Proizvođač hibridnih stepper motora u Kini - Besfoc

Uvod stepper motora

Što je koračni motor？

A Stepper motor je vrsta električnog motora koji se kreće u preciznim, fiksnim koracima, a ne da se neprekidno rotira poput uobičajenog motora. Obično se koristi u aplikacijama gdje je potrebna precizna kontrola položaja, kao što su 3D pisači, CNC strojevi, robotika i platforme kamera.

Koparni motori su vrsta električnog motora koji pretvaraju električnu energiju u rotacijsko kretanje s izuzetnom preciznošću. Za razliku od redovitih električnih motora, koji pružaju kontinuiranu rotaciju, koračni motori se okreću u diskretnim koracima, čineći ih idealnim za aplikacije koje zahtijevaju točno pozicioniranje.

Svaki impuls električne energije poslanog stepper motoru od njegovog vozača rezultira preciznim kretanjem - svaki puls odgovara određenom koraku. Brzina kojom se motor okreće izravno korelira s frekvencijom ovih impulsa: što se brže šalju impulsi, to je brže rotaciju.

Jedna od ključnih prednosti od Stepper Motor S je njihova jednostavna kontrola. Većina vozača djeluje s 5-voltnim impulsima, kompatibilnim s uobičajenim integriranim krugovima. Možete dizajnirati krug za generiranje ovih impulsa ili koristiti generator impulsa od tvrtki poput BESFOC -a.

Unatoč povremenim netočnostima - standardni stepper motori imaju točnost od oko ± 3 luka (0,05 °) - ove se pogreške ne nakupljaju s više koraka. Na primjer, ako standardni stepper motor napravi jedan korak, okreće se 1,8 ° ± 0,05 °. Čak i nakon milijun koraka, ukupno odstupanje je i dalje samo ± 0,05 °, što ih čini pouzdanim za precizne pokrete na velike udaljenosti.

Uz to, stepper motori su poznati po brzom odgovoru i ubrzanju zbog inercije s niskim rotorom, omogućujući im brzo postizanje velike brzine. To ih čini posebno prikladnim za aplikacije koje zahtijevaju kratke, brze pokrete.

Kako djeluje stepper motor?

A Konačni motor djeluje dijeljenjem pune rotacije na brojne jednake korake. Koristi elektromagnete za stvaranje kretanja u malim, kontroliranim koracima.

1. Unutar koračnog motora

Konačni motor ima dva glavna dijela:

• Stator - stacionarni dio s zavojnicama (elektromagneti).

• Rotor - rotirajući dio, često magnet ili izrađen od željeza.

2. Kretanje magnetskim poljima

• Kad električna struja teče kroz zavojnice statora, ona stvara magnetska polja.

• Ova polja privlače rotor.

• Uključivanjem i isključivanjem zavojnica u određenom nizu, rotor se povlači korak po korak u kružnom gibanju.

3. korak po korak rotacija

• Svaki put kada se zavojnica energizira, rotor se pomiče malim kutom (nazvan korak).

• Na primjer, ako motor ima 200 koraka po revoluciji, svaki korak pomiče rotor 1,8 °.

• Motor se može okretati prema naprijed ili natrag, ovisno o redoslijedu impulsa poslanih u zavojnice.

4. Kontrolira vozač

• A Speperni vozač motora šalje električne impulse u zavojnice motora.

• Što više impulsa, motor se više okreće.

• Mikrokontroleri (poput Arduino ili Raspberry Pi) mogu kontrolirati ove upravljačke programe za precizno pomicanje motora.

Sistem motora za stepenice

Ilustracija u nastavku prikazuje standardni stepper motorni sustav, koji se sastoji od nekoliko bitnih komponenti koje rade zajedno. Učinkovitost svakog elementa utječe na cjelokupnu funkcionalnost sustava.

