse ja välja õiges järjekorras, et hõlbustada mootori liikumist.
Lõpuks töötavad kõik need komponendid koos koorma liigutamiseks, milleks võib olenevalt konkreetsest rakendusest olla juhtkruvi, ketas või konveierilint.
Sammmootoreid on kolme peamist tüüpi:
Nendel mootoritel on rootori ja staatori hambad, kuid need ei sisalda püsimagnetit. Seetõttu puudub neil pöördemoment, mis tähendab, et nad ei hoia oma positsiooni, kui neil pole pinget.
PM samm-mootoritel on rootoril püsimagnet, kuid neil pole hambaid. Ehkki nende astmenurkade täpsus on tavaliselt väiksem, tagavad need siiski fikseeriva pöördemomendi, võimaldades neil asendit säilitada, kui toide on välja lülitatud.
BesFoc on spetsialiseerunud ainult hübriidile samm-mootor s. Need mootorid ühendavad püsimagnetite magnetilised omadused muutuva reluktantsiga mootorite hammastatud konstruktsiooniga. Rootor on aksiaalselt magnetiseeritud, mis tähendab, et tüüpilise konfiguratsiooni korral on ülemine pool põhjapoolus ja alumine pool lõunapoolus.
Rootor koosneb kahest hammastega tassist, millest kummalgi on 50 hammast. Need tassid on nihutatud 3,6° võrra, mis võimaldab täpset positsioneerimist. Ülalt vaadates on näha, et põhjapooluse tassil olev hammas joondub lõunapooluse tassil oleva hambaga, luues tõhusa ülekandesüsteemi.
Hübriidsammmootorid töötavad kahefaasilise konstruktsiooniga, kusjuures iga faas sisaldab nelja poolust, mis on üksteisest 90° kaugusel. Iga faasi poolus on keritud nii, et üksteisest 180° kaugusel olevad poolused on samasuguse polaarsusega, samas kui polaarsused on vastupidised 90° kaugusel olevate pooluste puhul. Pöörates voolu mistahes faasis ümber, saab muuta ka vastava staatori pooluse polaarsust, mis võimaldab mootoril muuta mis tahes staatori pooluse põhja- või lõunapooluseks.
Sammmootori rootoril on 50 hammast, iga hamba vaheline samm on 7,2°. Kui mootor töötab, võib rootori hammaste joondus staatori hammastega varieeruda – täpsemalt saab seda kompenseerida kolmveerandi hambasammu, poole hambavahe või veerandi hambasammu võrra. Kui mootor liigub, läheb see ümberjoondumiseks loomulikult lühimat teed, mis tähendab 1,8° liikumist sammu kohta (kuna 1/4 7,2°-st võrdub 1,8°).
Pöördemoment ja täpsus sisse samm- mootoreid mõjutab pooluste (hammaste) arv. Üldiselt toob suurem pooluste arv kaasa parema pöördemomendi ja täpsuse. BesFoc pakub 'Kõrge eraldusvõimega' samm-mootoreid, mille hammaste samm on poole väiksem kui nende standardmudelitel. Nendel kõrge eraldusvõimega rootoritel on 100 hammast, mille tulemuseks on iga hamba vaheline nurk 3,6°. Selle seadistuse korral vastab 1/4 hamba sammu liikumine väiksemale 0,9° sammule.
Selle tulemusel pakuvad 'Kõrge eraldusvõimega' mudelid kahekordset eraldusvõimet kui standardsed mootorid, saavutades 400 sammu pöörde kohta võrreldes standardmudelite 200 sammuga pöörde kohta. Väiksemad sammunurgad põhjustavad ka madalamat vibratsiooni, kuna iga samm on vähem väljendunud ja astmelisem.
Allolev diagramm illustreerib 5-faasilise samm-mootori ristlõiget. See mootor koosneb peamiselt kahest põhiosast: staatorist ja rootorist. Rootor ise koosneb kolmest komponendist: rootori tass 1, rootori tass 2 ja püsimagnet. Rootor on magnetiseeritud aksiaalsuunas; näiteks kui rootori tass 1 on määratud põhjapooluseks, on rootori tass 2 lõunapoolus.
