تولید کننده موتور پله ای ترکیبی در چین - BESFOC

معرفی موتور پله

موتور پله چیست

بوها موتور پله ای نوعی موتور الکتریکی است که به جای چرخش مداوم مانند یک موتور معمولی ، در مراحل دقیق و ثابت حرکت می کند. معمولاً در برنامه هایی که کنترل موقعیت دقیق لازم است ، مانند چاپگرهای سه بعدی ، دستگاه های CNC ، روباتیک و سیستم عامل های دوربین مورد استفاده قرار می گیرد.

موتورهای پله ای نوعی از موتور الکتریکی هستند که انرژی الکتریکی را با دقت قابل توجه به حرکت چرخشی تبدیل می کنند. بر خلاف موتورهای الکتریکی معمولی ، که چرخش مداوم را فراهم می کنند ، موتورهای استپ در مراحل گسسته قرار می گیرند و آنها را برای برنامه های کاربردی که نیاز به موقعیت یابی دقیق دارند ، ایده آل می کند.

هر پالس برق که از راننده خود به موتور پله ای ارسال می شود منجر به یک حرکت دقیق می شود - هر پالس با یک مرحله خاص مطابقت دارد. سرعتی که موتور به طور مستقیم با فرکانس این پالس ها ارتباط دارد: هرچه پالس ها سریعتر ارسال شوند ، چرخش سریعتر می شود.

یکی از مهمترین مزایای آن موتور پله کنترل آسان آنهاست. بیشتر رانندگان با پالس های 5 ولت کار می کنند ، سازگار با مدارهای یکپارچه مشترک. شما می توانید یک مدار را برای تولید این پالس ها طراحی کنید یا از تولید کننده پالس از شرکت هایی مانند BESFOC استفاده کنید.

علیرغم عدم دقت گاه به گاه آنها - موتورهای پله ای استاندارد در حدود 3 دقیقه قوس (0.05 درجه) دقت دارند - این خطاها با چندین مرحله جمع نمی شوند. به عنوان مثال ، اگر یک موتور پله ای استاندارد یک مرحله را انجام دهد ، 1.8 درجه ± 0.05 درجه می چرخد. حتی پس از یک میلیون قدم ، انحراف کل هنوز فقط 0.05 درجه است و باعث می شود آنها برای حرکات دقیق در مسافت های طولانی قابل اعتماد باشند.

علاوه بر این ، موتورهای پله ای به دلیل پاسخ سریع و شتاب خود به دلیل عدم تحرک روتور کم شناخته شده اند و به آنها امکان می دهد به سرعت به سرعت بالایی برسند. این باعث می شود آنها به ویژه برای برنامه هایی که نیاز به حرکات کوتاه و سریع دارند مناسب باشد.

موتور پله ای چگونه کار می کند؟

بوها موتور پله با تقسیم یک چرخش کامل به تعدادی از مراحل مساوی کار می کند. از الکترومغناطیسی برای ایجاد حرکتی در افزایش های کوچک و کنترل شده استفاده می کند.

1. داخل موتور پله

یک موتور پله دو قسمت اصلی دارد:

• استاتور - قسمت ثابت با سیم پیچ (الکترومغناطیسی).

• روتور - قسمت چرخان ، اغلب یک آهنربا یا ساخته شده از آهن.

2. حرکت توسط میدان های مغناطیسی

• هنگامی که جریان الکتریکی از طریق سیم پیچ های استاتور جریان می یابد ، میدان های مغناطیسی ایجاد می کند.

• این زمینه ها روتور را به خود جلب می کنند.

• با روشن و خاموش کردن سیم پیچ ها در یک دنباله خاص ، روتور قدم به قدم در یک حرکت دایره ای کشیده می شود.

3. چرخش گام به گام

• هر بار که یک سیم پیچ انرژی می یابد ، روتور با یک زاویه کوچک حرکت می کند (به نام یک مرحله).

• به عنوان مثال ، اگر یک موتور در هر انقلاب 200 مرحله داشته باشد ، هر مرحله روتور 1.8 درجه را حرکت می دهد.

• موتور بسته به ترتیب پالس های ارسال شده به کویل ها می تواند به جلو یا عقب بچرخد.

4. کنترل شده توسط یک راننده

• بوها درایور موتور پله ای پالس های برقی را به کویل های موتور می فرستد.

• هرچه پالس بیشتر باشد ، موتور بیشتر می شود.

• میکروکنترلرها (مانند Arduino یا Raspberry Pi) می توانند این درایورها را کنترل کنند تا موتور را به طور دقیق حرکت دهند.

سیستم موتور پله

تصویر زیر یک سیستم موتور استاندارد استپر را نشان می دهد ، که شامل چندین مؤلفه اساسی است که با هم کار می کنند. عملکرد هر عنصر بر عملکرد کلی سیستم تأثیر می گذارد.

1. رایانه یا PLC:

در قلب سیستم کنترل کننده منطق قابل برنامه ریزی (PLC) قرار دارد. این مؤلفه به عنوان مغز عمل می کند و نه تنها موتور پله ای بلکه کل دستگاه را نیز کنترل می کند. این می تواند کارهای مختلفی از جمله بالا بردن آسانسور یا جابجایی کمربند نقاله را انجام دهد. بسته به پیچیدگی مورد نیاز ، این کنترلر می تواند از یک رایانه شخصی یا PLC پیشرفته گرفته تا یک دکمه فشار اپراتور ساده متغیر باشد.