1. Računalo ili PLC:

U srcu sustava je računalni ili programibilni logički kontroler (PLC). Ova komponenta djeluje kao mozak, kontrolirajući ne samo stepper motor, već i cijeli stroj. Može obavljati razne zadatke, poput podizanja dizala ili premještanja transportnog traka. Ovisno o potrebnoj složenosti, ovaj kontroler može se kretati od sofisticiranog PC -a ili PLC -a do jednostavnog gumba za pritiskanje operatora.

2. Indeks ili PLC kartica:

Slijedi indeks ili PLC kartica, koja komunicira određene upute stepper motor . On stvara potrebni broj impulsa za kretanje i podešava frekvenciju impulsa za kontrolu ubrzanja, brzine i usporavanja motora. Indeks može biti samostalna jedinica, poput Besfoc ili kartice generatora pulsa koja se uključi u PLC. Bez obzira na njegov oblik, ova je komponenta ključna za rad motora.

3. Vozač motora:

Vozač motora sastoji se od četiri ključna dijela:

• Logika za kontrolu faze: Ova logička jedinica prima impulse iz indeksa i određuje koja bi fazu motora trebalo aktivirati. Energiranje faza mora slijediti određeni slijed kako bi se osigurao pravilan rad motora.

• Logičko napajanje: Ovo je niskonaponski opskrba koja pokreće integrirane krugove (IC) unutar vozača, obično radi oko 5 volti, na temelju seta čipa ili dizajna.

• Napajanje motora: Ova opskrba osigurava potreban napon za napajanje motora, obično oko 24 VDC, iako može biti veće ovisno o primjeni.

• Pojačalo napajanja: Ova se komponenta sastoji od tranzistora koji omogućuju struju da teče kroz motoričke faze. Ti se tranzistori uključe i isključuju u ispravnom slijedu kako bi se olakšalo kretanje motora.

4. LOAD:

Konačno, sve ove komponente djeluju zajedno na pomičenju opterećenja, što bi moglo biti olovni vijak, disk ili transportni trak, ovisno o određenoj primjeni.

Vrste stepper motora

Postoje tri osnovne vrste stepper motora:

Promjenjiva nevoljkost (VR) stepper motori

Ovi motori sadrže zube na rotoru i statoru, ali ne uključuju trajni magnet. Kao rezultat toga, nedostaje im moment za uklanjanje, što znači da ne drže svoj položaj kada nisu energizirani.

Stalni magnet (PM) stepper motori

PM stepper motori imaju stalni magnet na rotoru, ali nemaju zube. Iako obično pokazuju manju preciznost u kutovima koraka, oni pružaju zakretni moment, omogućujući im da održavaju položaj kada se snaga isključi.

Hibridni stepper motori

Besfoc se specijalizirao isključivo za hibrid stepper motor s. Ovi motori spajaju magnetska svojstva trajnih magneta s nazubljenim dizajnom varijabilnih motora nevoljkosti. Rotor je aksijalno magnetiziran, što znači da je u tipičnoj konfiguraciji gornja polovica sjeverni pol, a donja polovica južni pol.

Rotor se sastoji od dvije šalice nazubljenih, a svaka ima 50 zuba. Ove se šalice nadoknađuju za 3,6 °, što omogućava precizno pozicioniranje. Kad se gleda odozgo, možete vidjeti da se zub na čašici Sjevernog pola poravnava sa zubom na šalici Južnog pola, stvarajući učinkovit sustav prijenosa.

Hibridni stepper motori djeluju na dvofaznoj konstrukciji, pri čemu svaka faza sadrži četiri stupa udaljena 90 °. Svaki stup u fazi je namotan tako da stupovi udaljeni 180 ° imaju isti polaritet, dok su polariteti nasuprot tih 90 ° udaljenih. Preokretanjem struje u bilo kojoj fazi, polaritet odgovarajućeg statorskog stupa također se može preokrenuti, omogućujući motoru da pretvori bilo koji statorski stup u sjeverni ili južni pol.