Staatoril on 10 magnetpoolust, millest igaüks on varustatud väikeste hammaste ja vastavate mähistega. Need mähised on konstrueeritud nii, et igaüks on ühendatud oma vastaspooluse mähisega. Kui vool liigub läbi mähistepaari, magnetiseeruvad nende ühendatud poolused samas suunas – kas põhja või lõuna suunas.
Iga vastandlik pooluste paar moodustab mootori ühe faasi. Arvestades, et kokku on 10 magnetpoolust, on selle 5-faasi sees viis erinevat faasi samm-mootor.
Oluline on see, et igal rootori tassil on piki välisperimeetrit 50 hammast. Rootori tassi 1 ja rootori tassi 2 hambad on teineteisest mehaaniliselt nihutatud poole hambavahe võrra, mis võimaldab töö ajal täpset joondamist ja liikumist.
Pöörete ja pöördemomendi kõvera lugemise mõistmine on ülioluline, kuna see annab ülevaate sellest, mida mootor on võimeline saavutama. Need kõverad näitavad konkreetse mootori jõudlusnäitajaid, kui need on seotud konkreetse draiveriga. Kui mootor on töökorras, mõjutavad selle pöördemomendi väljundit ajami tüüp ja rakendatud pinge. Selle tulemusena võivad sama mootori kiiruse-momendi kõverad sõltuvalt kasutatavast juhist olla oluliselt erinevad.
BesFoc pakub neid kiiruse-pöördemomendi kõveraid võrdlusena. Kui kasutate mootorit koos draiveriga, mille pinge ja voolutugevus on sarnased, võite oodata võrreldavat jõudlust. Interaktiivse kogemuse saamiseks vaadake allpool toodud kiiruse-pöördemomendi kõverat:
Hoidemoment
See on pöördemoment, mille mootor tekitab puhkeolekus, kui nimivool liigub läbi selle mähiste.
Käivitus-/seiskamispiirkond
See jaotis näitab pöördemomendi ja kiiruse väärtusi, mille juures mootor saab hetkega käivituda, seiskuda või tagurdada.
Sissetõmmatav pöördemoment
Need on pöördemomendi ja kiiruse väärtused, mis võimaldavad mootoril käivituda, seisata või tagasi pöörata, jäädes samal ajal sisendimpulssidega sünkroonis.
Väljatõmbe pöördemoment
See viitab pöördemomendi ja kiiruse väärtustele, mille juures mootor saab töötada ilma seiskumiseta, säilitades sünkroniseerimise sisendfaasidega. See tähistab maksimaalset pöördemomenti, mida mootor suudab töö ajal anda.
Maksimaalne käivituskiirus
See on suurim kiirus, millega mootor saab tööle hakata, kui koormust ei ole.
Maksimaalne töökiirus
See näitab suurimat kiirust, mida mootor suudab saavutada ilma koormuseta töötades.
Sisse- ja väljatõmbemomendi vahelises piirkonnas töötamiseks peab mootor algselt käivituma käivitus-/seiskamispiirkonnas. Kui mootor hakkab tööle, suurendatakse pulsisagedust järk-järgult, kuni saavutatakse soovitud kiirus. Mootori peatamiseks vähendatakse kiirust, kuni see langeb allapoole sissetõmbemomendi kõverat.
Pöördemoment on otseselt võrdeline mootori voolutugevuse ja traadi pöörete arvuga. Pöördemomendi suurendamiseks 20%, tuleks voolu suurendada ka ligikaudu 20%. Vastupidi, pöördemomendi vähendamiseks 50% võrra tuleks voolu vähendada 50%.
Magnetküllastuse tõttu pole aga kasu voolu suurendamisest üle kahekordse nimivoolu, kuna pärast seda punkti edasine suurendamine pöördemomenti ei suurenda. Umbes kümnekordse nimivooluga töötamine kujutab endast rootori demagnetiseerumise ohtu.
Kõik meie mootorid on varustatud B-klassi isolatsiooniga, mis talub kuni 130°C temperatuuri, enne kui isolatsioon hakkab lagunema. Pikaealisuse tagamiseks soovitame säilitada temperatuuride erinevus 30°C seest ja väljast, mis tähendab, et korpuse välistemperatuur ei tohiks ületada 100°C.