2. فهرست یا کارت PLC:

بعد از آن ، فهرست کننده یا کارت PLC است که دستورالعمل های خاص را به موتور پله . این تعداد پالس های مورد نیاز را برای حرکت ایجاد می کند و فرکانس پالس را برای کنترل شتاب ، سرعت و کاهش موتور تنظیم می کند. ایندکسر می تواند یک واحد مستقل باشد ، مانند BESFOC ، یا کارت ژنراتور پالس که به PLC وصل می شود. صرف نظر از شکل آن ، این مؤلفه برای عملکرد موتور بسیار مهم است.

درایور موتور:

راننده موتور از چهار قسمت اصلی تشکیل شده است:

• منطق برای کنترل فاز: این واحد منطق پالس هایی را از ایندکسر دریافت می کند و تعیین می کند که مرحله موتور باید فعال شود. انرژی بخشیدن به مراحل برای اطمینان از عملکرد مناسب حرکتی باید از یک دنباله خاص پیروی کند.

• منبع تغذیه منطق: این یک منبع ولتاژ کم است که مدارهای یکپارچه (IC) را در درایور قدرت می دهد ، به طور معمول حدود 5 ولت را بر اساس مجموعه یا طراحی تراشه کار می کند.

• منبع تغذیه موتور: این منبع ولتاژ لازم را برای تأمین انرژی موتور ، معمولاً در حدود 24 VDC فراهم می کند ، اگرچه بسته به کاربرد می تواند بیشتر باشد.

• تقویت کننده قدرت: این مؤلفه از ترانزیستورهایی تشکیل شده است که جریان را قادر می سازد از طریق مراحل حرکتی جریان یابد. این ترانزیستورها برای تسهیل حرکت موتور در دنباله صحیح روشن و خاموش می شوند.

4. بار:

سرانجام ، تمام این مؤلفه ها برای جابجایی بار ، که می تواند یک پیچ سرب ، دیسک یا کمربند نقاله بسته به برنامه خاص باشد ، با هم کار می کنند.

انواع موتورهای پله

سه نوع اصلی موتورهای پله وجود دارد:

موتورهای پله ای متغیر (VR)

این موتورها دارای دندان های روی روتور و استاتور هستند اما یک آهنربای دائمی را شامل نمی شوند. در نتیجه ، آنها فاقد گشتاور بازداشت هستند ، به این معنی که در صورت عدم انرژی ، موقعیت خود را حفظ نمی کنند.

موتورهای پله ای دائمی (PM)

موتورهای پله PM دارای آهنربای دائمی در روتور هستند اما دندان ندارند. در حالی که آنها به طور معمول در زاویه های مرحله دقت کمتری دارند ، گشتاور بازداشت را فراهم می کنند و به آنها امکان می دهد در هنگام خاموش شدن برق ، موقعیت را حفظ کنند.

موتورهای پله ای ترکیبی

BESFOC منحصراً در هیبرید تخصص دارد موتور پله . این موتورها خصوصیات مغناطیسی آهنرباهای دائمی را با طراحی دندانه دار موتورهای بی میلی متغیر ادغام می کنند. روتور از نظر محوری مغناطیسی است ، به این معنی که در یک پیکربندی معمولی ، نیمه بالا یک قطب شمالی و نیمه پایین یک قطب جنوبی است.

روتور از دو فنجان دندانه دار تشکیل شده است که هر کدام دارای 50 دندان هستند. این فنجان ها با 3.6 درجه جبران می شوند و امکان موقعیت دقیق را فراهم می کنند. هنگامی که از بالا مشاهده می شود ، می بینید که یک دندان در فنجان قطب شمال با یک دندان در فنجان قطب جنوبی تراز می شود و یک سیستم دنده ای مؤثر ایجاد می کند.

موتورهای پله ای ترکیبی در ساخت و ساز دو فاز کار می کنند که هر فاز حاوی چهار قطب در فاصله 90 درجه از هم قرار دارد. هر قطب در یک فاز زخم است به گونه ای که قطب های 180 درجه از هم از یک قطبیت یکسان برخوردار هستند ، در حالی که قطب ها برای آن 90 درجه از هم فاصله دارند. با معکوس کردن جریان در هر مرحله ، قطبیت قطب استاتور مربوطه نیز می تواند معکوس شود و موتور را قادر می سازد تا هر قطب استاتور را به قطب شمال یا جنوبی تبدیل کند.

روتور موتور پله ای دارای 50 دندان است که بین هر دندان 7.2 درجه است. با کار کردن موتور ، تراز دندانهای روتور با دندانهای استاتور می تواند متفاوت باشد-به طور خاص ، می توان آن را با سه چهارم از یک دندان ، نیم دندان یا یک چهارم از دندان جبران کرد. هنگامی که موتور قدم می زند ، به طور طبیعی کوتاهترین مسیر را برای تنظیم مجدد خود طی می کند ، که به حرکت 1.8 درجه در هر مرحله ترجمه می شود (از آنجا که 1/4 از 7.2 درجه برابر 1.8 درجه است).

