Hübriidsastme mootoritootja Hiinas - Besfoc

Astmemootori sissejuhatus

Mis on astmeline mootor？

A Stepper Mootor on teatud tüüpi elektrimootor, mis liigub täpse, fikseeritud sammuna, mitte aga tavalise mootoriga pöörlevana. Seda kasutatakse tavaliselt rakendustes, kus on vaja täpset asendijuhtimist, näiteks 3D -printerite, CNC -masinate, robootika ja kaameraplatvormid.

Astmemootorid on teatud tüüpi elektrimootor, mis muudab elektrienergia pööramise liikumiseks märkimisväärse täpsusega. Erinevalt tavalistest elektrimootoritest, mis tagavad pideva pöörlemise, pöörduvad astmelised mootorid diskreetsete sammude sisse, muutes need ideaalseks täpset positsioneerimist vajavate rakenduste jaoks.

Iga juhi juhitud mootorile saadetud elektrienergia impulss annab täpse liikumise - iga pulss vastab konkreetsele sammule. Kiirus, millega mootor pöörleb, korreleerub otse nende impulsside sagedusega: mida kiiremini impulsid saadetakse, seda kiiremini on pöörlemine.

Üks peamisi eeliseid Stepper Motor S on nende lihtne juhtimine. Enamik draivereid töötab 5-voldiliste impulssidega, mis on ühilduvad tavaliste integreeritud vooluahelatega. Nende impulsside genereerimiseks võite kujundada vooluahela või kasutada selliste ettevõtete impulsigeneraatorit nagu Besfoc.

Vaatamata nende aeg -ajalt ebatäpsustele - standardse astmemootorite täpsus on umbes ± 3 kaareminutit (0,05 °) - need vead ei kogune mitme sammuga. Näiteks kui tavaline astmemootor teeb ühe sammu, pöörleb see 1,8 ° ± 0,05 °. Isegi miljoni sammu järel on koguhälvet endiselt vaid ± 0,05 °, muutes need usaldusväärseks täpsete liikumiste jaoks pikkade vahemaade jooksul.

Lisaks on astmemootorid tuntud oma madala rootori inertsuse tõttu kiire reageerimise ja kiirenduse poolest, võimaldades neil kiiresti kiiret kiirust saavutada. See muudab need eriti sobivaks rakenduste jaoks, mis nõuavad lühikesi kiireid liikumisi.

Kuidas astmeline mootor töötab?

A Stepper Motor töötab, jagades täieliku pöörlemise mitmeks võrdseks sammuks. See kasutab elektromagneteid väikeste, kontrollitud sammudega liikumise loomiseks.

1. astmemootori sees

Astmemootoril on kaks peamist osa:

• Staktor - statsionaarne osa mähistega (elektromagnetid).

• Rootor - pöörlev osa, sageli rauast valmistatud magnet või valmistatud.

2. liikumine magnetväljade abil

• Kui elektrivool voolab läbi staatori mähised, loob see magnetvälju.

• Need väljad meelitavad rootori.

• Lülitades mähised konkreetses järjestuses sisse ja välja, tõmmatakse rootor samm -sammult ringliikumises.

3. samm-sammuline pöörlemine

• Iga kord, kui mähis on pinges, liigub rootor väikese nurga all (nn astmeks).

• Näiteks kui mootoril on 200 sammu revolutsiooni kohta, liigutab iga samm rootori 1,8 °.

• Mootor võib sõltuvalt mähistele saadetud impulsside järjekorrast edasi või tagasi pöörata.

4. juhi kontrolli all

• A Stepper Motor juht saadab mootori mähistele elektrilisi impulsse.

• Mida rohkem impulsse, seda rohkem mootor pöördub.

• Mikrokontrollerid (nagu Arduino või Raspberry Pi) saavad neid autojuhte mootori täpselt liigutamiseks juhtida.

Astmemootorite süsteem

Alloleval illustratsioonil on kujutatud standardset astmemootorisüsteemi, mis koosneb mitmest olulisest komponendist, mis koos töötavad. Iga elemendi jõudlus mõjutab süsteemi üldist funktsionaalsust.

1. arvuti või plc:

Süsteemi keskmes on arvuti või programmeeritav loogikakontroller (PLC). See komponent toimib ajuna, kontrollides mitte ainult astmelist mootorit, vaid ka kogu masinat. See võib täita erinevaid ülesandeid, näiteks lifti tõsta või konveierilindi liigutada. Sõltuvalt vajalikust keerukusest võib see kontroller ulatuda keerukast PC -st või PLC -st lihtsa operaatori vajutusnupuni.