Induktiivsus mängib suurel kiirusel pöördemomendi jõudluses olulist rolli. See selgitab, miks mootorid ei näita lõputult suurt pöördemomenti. Igal mootori mähisel on erinevad induktiivsuse ja takistuse väärtused. Henrydes mõõdetud induktiivsus, jagatud takistusega oomides, annab ajakonstandi (sekundites). See ajakonstant näitab, kui kaua kulub mähise jõudmiseks 63% nimivoolust. Näiteks kui mootori nimivõimsus on 1 amprine, jõuab mähis ühe ajakonstandi järel ligikaudu 0,63 amprini. Tavaliselt kulub pooli täisvoolu (1 amprit) saavutamiseks umbes neli kuni viis ajakonstanti. Kuna pöördemoment on võrdeline vooluga, annab mootor ühe ajakonstandi järel umbes 63% maksimaalsest pöördemomendist, kui vool jõuab 63%-ni.
Madalatel pööretel ei ole see voolu kogunemise viivitus probleem, kuna vool saab kiiresti mähistesse siseneda ja sealt väljuda, võimaldades mootoril edastada oma nimipöördemomenti. Kuid suurtel kiirustel ei saa vool enne järgmise faasi lülitumist piisavalt kiiresti suureneda, mille tulemusena väheneb pöördemoment.
Juhi pinge mõjutab oluliselt a kiiret jõudlust samm-mootor . Kõrgem ajami pinge ja mootori pinge suhe toob kaasa paremad suure kiiruse võimalused. Selle põhjuseks on asjaolu, et kõrgendatud pinged võimaldavad voolul mähistesse voolata kiiremini kui eelnevalt käsitletud 63% lävi.
Kui samm-mootor liigub ühelt astmelt teisele, ei peatu rootor koheselt sihtasendis. Selle asemel liigub see lõppasendist mööda, seejärel tõmmatakse tagasi, ületades vastupidises suunas, ja jätkab edasi-tagasi võnkumist, kuni lõpuks peatub. See nähtus, mida nimetatakse 'helinaks', esineb iga mootori sammuga (vt allolevat interaktiivset diagrammi). Sarnaselt benji nööriga kannab rootori impulss selle peatumispunktist kaugemale, põhjustades selle enne puhkeasendisse jäämist 'põrkumist'. Paljudel juhtudel antakse mootorile korraldus liikuda järgmisele etapile enne, kui see on täielikult seiskunud.
Allolevad graafikud illustreerivad samm-mootori helina käitumist erinevates koormustingimustes. Kui mootor on koormamata, kostab see märkimisväärset helinat, mis tähendab suurenenud vibratsiooni. See liigne vibratsioon võib põhjustada mootori seiskumise, kui see on koormamata või kergelt koormatud, kuna see võib kaotada sünkroonimise. Seetõttu on oluline alati testida a samm-mootor . sobiva koormusega
Ülejäänud kaks graafikut kujutavad mootori jõudlust laadimisel. Mootori õige laadimine aitab stabiliseerida selle tööd ja vähendada vibratsiooni. Ideaalis peaks koormus nõudma 30–70% mootori maksimaalsest pöördemomendist. Lisaks peaks koormuse ja rootori inertsi suhe jääma vahemikku 1:1 kuni 10:1. Lühemate ja kiiremate liigutuste puhul on eelistatav, et see suhe oleks lähemal 1:1 kuni 3:1.
BesFoci rakendusspetsialistid ja insenerid on abiks mootori õige suuruse määramisel.
A samm-mootor kogeb oluliselt suuremat vibratsiooni, kui sisendimpulsi sagedus langeb kokku selle loomuliku sagedusega, seda nähtust nimetatakse resonantsiks. See juhtub sageli umbes 200 Hz. Resonantsi korral võimenduvad rootori üle- ja alalöögid oluliselt, suurendades astmete vahelejäämise tõenäosust. Kuigi spetsiifiline resonantssagedus võib varieeruda sõltuvalt koormuse inertsist, hõljub see tavaliselt umbes 200 Hz.
Kahefaasilised samm-mootorid suudavad samme vahele jätta ainult neljaliikmelistes rühmades. Kui märkate, et astmekadu on neljakordne, näitab see, et vibratsiooni tõttu mootor kaotab sünkroonimise või et koormus võib olla ülemäärane. Vastupidiselt, kui vahelejäänud sammud ei ole neljakordsed, on tugev märk sellest, et impulsside arv on vale või elektriline müra mõjutab jõudlust.
