יצרנית מנוע צעד היברידית בסין - Besfoc

הצגת מנוע צעד

מהו מנוע צעד？

א מנוע צעד הוא סוג של מנוע חשמלי שנע במדרגות מדויקות וקבועות במקום להסתובב ברציפות כמו מנוע רגיל. הוא משמש בדרך כלל ביישומים בהם נדרשת בקרת מיקום מדויקת, כגון מדפסות תלת מימד, מכונות CNC, רובוטיקה ופלטפורמות מצלמה.

מנועי צעד הם סוג של מנוע חשמלי הממירים אנרגיה חשמלית לתנועה סיבובית עם דיוק מדהים. בניגוד למנועים חשמליים רגילים, המספקים סיבוב רציף, מנועי צעד הופכים לצעדים נפרדים, מה שהופך אותם לאידיאליים ליישומים הדורשים מיקום מדויק.

כל דופק של חשמל שנשלח למנוע צעד מהנהג שלו מביא לתנועה מדויקת - כל דופק תואם צעד ספציפי. המהירות בה המנוע מסתובב ישירות מתאם ישירות לתדר הפולסים הללו: ככל שהקטניות נשלחות מהר יותר, הסיבוב מהיר יותר.

אחד היתרונות העיקריים של Stepper Motor S הוא השליטה הקלה שלהם. מרבית הנהגים פועלים עם פולסים של 5 וולט, התואמים למעגלים משולבים נפוצים. אתה יכול לתכנן מעגל כדי לייצר קטניות אלה או להשתמש בגנרטור דופק מחברות כמו Besfoc.

למרות אי הדיוקים שלהם מדי פעם - מנועי צעד סטנדרטיים הם בעלי דיוק של כ- ± 3 דקות קשת (0.05 °) - שגיאות אלה אינן מצטברות עם מספר שלבים. לדוגמה, אם מנוע צעד רגיל עושה צעד אחד, הוא יסתובב 1.8 ° ± 0.05 °. גם לאחר מיליון צעדים, הסטייה הכוללת היא עדיין רק ± 0.05 °, מה שהופך אותם לאמינים לתנועות מדויקות על פני מרחקים ארוכים.

בנוסף, מנועי צעד ידועים בתגובתם המהירה ותאוצהם בגלל האינרציה הרוטור הנמוכה שלהם, ומאפשרים להם להשיג מהירויות גבוהות במהירות. זה הופך אותם למתאימים במיוחד ליישומים הדורשים תנועות קצרות ומהירות.

איך עובד מנוע צעד?

א מנוע צעד עובד על ידי חלוקת סיבוב מלא למספר שלבים שווים. הוא משתמש באלקטרומגנטים כדי ליצור תנועה במרווחים קטנים ומבוקרים.

1. בתוך מנוע הצעד

למנוע צעד שני חלקים עיקריים:

• סטטור - החלק הנייח עם סלילים (אלקטרומגנטים).

• רוטור - החלק המסתובב, לרוב מגנט או עשוי מברזל.

2. תנועה על ידי שדות מגנטיים

• כאשר זרם חשמלי זורם דרך סלילי הסטטור, הוא יוצר שדות מגנטיים.

• שדות אלה מושכים את הרוטור.

• על ידי הפעלת וכיבוי של הסלילים ברצף ספציפי, הרוטור נמשך צעד אחר צעד בתנועה סיבובית.

3. סיבוב שלב אחר שלב

• בכל פעם שמופעל סליל אנרגיה, הרוטור נע בזווית קטנה (נקרא צעד).

• לדוגמה, אם למנוע יש 200 צעדים למהפכה, כל שלב מזיז את הרוטור 1.8 מעלות.

• המנוע יכול להסתובב קדימה או לאחור, תלוי בסדר הפולסים שנשלח לסלילים.

4. נשלט על ידי נהג

• א נהג מנוע צעד שולח פולסים חשמליים לסלילי המנוע.

• ככל שיותר קטניות, המנוע מסתובב יותר.

• בקרי מיקרו (כמו Arduino או Raspberry Pi) יכולים לשלוט על הנהגים הללו כדי להזיז את המנוע בדיוק.

מערכת מנוע צעד

האיור שלהלן מתאר מערכת מנוע צעד רגילה, המורכבת מכמה רכיבים חיוניים העובדים יחד. הביצועים של כל אלמנט משפיעים על הפונקציונליות הכוללת של המערכת.

1. מחשב או PLC:

בלב המערכת נמצא בקר ההיגיון למחשב או לתכנות (PLC). רכיב זה פועל כמוח, ושולט לא רק במנוע הצעד אלא גם במכונה כולה. זה יכול לבצע משימות שונות, כמו גידול מעלית או הזזת מסוע. בהתאם למורכבות הדרושה, בקר זה יכול לנוע בין מחשב או PLC מתוחכם ועד לחצן כפתור מפעיל פשוט.