2. indekseerija või PLC kaart:

Järgmine on indekseerija või PLC kaart, mis edastab konkreetseid juhiseid astmemootor . See genereerib liikumiseks vajaliku arvu impulsse ja reguleerib impulsi sagedust mootori kiirenduse, kiiruse ja aeglustamise juhtimiseks. Indekseerija võib olla kas eraldiseisev üksus, nagu Besfoc, või impulssgeneraatori kaart, mis ühendab PLC -ga. Sõltumata vormist on see komponent mootori töö jaoks ülioluline.

3. Mootorjuht:

Mootorijuht koosneb neljast võtmeosast:

• Faasikontrolli loogika: see loogikaseade võtab indekseerijalt vastu impulsse ja määrab, milline mootori faas tuleks aktiveerida. Faaside energistamine peab mootori nõuetekohase töö tagamiseks järgima konkreetset järjestust.

• Loogika toiteallikas: see on vähepinge toiteallikas, mis juhib kiibikomplekti või disaini põhjal integreeritud ahelaid (IC) juhi sees, töötades tavaliselt umbes 5 volti.

• Mootori toiteallikas: see toide annab mootori toiteallikaks vajaliku pinge, tavaliselt umbes 24 VDC, ehkki sõltuvalt rakendusest võib see olla suurem.

• Võimsuse võimendi: see komponent koosneb transistoridest, mis võimaldavad voolu voolu mootori faasidest läbi voolata. Need transistorid on mootori liikumise hõlbustamiseks sisse ja välja lülitatud ja välja lülitatud.

4. koormus:

Lõpuks töötavad kõik need komponendid koos koormuse teisaldamiseks, mis võib sõltuvalt konkreetsest rakendusest olla pliikruvi, ketta või konveierilint.

Astmemootorite tüübid

Seal on kolme peamist tüüpi astmemootoreid:

Muutuv vastumeelsus (VR) astmemootorid

Nendel mootoritel on rootoril ja staatoril hambad, kuid need ei sisalda püsimagneti. Selle tulemusel puudub neil kinnipidamismoment, mis tähendab, et nad ei hoia oma positsiooni, kui neid ei pingeta.

Püsimagnet (PM) astmemootorid

PM -astmemootoritel on rootoril püsiv magnet, kuid neil pole hambaid. Kuigi neil on astmenurkades tavaliselt vähem täpsust, pakuvad need kinnipidamismomenti, võimaldades neil võimsuse väljalülitamisel positsiooni säilitada.

Hübriidsastme mootorid

Besfoc on spetsialiseerunud eranditult hübriidile astmemootor S. Need mootorid ühendavad püsimagnetite magnetilised omadused muutuva vastumeelsuse mootorite hammaste kujundusega. Rootor on aksiaalselt magnetiseeritud, mis tähendab, et tüüpilises konfiguratsioonis on ülemine pool põhjapoolus ja alumine pool lõunapoolus.

Rootor koosneb kahest hambaga tassist, millest igaühel on 50 hammast. Need tassid korvatakse 3,6 °, võimaldades täpset positsioneerimist. Ülevalt vaadates näete, et põhjapooluse tassi hammas joondub hambaga lõunapooluse tassil, luues tõhusa hammasratta süsteemi.

Hübriidsastmega mootorid töötavad kahefaasilisel konstruktsioonil, kusjuures igas faasis on neli poolust, mis asuvad 90 ° kaugusel. Iga faasi poolus on haav, nii et 180 ° kaugusel on sama polaarsus, samas kui polaarsused on nende 90 ° kaugusel vastupidised. Voolu mis tahes faasis ümber pöörates saab vastava staatori pooluse polaarsuse ka pöörata, võimaldades mootoril teisendada mis tahes staatori poolus põhja- või lõunapooluseks.

Astmemootori rootoril on 50 hambaid, iga hamba vahel on 7,2 °. Mootori toimimisel võib rootorihammaste joondamine staatorihammastega varieeruda-täpsemalt võib seda tasakaalustada kolmveerand hammaste helikõrguse, poole hammaste sammuga või veerandi hammaste sammuga. Kui mootor astub, võtab see loomulikult lühima tee enda ümberkorraldamiseks, mis tähendab liikumist 1,8 ° sammu kohta (kuna 1/4 7,2 ° võrdub 1,8 °).