Mitmed strateegiad võivad aidata leevendada resonantsefekte. Lihtsaim viis on vältida resonantskiirusel töötamist. Kuna 200 Hz vastab 2-faasilise mootori puhul ligikaudu 60 p/min, ei ole tegemist eriti suure kiirusega. Enamik samm-mootorite maksimaalne käivituskiirus on umbes 1000 impulssi sekundis (pps). Seetõttu saate paljudel juhtudel käivitada mootori töö kiirusel, mis on suurem kui resonantssagedus.
Kui teil on vaja mootorit käivitada kiirusel, mis on alla resonantssageduse, on vibratsiooni mõju minimeerimiseks oluline kiirendada kiiresti läbi resonantsivahemiku.
Teine tõhus lahendus on väiksema sammunurga kasutamine. Suuremad sammunurgad põhjustavad tavaliselt suuremat üle- ja alalöögi. Kui mootoril on lühike vahemaa, ei tekita see piisavalt jõudu (pöördemomenti), et seda oluliselt ületada. Astmenurka vähendades kogeb mootor vähem vibratsiooni. See on üks põhjus, miks pool- ja mikrosammutehnikad on vibratsiooni vähendamisel nii tõhusad.
Mootori valimisel lähtuge kindlasti koormusnõuetest. Mootori õige suurus võib kaasa tuua parema üldise jõudluse.
Amortisaatorid on veel üks võimalus, mida kaaluda. Neid seadmeid saab paigaldada mootori tagumisele võllile, et neelata osa vibratsioonienergiast, aidates seeläbi tasandada vibreeriva mootori tööd kuluefektiivsel viisil.
Suhteliselt uus edusamm samm-mootori tehnoloogia on 5-faasiline samm-mootor. Kõige märgatavam erinevus 2- ja 5-faasiliste mootorite vahel (vt allolevat interaktiivset diagrammi) on staatori pooluste arv: 2-faasilistel mootoritel on 8 poolust (4 faasi kohta), samas kui 5-faasilistel mootoritel on 10 poolust (2 faasi kohta). Rootori konstruktsioon sarnaneb 2-faasilise mootori omaga.
2-faasilises mootoris liigutab iga faas rootorit 1/4 hamba sammu võrra, samas kui 5-faasilises mootoris liigub rootor tänu oma konstruktsioonile 1/10 hambavahest. Kui hammaste samm on 7,2°, muutub 5-faasilise mootori sammunurk 0,72°. See konstruktsioon võimaldab 5-faasilisel mootoril saavutada 500 sammu pöörde kohta, võrreldes 2-faasilise mootori 200 sammuga pöörde kohta, tagades eraldusvõime, mis on 2,5 korda suurem kui 2-faasilisel mootoril.
Suurem eraldusvõime viib väiksema sammunurgani, mis vähendab oluliselt vibratsiooni. Kuna 5-faasilise mootori astmenurk on 2,5 korda väiksem kui 2-faasilisel, kogeb see palju madalamat helinat ja vibratsiooni. Mõlema mootoritüübi puhul peab rootor sammude vahelejätmiseks ületama või alatuma rohkem kui 3,6°. Kui 5-faasilise mootori sammunurk on vaid 0,72°, on peaaegu võimatu, et mootor ületaks või alatasaks sellise varu võrra, mistõttu on sünkroonimise kaotamise tõenäosus väga väike.
Selleks on neli peamist sõidumeetodit samm-mootor s:
Wave Drive (täissamm)
2 faasi sees (täisetapp)
1–2 faasi sees (pool sammu)
Microstep
Alloleval diagrammil on laineajami meetodit selle põhimõtete illustreerimiseks lihtsustatud. Iga joonisel kujutatud 90° pööre tähistab 1,8° rootori pöörlemist päris mootoris.
Laineajami meetodil, mida tuntakse ka 1-faasilise sisselülitamise meetodina, on korraga pingestatud ainult üks faas. Kui A-faas on aktiveeritud, loob see lõunapooluse, mis tõmbab ligi rootori põhjapooluse. Seejärel lülitatakse A-faas välja ja B-faas sisse, pannes rootori pöörlema 90° (1,8°) ning see protsess jätkub iga faasi eraldi pingestamisega.