Rotor stepper motora sadrži 50 zuba, s nagibom od 7,2 ° između svakog zuba. Kako motor djeluje, poravnavanje zuba rotora sa zubima statora može se razlikovati-posebno, može se nadoknaditi tri četvrtine tona zuba, pola koraka zuba ili četvrtinu zuba. Kad motor korača, prirodno krene najkraći put do samog preusmjeravanja, što znači kretanje od 1,8 ° po koraku (jer je 1/4 od 7,2 ° jednako 1,8 °).

Okretni moment i točnost u Na korak motora utječe broj stupova (zubi). Općenito, viši broj stupa dovodi do poboljšanog okretnog momenta i točnosti. Besfoc nudi 'visoku rezoluciju ' stepper motore, koji imaju pola zuba svojih standardnih modela. Ovi rotori visoke rezolucije imaju 100 zuba, što rezultira kutom od 3,6 ° između svakog zuba. Ovom postavkom, kretanje 1/4 tona zuba odgovara manjem koraku od 0,9 °.

Kao rezultat, modeli 'visoke rezolucije ' pružaju dvostruku rezoluciju standardnih motora, postižući 400 koraka po revoluciji u usporedbi s 200 koraka po revoluciji u standardnim modelima. Manji kutovi koraka također dovode do nižih vibracija, jer je svaki korak manje izražen i postupniji.

Struktura

Dijagram u nastavku ilustrira poprečni presjek 5-faznog koračnog motora. Ovaj se motor prvenstveno sastoji od dva glavna dijela: statora i rotora. Sam rotor sastoji se od tri komponente: čaša rotora 1, čaša rotora 2 i trajni magnet. Rotor se magnetizira u aksijalnom smjeru; Na primjer, ako je Rotor Cup 1 označen kao Sjeverni pol, Rotor Cup 2 bit će Južni pol.

Stator sadrži 10 magnetskih stupova, svaki opremljen malim zubima i odgovarajućim namotima. Ovi namoti su dizajnirani tako da je svaki povezan s namotom svog suprotnog pola. Kad struja teče kroz par namota, stupovi koji povezuju magnetiziraju u istom smjeru - bilo sjeverno ili južno.

Svaki suprotni par stupova tvori jednu fazu motora. S obzirom da ukupno postoji 10 magnetskih polova, to rezultira u pet različitih faza unutar ove 5-faze motor za stepenice.

Važno je da svaka šalica rotora ima 50 zuba duž svog vanjskog perimetra. Zubi na šalici rotora 1 i čaša rotora 2 mehanički se pomaknu jedan od drugog za pola nagiba zuba, što omogućava precizno poravnanje i kretanje tijekom rada.

Brzina

Razumijevanje načina čitanja krivulje s brzim močvarama je presudno, jer pruža uvid u ono što motor može postići. Ove krivulje predstavljaju karakteristike performansi određenog motora kada se upare s određenim vozačem. Jednom kada motor radi, na izlaz momenta utječe vrsta pogona i primijenjeni napon. Kao rezultat toga, isti motor može pokazati značajno različite krivulje brzine-torke, ovisno o korištenom vozaču.

BESFOC pruža ove krivulje brzine i torke kao referencu. Ako koristite motor s vozačem koji ima slične ocjene napona i struje, možete očekivati ​​usporedive performanse. Za interaktivno iskustvo pogledajte u nastavku navedenu krivulju Speed-Torque:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Za rad unutar regije između okretnog momenta za uvlačenje i povlačenja, motor mora u početku započeti u regiji Start/Stop. Kako se motor počinje pokretati, brzina impulsa postupno se povećava dok se ne postigne željena brzina. Za zaustavljanje motora, brzina se smanjuje sve dok ne padne ispod krivulje zakretnog momenta.

Zakretni moment je izravno proporcionalan struji i broju žica u motoru. Da bi se povećao okretni moment za 20%, struja bi se također trebala povećati za oko 20%. Suprotno tome, za smanjenje okretnog momenta za 50%, struja treba smanjiti za 50%.