Pöördemoment ja täpsus Astmemootorit mõjutab pooluste arv (hambad). Üldiselt põhjustab kõrgem pooluse arv paremat pöördemomenti ja täpsust. Besfoc pakub 'kõrge eraldusvõimega' astmelisi mootoreid, millel on pool nende standardmudelite hammast. Nendel kõrge eraldusvõimega rootoritel on 100 hammast, mille tulemuseks on iga hamba vahel 3,6 °. Selle seadistusega vastab 1/4 hamba sammu liikumine väiksemale sammule 0,9 °.

Selle tulemusel pakuvad 'kõrge eraldusvõimega' mudelid standardmootorite kahekordse eraldusvõimega, saavutades 400 sammu revolutsiooni kohta, võrreldes standardmudelite 200 sammuga revolutsiooni kohta. Väiksemad astmenurgad põhjustavad ka väiksemat vibratsiooni, kuna iga samm on vähem väljendunud ja järk -järgulisem.

Struktuur

Allolev skeem illustreerib 5-faasilise astmemootori ristlõiget. See mootor koosneb peamiselt kahest peamisest osast: staatorist ja rootorist. Rootor ise koosneb kolmest komponendist: rootori tass 1, rootori tass 2 ja püsiv magnet. Rootor on magnetiseeritud aksiaalses suunas; Näiteks kui Rootori tass 1 on määratud põhjapooluseks, on Rootor Cup 2 lõunapoolus.

Staatoril on 10 magnetposti, millest igaüks on varustatud väikeste hammaste ja vastavate mähistega. Need mähised on konstrueeritud nii, et igaüks on ühendatud selle vastaspooluse mähisega. Kui vool voolab läbi mähise, ühendavad nad magnetiseeruvad samas suunas - kas põhja või lõunas.

Iga vastaspulgapaar moodustab mootori ühe faasi. Arvestades, et kokku on 10 magnetposti, annab see selles 5-faasis viis erinevat faasi astmemootor.

Oluline on see, et igal rootori tassil on 50 hammast piki välimist perimeetri. Rootori tassi 1 ja Rootori 2 hambad on mehaaniliselt üksteiselt nihutatud poole hamba sammu võrra, võimaldades töö ajal täpset joondamist ja liikumist.

Kiirus

Kiiruse kõvera lugemise mõistmine on ülioluline, kuna see annab ülevaate sellest, mida mootor on võimeline saavutama. Need kõverad tähistavad konkreetse mootori jõudlusomadusi, kui need on ühendatud konkreetse juhiga. Kui mootor on töötav, mõjutab selle pöördemomendi väljundit ajami tüüp ja rakendatud pinge. Selle tulemusel võib sama mootoril sõltuvalt kasutatavast juhist ilmneda oluliselt erinevad kiirusega kõverad.

BesFoc pakub neid kiiruse-torkeseid kõveraid võrdluseks. Kui kasutate autojuhiga mootorit, millel on sarnane pinge ja praegune hinnang, võite oodata võrreldavat jõudlust. Interaktiivse kogemuse saamiseks lugege allpool toodud kiiruse kõverat:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Piirkonnas töötamiseks sissevõtte ja väljatõmbamise pöördemomendi vahel peab mootor algselt alustama alguse/stopi piirkonnas. Kui mootor hakkab töötama, suureneb pulsisagedus järk -järgult, kuni soovitud kiirus saavutatakse. Mootori peatamiseks vähendatakse kiirus, kuni see langeb alla sissetõmmatava pöördemomendi kõvera.

Pöördemoment on otseselt võrdeline voolu ja mootori pöördete arvuga. Pöördemomendi suurendamiseks 20%, tuleks voolu suurendada ka umbes 20%. Vastupidiselt, pöördemomendi vähendamiseks 50%, tuleks voolu vähendada 50%.

Magnetilise küllastumise tõttu pole aga mingit kasu voolu suurendamisel, mis ületavad nimivoolu, kuna väljaspool seda punkti ei suurenda veelgi suurenemine pöördemomenti. Ligikaudu kümme korda töötav vool kujutab endast rootori demagnetiseerimise ohtu.

