Hybridi askelmoottorin valmistaja Kiinassa - BesFoc

Stepper -moottorin käyttöönotto

Mikä on askelmoottori？

Eräs Stepper -moottori on tyyppinen sähkömoottori, joka liikkuu tarkat, kiinteät vaiheet sen sijaan, että pyörivät jatkuvasti kuin tavallinen moottori. Sitä käytetään yleisesti sovelluksissa, joissa vaaditaan tarkkoja asennon hallintaa, kuten 3D -tulostimia, CNC -koneita, robotiikkaa ja kameraalustoja.

Stepper -moottorit ovat eräänlainen sähkömoottori, joka muuntaa sähköenergian kiertoliikkeeksi huomattavan tarkkuuden avulla. Toisin kuin tavalliset sähkömoottorit, jotka tarjoavat jatkuvaa kiertoa, askelmoottorit kääntyvät erillisiin vaiheisiin, mikä tekee niistä ihanteellisia sovelluksiin, jotka vaativat tarkkaa sijaintia.

Jokainen askelmoottorille lähetetty sähköpulssi kuljettajalta johtaa tarkkaan liikkeeseen - jokainen pulssi vastaa tiettyä vaihetta. Moottorin pyörivä nopeus korreloi suoraan näiden pulssien taajuuden kanssa: Mitä nopeammin pulssit lähetetään, sitä nopeammin kierto.

Yksi tärkeimmistä eduista Stepper -moottori S on heidän helppo hallinta. Useimmat kuljettajat toimivat 5 voltin pulsseilla, yhteensopivia yhteisten integroitujen piirien kanssa. Voit joko suunnitella piirin näiden pulssien luomiseksi tai käyttää pulssigeneraattoria Besfocin kaltaisilta yrityksiltä.

Huolimatta satunnaisista epätarkkuuksista - vakiona askelmoottorien tarkkuus on noin ± 3 kaari minuuttia (0,05 °) -, nämä virheet eivät keräänty useilla vaiheilla. Esimerkiksi, jos tavanomainen askelmoottori tekee yhden askeleen, se kiertää 1,8 ° ± 0,05 °. Jopa miljoonan askeleen jälkeen kokonaispoikkeama on edelleen vain ± 0,05 °, mikä tekee niistä luotettavia tarkkojen liikkeiden suhteen pitkillä matkoja.

Lisäksi Stepper -moottorit tunnetaan nopeasta vasteestaan ​​ja kiihtyvyydestään alhaisen roottorin hitauden vuoksi, jolloin he voivat saavuttaa suuret nopeudet nopeasti. Tämä tekee niistä erityisen sopivia sovelluksiin, jotka vaativat lyhyitä, nopeita liikkeitä.

Kuinka askelmoottori toimii?

Eräs Stepper -moottori toimii jakamalla täydellinen kierto useisiin yhtä suuriin vaiheisiin. Se käyttää sähkömagneetteja liikkeen luomiseen pieninä, ohjattuina lisäyksissä.

Kello 1. Askelmoottorin sisällä

Askelmoottorilla on kaksi pääosaa:

• Staattori - kiinteä osa kela (sähkömagneetit).

• Roottori - pyörivä osa, usein magneetti tai raudasta valmistettu.

2. Magneettikenttien liikkuminen

• Kun sähkövirta virtaa staattorin kelojen läpi, se luo magneettikenttiä.

• Nämä kentät houkuttelevat roottoria.

• Kääntämällä kelat päälle ja pois päältä tietyssä sekvenssissä, roottori vedetään askel askeleelta pyöreällä liikkeellä.

3. vaiheittainen kierto

• Joka kerta kun kela on virrannut, roottori liikkuu pienellä kulmalla (nimeltään askel).

• Esimerkiksi, jos moottorilla on 200 vaihetta vallankumousta kohti, jokainen vaihe siirtää roottorin 1,8 °.

• Moottori voi pyöriä eteenpäin tai taaksepäin kelalle lähetettyjen palkokasvien järjestyksestä riippuen.

4. Kuljettajan ohjaama

• Eräs Stepper -moottorin kuljettaja lähettää sähköpulssit moottorikeloihin.

• Mitä enemmän pulsseja, sitä enemmän moottori kääntyy.

• Mikrokontrollerit (kuten Arduino tai Raspberry Pi) voivat hallita näitä ohjaimia moottorin liikkumiseksi tarkasti.

Askelmoottorijärjestelmä

Seuraava kuva kuvaa tavanomaista askelmoottorijärjestelmää, joka koostuu useista välttämättömistä komponenteista, jotka toimivat yhdessä. Kunkin elementin suorituskyky vaikuttaa järjestelmän yleiseen toiminnallisuuteen.

1. Tietokone tai plc:

Järjestelmän ytimessä on tietokone tai ohjelmoitava logiikan ohjain (PLC). Tämä komponentti toimii aivoina, hallitsemalla askelmoottoria myös koko konetta. Se voi suorittaa erilaisia ​​tehtäviä, kuten hissin nostaminen tai kuljetinhihnan siirtäminen. Tarvittavasta monimutkaisuudesta riippuen tämä ohjain voi vaihdella hienostuneesta tietokoneesta tai PLC: stä yksinkertaiseen käyttäjän painikkeeseen.