گشتاور و دقت در موتور پله ای تحت تأثیر تعداد قطب ها (دندان ها) است. به طور کلی ، تعداد قطب بالاتر منجر به بهبود گشتاور و دقت می شود. BESFOC موتورهای استپر 'وضوح بالا' را ارائه می دهد ، که نیمی از دندان مدل های استاندارد خود را دارند. این روتورهای با وضوح بالا دارای 100 دندان هستند که در نتیجه زاویه 3.6 درجه بین هر دندان ایجاد می شود. با استفاده از این تنظیم ، حرکت 1/4 از یک قسمت دندان با یک مرحله کوچکتر از 0.9 درجه مطابقت دارد.

در نتیجه ، مدل های 'وضوح بالا ' دو برابر وضوح موتورهای استاندارد را ارائه می دهند و به 400 مرحله در هر انقلاب در مقایسه با 200 مرحله در هر انقلاب در مدل های استاندارد می رسند. زاویه های مرحله کوچکتر نیز منجر به ارتعاشات پایین تر می شوند ، زیرا هر مرحله کمتر برجسته و تدریجی تر است.

ساختار

نمودار زیر یک مقطع از یک موتور پله 5 فاز را نشان می دهد. این موتور در درجه اول از دو قسمت اصلی تشکیل شده است: استاتور و روتور. روتور خود از سه مؤلفه تشکیل شده است: فنجان روتور 1 ، فنجان روتور 2 و یک آهنربای دائمی. روتور در جهت محوری مغناطیس می شود. به عنوان مثال ، اگر روتور فنجان 1 به عنوان قطب شمال تعیین شود ، روتور فنجان 2 قطب جنوبی خواهد بود.

استاتور دارای 10 قطب مغناطیسی است که هر کدام مجهز به دندانهای کوچک و سیم پیچ مربوطه هستند. این سیم پیچ ها به گونه ای طراحی شده اند که هرکدام به سیم پیچ قطب مخالف خود وصل می شوند. هنگامی که جریان از طریق یک جفت سیم پیچ جریان می یابد ، قطب هایی که آنها را به همان جهت متصل می کنند - چه از شمال و چه جنوب.

هر یک از قطب های مخالف یک فاز موتور را تشکیل می دهند. با توجه به اینکه در کل 10 قطب مغناطیسی وجود دارد ، این در پنج مرحله مجزا در این 5 فاز نتیجه می گیرد موتور پله.

نکته مهم این است که هر فنجان روتور 50 دندان در طول محیط بیرونی خود دارد. دندان های روی روتور فنجان 1 و روتور فنجان 2 به صورت مکانیکی از یکدیگر با نیم دندان جبران می شوند و امکان تراز دقیق و حرکت در حین کار را فراهم می کنند.

ساحلی

دانستن چگونگی خواندن یک منحنی سرعت گشت و گذار بسیار مهم است ، زیرا بینشی در مورد آنچه یک موتور قادر به دستیابی به آن است ، ارائه می دهد. این منحنی ها ویژگی های عملکرد یک موتور خاص را هنگام جفت شدن با یک راننده خاص نشان می دهد. پس از بهره برداری از موتور ، خروجی گشتاور آن تحت تأثیر نوع درایو و ولتاژ کاربردی قرار می گیرد. در نتیجه ، همان موتور بسته به راننده مورد استفاده می تواند منحنی های سرعت چشم را به طور قابل توجهی متفاوت نشان دهد.

BESFOC این منحنی های پر سرعت را به عنوان یک مرجع ارائه می دهد. اگر از یک موتور با راننده ای که دارای ولتاژ و رتبه بندی های مشابهی است استفاده می کنید ، می توانید انتظار عملکرد قابل مقایسه ای داشته باشید. برای یک تجربه تعاملی ، لطفاً به منحنی سرعت تورک ارائه شده در زیر مراجعه کنید:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برای کار در منطقه بین گشتاور کشش و خروج ، موتور در ابتدا باید در منطقه شروع/توقف شروع شود. با شروع موتور ، سرعت پالس به تدریج افزایش می یابد تا سرعت مورد نظر حاصل شود. برای متوقف کردن موتور ، سرعت کاهش می یابد تا زمانی که زیر منحنی گشتاور کشش قرار بگیرد.

گشتاور به طور مستقیم با جریان و تعداد سیم در موتور متناسب است. برای افزایش گشتاور 20 ٪ ، جریان نیز باید تقریباً 20 ٪ افزایش یابد. در مقابل ، برای کاهش گشتاور 50 ٪ ، جریان باید 50 ٪ کاهش یابد.

با این حال ، به دلیل اشباع مغناطیسی ، هیچ فایده ای در افزایش جریان فراتر از دو برابر جریان دارای امتیاز وجود ندارد ، زیرا فراتر از این نقطه ، افزایش بیشتر گشتاور را افزایش نمی دهد. کار در حدود ده برابر جریان دارای امتیاز ، خطر عواقب دفع روتور را به همراه دارد.