Međutim, zbog magnetske zasićenosti, nema koristi u povećanju struje iznad dvostruke nazivne struje, što je izvan ove točke, daljnje povećanje neće poboljšati zakretni moment. Djeluje oko deset puta više od nazivne struje predstavlja rizik od demagnetizacije rotora.

Svi naši motori opremljeni su izolacijom klase B, što može izdržati temperature do 130 ° C prije nego što izolacija počne degradirati. Da bi se osigurala dugovječnost, preporučujemo održavanje temperaturne diferencijala od 30 ° C iznutra prema van, što znači da vanjska temperatura slučaja ne smije prelaziti 100 ° C.

Induktivnost igra značajnu ulogu u performansama okretnog momenta velike brzine. Objašnjava zašto motori ne pokazuju beskrajno visoku razinu okretnog momenta. Svako namotavanje motora ima različite vrijednosti induktivnosti i otpora. Induktivnost izmjerena u Henrysu, podijeljena s otporom u ohmama, rezultira vremenskom konstantom (u sekundi). Ova vremenska konstanta ukazuje na to koliko vremena treba da zavojnica dosegne 63% svoje nazivne struje. Na primjer, ako je motor ocijenjen za 1 amp, nakon jednokratne konstante, zavojnica će dostići približno 0,63 ampera. Obično je potrebno oko četiri do pet puta da bi zavojnica dosegla punu struju (1 amp). Budući da je okretni moment proporcionalan struji, ako struja dosegne samo 63%, motor će nakon jednokratne konstante proizvesti oko 63% svog maksimalnog okretnog momenta.

Pri malim brzinama, ovo kašnjenje u trenutnom nakupljanju nije problem jer struja može učinkovito ući i brzo izlaziti iz zavojnica, omogućujući motoru da isporuči svoj nazivni okretni moment. Međutim, pri velikim brzinama, struja se ne može brzo povećavati prije prekidača sljedećih faza, što rezultira smanjenim okretnim momentom.

Utjecaj na napon vozača

Napon vozača značajno utječe na velike performanse stepper motor . Veći omjer pogonskog napona i napona motora dovodi do poboljšanih mogućnosti velike brzine. To je zato što povišeni naponi omogućuju da struja teče u namote brže od ranije raspravljenog praga od 63%.

Vibracija

Kad stepper motor prelazi s jednog koraka na drugi, rotor se ne zaustavlja odmah na ciljanom položaju. Umjesto toga, kreće se pored konačnog položaja, a zatim se povuče natrag, nadmašuje u suprotnom smjeru i nastavlja oscilirati naprijed -nazad dok se na kraju ne zaustavi. Ovaj fenomen, nazvan 'zvona, ', javlja se sa svakim korakom koji motor poduzima (vidi interaktivni dijagram u nastavku). Slično poput bungee kabela, zamah rotora nosi ga izvan svoje zaustavljene točke, uzrokujući da ga 'odskoči ' prije nego što se smjesti u mirovanju. U mnogim slučajevima, međutim, motor je upućen da se pređe na sljedeći korak prije nego što se u potpunosti zaustavi.

Grafikoni u nastavku ilustriraju ponašanje zvona koraka u različitim uvjetima opterećenja. Kad se motor istovari, pokazuje značajno zvonjenje, što znači povećanu vibraciju. Ova prekomjerna vibracija može dovesti do zaustavljanja motora kada je ili istovareno ili lagano opterećen, jer može izgubiti sinkronizaciju. Stoga je bitno uvijek testirati a stepper motor s odgovarajućim opterećenjem.

Druga dva grafa prikazuju performanse motora prilikom učitavanja. Pravilno učitavanje motora pomaže u stabilizaciji rada i smanjenju vibracija. U idealnom slučaju, opterećenje treba zahtijevati između 30% i 70% maksimalnog izlaza momenta motora. Uz to, omjer inercije opterećenja i rotora trebao bi pasti između 1: 1 i 10: 1. Za kraće i brže pokrete, poželjno je da se ovaj omjer bliži 1: 1 do 3: 1.

