चीन में हाइब्रिड स्टेपर मोटर निर्माता - BESFOC

स्टेपर मोटर का परिचय

एक स्टेपर मोटर？ क्या है

ए स्टेपर मोटर एक प्रकार की इलेक्ट्रिक मोटर है जो एक नियमित मोटर की तरह लगातार घूमने के बजाय सटीक, निश्चित चरणों में चलती है। यह आमतौर पर उन अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है जहां सटीक स्थिति नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जैसे कि 3 डी प्रिंटर, सीएनसी मशीन, रोबोटिक्स और कैमरा प्लेटफॉर्म।

स्टेपर मोटर्स एक प्रकार की इलेक्ट्रिक मोटर हैं जो विद्युत ऊर्जा को उल्लेखनीय सटीकता के साथ घूर्णी गति में परिवर्तित करते हैं। नियमित इलेक्ट्रिक मोटर्स के विपरीत, जो निरंतर रोटेशन प्रदान करते हैं, स्टेपर मोटर्स असतत चरणों में बदल जाते हैं, जिससे वे सटीक स्थिति की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाते हैं।

अपने ड्राइवर से एक स्टेपर मोटर को भेजे गए बिजली की प्रत्येक पल्स एक सटीक आंदोलन में परिणाम देती है - प्रत्येक पल्स एक विशिष्ट कदम से मेल खाती है। जिस गति से मोटर घूमता है वह सीधे इन दालों की आवृत्ति से संबंधित है: दालों को जितनी तेजी से भेजा जाता है, उतनी ही जल्दी रोटेशन होता है।

के प्रमुख लाभों में से एक स्टेपर मोटर एस उनका आसान नियंत्रण है। अधिकांश ड्राइवर 5-वोल्ट दालों के साथ काम करते हैं, जो सामान्य एकीकृत सर्किट के साथ संगत होते हैं। आप या तो इन दालों को उत्पन्न करने के लिए एक सर्किट डिजाइन कर सकते हैं या BESFOC जैसी कंपनियों से पल्स जनरेटर का उपयोग कर सकते हैं।

उनके सामयिक अशुद्धियों के बावजूद -मानक स्टेपर मोटर्स में लगभग ± 3 चाप मिनट (0.05 °) की सटीकता होती है - ये त्रुटियां कई चरणों के साथ जमा नहीं होती हैं। उदाहरण के लिए, यदि एक मानक स्टेपर मोटर एक कदम बनाता है, तो यह 1.8 ° ° 0.05 ° घुमाएगा। एक लाख चरणों के बाद भी, कुल विचलन अभी भी सिर्फ ° 0.05 ° है, जो उन्हें लंबी दूरी पर सटीक आंदोलनों के लिए विश्वसनीय बनाता है।

इसके अतिरिक्त, स्टेपर मोटर्स को उनके कम रोटर जड़ता के कारण उनकी त्वरित प्रतिक्रिया और त्वरण के लिए जाना जाता है, जिससे उन्हें उच्च गति को जल्दी से प्राप्त करने की अनुमति मिलती है। यह उन्हें उन अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से अनुकूल बनाता है जिनके लिए छोटे, तेजी से आंदोलनों की आवश्यकता होती है।

एक स्टेपर मोटर कैसे काम करता है?

ए स्टेपर मोटर एक पूर्ण रोटेशन को कई समान चरणों में विभाजित करके काम करता है। यह छोटे, नियंत्रित वेतन वृद्धि में आंदोलन बनाने के लिए इलेक्ट्रोमैग्नेट्स का उपयोग करता है।

1। स्टेपर मोटर के अंदर

एक स्टेपर मोटर के दो मुख्य भाग हैं:

• स्टेटर - कॉइल (इलेक्ट्रोमैग्नेट्स) के साथ स्थिर भाग।

• रोटर - घूर्णन भाग, अक्सर एक चुंबक या लोहे से बना होता है।

2। चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा आंदोलन

• जब विद्युत प्रवाह स्टेटर कॉइल के माध्यम से बहता है, तो यह चुंबकीय क्षेत्र बनाता है।

• ये क्षेत्र रोटर को आकर्षित करते हैं।

• एक विशिष्ट अनुक्रम में कॉइल को चालू और बंद करके, रोटर को एक परिपत्र गति में कदम से कदम खींचा जाता है।

3। चरण-दर-चरण रोटेशन

• हर बार जब एक कॉइल को सक्रिय किया जाता है, तो रोटर एक छोटे कोण (एक चरण कहा जाता है) से चलता है।

• उदाहरण के लिए, यदि एक मोटर में प्रति क्रांति 200 चरण हैं, तो प्रत्येक चरण रोटर 1.8 ° को स्थानांतरित करता है।

• कॉइल को भेजे गए दालों के क्रम के आधार पर मोटर आगे या पीछे की ओर घूम सकती है।

4। एक ड्राइवर द्वारा नियंत्रित

• ए स्टेपर मोटर ड्राइवर मोटर कॉइल को इलेक्ट्रिक दाल भेजता है।

• अधिक दालें, अधिक मोटर बदल जाती है।

• माइक्रोकंट्रोलर (जैसे कि Arduino या रास्पबेरी पाई) मोटर को ठीक से स्थानांतरित करने के लिए इन ड्राइवरों को नियंत्रित कर सकते हैं।

स्टेपर मोटर तंत्र

नीचे दिए गए चित्रण में एक मानक स्टेपर मोटर सिस्टम को दर्शाया गया है, जिसमें कई आवश्यक घटक होते हैं जो एक साथ काम करते हैं। प्रत्येक तत्व का प्रदर्शन सिस्टम की समग्र कार्यक्षमता को प्रभावित करता है।

1। कंप्यूटर या पीएलसी:

सिस्टम के दिल में कंप्यूटर या प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी) है। यह घटक मस्तिष्क के रूप में कार्य करता है, न केवल स्टेपर मोटर को बल्कि पूरी मशीन को भी नियंत्रित करता है। यह विभिन्न कार्य कर सकता है, जैसे कि एक लिफ्ट को बढ़ाना या एक कन्वेयर बेल्ट को स्थानांतरित करना। आवश्यक जटिलता के आधार पर, यह नियंत्रक एक परिष्कृत पीसी या पीएलसी से एक साधारण ऑपरेटर पुश बटन तक हो सकता है।