2. hakemisto- tai PLC -kortti:

Seuraavaksi on hakemisto- tai PLC -kortti, joka välittää erityiset ohjeet askelmoottori . Se tuottaa tarvittavan määrän pulsseja liikkumista varten ja säätää pulssitaajuutta moottorin kiihtyvyyden, nopeuden ja hidastumisen ohjaamiseksi. Indeksoija voi olla joko itsenäinen yksikkö, kuten BESFOC tai pulssigeneraattorikortti, joka kytketään PLC: hen. Muodosta riippumatta tämä komponentti on ratkaisevan tärkeä moottorin toiminnalle.

3. Moottorin kuljettaja:

Moottorin kuljettaja koostuu neljästä avainosasta:

• Vaiheohjauksen logiikka: Tämä logiikkayksikkö vastaanottaa pulsseja hakemistosta ja määrittää, mikä moottorin vaihe tulisi aktivoida. Vaiheiden energisoinnin on noudatettava tiettyä sekvenssiä oikean moottorin toiminnan varmistamiseksi.

• Logiikan virtalähde: Tämä on matalan jännitteen tarjonta, joka käyttää kuljettajan integroituja piirejä (ICS), jotka yleensä toimivat noin 5 volttia sirujoukon tai suunnittelun perusteella.

• Moottorin virtalähde: Tämä syöttö tarjoaa tarvittavan jännitteen moottorin, yleensä noin 24 VDC: n virran virtaamiseksi, vaikka se voi olla korkeampi levityksestä riippuen.

• Tehovahvistin: Tämä komponentti koostuu transistoreista, jotka antavat virran virtata moottorivaiheiden läpi. Nämä transistorit kytketään päälle ja pois oikeassa järjestyksessä moottorin liikkeen helpottamiseksi.

4. Lataus:

Lopuksi kaikki nämä komponentit toimivat yhdessä liikuttamaan kuormaa, joka voisi olla lyijyruuvi, levy tai kuljetinhihna tietystä sovelluksesta riippuen.

Stepper -moottorityypit

Askelmoottoreita on kolme päätyyppiä:

Muuttuvan vastahakoisuus (VR) askelmoottorit

Näissä moottoreissa on hampaita roottorilla ja staattorilla, mutta ne eivät sisällä pysyvää magneettia. Seurauksena on, että heiltä puuttuu pidätysmomentti, mikä tarkoittaa, että he eivät pidä asemaansa, kun niitä ei ole virrassa.

Pysyvä magneetti (PM) askelmoottorit

PM -askelmoottoreissa on pysyvä magneetti roottorilla, mutta heillä ei ole hampaita. Vaikka ne tyypillisesti osoittavat vähemmän tarkkuutta vaihekulmissa, ne tarjoavat pidätysmomentin, jolloin ne voivat ylläpitää asemaa, kun virta sammutetaan.

Hybridi askelmoottorit

Besfoc on erikoistunut yksinomaan hybridiin askelmoottori s. Nämä moottorit yhdistävät pysyvien magneettien magneettiset ominaisuudet muuttuvien vastahakotusmoottorien hammastetulla suunnittelulla. Roottori on aksiaalisesti magnetoitu, mikä tarkoittaa, että tyypillisessä kokoonpanossa yläosa on pohjoisnapa ja alaosa on etelänapa.

Roottori koostuu kahdesta hammastukista, joista jokaisella on 50 hammasta. Nämä kupit kompensoivat 3,6 °, mikä mahdollistaa tarkan sijainnin. Ylhäältä katsottuna voit nähdä, että pohjoisnapakupin hammas kohdistuu etelänavan kupin hampaan kanssa, mikä luo tehokkaan vaihdejärjestelmän.

Hybridi-askelmoottorit toimivat kaksivaiheisessa rakenteessa, ja jokainen vaihe sisältää neljä napaa, joka on sijoitettu 90 °: n etäisyydellä toisistaan. Jokainen vaiheessa oleva napa on haavoitettu siten, että napojen 180 ° etäisyydellä toisistaan ​​on sama napaisuus, kun taas napaisuudet ovat vastakkaisia ​​niiden 90 °: n etäisyydellä. Kääntämällä virran missä tahansa vaiheessa, vastaavan staattorin navan napaisuus voidaan myös kääntää, jotta moottori voi muuntaa minkä tahansa staattorin navan pohjoiseen tai etelänapaan.

Askelmoottorin roottorilla on 50 hammasta, ja sen välissä on 7,2 °, kunkin hampaan välillä. Moottorin toimiessa roottorin hampaiden kohdistaminen staattorin hampaisiin voi vaihdella-erityisesti se voidaan korvata kolmen neljänneksellä hammaskorkeudesta, puoli hammaskorkeutta tai neljäsosaa hampaan noususta. Kun moottori astuu, se vie luonnollisesti lyhyimmän polun itsensä uudelleensuuntaamiseen, mikä tarkoittaa 1,8 °: n liikettä kohti (koska 1/4 7,2 °: sta on 1,8 °).