Kõik meie mootorid on varustatud B -klassi isolatsiooniga, mis talub temperatuuri kuni 130 ° C enne isolatsiooni lagunemist. Pikaealisuse tagamiseks soovitame säilitada temperatuurideerinevuse 30 ° C seestpoolt väljapoole, mis tähendab, et välisjuhtumi temperatuur ei tohiks ületada 100 ° C.

Induktiivsus mängib olulist rolli kiire pöördemomendi jõudluses. See selgitab, miks mootoritel ei ole lõputult kõrge pöördemomenti. Igal mootori mähisel on erinevad induktiivsuse ja takistuse väärtused. Henrys mõõdetud induktiivsus, mis on jagatud takistusega oomides, põhjustab ajakonstant (sekundites). See ajakonstant näitab, kui kaua kulub mähis 63% -ni selle nimivoolust. Näiteks kui mootorile on 1 amprit, ulatub mähis umbes 0,63 amprit. Tavaliselt kulub mähise täieliku voolu (1 ampri) jõudmiseks umbes neli kuni viis korda. Kuna pöördemoment on võrdeline vooluga, kui vool ulatub ainult 63% -ni, toodab mootor umbes 63% oma maksimaalsest pöördemomendist pärast ühe ajakonstandi pärast.

Madala kiirusega ei ole see praeguse kogunemise viivitus probleem, kuna vool võib mähistest kiiresti siseneda ja väljuda, võimaldades mootoril oma hinnatud pöördemomenti pakkuda. Suure kiirusega ei saa vool aga enne järgmise faasilüliti piisavalt kiiresti suureneda, mille tulemuseks on vähenenud pöördemoment.

Juhi pingemõju

Juhi pinge mõjutab märkimisväärselt a astmemootor . Suurem ajami pinge ja mootori pinge suhe viib kiirete võimalusteni. Selle põhjuseks on asjaolu, et kõrgendatud pinged võimaldavad voolu voolata mähistesse kiiremini kui eelnevalt käsitletud 63% lävi.

Vibratsioon

Kui astmemootor läheb ühelt sammult teisele, ei peatu rootor kohe sihtkohas. Selle asemel liigub see lõplikust positsioonist mööda, seejärel tõmmatakse tagasi, ületades vastupidises suunas ja jätkab edasi -tagasi võnkumist, kuni see lõpuks peatub. See nähtus, mida nimetatakse kui 'helisemine', ilmneb iga astmega, mille mootor võtab (vt allpool olevat interaktiivset diagrammi). Sarnaselt benji nööriga kannab rootori hoog selle peatumispunktist kaugemale, põhjustades selle enne puhkeaselusse astumist 'põrke '. Paljudel juhtudel antakse mootorile siiski käsk liikuda järgmisse sammu enne, kui see on täielikult peatunud.

Allolevad graafikud illustreerivad erinevates laadimistingimustes astmemootori helisemiskäitumist. Kui mootor on maha laaditud, on sellel märkimisväärne helisemine, mis tähendab suurenenud vibratsiooni. See liigne vibratsioon võib põhjustada mootori varisemise, kui see on maha laaditud või kergelt koormatud, kuna see võib kaotada sünkroonimise. Seetõttu on oluline alati testida a astmemootor . Sobiva koormusega

Kaks ülejäänud graafikut kujutavad mootori jõudlust laadimisel. Mootori nõuetekohane laadimine aitab selle toimimist stabiliseerida ja vibratsiooni vähendada. Ideaalis peaks koormus vajama 30–70% mootori maksimaalse pöördemomendi väljundist. Lisaks peaks koormuse ja rootori inertsisuhe langema vahemikus 1: 1 kuni 10: 1. Lühema ja kiirema liikumise korral on eelistatav, et see suhe oleks lähemal 1: 1 kuni 3: 1.

Besfoci abi

Besfoci rakendusspetsialistid ja insenerid on saadaval mootori suuruse õigeks.

Resonants ja vibratsioon

A Stepper Motor kogeb märkimisväärselt suurenenud vibratsiooni, kui sisendimpulsi sagedus langeb kokku selle loomuliku sagedusega - nähtusega, mida nimetatakse resonantsiks. See toimub sageli umbes 200 Hz. Resonantsi korral võimendatakse rootori üleminekut ja alajuhtimist oluliselt, suurendades puuduvate sammude tõenäosust. Kuigi konkreetne resonantssagedus võib koormuse inertsusega erineda, hõljub see tavaliselt umbes 200 Hz.