Laineajam töötab mootori pööramiseks neljaastmelise elektrilise järjestusega.
Ajamimeetodil '2 Phases On' on mootori mõlemad faasid pidevalt pinge all.
Nagu allpool näidatud, vastab iga 90° pööre rootori 1,8° pöördele. Kui nii A- kui ka B-faasid on pingestatud lõunapoolustena, tõmbub rootori põhjapoolus võrdselt mõlema pooluse poole, põhjustades selle joondamise otse keskele. Jada edenedes ja faaside aktiveerimisel pöörleb rootor, et säilitada joondus kahe pingestatud pooluse vahel.
Meetod '2 faasi sees' töötab mootori pööramiseks neljaastmelise elektrilise jada abil.
BesFoc standardsed 2-faasilised ja 2-faasilised M-tüüpi mootorid kasutavad seda '2 Phases On' ajamimeetodit.
Meetodi '2 Phases On' peamine eelis meetodi '1 Phase On' ees on pöördemoment. Meetodi '1 Phase On' puhul aktiveeritakse korraga ainult üks faas, mille tulemusena mõjub rootorile üks pöördemomendi ühik. Seevastu meetod '2 Phases On' annab mõlemale faasile üheaegselt pinget, tekitades kaks ühikut pöördemomenti. Üks pöördemomendi vektor toimib kella 12 asendis ja teine kella 3 asendis. Kui need kaks pöördemomendi vektorit kombineerida, loovad nad 45° nurga all oleva vektori, mille suurus on 41,4% suurem kui üksiku vektori oma. See tähendab, et meetodi '2 Phases On' kasutamine võimaldab meil saavutada sama sammu nurga kui meetod '1 Phase On', pakkudes samal ajal 41% suuremat pöördemomenti.
Viiefaasilised mootorid töötavad aga mõnevõrra erinevalt. Selle asemel, et kasutada meetodit '2 faasi sees', kasutavad nad meetodit '4 faasi sees'. Selle lähenemisviisi korral aktiveeritakse neli faasi samaaegselt iga kord, kui mootor astub sammu.
Selle tulemusena järgib viiefaasiline mootor töötamise ajal 10-astmelist elektrilist järjestust.
Meetod '1-2 Phases On', mida tuntakse ka poole sammuna, ühendab kahe eelmise meetodi põhimõtted. Selle lähenemisviisi korral lülitame esmalt A-faasi pingesse, põhjustades rootori joondamise. Hoides A-faasi pinge all, aktiveerime seejärel B-faasi. Sel hetkel tõmbab rootor võrdselt mõlema pooluse külge ja joondub keskel, mille tulemuseks on 45° (või 0,9°) pöörlemine. Järgmisena lülitame A-faasi välja, jätkates samal ajal B-faasi pingestamist, võimaldades mootoril veel ühe sammu astuda. See protsess jätkub vaheldumisi ühe faasi ja kahe faasi pingestamise vahel. Seda tehes lõikame astme nurga tõhusalt pooleks, mis aitab vähendada vibratsiooni.
5-faasilise mootori puhul kasutame sarnast strateegiat, lülitades vaheldumisi 4 sisse- ja 5 sisselülitatud faasi.
Poolastmeline režiim koosneb kaheksaastmelisest elektrilisest järjestusest. Viiefaasilise mootori puhul, mis kasutab meetodit '4-5 Phases On', läbib mootor 20-astmelise elektrilise jada.
(Vajadusel saab mikrosammu kohta lisateavet lisada.)
Microstepping on tehnika, mida kasutatakse väiksemate sammude veelgi peenemaks muutmiseks. Mida väiksemad sammud, seda suurem on eraldusvõime ja seda paremad on mootori vibratsiooniomadused. Mikrosammu korral ei ole faas täielikult sisse lülitatud ega täielikult välja lülitatud; selle asemel on see osaliselt pingestatud. Siinuslaineid rakendatakse nii faasile A kui ka faasile B faaside erinevusega 90° (või 0,9° viiefaasilises faasis samm-mootor ).