2। इंडेसर या पीएलसी कार्ड:

अगला INDEXER या PLC कार्ड है, जो विशिष्ट निर्देशों को संप्रेषित करता है स्टेपर मोटर । यह आंदोलन के लिए दालों की आवश्यक संख्या उत्पन्न करता है और मोटर के त्वरण, गति और मंदी को नियंत्रित करने के लिए पल्स आवृत्ति को समायोजित करता है। Indexer या तो एक स्टैंडअलोन इकाई हो सकती है, जैसे कि BESFOC, या एक पल्स जनरेटर कार्ड जो PLC में प्लग करता है। इसके रूप के बावजूद, यह घटक मोटर के संचालन के लिए महत्वपूर्ण है।

3। मोटर चालक:

मोटर ड्राइवर में चार प्रमुख भाग होते हैं:

• चरण नियंत्रण के लिए तर्क: यह लॉजिक यूनिट इंडेसर से दालों को प्राप्त करता है और यह निर्धारित करता है कि मोटर के किस चरण को सक्रिय किया जाना चाहिए। उचित मोटर संचालन सुनिश्चित करने के लिए चरणों को ऊर्जावान करना एक विशिष्ट अनुक्रम का पालन करना चाहिए।

• लॉजिक पावर सप्लाई: यह एक कम-वोल्टेज सप्लाई है जो ड्राइवर के भीतर एकीकृत सर्किट (आईसीएस) को शक्ति प्रदान करती है, आमतौर पर चिप सेट या डिज़ाइन के आधार पर लगभग 5 वोल्ट का संचालन करती है।

• मोटर बिजली की आपूर्ति: यह आपूर्ति मोटर को बिजली देने के लिए आवश्यक वोल्टेज प्रदान करती है, आमतौर पर लगभग 24 वीडीसी, हालांकि यह आवेदन के आधार पर अधिक हो सकती है।

• पावर एम्पलीफायर: इस घटक में ट्रांजिस्टर होते हैं जो मोटर चरणों के माध्यम से प्रवाह करने में सक्षम होते हैं। मोटर के आंदोलन को सुविधाजनक बनाने के लिए इन ट्रांजिस्टर को सही अनुक्रम में चालू और बंद कर दिया जाता है।

4। लोड:

अंत में, ये सभी घटक लोड को स्थानांतरित करने के लिए एक साथ काम करते हैं, जो कि एक लीड स्क्रू, एक डिस्क या एक कन्वेयर बेल्ट हो सकता है, जो विशिष्ट एप्लिकेशन के आधार पर हो सकता है।

स्टेपर मोटर्स के प्रकार

स्टेपर मोटर्स के तीन प्राथमिक प्रकार हैं:

परिवर्तनीय अनिच्छा (वीआर) स्टेपर मोटर्स

इन मोटर्स में रोटर और स्टेटर पर दांत होते हैं, लेकिन एक स्थायी चुंबक शामिल नहीं होता है। नतीजतन, उनके पास डिटेंट टॉर्क की कमी होती है, जिसका अर्थ है कि वे सक्रिय होने पर अपनी स्थिति नहीं रखते हैं।

स्थायी चुंबक (पीएम) स्टेपर मोटर्स

पीएम स्टेपर मोटर्स में रोटर पर एक स्थायी चुंबक होता है, लेकिन दांत नहीं होते हैं। जबकि वे आम तौर पर चरण कोणों में कम सटीकता का प्रदर्शन करते हैं, वे डिटेंट टॉर्क प्रदान करते हैं, जिससे उन्हें बिजली बंद होने पर स्थिति बनाए रखने की अनुमति मिलती है।

हाइब्रिड स्टेपर मोटर्स

BESFOC विशेष रूप से हाइब्रिड में माहिर है स्टेपर मोटर एस। ये मोटर्स चर अनिच्छा मोटर्स के दांतेदार डिजाइन के साथ स्थायी मैग्नेट के चुंबकीय गुणों को मर्ज करते हैं। रोटर को अक्षीय रूप से चुंबकित किया जाता है, जिसका अर्थ है कि एक विशिष्ट कॉन्फ़िगरेशन में, शीर्ष आधा एक उत्तरी ध्रुव है और नीचे का आधा एक दक्षिण ध्रुव है।

रोटर में दो दांतेदार कप होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में 50 दांत होते हैं। इन कपों को 3.6 ° से ऑफसेट किया जाता है, जो सटीक स्थिति के लिए अनुमति देता है। जब ऊपर से देखा जाता है, तो आप देख सकते हैं कि उत्तरी ध्रुव कप पर एक दांत दक्षिण ध्रुव कप पर एक दांत के साथ संरेखित करता है, जो एक प्रभावी गियरिंग सिस्टम बनाता है।

हाइब्रिड स्टेपर मोटर्स दो-चरण निर्माण पर काम करते हैं, जिसमें प्रत्येक चरण में चार ध्रुव 90 ° अलग होते हैं। एक चरण में प्रत्येक ध्रुव ऐसे घाव होता है जैसे कि ध्रुव 180 ° अलग होता है, समान ध्रुवीयता होती है, जबकि ध्रुवीयता उन 90 ° के लिए विपरीत होती है। किसी भी चरण में वर्तमान को उलटने से, इसी स्टेटर पोल की ध्रुवीयता को भी उलट दिया जा सकता है, जिससे मोटर किसी भी स्टेटर पोल को उत्तर या दक्षिण पोल में परिवर्तित करने में सक्षम हो सकती है।

स्टेपर मोटर के रोटर में प्रत्येक दांत के बीच 7.2 ° की पिच के साथ 50 दांत हैं। जैसे ही मोटर संचालित होता है, स्टेटर दांतों के साथ रोटर दांतों का संरेखण अलग-अलग हो सकता है-विशेष रूप से, इसे तीन-चौथाई दांतों की पिच, आधा दांत की पिच, या एक चौथाई दांतों की पिच द्वारा ऑफसेट किया जा सकता है। जब मोटर कदम बढ़ाता है, तो यह स्वाभाविक रूप से खुद को पुन: प्राप्त करने के लिए सबसे छोटा रास्ता लेता है, जो 1.8 ° प्रति चरण (7.2 ° के 1/4 के बराबर 1.8 ° के बराबर) के आंदोलन में अनुवाद करता है।