2. כרטיס אינדקס או כרטיס PLC:

הבא הוא אינדקס או כרטיס PLC, המעביר הוראות ספציפיות ל מנוע צעד . זה מייצר את מספר הפולסים הנדרש לתנועה ומתאים את תדירות הדופק כדי לשלוט על האצה, מהירות והאטה של ​​המנוע. האינדקס יכול להיות יחידה עצמאית, כמו BESFOC, או כרטיס גנרטור דופק שמתחבר ל- PLC. ללא קשר לצורתו, רכיב זה הוא קריטי למבצע המנוע.

3. נהג מנוע:

הנהג המנוע מורכב מארבעה חלקי מפתח:

• היגיון לבקרת פאזה: יחידת היגיון זו מקבלת פולסים מהאינדקס וקובעת איזה שלב של המנוע יש להפעיל. על המניעת השלבים חייבת לעקוב אחר רצף ספציפי כדי להבטיח פעולה מוטורית נאותה.

• אספקת חשמל לוגיקה: זהו אספקת מתח נמוך המפעיל את המעגלים המשולבים (ICS) בתוך הנהג, בדרך כלל הפועלים סביב 5 וולט, על בסיס מערך השבבים או העיצוב.

• ספק כוח מנוע: אספקה ​​זו מספקת את המתח הדרוש להפעלת המנוע, בדרך כלל בסביבות 24 VDC, אם כי הוא יכול להיות גבוה יותר תלוי ביישום.

• מגבר כוח: רכיב זה מורכב מטרנזיסטורים המאפשרים לזרם לזרום בשלבי המנוע. טרנזיסטורים אלה מופעלים ומכבים ברצף הנכון כדי להקל על תנועת המנוע.

4. עומס:

לבסוף, כל הרכיבים הללו עובדים יחד כדי להזיז את העומס, שיכול להיות בורג עופרת, דיסק או מסוע, תלוי ביישום הספציפי.

סוגי מנועי צעד

ישנם שלושה סוגים עיקריים של מנועי צעד:

מנועי צעד משתנים (VR)

מנועים אלה כוללים שיניים על הרוטור והסטטור אך אינן כוללות מגנט קבוע. כתוצאה מכך, הם חסרים מומנט מעצר, כלומר הם אינם מחזיקים את עמדתם כאשר הם אינם מלאים.

מנועי צעד מגנט קבוע (PM)

למנועי צעד של ראש הממשלה יש מגנט קבוע על הרוטור אך אין להם שיניים. בעוד שהם בדרך כלל מראים פחות דיוק בזוויות צעד, הם אכן מספקים מומנט מעצר, ומאפשרים להם לשמור על המיקום כאשר הכוח נכבה.

מנועי צעד היברידיים

BESFOC מתמחה אך ורק בהיברידית מנוע צעד . מנועים אלה ממזגים את התכונות המגנטיות של מגנטים קבועים עם תכנון שיניים של מנועי רתיעה משתנים. הרוטור ממגנט ציר, כלומר בתצורה טיפוסית המחצית העליונה היא עמוד צפון והחצי התחתון הוא עמוד דרומי.

הרוטור מורכב משתי כוסות שיניים, שכל אחת מהן יש 50 שיניים. כוסות אלה מתקזזות ב -3.6 מעלות ומאפשרות מיקום מדויק. כשאתם נצפים מלמעלה, תוכלו לראות ששן על כוס הקוטב הצפוני מתיישרת עם שן על כוס הקוטב הדרומי, ויוצרת מערכת הילוכים יעילה.

מנועי צעד היברידיים פועלים בבנייה דו-פאזית, כאשר כל שלב מכיל ארבעה קטבים המרוחקים 90 מעלות זה מזה. כל עמוד בשלב הוא פצע כך שלמוטות זה מזה 180 מעלות יש את אותה קוטביות, ואילו הקוטביות הפוכות לאלה של 90 מעלות זו מזו. על ידי היפוך הזרם בכל שלב, ניתן להפוך גם את הקוטביות של עמוד הסטטור המתאים, מה שמאפשר למנוע להמיר כל עמוד סטטור לקוטב צפון או דרום.

הרוטור של מנוע הצעד כולל 50 שיניים, עם מגרש של 7.2 מעלות בין כל שן. כאשר המנוע פועל, יישור שיני הרוטור עם שיני הסטטור יכול להשתנות-באופן ספציפי, זה יכול להתקזז על ידי שלושה רבעים ממגרש שיניים, חצי מגרש שיניים או רבע מגרש שיניים. כאשר המנוע מדרג, הוא לוקח באופן טבעי את הדרך הקצרה ביותר כדי להתאים את עצמו, מה שמתרגם לתנועה של 1.8 מעלות לשלב (מכיוון ש -1/4 של 7.2 ° שווה 1.8 °).