Vääntömomentti ja tarkkuus askelmoottoriin . Polojen (hampaiden) lukumäärä vaikuttaa Yleensä korkeampi navan määrä johtaa parantuneeseen vääntömomenttiin ja tarkkuuteen. Besfoc tarjoaa 'korkearesoluutioisia ' askelmoottoreita, joilla on puolet vakiomalliensa hammaskorkeudesta. Näillä korkearesoluutioisilla roottoreilla on 100 hammasta, mikä johtaa 3,6 ° kulmaan kunkin hampaan välillä. Tällä asennuksella 1/4 hammaskorkeudesta vastaa pienempää vaiheen 0,9 °.

Seurauksena on, että 'korkearesoluutioiset ' -mallit tarjoavat kaksinkertaisen vakiomoottorien resoluution, saavuttaen 400 vaihetta vallankumousta kohti 200 vaihetta vallankumousta kohti vakiomalleissa. Pienemmät vaihekulmat johtavat myös alhaisempiin värähtelyihin, koska jokainen vaihe on vähemmän voimakas ja asteittainen.

Rakenne

Alla oleva kaavio kuvaa poikkileikkausta 5-vaiheisesta askelmoottorista. Tämä moottori koostuu pääasiassa kahdesta pääosasta: staattori ja roottori. Itse roottori koostuu kolmesta komponentista: roottorikuppi 1, roottorikuppi 2 ja pysyvä magneetti. Roottori magnetoidaan aksiaalisuunnassa; Esimerkiksi, jos roottorikuppi 1 on nimetty pohjoisnavaksi, roottorikuppi 2 on etelänapa.

Staattorissa on 10 magneettista napaa, joista kukin on varustettu pienillä hampailla ja vastaavilla käämillä. Nämä käämät on suunniteltu siten, että kukin on kytketty vastakkaisen navan käämitykseen. Kun virta virtaa käämitysparin läpi, pylväät, jotka ne yhdistävät magnetoituvat samaan suuntaan - joko pohjoiseen tai etelään.

Jokainen vastakkainen napopari muodostaa yhden vaiheen moottorin. Ottaen huomioon, että yhteensä on 10 magneettista napaa, tämä johtaa viiteen erilliseen vaiheeseen tässä 5-vaiheessa askelmoottori.

Tärkeää on, että jokaisella roottorikupilla on 50 hammasta ulkoreunan varrella. Roottorin kupin 1 ja roottorin kupin 2 hampaat siirtyvät mekaanisesti toisistaan ​​puoleen hammaskorkeuteen, mikä mahdollistaa tarkan kohdistuksen ja liikkeen käytön aikana.

Nopeusmomentti

Ymmärtäminen, kuinka nopeus-torque-käyrän lukeminen on ratkaisevan tärkeää, koska se tarjoaa käsityksen siitä, mitä moottori pystyy saavuttamaan. Nämä käyrät edustavat tietyn moottorin suorituskykyominaisuuksia pariksi tietyn ohjaimen kanssa. Kun moottori on toiminnassa, sen vääntömomentin tuotanto vaikuttaa käyttötyyppi ja käytetty jännite. Seurauksena on, että sama moottori voi osoittaa huomattavasti erilaisia ​​nopeus-torque-käyriä käytetystä kuljettajasta riippuen.

Besfoc tarjoaa nämä nopeus-torni-käyrät referenssinä. Jos käytät moottoria, jolla on ohjain, jolla on samanlainen jännite ja virran luokitukset, voit odottaa vertailukelpoista suorituskykyä. Katso vuorovaikutteinen kokemus alla olevasta nopeus-tornikäyrästä:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pull-In- ja vetäytymismomentin välisellä alueella toimimaan moottorin on alun perin aloitettava aloitus-/pysäytysalueella. Kun moottori alkaa toimia, pulssinopeutta kasvatetaan vähitellen, kunnes haluttu nopeus saavutetaan. Moottorin pysäyttämiseksi nopeus vähenee sitten, kunnes se putoaa vetovoiman vääntömomenttikäyrän alapuolelle.

Vääntömomentti on suoraan verrannollinen virtaan ja moottorin lanka käännösten lukumäärä. Vääntömomentin lisäämiseksi 20%: lla virtaa tulisi myös lisätä noin 20%. Sitä vastoin vääntömomentin vähentämiseksi 50%: lla virran tulisi vähentää 50%.

Magneettisen kylläisyyden vuoksi ei kuitenkaan ole hyötyä lisäämään virtaa yli kaksinkertaisen nimellisvirran, koska tämän pisteen lisäksi lisäykset eivät paranna vääntömomenttia. Noin kymmenenkertainen nimellisvirta aiheuttaa roottorin demagnetisoinnin riskin.