टॉर्क और सटीकता में स्टेपर मोटर एस डंडे (दांत) की संख्या से प्रभावित होते हैं। आम तौर पर, एक उच्च ध्रुव की गिनती बेहतर टॉर्क और सटीकता की ओर ले जाती है। BESFOC 'हाई रिज़ॉल्यूशन ' स्टेपर मोटर्स प्रदान करता है, जिसमें उनके मानक मॉडल का आधा दांत पिच है। इन उच्च-रिज़ॉल्यूशन रोटार में 100 दांत होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रत्येक दांत के बीच 3.6 ° का कोण होता है। इस सेटअप के साथ, दाँत पिच के 1/4 का एक आंदोलन 0.9 ° के एक छोटे कदम से मेल खाता है।

नतीजतन, 'उच्च रिज़ॉल्यूशन ' मॉडल मानक मोटर्स के संकल्प को दोगुना प्रदान करते हैं, मानक मॉडल में 200 चरणों की तुलना में प्रति क्रांति 400 चरणों को प्राप्त करते हैं। छोटे कदम कोण भी कम कंपन की ओर ले जाते हैं, क्योंकि प्रत्येक चरण कम स्पष्ट और अधिक क्रमिक होता है।

संरचना

नीचे दिया गया आरेख 5-चरण स्टेपर मोटर के क्रॉस-सेक्शन को दिखाता है। इस मोटर में मुख्य रूप से दो मुख्य भाग होते हैं: स्टेटर और रोटर। रोटर स्वयं तीन घटकों से बना है: रोटर कप 1, रोटर कप 2, और एक स्थायी चुंबक। रोटर को अक्षीय दिशा में चुंबकित किया जाता है; उदाहरण के लिए, यदि रोटर कप 1 को उत्तरी ध्रुव के रूप में नामित किया गया है, तो रोटर कप 2 दक्षिण ध्रुव होगा।

स्टेटर में 10 चुंबकीय ध्रुव हैं, जिनमें से प्रत्येक छोटे दांतों और इसी वाइंडिंग से सुसज्जित है। इन वाइंडिंग को डिज़ाइन किया गया है ताकि प्रत्येक इसके विपरीत ध्रुव के घुमावदार से जुड़ा हो। जब वर्तमान वाइंडिंग की एक जोड़ी के माध्यम से प्रवाहित होता है, तो वे ध्रुवों को एक ही दिशा में मैग्नेटाइज से जोड़ते हैं - या तो उत्तर या दक्षिण।

ध्रुवों की प्रत्येक विरोधी जोड़ी मोटर का एक चरण बनाती है। यह देखते हुए कि कुल 10 चुंबकीय ध्रुव हैं, यह इस 5-चरण के भीतर पांच अलग-अलग चरणों में परिणाम है स्टेपर मोटर.

महत्वपूर्ण रूप से, प्रत्येक रोटर कप के बाहरी परिधि के साथ 50 दांत होते हैं। रोटर कप 1 और रोटर कप 2 पर दांत एक दूसरे से एक दूसरे से आधे से दांतों की पिच से ऑफसेट होते हैं, जो ऑपरेशन के दौरान सटीक संरेखण और आंदोलन की अनुमति देता है।

स्पीड-टोक़

एक स्पीड-टॉर्क वक्र को पढ़ने के तरीके को समझना महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह एक मोटर को प्राप्त करने में सक्षम है, इस बारे में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। ये घटता एक विशेष ड्राइवर के साथ जोड़े जाने पर एक विशिष्ट मोटर के प्रदर्शन विशेषताओं का प्रतिनिधित्व करते हैं। एक बार जब मोटर चालू हो जाती है, तो इसका टॉर्क आउटपुट ड्राइव के प्रकार और लागू वोल्टेज से प्रभावित होता है। नतीजतन, एक ही मोटर इस्तेमाल किए गए ड्राइवर के आधार पर काफी अलग-अलग स्पीड-टॉर्क घटता प्रदर्शित कर सकती है।

BESFOC संदर्भ के रूप में इन स्पीड-टॉर्क घटता प्रदान करता है। यदि आप एक ड्राइवर के साथ एक मोटर का उपयोग करते हैं जिसमें समान वोल्टेज और वर्तमान रेटिंग होती है, तो आप तुलनीय प्रदर्शन की उम्मीद कर सकते हैं। एक इंटरैक्टिव अनुभव के लिए, कृपया नीचे दिए गए स्पीड-टॉर्क वक्र को देखें:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

पुल-इन और पुलआउट टॉर्क के बीच क्षेत्र के भीतर काम करने के लिए, मोटर को शुरू में स्टार्ट/स्टॉप क्षेत्र में शुरू करना होगा। जैसे -जैसे मोटर चलना शुरू हो जाता है, वांछित गति प्राप्त होने तक पल्स दर धीरे -धीरे बढ़ जाती है। मोटर को रोकने के लिए, गति तब तक कम हो जाती है जब तक कि यह पुल-इन टॉर्क वक्र से नीचे न गिर जाए।

टॉर्क सीधे वर्तमान के लिए आनुपातिक है और मोटर में तार की संख्या बदल जाती है। टॉर्क को 20%बढ़ाने के लिए, वर्तमान को लगभग 20%तक बढ़ाया जाना चाहिए। इसके विपरीत, टोक़ को 50%तक कम करने के लिए, वर्तमान को 50%कम किया जाना चाहिए।

हालांकि, चुंबकीय संतृप्ति के कारण, रेटेड करंट से दोगुना से परे करंट को बढ़ाने में कोई लाभ नहीं है, क्योंकि इस बिंदु से परे, आगे बढ़ता है, टॉर्क को बढ़ाएगा। रेटेड करंट के लगभग दस गुना अधिक संचालन से रोटर को कम करने का जोखिम होता है।