Pomoć od Besfoca

Na raspolaganju su stručnjaci i inženjeri za prijavu BUFFOC -a koji pomažu u pravilnom veličinom motora.

Rezonanca i vibracija

A Stepper Motor će imati značajno povećane vibracije kada se frekvencija ulaznih impulsa podudara s njegovom prirodnom frekvencijom, fenomenom poznatom kao rezonanca. To se često događa oko 200 Hz. U rezonanci su preraslo i podvlačenje rotora uvelike pojačane, povećavajući vjerojatnost da će nedostajati koraka. Iako specifična rezonantna frekvencija može varirati s inercijom opterećenja, ona obično lebdi oko 200 Hz.

Gubitak koraka u dvofaznim motorima

2-fazni stepper motori mogu propustiti samo korake u četiri grupe. Ako primijetite gubitak koraka koji se pojavljuje u višestrukim od četiri, to ukazuje da vibracije uzrokuju da motor gubi sinkronizaciju ili da opterećenje može biti pretjerano. Suprotno tome, ako propušteni koraci nisu u višestrukoj četiri, postoji snažan pokazatelj da je broj impulsa netočan ili da električna buka utječe na performanse.

Ublažavajuća rezonanca

Nekoliko strategija može pomoći u ublažavanju rezonantnih učinaka. Najjednostavniji pristup je izbjegavanje u potpunosti djelovanja rezonantnom brzinom. Budući da 200 Hz odgovara oko 60 o / min za dvofazni motor, to nije izuzetno velika brzina. Većina Konačni motor ima maksimalnu početnu brzinu od oko 1000 impulsa u sekundi (PPS). Stoga u mnogim slučajevima možete pokrenuti rad motora brzinom većom od rezonantne frekvencije.

Ako trebate pokrenuti motor brzinom koja je ispod rezonantne frekvencije, važno je brzo ubrzati kroz rezonantni raspon kako biste umanjili učinke vibracija.

Smanjenje kuta koraka

Drugo učinkovito rješenje je korištenje manjih kuta koraka. Veći kutovi koraka imaju tendenciju da rezultiraju većim prevrtanjem i podsmijehom. Ako motor ima kratku udaljenost za putovanje, neće stvoriti dovoljno sile (zakretni moment) da bi se značajno prevrnula. Smanjivanjem kuta koraka, motor doživljava manje vibracije. To je jedan od razloga zašto su tehnike pola koraka i mikrostengiranja toliko učinkovite u smanjenju vibracija.

Obavezno odaberite motor na temelju zahtjeva za opterećenje. Pravilno dimenzioniranje motora može dovesti do boljih ukupnih performansi.

Korištenje prigušivača

Prigušivači su još jedna opcija koju treba razmotriti. Ovi se uređaji mogu ugraditi na stražnju osovinu motora kako bi apsorbirali dio vibracijske energije, pomažući u izglađivanju rada vibrirajućeg motora na isplativ način.

5-fazni stepper motori

Relativno novi napredak u Konačni motorna  tehnologija je 5-fazni stepper motor. Najuspješnija razlika između dvofaznih i 5-faznih motora (vidi interaktivni dijagram u nastavku) je broj stupova statora: 2fazni motori imaju 8 stupova (4 po fazi), dok 5-fazni motori imaju 10 polja (2 po fazi). Dizajn rotora sličan je onom dvofaznog motora.

U 2-faznom motoru svaka faza pomiče rotor za 1/4 nagiba zuba, dok se u 5-faznom motoru, rotor pomiče 1/10 zubnog nagiba zbog svog dizajna. S nagibom zuba od 7,2 °, kut koraka za 5-fazni motor postaje 0,72 °. Ova konstrukcija omogućuje 5-fazni motor da postigne 500 koraka po revoluciji, u usporedbi s 200-faznim 200 koraka po revoluciji, pružajući rezoluciju koja je 2,5 puta veća od 2-faznog motora.