מומנט ודיוק ב מנועי צעד מושפעים ממספר הקטבים (שיניים). באופן כללי, ספירת מוט גבוהה יותר מובילה לשיפור המומנט והדיוק. BESFOC מציעה 'רזולוציה גבוהה ' מנועי צעד, שיש להם מחצית המגרש שיניים של הדגמים הסטנדרטיים שלהם. לרוטורים ברזולוציה גבוהה אלה 100 שיניים, וכתוצאה מכך זווית של 3.6 מעלות בין כל שן. עם הגדרה זו, תנועה של 1/4 ממגרש שיניים תואמת צעד קטן יותר של 0.9 מעלות.

כתוצאה מכך, דגמי 'רזולוציה גבוהה ' מספקים כפול את הרזולוציה של מנועים סטנדרטיים, ומשיגים 400 שלבים למהפכה לעומת 200 צעדים למהפכה במודלים הסטנדרטיים. זוויות צעד קטנות יותר מובילות גם לתנודות נמוכות יותר, מכיוון שכל שלב פחות בולט והדרגתי יותר.

מִבְנֶה

התרשים שלהלן ממחיש חתך רוחב של מנוע צעד בן 5 פאזה. מנוע זה מורכב בעיקר משני חלקים עיקריים: הסטטור והרוטור. הרוטור עצמו מורכב משלושה רכיבים: כוס הרוטור 1, כוס הרוטור 2, ומגנט קבוע. הרוטור ממגנט בכיוון הצירי; לדוגמה, אם כוס הרוטור 1 מוגדרת כקוטב הצפוני, כוס הרוטור 2 תהיה הקוטב הדרומי.

הסטטור כולל 10 קטבים מגנטיים, שכל אחד מהם מצויד בשיניים קטנות ופיתולים תואמים. פיתולים אלה מתוכננים כך שכל אחד מהם קשור לפיתול הקוטב ההפוך שלו. כאשר הזרם זורם דרך זוג פיתולים, הקטבים שהם מחברים בין מגנט לאותו כיוון - צפון או דרום.

כל זוג פולנים מנוגד יוצר שלב אחד של המנוע. בהתחשב בעובדה שיש 10 קטבים מגנטיים בסך הכל, הדבר מביא לחמישה שלבים מובחנים בתוך 5 פאזה זו מנוע צעד.

חשוב לציין כי לכל כוס רוטור יש 50 שיניים לאורך ההיקף החיצוני שלהם. השיניים על כוס הרוטור 1 וכוס הרוטור 2 מתקזזות מכנית זו מזו בחצי מגרש שיניים, ומאפשרות יישור ותנועה מדויקות במהלך הפעולה.

מהירות-מונע

ההבנה כיצד לקרוא עקומת מונק מהירות היא קריטית, מכיוון שהיא מספקת תובנות לגבי מה שמנוע מסוגל להשיג. עקומות אלה מייצגות את מאפייני הביצועים של מנוע ספציפי כאשר הם משויכים לנהג מסוים. ברגע שהמנוע פועל, תפוקת המומנט שלו מושפעת מסוג הכונן ומהמתח המופעל. כתוצאה מכך, אותו מנוע יכול להציג עקומות מונע מהירות שונות באופן משמעותי בהתאם לנהג המשמש.

BESFOC מספקת עקומות מונע מהירות אלה כהפניה. אם אתה משתמש במנוע עם נהג שיש לו דירוג מתח וזרם דומה, אתה יכול לצפות לביצועים דומים. לקבלת חוויה אינטראקטיבית, אנא עיין בעקומת המומנט המהירה המופיעה להלן:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

כדי לפעול באזור שבין מומנט המשיכה למטר, על המנוע להתחיל בתחילה באזור התחלה/עצירה. כאשר המנוע מתחיל לרוץ, קצב הדופק מוגבר בהדרגה עד להשגת המהירות הרצויה. כדי לעצור את המנוע, המהירות יורדת אז עד שהיא נופלת מתחת לעקומת המומנט המשיכה.

המומנט הוא ביחס ישיר לזרם ומספר סיבובי החוט במנוע. כדי להגדיל את המומנט ב- 20%, יש להגדיל גם את הזרם בכ- 20%. לעומת זאת, כדי להפחית את המומנט ב- 50%, יש להפחית את הזרם ב- 50%.

עם זאת, בגלל הרוויה המגנטית, אין שום תועלת בהגדלת הזרם מעבר לזרם המדורג, שכן מעבר לנקודה זו, עלייה נוספת לא תשפר את המומנט. הפעלה בערך פי עשרה מהזרם המדורג מהווה את הסיכון להדק את הרוטור.

כל המנועים שלנו מצוידים בבידוד Class B, שיכול לעמוד בטמפרטורות של עד 130 מעלות צלזיוס לפני שהבידוד מתחיל להשפיל. כדי להבטיח אריכות ימים, אנו ממליצים לשמור על הפרש טמפרטורה של 30 מעלות צלזיוס מבפנים לחוץ, כלומר טמפרטורת המקרה החיצוני לא צריכה לעלות על 100 מעלות צלזיוס.