हमारे सभी मोटर्स क्लास बी इन्सुलेशन से सुसज्जित हैं, जो कि इन्सुलेशन को नीचा दिखाने से पहले 130 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान का सामना कर सकते हैं। दीर्घायु सुनिश्चित करने के लिए, हम अंदर से बाहर तक 30 ° C के तापमान अंतर को बनाए रखने की सलाह देते हैं, जिसका अर्थ है कि बाहरी मामले का तापमान 100 ° C से अधिक नहीं होना चाहिए।

उच्च गति वाले टॉर्क प्रदर्शन में इंडक्शन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह बताता है कि मोटर्स उच्च स्तर के टॉर्क के अंतहीन रूप से प्रदर्शित क्यों नहीं करते हैं। मोटर के प्रत्येक घुमावदार में इंडक्शन और प्रतिरोध के अलग -अलग मूल्य होते हैं। हेनरीज में मापा गया इंडक्शन, ओम में प्रतिरोध से विभाजित, एक समय स्थिर (सेकंड में) में परिणाम होता है। इस बार स्थिरांक इंगित करता है कि कॉइल को अपने रेटेड करंट के 63% तक पहुंचने में कितना समय लगता है। उदाहरण के लिए, यदि मोटर को 1 amp के लिए रेट किया जाता है, तो एक समय के बाद, कॉइल लगभग 0.63 amps तक पहुंच जाएगा। यह आमतौर पर कॉइल के लिए पूर्ण वर्तमान (1 amp) तक पहुंचने में लगभग चार से पांच समय के स्थिरांक लेता है। चूंकि टोक़ वर्तमान के लिए आनुपातिक है, यदि वर्तमान केवल 63% तक पहुंचता है, तो मोटर एक समय के बाद अपने अधिकतम टॉर्क का लगभग 63% उत्पादन करेगी।

कम गति पर, वर्तमान बिल्डअप में यह देरी एक मुद्दा नहीं है क्योंकि वर्तमान प्रभावी रूप से कॉइल को जल्दी से प्रवेश कर सकता है और जल्दी से बाहर निकल सकता है, जिससे मोटर अपने रेटेड टॉर्क को वितरित करने की अनुमति देता है। हालांकि, उच्च गति पर, अगले चरण स्विच से पहले वर्तमान पर्याप्त रूप से वृद्धि नहीं कर सकती है, जिसके परिणामस्वरूप टॉर्क कम हो जाता है।

चालक वोल्टेज प्रभाव

ड्राइवर वोल्टेज एक के उच्च गति प्रदर्शन को काफी प्रभावित करता है स्टेपर मोटर । मोटर वोल्टेज के लिए ड्राइव वोल्टेज का एक उच्च अनुपात उच्च गति क्षमताओं में सुधार करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ऊंचा वोल्टेज वर्तमान में चर्चा की गई 63% सीमा से अधिक तेजी से घुमावदार में प्रवाह करने की अनुमति देता है।

कंपन

जब एक स्टेपर मोटर एक कदम से दूसरे चरण में संक्रमण करता है, तो रोटर लक्ष्य की स्थिति में तुरंत बंद नहीं होता है। इसके बजाय, यह अंतिम स्थिति से आगे बढ़ता है, फिर वापस खींचा जाता है, विपरीत दिशा में ओवरशूटिंग करता है, और आगे और पीछे दोलन करता रहता है जब तक कि यह अंततः एक स्टॉप पर नहीं आता है। यह घटना, जिसे 'रिंगिंग, ' के रूप में संदर्भित किया जाता है, प्रत्येक चरण के साथ मोटर ले जाता है (नीचे इंटरैक्टिव आरेख देखें)। एक बंजी कॉर्ड की तरह, रोटर की गति इसे अपने रोक बिंदु से परे ले जाती है, जिससे आराम करने से पहले इसे 'बाउंस ' हो जाता है। कई मामलों में, हालांकि, मोटर को पूरी तरह से बंद करने से पहले अगले चरण में जाने का निर्देश दिया जाता है।

नीचे दिए गए रेखांकन विभिन्न लोडिंग स्थितियों के तहत एक स्टेपर मोटर के रिंगिंग व्यवहार को चित्रित करते हैं। जब मोटर अनलोड किया जाता है, तो यह महत्वपूर्ण रिंगिंग प्रदर्शित करता है, जो कंपन में वृद्धि के लिए अनुवाद करता है। यह अत्यधिक कंपन मोटर स्टालिंग को जन्म दे सकता है जब इसे अनलोड किया जाता है या हल्के से लोड किया जाता है, क्योंकि यह सिंक्रनाइज़ेशन को खो सकता है। इसलिए, हमेशा परीक्षण करना आवश्यक है स्टेपर मोटर । एक उपयुक्त लोड के साथ

अन्य दो रेखांकन लोड होने पर मोटर के प्रदर्शन को दर्शाते हैं। मोटर को ठीक से लोड करने से इसके संचालन को स्थिर करने और कंपन को कम करने में मदद मिलती है। आदर्श रूप से, लोड को मोटर के अधिकतम टॉर्क आउटपुट के 30% से 70% के बीच की आवश्यकता होनी चाहिए। इसके अतिरिक्त, रोटर को लोड का जड़ता अनुपात 1: 1 और 10: 1 के बीच गिरना चाहिए। छोटे और तेज आंदोलनों के लिए, इस अनुपात के लिए 1: 1 से 3: 1 के करीब होना बेहतर है।

BESFOC से सहायता

BESFOC के एप्लिकेशन विशेषज्ञ और इंजीनियर उचित मोटर साइज़िंग के साथ मदद करने के लिए उपलब्ध हैं।

प्रतिध्वनि और कंपन

ए स्टेपर मोटर को काफी बढ़ी हुई कंपन का अनुभव होगा जब इनपुट पल्स आवृत्ति इसकी प्राकृतिक आवृत्ति के साथ मेल खाती है, एक घटना जिसे अनुनाद के रूप में जाना जाता है। यह अक्सर 200 हर्ट्ज के आसपास होता है। अनुनाद में, रोटर के ओवरशूटिंग और अंडरशूटिंग को बहुत बढ़ाया जाता है, जिससे लापता चरणों की संभावना बढ़ जाती है। जबकि विशिष्ट गुंजयमान आवृत्ति लोड जड़ता के साथ भिन्न हो सकती है, यह आमतौर पर लगभग 200 हर्ट्ज के आसपास हो जाता है।