تمام موتورهای ما مجهز به عایق کلاس B هستند که می توانند قبل از شروع عایق ، دمای تا 130 درجه سانتیگراد را تحمل کنند. برای اطمینان از ماندگاری ، توصیه می کنیم دیفرانسیل دما 30 درجه سانتیگراد از داخل تا خارج را حفظ کنید ، به این معنی که دمای مورد بیرونی نباید از 100 درجه سانتی گراد تجاوز کند.

القاء نقش مهمی در عملکرد گشتاور پر سرعت دارد. این توضیح می دهد که چرا موتورها سطح بی وقفه ای از گشتاور را نشان نمی دهند. هر سیم پیچ موتور مقادیر مشخصی از القا و مقاومت دارد. القاء شده در هنریس ، تقسیم بر مقاومت در اهم ، منجر به یک زمان ثابت (در ثانیه) می شود. این زمان ثابت نشان می دهد که چه مدت طول می کشد تا سیم پیچ به 63 ٪ از جریان دارای امتیاز خود برسد. به عنوان مثال ، اگر موتور برای 1 آمپر رتبه بندی شود ، پس از یک بار ثابت ، سیم پیچ تقریباً به 0.63 آمپر می رسد. به طور معمول حدود چهار تا پنج بار ثابت طول می کشد تا سیم پیچ به جریان کامل برسد (1 آمپر). از آنجا که گشتاور متناسب با جریان است ، اگر جریان فقط به 63 ٪ برسد ، موتور پس از یک بار ثابت حدود 63 ٪ از حداکثر گشتاور خود را تولید می کند.

با سرعت کم ، این تأخیر در ساخت فعلی مسئله ای نیست زیرا جریان می تواند به طور موثری از سیم پیچ ها به سرعت وارد و خارج شود و به موتور اجازه می دهد گشتاور امتیاز خود را تحویل دهد. با این حال ، در سرعت زیاد ، جریان نمی تواند به اندازه کافی سریع قبل از سوئیچ های فاز بعدی افزایش یابد و در نتیجه گشتاور کاهش یابد.

تأثیر ولتاژ راننده

ولتاژ راننده به طور قابل توجهی بر عملکرد پر سرعت a تأثیر می گذارد موتور پله . نسبت بالاتری از ولتاژ درایو به ولتاژ حرکتی منجر به بهبود قابلیت های پر سرعت می شود. این امر به این دلیل است که ولتاژهای بالا باعث می شود جریان سریعتر از آستانه 63 ٪ که قبلاً مورد بحث قرار گرفته بود ، وارد سیم پیچ ها شود.

ارتعاش

هنگامی که یک موتور پله ای از یک مرحله به مرحله دیگر منتقل می شود ، روتور فوراً در موقعیت هدف متوقف نمی شود. درعوض ، از موقعیت نهایی عبور می کند ، سپس به عقب کشیده می شود ، در جهت مخالف بیش از حد قرار می گیرد و همچنان به نوسان به عقب و جلو می رود تا اینکه در نهایت متوقف شود. این پدیده ، که به آن 'زنگ زدن ،' گفته می شود با هر مرحله که موتور می گیرد رخ می دهد (نمودار تعاملی زیر را ببینید). تقریباً مانند بند ناف بانجی ، حرکت روتور آن را فراتر از نقطه توقف خود حمل می کند و باعث می شود قبل از استراحت در استراحت 'گزاف گویی' شود. با این حال ، در بسیاری از موارد ، به موتور دستور داده می شود قبل از اینکه کاملاً متوقف شود ، به مرحله بعدی حرکت کند.

نمودارهای زیر رفتار زنگ یک موتور پله را در شرایط مختلف بارگذاری نشان می دهد. هنگامی که موتور تخلیه می شود ، زنگ های قابل توجهی را نشان می دهد ، که به افزایش لرزش تبدیل می شود. این لرزش بیش از حد می تواند منجر به متوقف شدن موتور در هنگام تخلیه یا بارگیری سبک شود ، زیرا ممکن است هماهنگ سازی را از دست بدهد. بنابراین ، همیشه آزمایش a ضروری است موتور پله ای با بار مناسب.

دو نمودار دیگر عملکرد موتور را هنگام بارگذاری نشان می دهد. بارگیری صحیح موتور به تثبیت عملکرد آن و کاهش لرزش کمک می کند. در حالت ایده آل ، بار باید بین 30 تا 70 درصد از حداکثر گشتاور موتور نیاز داشته باشد. علاوه بر این ، نسبت اینرسی بار به روتور باید بین 1: 1 تا 10: 1 سقوط کند. برای حرکات کوتاه تر و سریعتر ، ترجیح داده می شود این نسبت به 1: 1 تا 3: 1 نزدیکتر شود.

کمک از BESFOC

متخصصان و مهندسان برنامه BESFOC برای کمک به اندازه مناسب موتور در دسترس هستند.

تشدید و لرزش

بوها موتور پله ای هنگامی که فرکانس پالس ورودی با فرکانس طبیعی آن ، پدیده ای که به عنوان رزونانس شناخته می شود ، ارتعاشات قابل توجهی را تجربه می کند. این اغلب در حدود 200 هرتز رخ می دهد. در طنین انداز ، بیش از حد و زیر فشار روتور به شدت تقویت می شود و احتمال مراحل گمشده را افزایش می دهد. در حالی که فرکانس رزونانس خاص می تواند با بی تحرکی بار متفاوت باشد ، به طور معمول حدود 200 هرتز معلق است.