השראות ממלאת תפקיד משמעותי בביצועי מומנט במהירות גבוהה. זה מסביר מדוע מנועים אינם מציגים רמות מומנט גבוהות ללא אינסוף. לכל פיתול של המנוע יש ערכים מובחנים של השראות והתנגדות. השראות שנמדדה בהנריס, מחולקת על ידי ההתנגדות באוהם, גורמת לקבוע זמן (תוך שניות). הקבוע הפעם מציין כמה זמן לוקח לסליל להגיע ל 63% מהזרם המדורג שלו. לדוגמה, אם המנוע מדורג למגבר אחד, לאחר קבוע חד פעמי, הסליל יגיע לכ- 0.63 אמפר. בדרך כלל לוקח כקביעת זמן של ארבע עד חמש זמן כדי שהסליל יגיע לזרם מלא (1 אמפר). מכיוון שהמומנט הוא פרופורציונלי לזרם, אם הזרם יגיע רק ל 63%, המנוע ייצר כ 63% מהמומנט המרבי שלו לאחר קבוע זמן אחד.

במהירויות נמוכות, עיכוב זה בהצטברות הנוכחית אינו מהווה בעיה מכיוון שהזרם יכול להיכנס ביעילות ולצאת מהסלילים במהירות, ומאפשר למנוע לספק את המומנט המדורג שלו. עם זאת, במהירויות גבוהות, הזרם לא יכול לעלות די מהר לפני מתגי השלב הבא, וכתוצאה מכך מומנט מופחת.

השפעת מתח נהג

מתח הנהג משפיע באופן משמעותי על הביצועים המהירים של א מנוע צעד . יחס גבוה יותר של מתח הכונן למתח מנוע מוביל לשיפור יכולות מהירות גבוהה. הסיבה לכך היא שמתחים מוגבהים מאפשרים לזרם לזרום לפיתולים במהירות רבה יותר מאשר סף 63% שנדון בעבר.

רֶטֶט

כאשר מנוע צעד עובר משלב לשלב, הרוטור לא נעצר מייד בעמדת היעד. במקום זאת, הוא עובר על פני המצב הסופי, ואז נמשך לאחור, מופרז בכיוון ההפוך, וממשיך להתנדנד קדימה ואחורה עד שבסופו של דבר הוא יגיע לעצירה. תופעה זו, המכונה 'צלצול, ' מתרחשת עם כל שלב שהמנוע לוקח (ראה התרשים האינטראקטיבי למטה). בדומה לחוט באנג'י, המומנטום של הרוטור נושא אותו מעבר לנקודת העצירה שלו, וגורם לו 'להקפיץ ' לפני שהוא מתמקם במנוחה. עם זאת, במקרים רבים המנוע מונחה לעבור לשלב הבא לפני שהוא נעצר במלואו.

הגרפים למטה ממחישים את התנהגות הצלצול של מנוע צעד בתנאי טעינה שונים. כאשר המנוע פורק, הוא מציג צלצול משמעותי, המתורגם לרטט מוגבר. הרטט המופרז הזה יכול להוביל למנועי המנוע כאשר הוא נפרק או נטען קלות, מכיוון שהוא עלול לאבד סנכרון. לכן, חיוני לבדוק תמיד א מנוע צעד עם עומס מתאים.

שני הגרפים האחרים מתארים את ביצועי המנוע כאשר נטענים. העמסה כראוי של המנוע עוזרת לייצב את פעולתו ולהפחית את הרטט. באופן אידיאלי, העומס צריך לדרוש בין 30% ל- 70% מתפוקת המומנט המרבית של המנוע. בנוסף, יחס האינרציה של העומס לרוטור צריך ליפול בין 1: 1 ל- 10: 1. עבור תנועות קצרות ומהירות יותר, עדיף שהיחס זה יהיה קרוב יותר ל -1: 1 עד 3: 1.

סיוע מ- Besfoc

מומחי היישומים והמהנדסים של BESFOC זמינים לסייע בגודל המנוע המתאים.

תהודה ורטט

א מנוע צעד יחווה את התנודות המוגברות באופן משמעותי כאשר תדר דופק הקלט עולה בקנה אחד עם התדר הטבעי שלו, תופעה המכונה תהודה. זה מתרחש לעתים קרובות בסביבות 200 הרץ. בתהודה, הגברים מאוד מוגברים ומגבילים את ההתרחשות של הרוטור, מה שמגדיל את הסבירות לחסרים צעדים. בעוד שתדר התהודה הספציפי יכול להשתנות עם אינרציה של עומס, הוא בדרך כלל מרחף כ -200 הרץ.