Kaikki moottorit on varustettu luokan B eristyksellä, joka kestää lämpötiloja jopa 130 ° C: seen ennen kuin eristys alkaa heikentyä. Pitkäikäisyyden varmistamiseksi suosittelemme 30 ° C: n lämpötilaeron ylläpitämistä sisäpuolelta ulkopuolelle, mikä tarkoittaa, että ulkotapauksen lämpötilan ei pitäisi ylittää 100 ° C.

Induktanssilla on merkittävä rooli nopean vääntömomentin suorituskyvyssä. Se selittää, miksi moottoreilla ei ole loputtoman korkeaa vääntömomenttia. Jokaisella moottorin käämityksellä on selkeät induktanssin ja vastusarvot. Henrysissä mitattu induktanssi, jaettuna ohmien vastusten avulla, johtaa aikavakioon (sekunneissa). Tämä aikavakio osoittaa, kuinka kauan kela kestää 63% sen nimellisvirrasta. Esimerkiksi, jos moottori on luokiteltu yhdelle ampeerille, yhden aikavakion jälkeen kela saavuttaa noin 0,63 ampeeria. Kela kestää tyypillisesti noin neljästä viiteen aikavakioon täyden virran saavuttamiseksi (1 AMP). Koska vääntömomentti on verrannollinen virtaan, jos virta saavuttaa vain 63%, moottori tuottaa noin 63% suurimmista vääntömomentista yhden aikavakion jälkeen.

Pienellä nopeudella tämä nykyisen muodostumisen viivästyminen ei ole ongelma, koska virta voi tehokkaasti päästä ja poistua kelat nopeasti, jolloin moottori voi toimittaa nimellismomentinsa. Suurilla nopeuksilla virta ei kuitenkaan voi kasvaa tarpeeksi nopeasti ennen seuraavia vaihekytkimiä, mikä johtaa vähentyneeseen vääntömomenttiin.

Kuljettajan jännitteen vaikutus

Kuljettajajännite vaikuttaa merkittävästi a: n nopeaan suorituskykyyn askelmoottori . Suurempi käyttöjännitteen suhde moottorijännitteeseen johtaa parantuneisiin nopeaan ominaisuuksiin. Tämä johtuu siitä, että kohonneet jännitteet antavat virran virtata käämissä nopeammin kuin aiemmin käsitelty 63%: n kynnysarvo.

Värähtely

Kun askelmoottori siirtyy vaiheesta toiseen, roottori ei lopu heti kohdeasentoon. Sen sijaan se siirtyy lopullisen asennon ohi, sitten vedetään taaksepäin, ylittäen vastakkaiseen suuntaan ja värähtelee edelleen edestakaisin, kunnes se lopulta pysähtyy. Tämä ilmiö, jota kutsutaan nimellä 'soitto, ' tapahtuu jokaisella moottorin askella (katso alla oleva interaktiivinen kaavio). Aivan kuten benji -johto, roottorin vauhti kantaa sen pysäytyskohdan ulkopuolelle, aiheuttaen sen 'pomppimaan ' ennen asettumista levossa. Monissa tapauksissa moottoria käsketään kuitenkin siirtymään seuraavaan vaiheeseen ennen kuin se on täysin pysähtynyt.

Alla olevat kaaviot kuvaavat askelmoottorin soittokäyttäytymistä erilaisissa lastausolosuhteissa. Kun moottori puretaan, sillä on merkittävä soitto, mikä tarkoittaa lisääntynyttä tärinää. Tämä liiallinen tärinä voi johtaa moottorin pysähtymiseen, kun se on joko purettu tai kevyesti ladattu, koska se voi menettää synkronoinnin. Siksi on välttämätöntä testata aina a askelmoottori sopivalla kuormalla.

Kaksi muuta kuvaajaa kuvaavat moottorin suorituskykyä ladattuna. Moottorin asianmukainen lataaminen auttaa vakauttamaan sen toimintaa ja vähentämään tärinää. Ihannetapauksessa kuorman tulisi vaatia 30–70% moottorin enimmäismomentin lähdöstä. Lisäksi kuorman hitaussuhteen roottoriin tulisi laskea välillä 1: 1 - 10: 1. Lyhyemmille ja nopeammille liikkeille on parempi, että tämä suhde on lähempänä 1: 1 - 3: 1.

Besfocin apua

Besfocin sovellusasiantuntijat ja insinöörit ovat käytettävissä auttamaan oikean moottorin koon suhteen.

Resonanssi ja värähtely

Eräs Stepper -moottori kokee merkittävästi lisääntyneen värähtelyn, kun syöttöpulssitaajuus osuu sen luonnolliseen taajuuteen, ilmiön, joka tunnetaan nimellä resonanssi. Tämä tapahtuu usein noin 200 Hz. Resonanssissa roottorin ylittäminen ja aliarviointi monistetaan suuresti, mikä lisää puuttuvien vaiheiden todennäköisyyttä. Vaikka spesifinen resonanssitaajuus voi vaihdella kuormitusten hitauden mukaan, se tyypillisesti leijuu noin 200 Hz.