Astmekaotus kahefaasilistes mootorites

2-faasilised astmelised mootorid võivad jääda sammudest ainult neljaliikmelistes rühmades. Kui märkate astmekaotust, mis ilmneb neljakordistuses, näitab see, et vibratsioonid põhjustavad mootori sünkroonimise kaotamise või võib koormus olla ülemäärane. Vastupidiselt, kui vahelejäänud sammud ei ole neljast korduvast, on tugev märk sellest, et impulsi arv on vale või elektriline müra mõjutab jõudlust.

Leevendav resonants

Mitmed strateegiad võivad aidata leevendada resonantsi mõju. Lihtsaim lähenemisviis on vältida resonantskiirusel töötamist. Alates 200 Hz vastab 2-faasilise mootori jaoks umbes 60 p / min, see pole eriti suur kiirus. Kõige rohkem Astmemootori maksimaalne algkiirus 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 oluline kiirendada kiiresti läbi resonantsvahemiku, et minimeerida vibratsiooni mõju.

Astmenurga vähendamine

Teine tõhus lahendus on kasutada väiksemat astmenurka. Suuremad astmenurgad kipuvad põhjustama suuremat ületamist ja alumist. Kui mootoril on lühike vahemaa, ei tekita see piisavalt jõudu (pöördemomenti), et märkimisväärselt ületada. Vähendades astmenurka, kogeb mootor vähem vibratsiooni. See on üks põhjus, miks pool-sammude ja mikrostide valmistamise tehnikad on vibratsiooni vähendamisel nii tõhusad.

Valige kindlasti mootor koormusnõuete põhjal. Mootori nõuetekohane suurus võib põhjustada paremat üldist jõudlust.

Ammude kasutamine

Aiikesed on veel üks võimalus kaaluda. Neid seadmeid saab paigaldada mootori tagavõllile, et imada osa vibratsioonienergiast, aidates vibreeriva mootori töölt kulutõhusal viisil siluda.

5-faasilised astmelised mootorid

Suhteliselt uus edasiminek Stepper Motor  Technology on 5-faasiline astmemootor. Kõige märgatavam erinevus 2-faasiliste ja 5-faasiliste mootorite vahel (vt allpool olevat interaktiivset diagrammi) on staatoripostide arv: 2-faasiliste mootorite vahel on 8 poolust (4 faasi kohta), 5-faasiliste mootoritega aga 10 poolast (2 faasi kohta). Rootori disain on sarnane kahefaasilise mootoriga.

2-faasilises mootoris liigutab iga faas rootorit 1/4 hammaste sammu võrra, 5-faasilises mootoris liigub rootor selle kujunduse tõttu 1/10 hammaste helikõrgust. Hammaste saidiga 7,2 ° muutub 5-faasilise mootori astmenurgaks 0,72 °. See konstruktsioon võimaldab 5-faasilisel mootoril saavutada 500 sammu revolutsiooni kohta, võrreldes kahefaasilise mootori 200 sammuga revolutsiooni kohta, pakkudes eraldusvõimet, mis on 2,5 korda suurem kui kahefaasilisel mootoril.

Kõrgem eraldusvõime põhjustab väiksemat astmenurka, mis vähendab vibratsiooni märkimisväärselt. Kuna 5-faasilise mootori astmenurk on 2,5 korda väiksem kui 2-faasilisel mootoril, on see palju madalam helisemine ja vibratsioon. Mõlemas mootoritüübis peab rootor astmete vahelejätmiseks ületama või alajooksu rohkem kui 3,6 °. 5-faasilise mootori astmenurgaga on ainult 0,72 °, on mootoril sellise ääre kaudu peaaegu võimatu, mille tulemuseks on sünkroniseerimise kaotamise väga väike tõenäosus.

Sõidumeetodid

Seal on neli peamist ajami meetodit astmemootor S:

1. Lainejagu (täis samm)

2. 2 faasi (terve samm)

3. 1-2 faasid (pool sammu)

4. Mikrotep

Lainevedu

Alloleval diagrammil lihtsustatakse laine ajami meetodit, et illustreerida selle põhimõtteid. Iga illustratsioonis kujutatud 90 ° pööre tähistab 1,8 ° rootori pöörlemist reaalses mootoris.