אובדן צעד במנועים דו-פאזיים

מנועי צעד דו-פאזיים יכולים להחמיץ רק צעדים בקבוצות של ארבעה. אם אתה מבחין באובדן שלב המתרחש בכפולות של ארבע, זה מצביע על כך שתנודות גורמות למנוע לאבד סנכרון או שהעומס עשוי להיות מוגזם. לעומת זאת, אם הצעדים שהוחמצו אינם בכפולות של ארבעה, יש אינדיקציה חזקה לכך שספירת הדופק אינה נכונה או שרעש חשמלי משפיע על הביצועים.

הפחתת תהודה

מספר אסטרטגיות יכולות לעזור להפחית את השפעות התהודה. הגישה הפשוטה ביותר היא להימנע מפעילות במהירות התהודה לחלוטין. מכיוון ש -200 הרץ תואם לכ- 60 סל'ד עבור מנוע דו-פאזי, הוא אינו מהירות גבוהה במיוחד. רוֹב למנוע צעד יש מהירות התחלה מקסימאלית של כ -1000 פולסים לשנייה (PPS). לכן, במקרים רבים, אתה יכול ליזום את הפעולה המוטורית במהירות גבוהה יותר מהתדר התהודה.

אם אתה צריך להתחיל את המנוע במהירות שנמצאת מתחת לתדר התהודה, חשוב להאיץ במהירות דרך הטווח המהדהד כדי למזער את השפעות הרטט.

הפחתת זווית הצעד

פיתרון יעיל נוסף הוא להשתמש בזווית צעד קטנה יותר. זוויות צעד גדולות יותר נוטות לגרום לגידול יתר על המידה ולתחתית. אם למנוע יש מרחק קצר לנסוע, הוא לא יפיק מספיק כוח (מומנט) כדי לעלות על מפתחים באופן משמעותי. על ידי צמצום זווית הצעד, המנוע חווה פחות רטט. זו אחת הסיבות לכך שטכניקות חצי צעד ומיקרו-סטיה יעילות כל כך להפחתת התנודות.

הקפד לבחור את המנוע על סמך דרישות העומס. גודל מוטורי נכון יכול להוביל לביצועים הכוללים הטובים יותר.

באמצעות שופכים

שופטים הם אפשרות נוספת שיש לקחת בחשבון. ניתן להתאים מכשירים אלה על הפיר האחורי של המנוע כדי לספוג חלק מהאנרגיה הרטטית, ועוזרים להחליק את פעולתו של מנוע רוטט באופן חסכוני.

מנועי צעד 5 פאזיים

קידום חדש יחסית ב טכנולוגיית מנוע צעד  היא מנוע צעד 5 פאזות. ההבדל הבולט ביותר בין מנועים דו-פאזיים לחמש פאזות (ראו התרשים האינטראקטיבי להלן) הוא מספר הקטבים הסטטוריים: למנועים דו פאזיים יש 8 קטבים (4 לשלב), ואילו מנועי 5 פאזות כוללים 10 קטבים (2 לשלב). עיצוב הרוטור דומה לזה של מנוע דו-פאזי.

במנוע דו-פאזי, כל שלב מזיז את הרוטור במגרש שיניים 1/4, ואילו במנוע 5 פאזה, הרוטור מזיז 1/10 ממגרש שיניים בגלל עיצובו. עם מגרש שיניים של 7.2 °, זווית הצעד למנוע 5 פאזה הופכת ל 0.72 °. בנייה זו מאפשרת למנוע 5 פאזות להשיג 500 צעדים למהפכה, בהשוואה ל -200 הצעדים של המנוע הדו-פאזי למהפכה, ומספקת רזולוציה גבוהה פי 2.5 מזו של המנוע הדו-פאזי.

רזולוציה גבוהה יותר מובילה לזווית צעד קטנה יותר, מה שמפחית משמעותית את הרטט. מכיוון שזווית הצעד של המנוע בן 5 הפאזה קטנה פי 2.5 מזו של המנוע הדו-פאזי, הוא חווה צלצול ותנודות נמוכות בהרבה. בשני סוגי המנוע, על הרוטור להחליף או להתייחס ליותר מ -3.6 מעלות כדי להחמיץ את הצעדים. עם זווית הצעד של המנוע בן 5 פאזות של 0.72 מעלות בלבד, זה כמעט בלתי אפשרי עבור המנוע להתעלם או להתחתן בשוליים כאלה, וכתוצאה מכך סבירות נמוכה מאוד לאבד סנכרון.

שיטות כונן

ישנן ארבע שיטות כונן עיקריות עבור מנוע צעד :

1. כונן גל (צעד מלא)

2. 2 שלבים על (צעד מלא)

3. 1-2 שלבים על (חצי צעד)

4. מיקרוסטפ

כונן גל

בתרשים שלהלן, שיטת כונן הגל מפושטת כדי להמחיש את עקרונותיה. כל סיבוב של 90 מעלות המתואר באיור מייצג 1.8 מעלות סיבוב רוטור במנוע אמיתי.