Veća razlučivost dovodi do manjeg kuta koraka, što značajno smanjuje vibraciju. Budući da je kut koraka 5-faznog motora 2,5 puta manji od onog u 2-faznom motoru, doživljava mnogo niže zvonjave i vibracije. U obje vrste motora, rotor mora preći ili podvlačiti za više od 3,6 ° da bi propustio korake. S 5-faznim kutom koraka od samo 0,72 °, postaje gotovo nemoguće da se motor prevrne ili podmukla takvom rubom, što rezultira vrlo malom vjerojatnošću gubitka sinkronizacije.

Metode pogona

Postoje četiri primarne metode pogona za stepper motor s:

1. Valni pogon (puni korak)

2. 2 faze na (puni korak)

3. 1-2 faze na (pola koraka)

4. Mikrostep

Val

U donjem dijagramu, metoda valnog pogona je pojednostavljena kako bi ilustrirala njegove principe. Svaki okret od 90 ° prikazan na ilustraciji predstavlja 1,8 ° rotacije rotora u stvarnom motoru.

U metodi pogona valova, poznata i kao 1 faza na metodi, istodobno je samo jedna faza. Kad se aktivira faza, ona stvara južni pol koji privlači sjeverni pol rotora. Zatim se faza isključuje i B faza je uključena, što uzrokuje da se rotor okreće 90 ° (1,8 °), a taj se postupak nastavlja prilikom da se svaka faza pojedinačno energizira.

Valni pogon djeluje s električnim slijedom u četiri koraka za rotiranje motora.

 

2 faze na

U '2 fazama na ' pogonskoj metodi, obje faze motora se kontinuirano energiziraju.

Kao što je dolje prikazano, svaki okret od 90 ° odgovara rotaciji rotora od 1,8 °. Kad su i A i B faze energizirane kao Južni polovi, sjeverni pol rotora privlači jednako na oba polova, uzrokujući da se usklađuje izravno u sredini. Kako slijed napreduje i faze se aktiviraju, rotor će se okretati kako bi održao poravnanje između dva energizirana polova.

Metoda '2 faze na ' djeluje pomoću električnog slijeda u četiri koraka za rotiranje motora.

BESFOC-ovi standardni 2-fazni i 2-fazni motori tipa M tipa koriste ovu '2 faze na ' metodi pogona.

Glavna prednost '2 faze na ' metodi tijekom '1 faze na ' je zakretni moment. U '1 fazi na ' metodi, istovremeno se aktivira samo jedna faza, što rezultira jednom jedinicom okretnog momenta koja djeluje na rotor. Suprotno tome, '2 faze na ' metodi istovremeno energizira obje faze, proizvodeći dvije jedinice okretnog momenta. Jedan vektor zakretnog momenta djeluje u položaju od 12 sati, a drugi u položaju u 3 sata. Kad se ta dva vektora zakretnog momenta kombiniraju, stvaraju rezultirajući vektor pod kutom od 45 ° s veličinom koja je 41,4% veća od one u jednom vektoru. To znači da nam upotreba '2 faze na ' omogućuje postizanje istog kuta koraka kao i '1 faza na ' metodi, a istovremeno pruža 41% više okretnog momenta.

Petofazni motori, međutim, djeluju nešto drugačije. Umjesto da koriste '2 faze na ' metodi, oni koriste '4 faze na ' metodi. U ovom pristupu, četiri faze se aktiviraju istovremeno svaki put kada motor napravi korak.

Kao rezultat, petofazni motor slijedi električni slijed od 10 koraka tijekom rada.