Askelmenetys 2-vaiheisissa moottoreissa

2-vaiheinen askelmoottorit voivat kaipaamaan vaiheita vain neljän ryhmän ryhmissä. Jos huomaat vaiheen menetyksen, joka tapahtuu neljän monikerroksen suhteen, se osoittaa, että värähtelyt aiheuttavat moottorin menettämisen synkronoinnin tai että kuorma voi olla liiallinen. Sitä vastoin, jos unohdetut vaiheet eivät ole neljän monikerroksena, on vahva osoitus siitä, että joko pulssimääritys on väärä tai sähköinen kohina vaikuttaa suorituskykyyn.

Lieventävä resonanssi

Useat strategiat voivat auttaa lieventämään resonanssivaikutuksia. Yksinkertaisin lähestymistapa on välttää kokonaan resonanssin nopeudella. Koska 200 Hz vastaa noin 60 rpm 2-vaiheisella moottorilla, se ei ole erittäin suuri. Eniten Askelmoottorien aloitusnopeus on noin 1000 pulssia sekunnissa (PPS). Siksi monissa tapauksissa voit aloittaa moottorin toiminnan nopeudella korkeammalla kuin resonanssitaajuus.

Jos joudut käynnistämään moottorin nopeudella, joka on resonanssitaajuuden alapuolella, on tärkeää kiihdyttää nopeasti resonanssialueen läpi värähtelyn vaikutusten minimoimiseksi.

Vähentäen askelkultaan

Toinen tehokas ratkaisu on käyttää pienempää askelkulmaa. Suuremmat askelkulmat johtavat yleensä suurempaan ylitykseen ja alaviivaan. Jos moottorilla on lyhyen matkan matka, se ei tuota tarpeeksi voimaa (vääntömomentti) ylittämään huomattavasti. Vähentämällä askelkulmaa moottori kokee vähemmän tärinää. Tämä on yksi syy siihen, miksi puoli-askeleet ja mikrotietotekniikat ovat niin tehokkaita vähentämään värähtelyjä.

Muista valita moottori kuormitusvaatimusten perusteella. Oikea moottorin koko voi johtaa parempaan yleiseen suorituskykyyn.

Käyttämällä vaimentimia

Vaimennukset ovat toinen vaihtoehto harkita. Nämä laitteet voidaan asentaa moottorin taka-akseliin absorboidaksesi osan värähtelyenergiasta, mikä auttaa tasoittamaan värähtelevän moottorin toimintaa kustannustehokkaalla tavalla.

5-vaiheinen askelmoottorit

Suhteellisen uusi eteneminen vuonna Stepper-  moottoritekniikka on 5-vaiheinen askelmoottori. Huomattavin ero 2-vaihe- ja 5-vaiheisten moottorien välillä (katso alla oleva interaktiivinen kaavio) on staattorin pylväiden lukumäärä: 2-vaiheisilla moottoreilla on 8 napaa (4 vaihetta kohti), kun taas 5-vaiheiset moottorit sisältävät 10 napaa (2 vaihetta). Roottorin suunnittelu on samanlainen kuin 2-vaiheisella moottorilla.

2-vaiheisessa moottorissa jokainen vaihe liikuttaa roottoria 1/4 hammaskorkeudella, kun taas 5-vaiheisessa moottorissa roottori liikuttaa 1/10 hampaan noususta sen suunnittelusta johtuen. Kun hammaskorkeus on 7,2 °, 5-vaiheisen moottorin askelkulma muuttuu 0,72 °. Tämä rakenne antaa 5-vaiheisen moottorin saavuttaa 500 vaihetta vallankumousta kohti verrattuna 2-vaiheiseen moottorin 200 vaiheeseen vallankumousta kohti, mikä tarjoaa resoluutiota, joka on 2,5 kertaa suurempi kuin 2-vaiheisen moottorin.

Korkeampi resoluutio johtaa pienempään askelkultaan, mikä vähentää merkittävästi tärinää. Koska 5-vaiheisen moottorin askelkulma on 2,5 kertaa pienempi kuin 2-vaiheisen moottorin, se kokee paljon alhaisemman soiton ja värähtelyn. Molemmissa moottorityypeissä roottorin on ylitettävä tai aliarvioida yli 3,6 ° ohittaakseen vaiheita. Kun 5-vaiheinen moottorin askelkulma on vain 0,72 °, moottorin on melkein mahdotonta ylittää tai aliarvioi tällaisella marginaalilla, mikä johtaa synkronoinnin menettämiseen erittäin alhaiseen todennäköisyyteen.

Käyttömenetelmät

On neljä ensisijaista käyttötapaa askelmoottori S:

1. Aaltoasema (täysi vaihe)

2. 2 vaihetta (täysi vaihe)

3. 1-2 vaiheessa (puoli vaihe)

4. Mikropalkea

Aaltoasema

Alla olevassa kaaviossa aalto -käyttömenetelmää yksinkertaistetaan sen periaatteiden havainnollistamiseksi. Jokainen kuvassa esitetty 90 ° käännös edustaa 1,8 ° roottorin pyörimistä todellisessa moottorissa.