בשיטת כונן הגל, הידועה גם בשם השיטה 1 שלב, רק שלב אחד מופעל בכל פעם. כאשר מופעל שלב ה- A, הוא יוצר עמוד דרומי שמושך את הקוטב הצפוני של הרוטור. לאחר מכן, שלב ה- A כבוי ושלב ה- B מופעל, וגורם לרוטור להסתובב 90 ° (1.8 °), ותהליך זה נמשך כאשר כל שלב מופעל באופן אינדיבידואלי.

כונן הגל פועל עם רצף חשמלי בן ארבעה שלבים כדי לסובב את המנוע.

 

2 שלבים על

בשיטת כונן 'בשני שלבים, שני השלבים של המנוע ממלאים ברציפות.

כפי שמודגם להלן, כל סיבוב של 90 מעלות תואם לסיבוב רוטור 1.8 מעלות. כאשר שלבי A ו- B מופעלים כאנרגיה כמוטו דרום, הקוטב הצפוני של הרוטור נמשך באופן שווה לשני הקטבים, וגורם לו להתיישר ישירות באמצע. ככל שהרצף מתקדם והשלבים מופעלים, הרוטור יסתובב כדי לשמור על יישור בין שני הקטבים המופעלים.

שיטת '2 שלבים בשיטה ' פועלת באמצעות רצף חשמלי בן ארבעה שלבים כדי לסובב את המנוע.

מנועי סוג הדו-פאזי של BESFOC ומנועי סוג דו-פאזי M משתמשים בשיטת כונן '2 של שלבים בשיטת '.

היתרון העיקרי בשיטת '2 של שלב ' על פני השלב '1 בשיטה ' הוא מומנט. בשיטת '1 בשיטה ', רק שלב אחד מופעל בכל פעם, וכתוצאה מכך יחידה יחידה של מומנט הפועלת על הרוטור. לעומת זאת, 2 שלבים בשיטה 'ממריץ את שני השלבים בו זמנית, ומייצר שתי יחידות מומנט. וקטור מומנט אחד פועל בעמדת השעה 12 והשני בעמדת השעה שלוש. כאשר משולבים שני וקטורי מומנט אלה, הם יוצרים וקטור כתוצאה מכך בזווית של 45 מעלות עם גודל שגובהו 41.4% יותר מזה של וקטור יחיד. המשמעות היא ששימוש בשיטת '2 בשיטת ' מאפשר לנו להשיג את אותה זווית צעד כמו שלב '1 בשיטת ' תוך מתן מומנט של 41% יותר.

עם זאת, מנועים עם חמש פאזות פועלים בצורה שונה במקצת. במקום להשתמש בשיטת '2 בשיטת ', הם משתמשים בשיטת '4 בשיטה '. בגישה זו, ארבעה מהשלבים מופעלים בו זמנית בכל פעם שהמנוע עושה צעד.

כתוצאה מכך, המנוע בן חמש פאזות עוקב אחר רצף חשמלי בן 10 שלבים במהלך הפעולה.

1-2 שלבים על (חצי צעד)

שלבי '1-2 בשיטת ', המכונה גם חצי דריכה, משלבים את העקרונות של שתי השיטות הקודמות. בגישה זו אנו ממריצים תחילה את שלב ה- A, וגורמים לרוטור להתיישר. תוך שמירה על שלב A מנוהל, אנו מפעילים את שלב ה- B. בשלב זה, הרוטור נמשך באותה מידה לשני הקטבים וגם ליישר באמצע, וכתוצאה מכך סיבוב של 45 מעלות (או 0.9 מעלות). בשלב הבא אנו מכבים את שלב ה- A תוך כדי המשך להמריץ את שלב ה- B, ומאפשר למנוע לעשות צעד נוסף. תהליך זה נמשך, לסירוגין בין אנרגיה שלב אחד לשני שלבים. בכך, אנו חותכים ביעילות את זווית הצעד לחצי, מה שמסייע בהפחתת התנודות.

עבור מנוע בן 5 פאזות, אנו משתמשים באסטרטגיה דומה על ידי חילופין בין 4 שלבים על 5 שלבים.

מצב חצי הצעדים מורכב מרצף חשמלי בן שמונה שלבים. במקרה של מנוע בן חמישה פאזות בשיטת '4-5 בשיטת ', המנוע עובר רצף חשמלי בן 20 שלבים.

מיקרוסטפ

(ניתן להוסיף מידע נוסף על מיקרו -שיטה במידת הצורך.)

מיקרו -סטורה

מיקרו -סטורה היא טכניקה המשמשת להפיכת צעדים קטנים יותר לעוברים עוד יותר. ככל שהשלבים קטנים יותר, כך הרזולוציה גבוהה יותר ומאפייני הרטט של המנוע טובים יותר. ב- MicroStepping, שלב אינו מופעל לחלוטין ולא כבוי לחלוטין; במקום זאת, הוא מופעל באופן חלקי. גלי סינוס מיושמים הן על שלב A והן שלב B, עם הפרש שלב של 90 מעלות (או 0.9 ° בחמש פאזה מנוע צעד ).