1-2 faze na (pola koraka)

Metoda '1-2 na ', poznatoj i kao pola koraka, kombinira principe prethodne dvije metode. U ovom pristupu prvo energiziramo fazu, uzrokujući poravnavanje rotora. Dok držimo fazu energiziranu, tada aktiviramo B fazu. U ovom trenutku, rotor jednako privlači oba polova i poravnavaju se u sredini, što rezultira rotacijom od 45 ° (ili 0,9 °). Zatim isključujemo fazu dok nastavljamo energizirati B fazu, omogućujući motoru da napravi još jedan korak. Ovaj se postupak nastavlja, izmjenjujući između energiziranja jedne faze i dvije faze. Radeći to, učinkovito režemo kut koraka na pola, što pomaže u smanjenju vibracija.

Za 5-fazni motor koristimo sličnu strategiju izmjenjujući između 4 faze u i 5 faza uključenih.

Način polu-koraka sastoji se od električnog slijeda u osam koraka. U slučaju petofaznog motora koji koristi '4-5 faza na ' metodi, motor prolazi kroz električni slijed od 20 koraka.

Mikrostep

(Po potrebi se može dodati više informacija o mikrostepiranju.)

Mikrostenping

Microstepping je tehnika koja se koristi za manje korake još finije. Manji su koraci, to je veća rezolucija i bolje su karakteristike vibracija motora. U mikrostepiranju faza nije u potpunosti niti potpuno isključena; Umjesto toga, djelomično je energičan. Sinusni valovi primjenjuju se i na fazu A i fazu B, s faznom razlikom od 90 ° (ili 0,9 ° u petofazi stepper motor ).

Kad se maksimalna snaga primjenjuje na fazu A, faza B je na nuli, što uzrokuje da se rotor usklađuje s fazom A. Kako se struja do faze A smanjuje, struja u faza B se povećava, omogućavajući rotoru da poduzme sitne korake prema fazi B. Taj se proces nastavlja kao ciklusi između dvije faze, što rezultira glatkim mikro -fazama.

Međutim, mikrostepping predstavlja neke izazove, uglavnom u pogledu točnosti i okretnog momenta. Budući da su faze samo djelomično energizirane, motor obično doživljava smanjenje okretnog momenta od oko 30%. Uz to, budući da je razlika okretnog momenta između koraka minimalna, motor se može boriti za prevladavanje opterećenja, što može rezultirati situacijama u kojima je motor naređeno da se pomiče nekoliko koraka prije nego što se zapravo počne kretati. U mnogim je slučajevima uključivanje kodera potrebno za stvaranje sustava zatvorene petlje, iako to dodaje ukupni trošak.

Stepper motorni sustavi

Sustavi otvorene petlje
sustavi zatvorene petlje
Servo

Otvorena petlja

Stepper Motor S obično su dizajnirani kao sustavi otvorene petlje. U ovoj konfiguraciji, generator impulsa šalje impulse u fazni krug sekvenciranja. Fazni sekvence određuje koje faze treba uključiti ili isključiti, kao što je prethodno opisano u metodama punog koraka i pola koraka. Sekvencer kontrolira FET velike snage za aktiviranje motora.

Međutim, u sustavu otvorene petlje, nema provjere položaja, što znači da ne postoji način da se potvrdi je li motor izvršio zapovjedni pokret.

Zatvorena petlja

Jedna od najčešćih metoda za implementaciju sustava zatvorene petlje je dodavanje kodera u stražnju osovinu motora s dvostrukim nosačima. Enkoder se sastoji od tankog diska označenog linijama koji se okreće između odašiljača i prijemnika. Svaki put kada linija prođe između ove dvije komponente, stvara impuls na signalnim linijama.

Ovi izlazni impulsi zatim se vraćaju natrag u kontroler, što ih čuva. Obično, na kraju pokreta, kontroler uspoređuje broj impulsa koje je vozaču poslao s brojem impulsa primljenih od kodera. Izvršava se određena rutina pri čemu se, ako se dva broja razlikuju, sustav prilagođava kako bi ispravio odstupanje. Ako se brojevi podudaraju, to ukazuje da nije došlo do pogreške, a pokret se može nastaviti bez problema.