از دست دادن مرحله در موتورهای 2 فاز

2 فاز موتورهای استپر فقط می توانند در گروه های چهار نفره مراحل را از دست بدهند. اگر متوجه از دست دادن مرحله در چند برابر چهار نفر شوید ، نشان می دهد که ارتعاشات باعث می شود موتور همگام سازی را از دست بدهد یا ممکن است بار بیش از حد باشد. برعکس ، اگر مراحل از دست رفته در چند برابر نباشد ، یک نشانه قوی وجود دارد که یا تعداد پالس نادرست است یا نویز الکتریکی بر عملکرد تأثیر می گذارد.

تشدید کننده

چندین استراتژی می تواند به کاهش اثرات رزونانس کمک کند. ساده ترین روش برای جلوگیری از کار با سرعت طنین انداز در کل است. از آنجا که 200 هرتز برای موتور 2 فاز تقریباً 60 دور در دقیقه مطابقت دارد ، سرعت بسیار بالایی ندارد. بیشترین موتور پله ای حداکثر سرعت شروع حدود 1000 پالس در ثانیه (PPS) را دارد. بنابراین ، در بسیاری از موارد ، می توانید عملکرد موتور را با سرعت بالاتر از فرکانس رزونانس آغاز کنید.

اگر نیاز به شروع موتور با سرعتی که زیر فرکانس رزونانس است ، مهم است که به سرعت از طریق محدوده رزونانس تسریع کنید تا اثرات لرزش را به حداقل برسانید.

کاهش زاویه مرحله

راه حل مؤثر دیگر استفاده از زاویه پله کوچکتر است. زاویه های پله بزرگتر تمایل به بیش از حد بیش از حد و زیربنایی بیشتر دارند. اگر موتور برای مسافرت فاصله کوتاهی داشته باشد ، نیروی کافی (گشتاور) به اندازه کافی تولید نمی کند. با کاهش زاویه پله ، حرکتی لرزش کمتری را تجربه می کند. این یکی از دلایلی است که تکنیک های نیمه قدم و ریزگردها در کاهش ارتعاشات بسیار مؤثر هستند.

حتماً موتور را بر اساس الزامات بار انتخاب کنید. اندازه مناسب موتور می تواند منجر به عملکرد کلی بهتر شود.

با استفاده از Dampers

Dampers گزینه دیگری برای در نظر گرفتن است. این دستگاه ها می توانند برای جذب مقداری از انرژی ارتعاش بر روی شافت عقب موتور قرار بگیرند و به صاف کردن عملکرد یک موتور ارتعاش به روشی مقرون به صرفه کمک می کنند.

موتورهای پله 5 فاز

یک پیشرفت نسبتاً جدید در فناوری موتور پله ای  موتور 5 فاز استپر است. قابل توجه ترین تفاوت بین موتورهای 2 فاز و 5 فاز (به نمودار تعاملی زیر مراجعه کنید) تعداد قطب های استاتور است: موتورهای 2 فاز دارای 8 قطب (4 در هر فاز) هستند ، در حالی که موتورهای 5 فاز دارای 10 قطب (2 در هر مرحله) هستند. طراحی روتور شبیه به موتور 2 فاز است.

در یک موتور 2 فاز ، هر فاز روتور را با 1/4 دندان دندان حرکت می دهد ، در حالی که در یک موتور 5 فاز ، روتور به دلیل طراحی آن 1/10 از یک دندان حرکت می کند. با یک دندان دندان 7.2 درجه ، زاویه مرحله برای موتور 5 فاز 0.72 درجه می شود. این ساخت و ساز به موتور 5 فاز اجازه می دهد تا در هر انقلاب به 500 مرحله در هر انقلاب برسد ، در مقایسه با 200 مرحله موتور 2 فاز در هر انقلاب ، وضوح آن 2.5 برابر بیشتر از موتور 2 فاز است.

وضوح بالاتر منجر به زاویه گام کوچکتر می شود که به طور قابل توجهی لرزش را کاهش می دهد. از آنجا که زاویه مرحله موتور 5 فاز 2.5 برابر کوچکتر از موتور 2 فاز است ، زنگ و ارتعاشات بسیار کمتری را تجربه می کند. در هر دو نوع موتور ، روتور باید بیش از 3.6 درجه را از دست بدهد تا مراحل را از دست بدهد. با زاویه گام موتور 5 فاز تنها 0.72 درجه ، برای موتور بیش از حد غیرممکن می شود که با چنین حاشیه ای بیش از حد یا زیرپوشش بیش از حد باشد و در نتیجه احتمال از دست دادن همگام سازی بسیار کم باشد.

روش های رانندگی

چهار روش اصلی درایو وجود دارد موتور پله ای S:

1. درایو موج (مرحله کامل)

2. 2 مرحله در (مرحله کامل)

3. 1-2 مرحله در (نیم مرحله)

4. در حال ریز کردن

موج

در نمودار زیر ، روش درایو موج برای نشان دادن اصول آن ساده شده است. هر چرخش 90 درجه به تصویر کشیده شده در تصویر نشان دهنده 1.8 درجه چرخش روتور در یک موتور واقعی است.