כאשר ההספק המרבי מוחל על שלב A, שלב B הוא אפס, מה שגורם לרוטור להתאים עם שלב A. ככל שהזרם לשלב A יורד, הזרם לשלב B עולה, ומאפשר לרוטור לנקוט צעדים זעירים לעבר שלב B. תהליך זה מתמשך כמחזורי הזרם בין שני השלבים, וכתוצאה מכך בתנועת מיקרוסטפינג חלק.

עם זאת, MicroStepping אכן מציג אתגרים מסוימים, בעיקר לגבי דיוק ומומנט. מכיוון שהשלבים מופעלים רק באופן חלקי, המנוע חווה בדרך כלל הפחתת מומנט של כ- 30%. בנוסף, מכיוון שהפרש המומנט בין הצעדים הוא מינימלי, המנוע עשוי להיאבק כדי להתגבר על עומס, מה שעלול לגרום במצבים שבהם המנוע מצווה לעבור מספר צעדים לפני שהוא מתחיל לנוע בפועל. במקרים רבים, שילוב מקודדים נחוץ ליצירת מערכת לולאה סגורה, אם כי הדבר מוסיף לעלות הכוללת.

מערכות מנוע צעד

מערכות לולאה פתוחות מערכות
מערכות לולאה סגורות
סרוו

לולאה פתוחה

מנוע צעד מעוצב בדרך כלל כמערכות לולאה פתוחות. בתצורה זו, גנרטור דופק שולח פולסים למעגל רצף הפאזה. רצף הפאזה קובע אילו שלבים יש להפעיל או לכבות, כפי שתואר בעבר בשיטות המלאות והמחצית שלב. הרצף שולט ב- FETs בעלי עוצמה גבוהה כדי להפעיל את המנוע.

עם זאת, במערכת לולאה פתוחה, אין אימות של המיקום, כלומר אין דרך לאשר אם המנוע ביצע את התנועה הפקודה.

לולאה סגורה

אחת השיטות הנפוצות ביותר ליישום מערכת לולאה סגורה היא על ידי הוספת מקודד לפיר האחורי של מנוע מוט כפול. המקודד מורכב מדיסק דק המסומן בקווים המסתובבים בין משדר למקלט. בכל פעם שעובר קו בין שני הרכיבים הללו, הוא מייצר דופק בקווי האות.

פעימות הפלט הללו מוזנות לאחר מכן לבקר, השומר על ספירה מהם. בדרך כלל, בסוף תנועה, הבקר משווה את מספר הפולסים ששלח לנהג עם מספר הפולסים שהתקבלו מהקידוד. מבוצעת שגרה ספציפית לפיו, אם שתי הספירות נבדלות זו מזו, המערכת מתאימה לתיקון אי ההתאמה. אם הספירות תואמות, זה מציין כי לא אירעה שגיאה, והתנועה יכולה להימשך בצורה חלקה.

חסרונות של מערכות לולאה סגורות

מערכת הלולאה הסגורה מגיעה עם שני חסרונות עיקריים: עלות (ומורכבות) וזמן התגובה. הכללת מקודד מוסיפה להוצאה הכוללת של המערכת, יחד עם התחכום המוגבר של הבקר, התורם לעלות הכוללת. בנוסף, מכיוון שהתיקונים מתבצעים רק בסוף תנועה, זה יכול להכניס עיכובים למערכת, ועלולים להאט את זמני התגובה.

מערכת סרוו

אלטרנטיבה למערכות צעד לולאה סגורה היא מערכת סרוו. מערכות סרוו משתמשות בדרך כלל במנועים עם ספירת מוט נמוכה, ומאפשרות ביצועים במהירות גבוהה אך חסרות יכולת מיקום מובנית. כדי להמיר סרוו למכשיר עמדות, יש צורך במנגנוני משוב, לרוב באמצעות מקודד או פותר יחד עם לולאות בקרה.

במערכת סרוו, המנוע מופעל ומושבת עד שהפתרון מציין כי הושגה מיקום מוגדר. לדוגמה, אם הסרוו מונחים להעביר 100 מהפכות, הוא מתחיל בספירת הפותרות באפס. המנוע פועל עד שספירת הפותר מגיעה למאה מהפכות, ובשלב זה הוא נכבה. אם יש שינוי מיקום כלשהו, ​​המנוע מופעל מחדש כדי לתקן את המיקום.

תגובת הסרוו לשגיאות מיקום מושפעת מהגדרת רווח. הגדרת רווח גבוהה מאפשרת למנוע להגיב במהירות לשינויים בטעות, ואילו הגדרת רווח נמוך מביאה לתגובה איטית יותר. עם זאת, התאמת הגדרות רווח יכולה להכניס עיכובים בזמן למערכת בקרת התנועה, ולהשפיע על הביצועים הכוללים.