Lainejagu meetodis, mida tuntakse ka meetodil 1-faasina, on korraga pingestatud ainult üks faas. Kui faas on aktiveeritud, loob see lõunapooluse, mis meelitab rootori põhjapoolust. Seejärel lülitatakse A -faas välja ja B -faas lülitatakse sisse, põhjustades rootori pöörlemise 90 ° (1,8 °) ja see protsess jätkub, kui iga faas on individuaalselt pingestatud.

Laine ajam töötab mootori pöörlemiseks neljaastmelise elektrijärjestusega.

 

2 faasi peal

'2 faasis ' ajami meetodil on mootori mõlemad faasid pidevalt pingestatud.

Nagu allpool näidatud, vastab iga 90 ° pööre 1,8 ° rootori pöörlemisele. Kui nii A kui ka B -faasid on pinges lõunapoolsetena, meelitatakse rootori põhjapoolus võrdselt mõlemale poolusele, põhjustades selle otse keskel. Järjestuse edenedes ja faasid aktiveeritakse, pöörleb rootor kahe pingestatud pooluse vahelise joondamise säilitamiseks.

Meetodil '2 faasid ' töötab, kasutades mootori pööramiseks neljaastmelist elektrijada.

Besfoci standardsed 2-faasilised ja 2-faasilised M-tüüpi mootorid kasutavad seda '2 faasi ' draivi meetodil.

'2 faasi ' meetodil '1 faasis ' peamine eelis on pöördemoment. Meetodi '1 faasis' aktiveeritakse korraga ainult üks faas, mille tulemuseks on üks rootoriga pöördemoment. Seevastu meetodil '2 faasid ' enustavad mõlemat faasi üheaegselt, saades kaks pöördemomenti. Üks pöördemomendi vektor toimib kell 12 ja teine ​​asendis kell 3. Kui need kaks pöördemomendi vektorit ühendatakse, loovad nad saadud vektori 45 ° nurga all, mille suurusjärk on 41,4% suurem kui ühe vektori oma. See tähendab, et meetodil '2 faasid ' kasutamine võimaldab meil saavutada sama astmenurga kui '1 faas ', pakkudes samal ajal 41% rohkem pöördemomenti.

Viiefaasilised mootorid töötavad aga mõnevõrra erinevalt. Selle asemel, et kasutada meetodit '2 faasi', kasutavad nad meetodit '4 faase. Selle lähenemisviisi korral aktiveeritakse neli faasi üheaegselt iga kord, kui mootor astub sammu.

Selle tulemusel järgib viiefaasiline mootor töö ajal 10-astmelist elektrijärjestust.

1-2 faasid (pool sammu)

'1-2 faasid meetodil ', mida tuntakse ka kui pool astumist, ühendab kahe eelmise meetodi põhimõtted. Selle lähenemisviisi korral anname kõigepealt A -faasi, põhjustades rootori joondamise. Hoides A -faasi pinges, aktiveerime seejärel B -faasi. Sel hetkel meelitatakse rootori võrdselt nii keskel kui ka joondatud keskel, mille tulemuseks on pöörlemine 45 ° (või 0,9 °). Järgmisena lülitame A -faasi välja, jätkates samal ajal B -faasi energiat, võimaldades mootoril astuda veel ühe sammu. See protsess jätkub, vaheldumisi ühe faasi ja kahe faasi energiat. Seetõttu lõikame tõhusalt astmenurga pooleks, mis aitab vähendada vibratsiooni.

5-faasilise mootori jaoks kasutame sarnast strateegiat, vaheldumisi 4 etapi ja 5 faasi vahel.

Poole-astmeline režiim koosneb kaheksaastmelisest elektrijärjestusest. Viiefaasilise mootori korral, kasutades meetodit '4-5 faasid', läbib mootor 20-astmelise elektrijärjestuse.

Mikrotep

(Vajadusel saab lisada lisateavet MicroSteppingu kohta.)

Mikrotepp

Mikrostimine on tehnika, mida kasutatakse väiksemate sammude tegemiseks veelgi peenemaks. Mida väiksemad sammud, seda suurem on eraldusvõime ja seda parem on mootori vibratsiooni omadused. Mikrostimisel ei ole faas ei täielikult ega täielikult välja lülitatud; Selle asemel on see osaliselt pingestatud. Sinelained kantakse nii faasi A kui ka faasi B-faasi erinevusega 90 ° (või 0,9 ° viiefaasilises astmemootor ).