در روش درایو موج ، همچنین به عنوان 1 فاز در روش شناخته می شود ، فقط یک مرحله در یک زمان انرژی می یابد. هنگامی که مرحله A فعال می شود ، یک قطب جنوبی ایجاد می کند که قطب شمالی روتور را به خود جلب می کند. سپس فاز A خاموش شده و فاز B روشن می شود و باعث می شود روتور 90 درجه (1.8 درجه) بچرخد و این فرایند با استفاده از هر مرحله به صورت جداگانه ادامه می یابد.

درایو موج با یک توالی الکتریکی چهار مرحله ای برای چرخش موتور کار می کند.

 

2 مرحله در

در روش '2 در روش درایو' ، هر دو مرحله از موتور به طور مداوم انرژی می گیرند.

همانطور که در زیر نشان داده شده است ، هر چرخش 90 درجه با چرخش روتور 1.8 درجه مطابقت دارد. هنگامی که هر دو مرحله A و B به عنوان قطب های جنوبی انرژی می گیرند ، قطب شمالی روتور به همان اندازه به هر دو قطب جذب می شود و باعث می شود که مستقیماً در وسط تراز شود. با پیشرفت دنباله و فعال شدن مراحل ، روتور برای حفظ تراز بین دو قطب انرژی می چرخد.

روش '2 فاز در ' با استفاده از یک توالی الکتریکی چهار مرحله ای برای چرخش موتور کار می کند.

موتورهای نوع استاندارد 2 فاز و 2 فاز M BESFOC از این روش '2 فاز در ' استفاده می کنند.

مزیت اصلی فازهای '2 در' روش 'بیش از روش' 1 مرحله در 'گشتاور است. در روش '1 در روش ' ، فقط یک مرحله در یک زمان فعال می شود و در نتیجه یک واحد گشتاور واحد روی روتور عمل می کند. در مقابل ، روش '2 در ' هر دو مرحله را همزمان انرژی می دهد و دو واحد گشتاور را تولید می کند. یک بردار گشتاور در موقعیت 12 و دیگری در موقعیت 3 عمل می کند. هنگامی که این دو بردار گشتاور ترکیب می شوند ، آنها یک بردار حاصل را با زاویه 45 درجه با بزرگی ایجاد می کنند که 41.4 ٪ بیشتر از یک بردار واحد است. این بدان معنی است که استفاده از روش '2 در' روش 'به ما امکان می دهد تا ضمن ارائه 41 ٪ گشتاور بیشتر ، به همان زاویه مرحله ای با روش ' 1 در 'دست یابیم.

با این حال ، موتورهای پنج فاز تا حدودی متفاوت عمل می کنند. آنها به جای استفاده از روش '2 در' روش '، از روش' 4 فاز در 'استفاده می کنند. در این روش ، چهار مرحله از هر بار که موتور یک قدم برداشته می شود ، به طور همزمان فعال می شوند.

در نتیجه ، موتور پنج فاز یک توالی الکتریکی 10 مرحله ای را در حین کار دنبال می کند.

1-2 مرحله در (نیم مرحله)

روش '1-2 به روش ' ، همچنین به عنوان نیمی از پله شناخته می شود ، اصول دو روش قبلی را ترکیب می کند. در این روش ، ابتدا فاز A را انرژی می دهیم و باعث می شود روتور تراز شود. در حالی که فاز انرژی را حفظ می کنیم ، فاز B را فعال می کنیم. در این مرحله ، روتور به همان اندازه به هر دو قطب و تراز در وسط جذب می شود و در نتیجه چرخش 45 درجه (یا 0.9 درجه) ایجاد می شود. در مرحله بعد ، ما در حالی که همچنان به فاز B ادامه می دهیم ، فاز A را خاموش می کنیم و به موتور اجازه می دهیم قدم دیگری بردارد. این فرایند ادامه می یابد ، متناوب بین انرژی بخش یک فاز و دو مرحله. با این کار ، ما به طور موثری زاویه پله را به نصف برش می دهیم ، که به کاهش ارتعاشات کمک می کند.

برای یک موتور 5 فاز ، ما با متناوب بین 4 مرحله در و 5 مرحله از یک استراتژی مشابه استفاده می کنیم.

حالت نیمه مرحله از یک دنباله الکتریکی هشت مرحله ای تشکیل شده است. در مورد موتور پنج فاز با استفاده از روش '4-5 فاز در ' ، موتور از یک دنباله الکتریکی 20 مرحله ای عبور می کند.

در حال ریز کردن

(در صورت نیاز می توان اطلاعات بیشتری در مورد ریزگردها اضافه کرد.)

ریزش

MicroStepping تکنیکی است که برای انجام مراحل کوچکتر حتی دقیق تر استفاده می شود. هرچه مراحل کوچکتر باشد ، وضوح بالاتر و ویژگی های لرزش موتور بهتر می شود. در میکرواستپینگ ، یک مرحله به طور کامل روشن نیست و به طور کامل خاموش است. در عوض ، تا حدی انرژی می یابد. امواج سینوسی به هر دو فاز A و فاز B ، با اختلاف فاز 90 درجه (یا 0.9 درجه در یک فاز پنج فاز اعمال می شود. موتور پله ).