2-चरण मोटर्स में कदम हानि

2-चरण स्टेपर मोटर्स केवल चार के समूहों में कदम याद कर सकते हैं। यदि आप चार के गुणकों में होने वाले कदम हानि को नोटिस करते हैं, तो यह इंगित करता है कि कंपन मोटर को सिंक्रनाइज़ेशन खोने का कारण बन रहा है या लोड अत्यधिक हो सकता है। इसके विपरीत, यदि छूटे हुए चरण चार के गुणकों में नहीं हैं, तो एक मजबूत संकेत है कि या तो पल्स काउंट गलत है या विद्युत शोर प्रदर्शन को प्रभावित कर रहा है।

अनुनाद को कम करना

कई रणनीतियाँ प्रतिध्वनि प्रभावों को कम करने में मदद कर सकती हैं। सबसे सरल दृष्टिकोण गुंजयमान गति पर पूरी तरह से संचालन से बचने के लिए है। चूंकि 200 हर्ट्ज 2-चरण मोटर के लिए लगभग 60 आरपीएम से मेल खाती है, यह एक उच्च गति नहीं है। अधिकांश स्टेपर मोटर एस में लगभग 1000 दालों प्रति सेकंड (पीपीएस) की अधिकतम शुरुआती गति होती है। इसलिए, कई मामलों में, आप गुंजयमान आवृत्ति की तुलना में अधिक गति से मोटर ऑपरेशन शुरू कर सकते हैं।

यदि आपको एक गति से मोटर शुरू करने की आवश्यकता है जो गुंजयमान आवृत्ति से नीचे है, तो कंपन के प्रभावों को कम करने के लिए गुंजयमान सीमा के माध्यम से जल्दी से तेजी लाना महत्वपूर्ण है।

चरण कोण को कम करना

एक अन्य प्रभावी समाधान एक छोटे चरण कोण का उपयोग करना है। बड़े कदम कोणों के परिणामस्वरूप अधिक से अधिक ओवरशूटिंग और अंडरशूटिंग होती है। यदि मोटर के पास यात्रा करने के लिए थोड़ी दूरी है, तो यह पर्याप्त बल (टॉर्क) को महत्वपूर्ण रूप से ओवरशूट करने के लिए उत्पन्न नहीं करेगा। चरण कोण को कम करके, मोटर कम कंपन का अनुभव करती है। यह एक कारण है कि आधे-चरण और माइक्रोस्टेपिंग तकनीक कंपन को कम करने में इतनी प्रभावी हैं।

लोड आवश्यकताओं के आधार पर मोटर का चयन करना सुनिश्चित करें। उचित मोटर साइज़िंग से बेहतर समग्र प्रदर्शन हो सकता है।

डैम्पर्स का उपयोग करना

डैम्पर्स विचार करने के लिए एक और विकल्प हैं। इन उपकरणों को मोटर के पीछे के शाफ्ट पर फिट किया जा सकता है ताकि कुछ कंपन ऊर्जा को अवशोषित किया जा सके, जिससे एक वाइब्रेटिंग मोटर के संचालन को लागत प्रभावी तरीके से सुचारू करने में मदद मिल सके।

5-चरण स्टेपर मोटर्स

में एक अपेक्षाकृत नई उन्नति स्टेपर मोटर  तकनीक 5-चरण स्टेपर मोटर है। 2-चरण और 5-चरण मोटर्स के बीच सबसे अधिक ध्यान देने योग्य अंतर (नीचे इंटरैक्टिव आरेख देखें) स्टेटर डंडे की संख्या है: 2-चरण मोटर्स में 8 ध्रुव (4 प्रति चरण) होते हैं, जबकि 5-चरण मोटर्स में 10 ध्रुव (2 प्रति चरण) होते हैं। रोटर डिजाइन 2-चरण मोटर के समान है।

2-चरण मोटर में, प्रत्येक चरण रोटर को 1/4 दांतों की पिच से ले जाता है, जबकि 5-चरण मोटर में, रोटर अपने डिजाइन के कारण दाँत पिच के 1/10 को स्थानांतरित करता है। 7.2 ° की दाँत पिच के साथ, 5-चरण मोटर के लिए चरण कोण 0.72 ° हो जाता है। यह निर्माण 5-चरण मोटर को प्रति क्रांति 500 ​​चरणों को प्राप्त करने की अनुमति देता है, 2-चरण मोटर के 200 चरणों में प्रति क्रांति की तुलना में, एक संकल्प प्रदान करता है जो 2-चरण मोटर की तुलना में 2.5 गुना अधिक है।

एक उच्च रिज़ॉल्यूशन एक छोटे कदम कोण की ओर जाता है, जो कंपन को काफी कम कर देता है। चूंकि 5-चरण मोटर का चरण कोण 2-चरण मोटर की तुलना में 2.5 गुना छोटा है, इसलिए यह बहुत कम रिंगिंग और कंपन का अनुभव करता है। दोनों मोटर प्रकारों में, रोटर को चरणों को मिस करने के लिए 3.6 ° से अधिक की ओवरशूट या अंडरस्ट्रूट होना चाहिए। केवल 0.72 ° के 5-चरण मोटर के चरण कोण के साथ, मोटर को इस तरह के अंतर से ओवरशूट या अंडरस्कॉट करना लगभग असंभव हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप सिंक्रनाइज़ेशन को खोने की बहुत कम संभावना होती है।

ड्राइव तरीके

के लिए चार प्राथमिक ड्राइव तरीके हैं स्टेपर मोटर एस:

1. वेव ड्राइव (पूर्ण कदम)

2. 2 चरणों पर (पूर्ण कदम)

3. 1-2 चरणों पर (आधा कदम)

4. माइक्रोस्टेप

तरंग ड्राइव

नीचे दिए गए आरेख में, तरंग ड्राइव विधि को इसके सिद्धांतों को चित्रित करने के लिए सरल किया गया है। चित्रण में चित्रित प्रत्येक 90 ° मोड़ एक वास्तविक मोटर में रोटर रोटेशन के 1.8 ° का प्रतिनिधित्व करता है।