Kui faasile A rakendatakse maksimaalset võimsust, on faas B nullis, mistõttu rootor joondub faasiga A. Kui faasi A vool väheneb, suureneb faasi B vool, mis võimaldab rootoril astuda pisikesi samme faasi B suunas. See protsess jätkub, kui vool liigub kahe faasi vahel, mille tulemuseks on sujuv mikrosammuline liikumine.
Kuid mikrosammutamine tekitab mõningaid väljakutseid, peamiselt täpsuse ja pöördemomendi osas. Kuna faasid on ainult osaliselt pingestatud, väheneb mootori pöördemoment tavaliselt umbes 30%. Lisaks, kuna sammudevaheline pöördemomendi erinevus on minimaalne, võib mootoril olla raskusi koormuse ületamisega, mis võib põhjustada olukordi, kus mootoril antakse käsk liikuda mitu sammu, enne kui see tegelikult liikuma hakkab. Paljudel juhtudel on suletud ahelaga süsteemi loomiseks vajalik kodeerijate kaasamine, kuigi see suurendab üldkulusid.
Avatud ahelaga süsteemid
Suletud ahelaga süsteemid
Servosüsteemid
samm-mootorid on tavaliselt kavandatud avatud ahelaga süsteemidena. Selles konfiguratsioonis saadab impulssgeneraator impulsse faasijärjestusahelasse. Faasijärjestaja määrab, millised faasid tuleks sisse või välja lülitada, nagu eelnevalt kirjeldatud täieliku etapi ja poole sammu meetodites. Sekvenser juhib mootori aktiveerimiseks suure võimsusega FET-e.
Kuid avatud ahela süsteemis ei kontrollita asendit, mis tähendab, et pole võimalik kinnitada, kas mootor on kästud liikumise täitnud.
Üks levinumaid meetodeid suletud ahelaga süsteemi rakendamiseks on anduri lisamine kahevõllilise mootori tagavõllile. Kodeerija koosneb õhukesest kettast, mis on tähistatud joontega, mis pöörleb saatja ja vastuvõtja vahel. Iga kord, kui joon läbib nende kahe komponendi vahelt, genereerib see signaaliliinidele impulsi.
Need väljundimpulssid suunatakse seejärel tagasi kontrollerile, mis peab neid loendama. Tavaliselt võrdleb kontroller liikumise lõpus juhile saadetud impulsside arvu kodeerijalt saadud impulsside arvuga. Käivitatakse konkreetne rutiin, mille puhul süsteem kohandab lahknevuse parandamiseks, kui need kaks loendust erinevad. Kui loendused ühtivad, näitab see, et viga pole ilmnenud ja liikumine võib sujuvalt jätkuda.
Suletud ahelaga süsteemil on kaks peamist puudust: maksumus (ja keerukus) ja reageerimisaeg. Kodeerija lisamine suurendab süsteemi üldkulusid koos kontrolleri keerukama tasemega, mis aitab kaasa kogukuludele. Lisaks, kuna parandused tehakse alles liikumise lõpus, võib see põhjustada süsteemi viivitusi, mis võib aeglustada reageerimisaega.
Alternatiiviks suletud ahelaga steppersüsteemidele on servosüsteem. Servosüsteemides kasutatakse tavaliselt väikese pooluste arvuga mootoreid, mis võimaldavad kiiret jõudlust, kuid millel puudub loomupärane positsioneerimisvõime. Servo teisendamiseks positsioneerimisseadmeks on vaja tagasisidemehhanisme, kasutades sageli koos juhtimisahelatega kodeerijat või lahendajat.
Servosüsteemis aktiveeritakse ja desaktiveeritakse mootor seni, kuni lahendaja näitab, et määratud asend on saavutatud. Näiteks kui servole antakse käsk liikuda 100 pööret, algab see lahendaja loendusega nullist. Mootor töötab, kuni lahendaja arv jõuab 100 pöördeni, misjärel see lülitub välja. Kui toimub asendinihe, aktiveeritakse mootor asendi parandamiseks uuesti.
Servo reageerimist asukohavigadele mõjutab võimenduse seadistus. Kõrge võimenduse seadistus võimaldab mootoril kiiresti reageerida vigade muutustele, samas kui madala võimenduse seadistus põhjustab aeglasema reaktsiooni. Kuid võimenduse sätete reguleerimine võib liikumisjuhtimissüsteemi põhjustada viivitusi, mis mõjutavad üldist jõudlust.