هنگامی که حداکثر توان در فاز A اعمال می شود ، فاز B در صفر است و باعث می شود روتور با فاز A. تراز شود. با کاهش جریان به فاز A ، جریان به فاز B افزایش می یابد ، به روتور اجازه می دهد تا مراحل ریز و درشت را به سمت فاز B انجام دهد. این روند به عنوان چرخه های فعلی بین دو مرحله ادامه می یابد و در نتیجه حرکت خرد می شود.

با این حال ، ریزگردها برخی از چالش ها را به طور عمده در مورد صحت و گشتاور ارائه می دهد. از آنجا که مراحل فقط تا حدی انرژی می یابد ، موتور به طور معمول کاهش گشتاور حدود 30 ٪ را تجربه می کند. علاوه بر این ، از آنجا که دیفرانسیل گشتاور بین مراحل حداقل است ، موتور ممکن است برای غلبه بر یک بار تلاش کند ، که می تواند منجر به شرایطی شود که به موتور دستور داده شود قبل از شروع حرکت ، چندین قدم را حرکت دهد. در بسیاری از موارد ، ترکیب رمزگذارها برای ایجاد یک سیستم حلقه بسته ضروری است ، اگرچه این به هزینه کلی می افزاید.

سیستم های موتور پله ای

سیستم های حلقه بسته
سیستم های حلقه بسته
سیستم های سروو

حلقه باز

موتور پله به طور معمول به عنوان سیستم های حلقه باز طراحی شده است. در این پیکربندی ، یک ژنراتور پالس پالس ها را به مدار توالی فاز می فرستد. ترتیب سنج فاز تعیین می کند که فازها باید روشن یا خاموش شوند ، همانطور که قبلاً در روشهای کامل مرحله و نیم مرحله توضیح داده شده است. ترتیب سنج برای فعال کردن موتور FETS با قدرت بالا را کنترل می کند.

با این حال ، در یک سیستم حلقه باز ، هیچ تأیید موقعیتی وجود ندارد ، به این معنی که هیچ راهی برای تأیید اینکه آیا موتور جنبش فرماندهی را اجرا کرده است وجود ندارد.

حلقه بسته

یکی از متداول ترین روش ها برای اجرای یک سیستم حلقه بسته ، اضافه کردن یک رمزگذار به شافت پشتی یک موتور دو شافت است. رمزگذار از یک دیسک نازک تشکیل شده است که با خطوطی مشخص شده است که بین فرستنده و گیرنده می چرخد. هر بار که یک خط بین این دو مؤلفه عبور می کند ، پالس را در خطوط سیگنال ایجاد می کند.

این پالس های خروجی سپس به کنترلر تغذیه می شوند که تعداد آنها را نگه می دارد. به طور معمول ، در پایان یک حرکت ، کنترلر تعداد پالس هایی را که برای راننده ارسال شده با تعداد پالس های دریافت شده از رمزگذار مقایسه می کند. یک روال خاص اجرا می شود که در صورت متفاوت بودن این دو ، سیستم برای اصلاح اختلاف تنظیم می شود. اگر شمارش ها مطابقت داشته باشند ، نشان می دهد که هیچ خطایی رخ نداده است و حرکت می تواند هموار ادامه یابد.

اشکالاتی از سیستم های حلقه بسته

سیستم حلقه بسته دارای دو اشکال اصلی است: هزینه (و پیچیدگی) و زمان پاسخ. گنجاندن رمزگذار به هزینه کلی سیستم ، همراه با افزایش پیچیدگی کنترلر ، که به کل هزینه کمک می کند ، می افزاید. علاوه بر این ، از آنجا که اصلاحات فقط در پایان یک حرکت انجام می شود ، این می تواند تأخیرها را به سیستم معرفی کند ، به طور بالقوه زمان پاسخ را کاهش می دهد.

سیستم سرویس دهی

جایگزینی برای سیستم های پله ای حلقه بسته ، یک سیستم سروو است. سیستم های سروو به طور معمول از موتورهایی با تعداد قطب کم استفاده می کنند و عملکرد سرعت بالا را امکان پذیر می کنند اما فاقد قابلیت موقعیت ذاتی هستند. برای تبدیل یک سروو به یک دستگاه موقعیتی ، مکانیسم های بازخورد مورد نیاز است ، که اغلب با استفاده از رمزگذار یا حل کننده به همراه حلقه های کنترل استفاده می شود.

در یک سیستم سروو ، موتور فعال و غیرفعال می شود تا اینکه حل کننده نشان دهد که به یک موقعیت مشخص رسیده است. به عنوان مثال ، اگر به سروو دستور داده شود 100 چرخش را جابجا کند ، با تعداد حل کننده صفر شروع می شود. موتور کار می کند تا اینکه تعداد حل کننده به 100 چرخش برسد ، در این مرحله خاموش می شود. در صورت وجود هرگونه تغییر موقعیت ، موتور برای اصلاح موقعیت دوباره فعال می شود.

پاسخ سروو به خطاهای موقعیتی تحت تأثیر تنظیم سود است. یک تنظیم سود بالا به موتور اجازه می دهد تا به سرعت در برابر تغییرات خطا واکنش نشان دهد ، در حالی که یک تنظیم سود پایین منجر به پاسخ آهسته تر می شود. با این حال ، تنظیم تنظیمات افزایش می تواند تأخیرهای زمانی را در سیستم کنترل حرکت معرفی کند و بر عملکرد کلی تأثیر بگذارد.