वेव ड्राइव विधि में, जिसे विधि पर 1-चरण के रूप में भी जाना जाता है, केवल एक चरण एक समय में सक्रिय होता है। जब ए चरण सक्रिय हो जाता है, तो यह एक दक्षिण ध्रुव बनाता है जो रोटर के उत्तरी ध्रुव को आकर्षित करता है। फिर, ए चरण को बंद कर दिया जाता है और बी चरण को चालू किया जाता है, जिससे रोटर 90 ° (1.8 °) को घुमाता है, और यह प्रक्रिया प्रत्येक चरण को व्यक्तिगत रूप से सक्रिय होने के साथ जारी रहती है।

वेव ड्राइव मोटर को घुमाने के लिए चार-चरणीय विद्युत अनुक्रम के साथ संचालित होता है।

 

2 चरणों पर

'2 चरणों में ' ड्राइव विधि में, मोटर के दोनों चरण लगातार ऊर्जावान होते हैं।

जैसा कि नीचे सचित्र है, प्रत्येक 90 ° मोड़ 1.8 ° रोटर रोटेशन से मेल खाता है। जब ए और बी दोनों चरणों को दक्षिण ध्रुवों के रूप में सक्रिय किया जाता है, तो रोटर के उत्तरी ध्रुव को दोनों डंडों के लिए समान रूप से आकर्षित किया जाता है, जिससे यह सीधे बीच में संरेखित होता है। जैसे -जैसे अनुक्रम आगे बढ़ता है और चरण सक्रिय हो जाते हैं, रोटर दो ऊर्जावान ध्रुवों के बीच संरेखण बनाए रखने के लिए घूमेगा।

मोटर को घुमाने के लिए '2 चरणों पर ' विधि चार-चरणीय विद्युत अनुक्रम का उपयोग करके संचालित होती है।

BESFOC के मानक 2-चरण और 2-चरण M प्रकार मोटर्स इस '2 चरणों पर ' ड्राइव विधि का उपयोग करते हैं।

'2 चरणों पर ' 2 चरणों का मुख्य लाभ '1 चरण पर ' विधि पर टोक़ है। '1 चरण पर ' विधि में, केवल एक चरण एक समय में सक्रिय होता है, जिसके परिणामस्वरूप रोटर पर टोक़ अभिनय की एक इकाई होती है। इसके विपरीत, '2 चरणों पर ' विधि दोनों चरणों को एक साथ सक्रिय करती है, जिससे दो इकाइयां टोक़ का उत्पादन होती हैं। एक टॉर्क वेक्टर 12 बजे की स्थिति में और दूसरा 3 बजे की स्थिति में कार्य करता है। जब इन दो टॉर्क वैक्टर को संयुक्त किया जाता है, तो वे 45 ° कोण पर एक परिणामी वेक्टर बनाते हैं जो एक परिमाण के साथ एक वेक्टर की तुलना में 41.4% अधिक होता है। इसका मतलब यह है कि '2 चरणों पर ' विधि का उपयोग करने से हमें 41% अधिक टोक़ प्रदान करते समय '1 चरण ' विधि के समान चरण कोण को प्राप्त करने की अनुमति मिलती है।

पांच-चरण मोटर्स, हालांकि, कुछ अलग तरीके से काम करते हैं। '2 चरणों पर ' विधि को नियोजित करने के बजाय, वे '4 चरणों पर ' विधि का उपयोग करते हैं। इस दृष्टिकोण में, चार चरणों को एक साथ सक्रिय किया जाता है जब हर बार मोटर एक कदम उठाता है।

नतीजतन, पांच-चरण मोटर ऑपरेशन के दौरान 10-चरणीय विद्युत अनुक्रम का अनुसरण करता है।

1-2 चरणों पर (आधा कदम)

'1-2 चरणों पर ' विधि, जिसे आधे कदम के रूप में भी जाना जाता है, पिछले दो तरीकों के सिद्धांतों को जोड़ती है। इस दृष्टिकोण में, हम पहले ए चरण को सक्रिय करते हैं, जिससे रोटर संरेखित होता है। ए चरण को सक्रिय रखते हुए, हम तब बी चरण को सक्रिय करते हैं। इस बिंदु पर, रोटर समान रूप से दोनों डंडे और बीच में संरेखित करने के लिए आकर्षित होता है, जिसके परिणामस्वरूप 45 ° (या 0.9 °) का रोटेशन होता है। इसके बाद, हम बी चरण को सक्रिय करते हुए एक चरण को बंद कर देते हैं, जिससे मोटर को एक और कदम उठाने की अनुमति मिलती है। यह प्रक्रिया जारी है, एक चरण और दो चरणों को सक्रिय करने के बीच बारी -बारी से। ऐसा करने से, हम प्रभावी रूप से स्टेप एंगल को आधे में काटते हैं, जो कंपन को कम करने में मदद करता है।

5-चरण मोटर के लिए, हम 4 चरणों पर और 5 चरणों के बीच बारी-बारी से एक समान रणनीति को नियोजित करते हैं।

हाफ-स्टेप मोड में आठ-चरणीय विद्युत अनुक्रम होता है। पांच-चरण मोटर के मामले में '4-5 चरणों पर ' विधि का उपयोग करते हुए, मोटर 20-चरणीय विद्युत अनुक्रम से गुजरती है।

माइक्रोस्टेप

(यदि आवश्यक हो तो माइक्रोस्टेपिंग के बारे में अधिक जानकारी जोड़ी जा सकती है।)

माइक्रोस्टेपिंग

Microstepping एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग छोटे कदमों को भी महीन बनाने के लिए किया जाता है। छोटे कदम, उच्च संकल्प और बेहतर मोटर की कंपन विशेषताओं। माइक्रोस्टेपिंग में, एक चरण न तो पूरी तरह से है और न ही पूरी तरह से बंद है; इसके बजाय, यह आंशिक रूप से ऊर्जावान है। साइन तरंगों को चरण ए और चरण बी दोनों पर लागू किया जाता है, जिसमें 90 ° (या पांच-चरण में 0.9 ° (या 0.9 ° अंतर होता है स्टेपर मोटर )।