מערכות מנוע צעד לולאה סגורה של Alphastep

Alphastep הוא החדשני של Besfoc פתרון מנוע צעד  , הכולל פותר משולב המציע משוב מיקום בזמן אמת. תכנון זה מבטיח כי המיקום המדויק של הרוטור ידוע בכל עת, ומשפר את הדיוק והאמינות של המערכת.

מערכות מנוע צעד לולאה סגורה של Alphastep

מנהל ההתקן של Alphastep כולל דלפק קלט העוקב אחר כל הפולסים שנשלחו לכונן. במקביל, משוב מהפתרון מופנה לדלפק מיקום הרוטור, ומאפשר מעקב רציף אחר מיקום הרוטור. אי -התאמה נרשמת בדלפק סטייה.

בדרך כלל, המנוע פועל במצב לולאה פתוחה, ומייצר וקטורי מומנט למנוע לעקוב. עם זאת, אם מונה הסטייה מצביע על אי התאמה העולה על ± 1.8 מעלות, רצף הפאזה מפעיל את וקטור המומנט בחלק העליון של עקומת תזוזת המומנט. זה מייצר מומנט מקסימלי כדי ליישר מחדש את הרוטור ולהחזיר אותו לסינכרוניזם. אם המנוע כבוי בכמה שלבים, הרצף ממריץ וקטורי מומנט מרובים בקצה הגבוה של עקומת תזוזת המומנט. הנהג יכול להתמודד עם תנאי עומס יתר של עד 5 שניות; אם זה לא מצליח להחזיר סינכרוניזם במסגרת זמן זו, תקלה מופעלת ומוצאת אזעקה.

תכונה מדהימה של מערכת Alphastep היא היכולת שלה לבצע תיקונים בזמן אמת לכל צעדים שהוחמצו. בניגוד למערכות מסורתיות הממתינות עד סיום המהלך לתיקון שגיאות כלשהן, מנהל ההתקן של Alphastep נוקט בפעולה מתקנת ברגע שהרוטור נופל מחוץ לטווח 1.8 מעלות. ברגע שהרוטור חוזר בגבול זה, הנהג חוזר לפתיחת מצב לולאה ומחדש את אנרגיות הפאזות המתאימות.

הגרף הנלווה ממחיש את עקומת עקירת המומנט, ומדגיש את מצבי המערכת של המערכת - לולאה פתוחה ולולאה סגורה. עקומת תזוזת המומנט מייצגת את המומנט שנוצר על ידי שלב בודד, ומשיג מומנט מקסימלי כאשר מיקום הרוטור חורג ב 1.8 מעלות. ניתן להחמיץ שלב רק אם הרוטור יתרחוץ על יותר מ -3.6 מעלות. מכיוון שהנהג משתלט על וקטור המומנט בכל פעם שהסטייה עולה על 1.8 מעלות, סביר להניח שהמנוע לא יפספס צעדים אלא אם כן הוא חווה עומס יתר שנמשך יותר מחמש שניות.

דיוק צעד של אלפסטפ

אנשים רבים מאמינים בטעות כי דיוק הצעד של מנוע Alphastep הוא ± 1.8 °. במציאות, ל- Alphastep יש דיוק צעד של 5 דקות קשת (0.083 °). הנהג מנהל את וקטורי המומנט כאשר הרוטור נמצא מחוץ לטווח 1.8 מעלות. ברגע שהרוטור נופל בטווח זה, שיני הרוטור מתיישרות בדיוק עם נוצר וקטור המומנט. האלפסטפ מבטיח שהשן הנכונה מתיישרת עם וקטור המומנט הפעיל.

סדרת Alphastep מגיעה בגרסאות שונות. BESFOC מציעה דגמים עגולים וגם דגמים מכוונים עם יחסי הילוכים מרובים כדי לשפר את הרזולוציה והמומנט או למזער האינרציה המשתקפת. רוב הגרסאות יכולות להיות מצוידות בבלם מגנטי בטוח כישלון. בנוסף, BESFOC מספקת גרסת VDC 24 בשם סדרת ASC.

מַסְקָנָה

לסיכום, מנועי צעד מתאימים מאוד ליישומי מיקום. הם מאפשרים שליטה מדויקת הן על המרחק והן מהירות פשוט על ידי שינוי ספירת הדופק והתדר. ספירת הקוטב הגבוה שלהם מאפשרת דיוק, גם כאשר פועלים במצב לולאה פתוחה. כאשר הוא בגודל כראוי ליישום ספציפי, א מנוע צעד לא יחמיץ מדרגות. יתר על כן, מכיוון שהם אינם דורשים משוב מיקום, מנועי צעד הם פיתרון חסכוני.