Kui faasi A maksimaalne võimsus rakendatakse, on faas B null, põhjustades rootori A -faasi. Kui vool A -faasi A väheneb, suureneb vool kuni B faasi B suureneb, võimaldades rootoril astuda pisikesi etappe faasi B poole. See protsess jätkub, kui voolutsükli kahe faasi vahel, mille tulemuseks on sujuv mikrotepp.

Mikrostimine esitab aga mõned väljakutsed, peamiselt täpsuse ja pöördemomendi osas. Kuna faasid on ainult osaliselt pingestatud, on mootoril tavaliselt pöördemomendi vähenemine umbes 30%. Kuna sammude vaheline pöördemomendi diferentsiaal on minimaalne, võib mootor pingutada koormuse ületamiseks, mis võib põhjustada olukordi, kus mootoril kästakse mitu sammu liikuda, enne kui see tegelikult liikuma hakkab. Paljudel juhtudel on suletud ahela süsteemi loomiseks vajalik kooderite lisamine, ehkki see lisab üldkulusid.

Astmemootorisüsteemid

Avatud silmuste süsteemid
suletud ahela süsteemid
Servosüsteemid

Avatud silmus

Stepper Motor S on tavaliselt konstrueeritud avatud silmuste süsteemidena. Selles konfiguratsioonis saadab impulsigeneraator impulsid faasijärjestuse ahelale. Faasijärjestus määrab, millised faasid tuleks sisse või välja lülitada, nagu on eelnevalt kirjeldatud kogu etapi ja poole sammu meetoditega. Sekveneerija juhib mootori aktiveerimiseks suure võimsusega FET-sid.

Avatud silmusesüsteemis ei ole aga positsiooni kontrollimine, mis tähendab, et pole võimalust kinnitada, kas mootor on käsklusega liikunud.

Suletud silmus

Üks levinumaid meetodeid suletud ahela süsteemi juurutamiseks on kahekordse võlliga mootori tagavõllile kooderi lisamine. Kooder koosneb õhukesest kettast, mis on tähistatud joontega, mis pöörleb saatja ja vastuvõtja vahel. Iga kord, kui joon nende kahe komponendi vahel läbib, genereerib see signaaliliinidele impulsi.

Seejärel suunatakse need väljundmpulsid tagasi kontrollerile, mis hoiab neid arvesse. Tavaliselt võrdleb kontroller liikumise lõpus juhile saadetud impulsside arvu kooderist saadud impulsside arvuga. Tähtlikustatakse konkreetne rutiin, mille abil kaks loendit erinevad, reguleerib süsteem lahknevuse korrigeerimist. Kui loendused vastavad, näitab see, et tõrge pole ilmnenud, ja liikumine võib sujuvalt jätkuda.

Suletud silmuste süsteemide puudused

Suletud ahela süsteemil on kaks peamist puudust: kulud (ja keerukus) ja reageerimise aeg. Kodeerija kaasamine lisab süsteemi üldisele kulule koos kontrolleri suurenenud keerukusega, mis aitab kaasa kogukuludele. Lisaks, kuna parandused tehakse ainult liikumise lõpus, võib see viia süsteemis viivitusi, aeglustades reageerimise aegu.

Servosüsteem

Alternatiiv suletud ahela astmesüsteemidele on servosüsteem. Servosüsteemid kasutavad tavaliselt madala pooluse arvuga mootoreid, mis võimaldavad kiiret jõudlust, kuid millel puudub loomupärane positsioneerimisvõime. Servo positsiooniseadmeks teisendamiseks on vaja tagasisidemehhanisme, kasutades sageli kooderit või eraldusvõimet koos juhtimissilmustega.

Servosüsteemis aktiveeritakse mootor ja desaktiveeritakse, kuni resolver näitab, et määratud positsioon on saavutatud. Näiteks kui servole käsitatakse liigutada 100 pöördeid, algab see resolveri loendusega null. Mootor töötab seni, kuni Resolver Count jõuab 100 pöördeni, sel hetkel see välja lülitub. Asukohavahetuse korral aktiveeritakse mootor positsiooni korrigeerimiseks uuesti.

Servo reageerimist positsiooniligudele mõjutab võimenduse säte. Kõrge võimenduse seade võimaldab mootoril vigade muutustele kiiresti reageerida, samas kui madala võimenduse sätte tulemuseks on aeglasem vastus. Võimendi seadete reguleerimine võib aga liikumise juhtimissüsteemi tekitada ajaviiteid, mõjutades üldist jõudlust.