जब चरण ए पर अधिकतम शक्ति लागू की जाती है, तो चरण बी शून्य पर होता है, जिससे रोटर चरण ए के साथ संरेखित होता है। जैसा कि चरण ए घटता है, चरण बी तक बढ़ता है, रोटर को चरण बी की ओर छोटे कदम उठाने की अनुमति मिलती है। यह प्रक्रिया दो चरणों के बीच वर्तमान चक्रों के रूप में जारी रहती है, जिसके परिणामस्वरूप चिकनी माइक्रोस्टेपिंग गति होती है।

हालांकि, माइक्रोस्टेपिंग कुछ चुनौतियों को प्रस्तुत करता है, मुख्य रूप से सटीकता और टोक़ के बारे में। चूंकि चरण केवल आंशिक रूप से ऊर्जावान होते हैं, इसलिए मोटर आमतौर पर लगभग 30%की टोक़ में कमी का अनुभव करती है। इसके अतिरिक्त, क्योंकि चरणों के बीच टोक़ अंतर न्यूनतम है, मोटर एक लोड को पार करने के लिए संघर्ष कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप ऐसी स्थितियां हो सकती हैं जहां मोटर को वास्तव में स्थानांतरित करने से पहले कई चरणों को स्थानांतरित करने की आज्ञा दी जाती है। कई मामलों में, एन्कोडर्स को शामिल करना एक बंद-लूप प्रणाली बनाने के लिए आवश्यक है, हालांकि यह समग्र लागत में जोड़ता है।

स्टेपर मोटर सिस्टम

ओपन लूप सिस्टम
बंद लूप सिस्टम
सर्वो सिस्टम्स

खुला लूप

स्टेपर मोटर एस को आमतौर पर ओपन लूप सिस्टम के रूप में डिज़ाइन किया गया है। इस कॉन्फ़िगरेशन में, एक पल्स जनरेटर चरण अनुक्रमण सर्किट को दालों को भेजता है। चरण सीक्वेंसर यह निर्धारित करता है कि कौन से चरणों को चालू या बंद किया जाना चाहिए, जैसा कि पहले पूर्ण कदम और आधे कदम के तरीकों में वर्णित है। सीक्वेंसर मोटर को सक्रिय करने के लिए उच्च-शक्ति वाले FET को नियंत्रित करता है।

हालांकि, एक खुले लूप सिस्टम में, स्थिति का कोई सत्यापन नहीं है, जिसका अर्थ है कि यह पुष्टि करने का कोई तरीका नहीं है कि मोटर ने कमांड किए गए आंदोलन को निष्पादित किया है या नहीं।

बंद लूप

एक बंद-लूप प्रणाली को लागू करने के लिए सबसे आम तरीकों में से एक डबल-शाफ्ट वाली मोटर के बैक शाफ्ट में एक एनकोडर जोड़कर है। एनकोडर में एक पतली डिस्क होती है जो एक ट्रांसमीटर और एक रिसीवर के बीच घूमती है। हर बार एक लाइन इन दो घटकों के बीच से गुजरती है, यह सिग्नल लाइनों पर एक पल्स उत्पन्न करती है।

इन आउटपुट दालों को तब नियंत्रक को वापस खिलाया जाता है, जो उनकी एक गिनती रखता है। आमतौर पर, एक आंदोलन के अंत में, नियंत्रक एनकोडर से प्राप्त दालों की संख्या के साथ ड्राइवर को भेजे गए दालों की संख्या की तुलना करता है। एक विशिष्ट दिनचर्या को निष्पादित किया जाता है, जिससे, यदि दो मायने रखता है, तो सिस्टम विसंगति को सही करने के लिए समायोजित करता है। यदि गणना मेल खाती है, तो यह इंगित करता है कि कोई त्रुटि नहीं हुई है, और गति आसानी से जारी रह सकती है।

बंद लूप सिस्टम की कमियां

बंद-लूप प्रणाली दो मुख्य कमियों के साथ आती है: लागत (और जटिलता) और प्रतिक्रिया समय। एक एनकोडर का समावेश नियंत्रक के बढ़े हुए परिष्कार के साथ, सिस्टम के समग्र खर्च को जोड़ता है, जो कुल लागत में योगदान देता है। इसके अतिरिक्त, क्योंकि सुधार केवल एक आंदोलन के अंत में किए जाते हैं, यह सिस्टम में देरी का परिचय दे सकता है, संभावित रूप से प्रतिक्रिया समय को धीमा कर सकता है।

सर्वो प्रणाली

बंद-लूप स्टेपर सिस्टम का एक विकल्प एक सर्वो प्रणाली है। सर्वो सिस्टम आमतौर पर कम पोल काउंट के साथ मोटर्स का उपयोग करते हैं, जो उच्च गति के प्रदर्शन को सक्षम करते हैं, लेकिन निहित स्थिति क्षमता का अभाव है। एक सर्वो को एक स्थिति डिवाइस में बदलने के लिए, प्रतिक्रिया तंत्र की आवश्यकता होती है, अक्सर नियंत्रण छोरों के साथ एक एनकोडर या रिज़ॉल्वर का उपयोग करके।

एक सर्वो प्रणाली में, मोटर सक्रिय हो जाती है और तब तक निष्क्रिय हो जाती है जब तक कि रिज़ॉल्वर यह इंगित नहीं करता है कि एक निर्दिष्ट स्थिति तक पहुंच गई है। उदाहरण के लिए, यदि सर्वो को 100 क्रांतियों को स्थानांतरित करने का निर्देश दिया जाता है, तो यह शून्य पर रिज़ॉल्वर काउंट के साथ शुरू होता है। जब तक रिज़ॉल्वर काउंट 100 क्रांतियों तक नहीं पहुंचता, तब तक मोटर चलता है, जिस बिंदु पर यह बंद हो जाता है। यदि कोई पोजिशनल शिफ्ट है, तो स्थिति को सही करने के लिए मोटर को पुन: सक्रिय किया जाता है।

पोजिशनल त्रुटियों के लिए सर्वो की प्रतिक्रिया एक लाभ सेटिंग से प्रभावित होती है। एक उच्च लाभ सेटिंग मोटर को त्रुटि में परिवर्तन के लिए जल्दी से प्रतिक्रिया करने की अनुमति देता है, जबकि कम लाभ सेटिंग एक धीमी प्रतिक्रिया में परिणाम देता है। हालांकि, लाभ सेटिंग्स को समायोजित करने से समग्र प्रदर्शन को प्रभावित करते हुए, गति नियंत्रण प्रणाली में समय की देरी हो सकती है।