Aaltolaitoksen menetelmässä, joka tunnetaan myös nimellä 1-vaihe menetelmässä, vain yksi vaihe on virran kerrallaan. Kun A -vaihe aktivoituu, se luo etelänavan, joka houkuttelee roottorin pohjoisnapaa. Sitten A -vaihe sammutetaan ja B -vaihe kytketään päälle, aiheuttaen roottorin pyörivän 90 ° (1,8 °), ja tämä prosessi jatkuu kunkin vaiheen ollessa virrassa erikseen.

Aaltoveto toimii nelivaiheisella sähköjärjestyksellä moottorin kiertämiseksi.

 

2 vaihetta

'2 vaiheessa ' -menetelmässä moottorin molemmat vaiheet ovat jatkuvasti virranneet.

Kuten alla on esitetty, jokainen 90 ° käännös vastaa 1,8 ° roottorin pyörimistä. Kun sekä A- että B -vaiheet ovat virrassa eteläisinä napoina, roottorin pohjoisnapa houkutellaan yhtäläisesti molemmille pylväille, aiheuttaen sen kohdistuvan suoraan keskelle. Sekvenssin edetessä ja faasit aktivoituvat, roottori pyörii ylläpitääkseen kahden energisen pylvään välillä.

'2 -vaiheet ' -menetelmällä toimii käyttämällä nelivaiheista sähkösekvenssiä moottorin kiertämiseksi.

BESFOC: n standardi 2-vaiheinen ja 2-vaiheinen M-tyyppiset moottorit käyttävät tätä '2 vaihetta ' -käyttömenetelmällä.

'2 vaiheen ' -menetelmän tärkein etu '1 -vaiheessa ' -menetelmään on vääntömomentti. '1 -vaiheessa ' -menetelmässä vain yksi vaihe aktivoituu kerrallaan, mikä johtaa yhteen roottoriin vaikuttavaan vääntömomenttiin. Sitä vastoin '2 vaiheessa ' -menetelmällä energisoi molemmat vaiheet samanaikaisesti tuottaen kaksi vääntömomenttia. Yksi vääntömomentin vektori toimii klo 12 ja toinen kello 3 asennossa. Kun nämä kaksi vääntömomenttivektoria yhdistetään, ne luovat tuloksena olevan vektorin 45 ° kulmassa, jonka suuruus on 41,4% suurempi kuin yhden vektorin. Tämä tarkoittaa, että '2 -vaiheisen ' -menetelmän käyttäminen antaa meille mahdollisuuden saavuttaa saman askelkultaan kuin '1 -vaihe on ' -menetelmä, samalla kun se toimittaa 41% enemmän vääntömomenttia.

Viisivaiheiset moottorit toimivat kuitenkin jonkin verran eri tavalla. Sen sijaan, että käyttäisivät '2 vaihetta ' -menetelmällä, he hyödyntävät '4 vaihetta ' -menetelmällä. Tässä lähestymistavassa neljä vaihetta aktivoidaan samanaikaisesti joka kerta, kun moottori ottaa askeleen.

Seurauksena viisivaiheinen moottori seuraa 10-vaiheista sähkösekvenssiä toiminnan aikana.

1-2 vaiheessa (puoli vaihe)

'1-2 -vaiheet ' -menetelmässä, joka tunnetaan myös nimellä puoliksi askel, yhdistää kahden edellisen menetelmän periaatteet. Tässä lähestymistavassa energisimme ensin A -vaiheen, aiheuttaen roottorin kohdistumisen. Pitämällä A -vaiheen virran, aktivoimme sitten B -vaiheen. Tässä vaiheessa roottoria houkuttelee yhtä hyvin molempia napoja ja kohdistuu keskellä, mikä johtaa 45 °: n (tai 0,9 °) kiertoon. Seuraavaksi sammutamme A -vaiheen jatkamalla B -vaiheen energisointia, jolloin moottori voi ottaa uuden vaiheen. Tämä prosessi jatkuu vuorotellen yhden vaiheen ja kahden vaiheen energisoivan välillä. Näin toimimalla leikkaamme askelkulman tehokkaasti puoliksi, mikä auttaa vähentämään värähtelyjä.

5-vaiheisella moottorilla käytämme samanlaista strategiaa vuorotellen 4 vaiheen ja 5 vaiheen välillä.

Puolivaiheinen tila koostuu kahdeksanvaiheisesta sähkösekvenssistä. Viisivaiheisen moottorin tapauksessa '4-5-vaiheisiin ' -menetelmällä moottori kulkee 20-vaiheisen sähköisen sekvenssin läpi.

Mikropalkea

(Lisätietoja voidaan lisätä mikroilusta tarvittaessa.)

Mikrolähde

Mikrorekting on tekniikka, jota käytetään pienempien vaiheiden tekemiseen vielä hienompana. Mitä pienemmät vaiheet, sitä suurempi resoluutio ja sitä parempi moottorin värähtelyominaisuudet. Mikroristeissa vaihe ei ole täysin päällä eikä kokonaan pois; Sen sijaan se on osittain energinen. Siniaaltoja levitetään sekä vaiheeseen A että vaiheessa B, vaiheero 90 ° (tai 0,9 ° viisivaiheisessa askelmoottori ).