Alphastep suletud astmelise mootori süsteemid

Alphastep on Besfoci uuenduslik Stepper Motor  Solution, millel on integreeritud resolver, mis pakub reaalajas positsiooni tagasisidet. See disain tagab, et rootori täpne asukoht on kogu aeg teada, suurendades süsteemi täpsust ja usaldusväärsust.

Alphastep suletud astmelise mootori süsteemid

Alphastepi draiveril on sisendloendur, mis jälgib kõiki draivi saadetud impulsse. Samaaegselt suunatakse resolveri tagasiside rootori asendi loendurile, võimaldades rootori asendi pidevat jälgimist. Kõik lahknevused registreeritakse kõrvalekalde loenduris.

Tavaliselt töötab mootor avatud silmuse režiimis, tekitades mootorile pöördemomendi vektoreid. Kui kõrvalekalde loendur näitab erinevust, mis on suurem kui ± 1,8 °, aktiveerib faasijärjestus pöördemomendi vektori pöördemomendi nihke kõvera ülemises osas. See genereerib rootori ümberkujundamiseks maksimaalse pöördemomendi ja viivad selle tagasi sünkronismi. Kui mootor on mitme sammu võrra välja lülitatud, annab sekveneerija pöördemomendi nihke kõvera kõrgpunktis mitu pöördemomendi vektorit. Draiver saab ülekoormuse tingimustega hakkama kuni 5 sekundit; Kui see ei suuda sünkronismi selle aja jooksul taastada, käivitatakse tõrge ja välja antakse häire.

Alphastep-süsteemi tähelepanuväärne omadus on selle võime teha reaalajas parandusi mis tahes vahelejäänud sammude jaoks. Erinevalt traditsioonilistest süsteemidest, mis ootavad vigade parandamiseni, võtab tähedraiver parandusmeetmeid kohe, kui rootor jääb 1,8 ° vahemikku väljapoole. Kui rootor on selle piiri piires tagasi, pöördub juht avama silmuse režiim ja jätkab sobivaid faasienergiaid.

Kaasas olev graafik illustreerib pöördemomendi nihke kõverat, tuues välja süsteemi töörežiimid - avage silm ja suletud ahela. Pöördemomendi nihke kõver tähistab ühe faasi genereeritud pöördemomenti, saavutades maksimaalse pöördemomendi, kui rootori asukoht erineb 1,8 ° võrra. Sammu võib vahele jätta ainult siis, kui rootor ületab rohkem kui 3,6 °. Kuna juht võtab pöördemomendi vektori üle kontrolli, kui kõrvalekalle ületab 1,8 °, ei jäta mootor tõenäoliselt samme vahele, kui see ei koge üle 5 sekundi kestvat ülekoormust.

Alphastepi astme täpsus

Paljud inimesed usuvad ekslikult, et Alphastepi mootori astme täpsus on ± 1,8 °. Tegelikkuses on Alphastepi astme täpsus 5 kaareminutiga (0,083 °). Juht haldab pöördemomendi vektoreid, kui rootor asub väljaspool 1,8 °. Kui rootor jääb sellesse vahemikku, joondavad rootori hambad täpselt pöördemomendi vektori genereerimisega. Tähembus tagab, et õige hammas joondub aktiivse pöördemomendi vektoriga.

Alphastep -seeria on erinevates versioonides. Besfoc pakub nii ümaraid võlli kui ka käikumudeleid, millel on mitu käiguvahendit, et suurendada eraldusvõimet ja pöördemomenti või peegeldunud inertsuse minimeerimiseks. Enamikku versioone saab varustada tõrkeohutu magnetilise piduriga. Lisaks pakub Besfoc 24 VDC versiooni nimega ASC seeria.

Järeldus

Kokkuvõtteks võib öelda, et astmemootorid sobivad rakenduste positsioneerimiseks väga sobivad. Need võimaldavad nii kauguse kui ka kiiruse täpset kontrolli, muutes impulsi arvu ja sagedust. Nende kõrge pooluse arv võimaldab täpsust, isegi kui töötate avatud silmuse režiimis. Kui konkreetse rakenduse jaoks on õige suurus, a Astmemootor ei jäta sammu. Kuna nad ei vaja positsioonilist tagasisidet, on astmelised mootorid kulutõhusaks lahenduseks.