अल्फास्टप बंद लूप स्टेपर मोटर सिस्टम

अल्फास्टेप BESFOC का अभिनव है स्टेपर मोटर  समाधान, एक एकीकृत रिज़ॉल्वर की विशेषता है जो वास्तविक समय की स्थिति की प्रतिक्रिया प्रदान करता है। यह डिज़ाइन यह सुनिश्चित करता है कि रोटर की सटीक स्थिति को हर समय जाना जाता है, सिस्टम की सटीकता और विश्वसनीयता को बढ़ाता है।

अल्फास्टप बंद लूप स्टेपर मोटर सिस्टम

अल्फास्टेप ड्राइवर में एक इनपुट काउंटर है जो ड्राइव को भेजे गए सभी दालों को ट्रैक करता है। इसके साथ ही, रिज़ॉल्वर से प्रतिक्रिया एक रोटर स्थिति काउंटर पर निर्देशित होती है, जिससे रोटर की स्थिति की निरंतर निगरानी की अनुमति मिलती है। किसी भी विसंगतियों को एक विचलन काउंटर में दर्ज किया जाता है।

आमतौर पर, मोटर खुले लूप मोड में संचालित होता है, मोटर का पालन करने के लिए टॉर्क वैक्टर उत्पन्न करता है। हालांकि, यदि विचलन काउंटर, 1.8 ° से अधिक विसंगति को इंगित करता है, तो चरण सीक्वेंसर टोक़ विस्थापन वक्र के ऊपरी भाग में टोक़ वेक्टर को सक्रिय करता है। यह रोटर को फिर से प्राप्त करने और इसे वापस सिंक्रनाइज़्म में लाने के लिए अधिकतम टोक़ उत्पन्न करता है। यदि मोटर कई चरणों से बंद है, तो सीक्वेंसर टॉर्क विस्थापन वक्र के उच्च छोर पर कई टॉर्क वैक्टर को सक्रिय करता है। ड्राइवर 5 सेकंड तक अधिभार की स्थिति को संभाल सकता है; यदि यह इस समय सीमा के भीतर तुल्यकालन को पुनर्स्थापित करने में विफल रहता है, तो एक गलती को ट्रिगर किया जाता है, और एक अलार्म जारी किया जाता है।

अल्फास्टेप सिस्टम की एक उल्लेखनीय विशेषता किसी भी मिस्ड स्टेप्स के लिए वास्तविक समय सुधार करने की क्षमता है। पारंपरिक प्रणालियों के विपरीत, जो किसी भी त्रुटियों को ठीक करने के लिए एक कदम के अंत तक प्रतीक्षा करते हैं, अल्फास्टेप ड्राइवर 1.8 ° रेंज के बाहर रोटर गिरते ही सुधारात्मक कार्रवाई करता है। एक बार जब रोटर इस सीमा के भीतर वापस आ जाता है, तो ड्राइवर लूप मोड को खोलने के लिए श्रद्धा करता है और उपयुक्त चरण ऊर्जाओं को फिर से शुरू करता है।

साथ का ग्राफ टॉर्क विस्थापन वक्र को दिखाता है, सिस्टम के परिचालन मोड को उजागर करता है - ओपन लूप और बंद लूप। टोक़ विस्थापन वक्र एक एकल चरण द्वारा उत्पन्न टोक़ का प्रतिनिधित्व करता है, जब रोटर की स्थिति 1.8 ° से विचलित हो जाती है, तो अधिकतम टॉर्क प्राप्त करता है। एक कदम केवल तभी याद किया जा सकता है जब रोटर 3.6 ° से अधिक की ओवरशूट हो। क्योंकि ड्राइवर टॉर्क वेक्टर का नियंत्रण लेता है जब भी विचलन 1.8 ° से अधिक हो जाता है, मोटर को चरणों को याद करने की संभावना नहीं है जब तक कि यह 5 सेकंड से अधिक समय तक अधिभार का अनुभव नहीं करता है।

अल्फास्टेप की चरण सटीकता

बहुत से लोग गलती से मानते हैं कि अल्फास्टेप मोटर की कदम सटीकता। 1.8 ° है। वास्तव में, अल्फास्टेप में 5 आर्क मिनट (0.083 °) की एक कदम सटीकता है। जब रोटर 1.8 ° रेंज के बाहर होता है, तो ड्राइवर टॉर्क वैक्टर का प्रबंधन करता है। एक बार जब रोटर इस सीमा के भीतर आता है, तो रोटर दांतों को टोक़ वेक्टर उत्पन्न होने के साथ ठीक से संरेखित किया जाता है। अल्फास्टेप यह सुनिश्चित करता है कि सही दांत सक्रिय टोक़ वेक्टर के साथ संरेखित हो।

अल्फास्टेप श्रृंखला विभिन्न संस्करणों में आती है। BESFOC राउंड शाफ्ट और गियर वाले मॉडल दोनों को कई गियर अनुपात के साथ या तो रिज़ॉल्यूशन और टोक़ को बढ़ाने या परावर्तित जड़ता को कम करने के लिए प्रदान करता है। अधिकांश संस्करणों को एक असफल-सुरक्षित चुंबकीय ब्रेक से सुसज्जित किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, BESFOC ASC श्रृंखला नामक 24 VDC संस्करण प्रदान करता है।

निष्कर्ष

अंत में, स्टेपर मोटर्स अनुप्रयोगों की स्थिति के लिए अत्यधिक उपयुक्त हैं। वे पल्स काउंट और आवृत्ति को अलग करके दूरी और गति दोनों के सटीक नियंत्रण के लिए अनुमति देते हैं। उनकी उच्च पोल काउंट सटीकता को सक्षम बनाता है, यहां तक ​​कि खुले लूप मोड में काम करते समय भी। जब एक विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए ठीक से आकार, ए स्टेपर मोटर चरणों को याद नहीं करेगा। इसके अलावा, क्योंकि उन्हें स्थिति संबंधी प्रतिक्रिया की आवश्यकता नहीं है, स्टेपर मोटर्स एक लागत प्रभावी समाधान हैं।