Kun maksimiteho levitetään vaiheeseen A, vaihe B on nollaan, aiheuttaen roottorin kohdistuvan vaiheen A kanssa. Virta -virtaus vähenee, virran vaiheeseen B kasvaa, jolloin roottori voi ottaa pieniä askeleita kohti vaihetta B. Tämä prosessi jatkuu, kun kahden vaiheen virran sykli, mikä johtaa sileään mikroluottoon.

Mikroseikkaus aiheuttaa kuitenkin joitain haasteita lähinnä tarkkuuden ja vääntömomentin suhteen. Koska vaiheet ovat vain osittain energisiä, moottori kokee tyypillisesti noin 30%: n vääntömomentin vähentämisen. Lisäksi koska vaiheiden välinen vääntömomenttiero on minimaalinen, moottori saattaa kamppailee kuorman voittamiseksi, mikä voi johtaa tilanteisiin, joissa moottoria käsketään siirtämään useita vaiheita ennen kuin se todella alkaa liikkua. Monissa tapauksissa kooderien sisällyttäminen on välttämätöntä suljetun silmukan järjestelmän luomiseksi, vaikka tämä lisää kokonaiskustannuksia.

Askelmoottorijärjestelmät

Avoin silmukkajärjestelmät
Suljetut silmukkajärjestelmät
servojärjestelmät

Avoin silmukka

Stepper -moottori on tyypillisesti suunniteltu avoimiksi silmukkajärjestelmiksi. Tässä kokoonpanossa pulssigeneraattori lähettää pulssit vaihekerjouspiiriin. Vaiheen sekvensseri määrittää, mitkä vaiheet tulisi kytkeä päälle tai pois päältä, kuten aiemmin on kuvattu koko askel- ja puolivaiheisissa menetelmissä. Sekvensseri hallitsee suuritehoisia FET-arvoja moottorin aktivoimiseksi.

Avoimen silmukan järjestelmässä ei kuitenkaan ole varmennusta, mikä tarkoittaa, että ei ole mitään keinoa vahvistaa, onko moottori suorittanut komennettua liikettä.

Suljettu silmukka

Yksi yleisimmistä menetelmistä suljetun silmukan järjestelmän toteuttamiseksi on lisäämällä kooderi kaksoisvaiheisen moottorin taka-akseliin. Kooderi koostuu ohuesta levystä, joka on merkitty viivoilla, jotka pyörivät lähettimen ja vastaanottimen välillä. Joka kerta kun linja kulkee näiden kahden komponentin välillä, se tuottaa pulssin signaalilinjoihin.

Nämä lähtöpulssit syötetään sitten takaisin ohjaimeen, mikä pitää niiden lukumäärän. Tyypillisesti liikkeen lopussa ohjain vertaa kuljettajalle lähettämien pulssien lukumäärää kooderilta vastaanotettujen pulssien lukumäärään. Suoritetaan erityinen rutiini, jossa, jos nämä kaksi laskua eroavat toisistaan, järjestelmä mukautuu ristiriidan korjaamiseksi. Jos laskelmat vastaavat, se osoittaa, että virhettä ei ole tapahtunut ja liike voi jatkua sujuvasti.

Suljetun silmukkajärjestelmän haittoja

Suljetun silmukan järjestelmässä on kaksi pääasiallista haittaa: kustannukset (ja monimutkaisuus) ja vasteaika. Kooderin sisällyttäminen lisää järjestelmän kokonaiskustannuksia yhdessä ohjaimen lisääntyneen hienostuneisuuden kanssa, mikä myötävaikuttaa kokonaiskustannuksiin. Lisäksi, koska korjaukset tehdään vain liikkeen lopussa, tämä voi viivästyttää järjestelmään, mikä hidastaa vasteaikoja.

Servojärjestelmä

Vaihtoehto suljetulle silmukan askeljärjestelmille on servojärjestelmä. Servojärjestelmät käyttävät tyypillisesti moottoreita, joilla on alhainen napamäärä, mikä mahdollistaa nopean suorituskyvyn, mutta niistä puuttuu luontainen paikannuskyky. Servon muuttamiseksi paikallisiksi laitteiksi tarvitaan palautemekanismeja käyttämällä usein kooderia tai ratkaisijaa ohjaussilmukoiden kanssa.

Servojärjestelmässä moottori aktivoidaan ja deaktivoidaan deaktivoitu, kunnes resoluutio osoittaa, että määritelty sijainti on saavutettu. Esimerkiksi, jos servoa kehotetaan siirtämään 100 kierrosta, se alkaa resoluutiolla nollaan. Moottori kulkee, kunnes resoluutiomäärä saavuttaa 100 kierrosta, jolloin se sammuu. Jos paikannusvaihto on olemassa, moottori aktivoidaan uudelleen sijainnin korjaamiseksi.

Servon vastaukseen sijaintivirheisiin vaikuttaa vahvistusasetus. Korkea vahvistusasetus antaa moottorin reagoida nopeasti virheen muutoksiin, kun taas alhainen vahvistusasetus johtaa hitaampaan vasteeseen. Vahvistusasetusten säätäminen voi kuitenkin aiheuttaa aikaviiveitä liikkeenohjausjärjestelmään vaikuttaen kokonaistulokseen.