AlphaStep on BesFoc uuenduslik samm-mootori lahendus, mis sisaldab integreeritud lahendajat, mis pakub reaalajas asukoha tagasisidet. See disain tagab, et rootori täpne asukoht on alati teada, suurendades süsteemi täpsust ja töökindlust.
AlphaStepi draiveril on sisendloendur, mis jälgib kõiki draivi saadetud impulsse. Samal ajal suunatakse resolveri tagasiside rootori asendi loendurile, mis võimaldab pidevalt jälgida rootori asendit. Kõik lahknevused registreeritakse kõrvalekalde loenduris.
Tavaliselt töötab mootor avatud ahela režiimis, genereerides pöördemomendi vektoreid, mida mootor järgib. Kui aga kõrvalekalde loendur näitab lahknevust, mis on suurem kui ±1,8°, aktiveerib faasijärjestus pöördemomendi nihkekõvera ülemises osas pöördemomendi vektori. See genereerib maksimaalse pöördemomendi, et joondada rootor uuesti ja viia see tagasi sünkroonsusse. Kui mootor on mitme sammu võrra välja lülitatud, aktiveerib sekventseerija pöördemomendi nihkekõvera kõrgeimas otsas mitu pöördemomendi vektorit. Juht saab ülekoormustingimustega hakkama kuni 5 sekundit; kui see ei suuda selle aja jooksul sünkroonsust taastada, käivitub tõrge ja väljastatakse häire.
AlphaStep süsteemi tähelepanuväärne omadus on selle võime teha reaalajas parandusi mis tahes vahelejäänud sammude puhul. Erinevalt traditsioonilistest süsteemidest, mis ootavad vigade parandamiseks käigu lõpuni, võtab AlphaStep draiver parandusmeetmeid kohe, kui rootor langeb 1,8° vahemikust välja. Kui rootor on selles piiris tagasi, naaseb juht avatud ahela režiimile ja jätkab vastavate faaside sisselülitamist.
Kaasasolev graafik illustreerib pöördemomendi nihke kõverat, tuues esile süsteemi töörežiimid – avatud ahela ja suletud ahela. Pöördemomendi nihkekõver kujutab ühe faasi tekitatud pöördemomenti, saavutades maksimaalse pöördemomendi, kui rootori asend kaldub kõrvale 1,8°. Samm võib vahele jääda ainult siis, kui rootor ületab rohkem kui 3,6°. Kuna juht võtab pöördemomendi vektori kontrolli alla alati, kui kõrvalekalle ületab 1,8°, ei jäta mootor tõenäoliselt samme vahele, välja arvatud juhul, kui see kogeb üle 5 sekundi kestvat ülekoormust.
Paljud inimesed arvavad ekslikult, et AlphaStep mootori sammu täpsus on ±1,8°. Tegelikkuses on AlphaStepi sammu täpsus 5 kaareminutit (0,083°). Juht juhib pöördemomendi vektoreid, kui rootor on väljaspool 1,8° vahemikku. Kui rootor langeb sellesse vahemikku, joonduvad rootori hambad täpselt genereeritava pöördemomendi vektoriga. AlphaStep tagab, et õige hammas joondub aktiivse pöördemomendi vektoriga.
AlphaStep seeria on saadaval erinevates versioonides. BesFoc pakub nii ümara võlli kui ka käigukastiga mudeleid mitme ülekandearvuga, et suurendada eraldusvõimet ja pöördemomenti või minimeerida peegeldunud inertsi. Enamikku versioone saab varustada tõrkekindla magnetpiduriga. Lisaks pakub BesFoc 24 VDC versiooni, mida nimetatakse ASC-seeriaks.
Kokkuvõtteks võib öelda, et samm-mootorid on positsioneerimisrakenduste jaoks väga sobivad. Need võimaldavad nii vahemaad kui ka kiirust täpselt juhtida, muutes lihtsalt impulsside arvu ja sagedust. Nende suur pooluste arv tagab täpsuse isegi avatud ahela režiimis töötades. Kui see on konkreetse rakenduse jaoks õige suurusega, a samm-mootor ei jäta samme vahele. Veelgi enam, kuna need ei vaja positsioonilist tagasisidet, on samm-mootorid kulutõhus lahendus.