Alphastep سیستم های موتور پله بسته بسته

Alphastep نوآورانه Besfoc است راه حل موتور پله  ، دارای یک حل کننده یکپارچه که بازخورد موقعیت در زمان واقعی را ارائه می دهد. این طرح تضمین می کند که موقعیت دقیق روتور در همه زمان ها شناخته شده است و باعث افزایش دقت و قابلیت اطمینان سیستم می شود.

Alphastep سیستم های موتور پله بسته بسته

درایور Alphastep دارای یک پیشخوان ورودی است که تمام پالس های ارسال شده به درایو را ردیابی می کند. به طور همزمان ، بازخورد از حل کننده به پیشخوان موقعیت روتور هدایت می شود و امکان نظارت مداوم از موقعیت روتور را فراهم می آورد. هرگونه اختلاف در یک پیشخوان انحراف ثبت می شود.

به طور معمول ، موتور در حالت حلقه باز عمل می کند و بردارهای گشتاور را برای دنبال کردن موتور تولید می کند. با این حال ، اگر پیشخوان انحراف نشان دهنده اختلاف بیشتر از 1.8 درجه ° باشد ، ترتیب سنج فاز بردار گشتاور را در قسمت فوقانی منحنی جابجایی گشتاور فعال می کند. این حداکثر گشتاور را برای تنظیم مجدد روتور ایجاد می کند و آن را به هماهنگ گرایی باز می گرداند. اگر موتور با چند مرحله خاموش باشد ، ترتیب سنج از بردارهای گشتاور متعدد در انتهای بالای منحنی جابجایی گشتاور استفاده می کند. راننده می تواند تا 5 ثانیه شرایط اضافه بار را تحمل کند. اگر نتواند در این بازه زمانی همگام سازی را بازیابی کند ، یک گسل ایجاد می شود و زنگ خطر صادر می شود.

یکی از ویژگی های قابل توجه سیستم Alphastep توانایی آن در انجام اصلاحات در زمان واقعی برای هر مرحله از دست رفته است. بر خلاف سیستم های سنتی که منتظر پایان یک حرکت برای اصلاح هرگونه خطا هستند ، درایور Alphastep به محض سقوط روتور در خارج از محدوده 1.8 درجه ، اقدامات اصلاحی را انجام می دهد. پس از بازگشت روتور در این حد ، راننده برای باز کردن حالت حلقه باز می گردد و انرژی های فاز مناسب را از سر می گیرد.

نمودار همراه ، منحنی جابجایی گشتاور را نشان می دهد ، و حالت های عملیاتی سیستم - حلقه باز و حلقه بسته را برجسته می کند. منحنی جابجایی گشتاور نشان دهنده گشتاور تولید شده توسط یک فاز واحد است و حداکثر گشتاور را در هنگام تغییر موقعیت روتور 1.8 درجه به دست می آورد. یک قدم فقط در صورتی که روتور بیش از 3.6 درجه باشد ، از دست می رود. از آنجا که راننده هر زمان که انحراف بیش از 1.8 درجه باشد ، کنترل بردار گشتاور را به دست می گیرد ، بعید است موتور مراحل را از دست بدهد ، مگر اینکه بیش از 5 ثانیه بیش از 5 ثانیه را تجربه کند.

دقت مرحله Alphastep

بسیاری از مردم به اشتباه معتقدند که دقت قدم موتور Alphastep 1.8 درجه پوند است. در واقعیت ، Alphastep دارای دقت 5 دقیقه قوس (0.083 درجه) است. راننده هنگامی که روتور خارج از محدوده 1.8 درجه است ، بردارهای گشتاور را مدیریت می کند. هنگامی که روتور در این محدوده قرار گرفت ، دندانهای روتور دقیقاً با بردار گشتاور تولید می شوند. Alphastep تضمین می کند که دندان صحیح با بردار گشتاور فعال تراز شود.

سری Alphastep در نسخه های مختلف ارائه می شود. BESFOC هر دو شافت گرد و مدل های دنده ای را با نسبت دنده های متعدد ارائه می دهد تا وضوح و گشتاور را تقویت کند یا به حداقل رساندن اینرسی منعکس شده باشد. بیشتر نسخه ها می توانند مجهز به ترمز مغناطیسی ایمن باشند. علاوه بر این ، BESFOC نسخه 24 VDC به نام سری ASC را ارائه می دهد.

پایان

در پایان ، موتورهای پله ای برای موقعیت یابی برنامه ها بسیار مناسب هستند. آنها امکان کنترل دقیق هر دو فاصله و سرعت را به سادگی با تغییر تعداد پالس و فرکانس فراهم می کنند. تعداد بالای قطب آنها حتی هنگام کار در حالت حلقه باز ، دقت را امکان پذیر می کند. هنگامی که به درستی برای یک برنامه خاص ، a موتور پله ای مراحل را از دست نمی دهد. علاوه بر این ، زیرا آنها به بازخورد موقعیتی احتیاج ندارند ، موتورهای استپر یک راه حل مقرون به صرفه هستند.