Alphastep suljettu silmukka askelmoottorijärjestelmät

Alphastep on Besfocin innovatiivinen Stepper Motor  Solution, joka sisältää integroidun ratkaisijan, joka tarjoaa reaaliaikaisen asennon palautetta. Tämä malli varmistaa, että roottorin tarkka sijainti tunnetaan jatkuvasti, mikä parantaa järjestelmän tarkkuutta ja luotettavuutta.

Alphastep suljettu silmukka askelmoottorijärjestelmät

Alphastep -ohjaimessa on syöttölaskuri, joka seuraa kaikkia asemaan lähetettyjä pulsseja. Samanaikaisesti palaute resolverista johdetaan roottorin asennon laskuriin, mikä mahdollistaa roottorin asennon jatkuvan seurannan. Mahdolliset erot kirjataan poikkeamalaskurilla.

Tyypillisesti moottori toimii avoimessa silmukkatilassa, tuottaen vääntömomenttivektoreita moottorin seuraamiseksi. Jos poikkeamalaskuri osoittaa kuitenkin suuremman eron kuin ± 1,8 °, faasisekvensseri aktivoi vääntömomentin vektorin vääntömomentin siirtymäkäyrän yläosassa. Tämä tuottaa enimmäismomentin roottorin uudelleensuunnittelemiseksi ja palauttamiseksi takaisin synkronismiin. Jos moottori on pois päältä, sekvensseri energisoi useita vääntömomenttivektoreita vääntömomentin siirtymäkäyrän yläpäässä. Kuljettaja pystyy käsittelemään ylikuormitusolosuhteita jopa 5 sekunnin ajan; Jos se ei palauta synkronismia tässä ajassa, vika käynnistetään ja hälytys annetaan.

Alphasttep-järjestelmän merkittävä ominaisuus on sen kyky tehdä reaaliaikaisia ​​korjauksia kaikista menetettyistä vaiheista. Toisin kuin perinteiset järjestelmät, jotka odottavat muutoksen loppuun saakka virheiden korjaamiseksi, Alphastep -ohjain ryhtyy korjaaviin toimiin heti, kun roottori putoaa 1,8 °: n alueen ulkopuolelle. Kun roottori on palannut tämän rajan sisällä, ohjain palaa avoimeen silmukkatilaan ja jatkaa asianmukaisia ​​vaihekerroksia.

Mukana oleva kuvaaja kuvaa vääntömomentin siirtymäkäyrää, korostaen järjestelmän toimintatapoja - avoimia silmukoita ja suljettua silmukkaa. Vääntömomentin siirtymäkäyrä edustaa yhden vaiheen tuottamaa vääntömomenttia, saavuttaen maksimimomentin, kun roottorin sijainti poikkeaa 1,8 °. Vaihe voidaan jättää väliin vain, jos roottorin ylitys yli 3,6 °. Koska kuljettaja hallitsee vääntömomenttivektoria aina, kun poikkeama ylittää 1,8 °, moottori ei todennäköisesti menetä vaiheita, ellei sillä ole ylikuormitusta, joka kestää yli 5 sekuntia.

Alphastepin askeltarkkuus

Monet ihmiset uskovat virheellisesti, että Alphastep -moottorin askeltarkkuus on ± 1,8 °. Todellisuudessa alfastepin askeltarkkuus on 5 kaari minuuttia (0,083 °). Kuljettaja hallinnoi vääntömomenttivektoreita, kun roottori on 1,8 °: n alueen ulkopuolella. Kun roottori putoaa tällä alueella, roottorin hampaat kohdistuvat tarkasti muodostettavan vääntömomentin vektorin kanssa. Alphastep varmistaa, että oikea hammas kohdistuu aktiivisen vääntömomentin vektorin kanssa.

Alphastep -sarja on eri versioina. Besfoc tarjoaa sekä pyöreän akselin että vaihdemallin, jolla on useita vaihde -suhteita joko resoluution ja vääntömomentin parantamiseksi tai heijastuneen hitauden minimoimiseksi. Useimmat versiot voidaan varustaa viallisella magneettisella jarrulla. Lisäksi Besfoc tarjoaa 24 VDC -version nimeltä ASC -sarja.

Johtopäätös

Yhteenvetona voidaan todeta, että askelmoottorit ovat erittäin sopivia sovellusten sijoittamiseen. Ne mahdollistavat sekä etäisyyden että nopeuden tarkan hallinnan yksinkertaisesti muuttamalla pulssimäärää ja taajuutta. Niiden korkean pylväsmäärä mahdollistaa tarkkuuden, jopa kun se toimii avoimessa silmukkatilassa. Kun tiettyä sovellusta varten on oikein kokoa, a Stepper -moottori ei menetä vaiheita. Lisäksi, koska ne eivät vaadi paikallista palautetta, askelmoottorit ovat kustannustehokas ratkaisu.