Nedostaci sustava zatvorene petlje

Sustav zatvorene petlje dolazi s dva glavna nedostatka: trošak (i ​​složenost) i vrijeme odziva. Uključivanje kodera dodaje ukupni trošak sustava, zajedno s povećanom sofisticiranosti kontrolera, što doprinosi ukupnom trošku. Uz to, budući da se korekcije izvršavaju samo na kraju pokreta, to može uvesti kašnjenja u sustav, potencijalno usporavanje vremena odziva.

Servo sustav

Alternativa stepper sustavima zatvorene petlje je servo sustav. Servo sustavi obično koriste motore s niskim brojem pola, što omogućava velike brzine, ali im nedostaje inherentna sposobnost pozicioniranja. Da bi se servo pretvorio u pozicijski uređaj, potrebni su mehanizmi povratnih informacija, često pomoću kodera ili razlučivača zajedno s upravljačkim petljama.

U servo sustavu motor se aktivira i deaktivira sve dok razlučivač ne ukaže da je postignut određeni položaj. Na primjer, ako je servo upućen da premjesti 100 revolucija, započinje brojem razlučivača na nuli. Motor radi sve dok broj razlučivača ne dosegne 100 revolucija, u tom trenutku se isključuje. Ako postoji neki položaj pozicije, motor se reaktivira da ispravi položaj.

Na odgovor servo na pozitivne pogreške utječe postavka pojačanja. Postavka s visokim pojačanjem omogućava da motor brzo reagira na promjene u pogrešci, dok niska postavka pojačanja rezultira sporijim odzivom. Međutim, podešavanje postavki pojačanja može uvesti vremenske kašnjenja u sustav kontrole pokreta, što utječe na ukupne performanse.

Alphastep zatvorene petlje Stepper Motor Systems

Alphastep je Besfoc -ov inovativan STEPPER MOTORSKI  RJEŠENJE, s integriranim razlučivačem koji nudi povratne informacije o poziciji u stvarnom vremenu. Ovaj dizajn osigurava da je točan položaj rotora poznat u svakom trenutku, povećavajući preciznost i pouzdanost sustava.

Alphastep zatvorene petlje Stepper Motor Systems

Vozač Alphastep sadrži ulazni brojač koji prati sve impulse poslane na pogon. Istovremeno, povratne informacije od razlučivača usmjerava se na brojač položaja rotora, omogućavajući kontinuirano praćenje položaja rotora. Sva odstupanja bilježe se u šalteru odstupanja.

Motor obično radi u načinu otvorene petlje, stvarajući vektore zakretnog momenta za motor. Međutim, ako se odstupanje ukazuje na odstupanje veće od ± 1,8 °, fazni sekvence aktivira vektor zakretnog momenta na gornjem dijelu krivulje pomaka zakretnog momenta. To stvara maksimalni okretni moment za usklađivanje rotora i vratiti ga u sinkronizam. Ako je motor isključen za nekoliko koraka, sekvencer energizira više vektora okretnog momenta na vrhunskom kraju krivulje pomaka zakretnog momenta. Vozač može podnijeti uvjete preopterećenja do 5 sekundi; Ako ne uspije vratiti sinkronizam unutar ovog vremenskog okvira, pokreće se greška i izdaje se alarm.

Izuzetna značajka Alphastep sustava je njegova sposobnost da izvrši ispravke u stvarnom vremenu za sve propuštene korake. Za razliku od tradicionalnih sustava koji čekaju do kraja poteza kako bi ispravili bilo kakve pogreške, vozač Alphastep poduzima korektivne akcije čim rotor padne izvan raspona od 1,8 °. Jednom kada se rotor vrati unutar ove granice, vozač se vraća u način otvorene petlje i nastavlja odgovarajuće fazne energije.

Prikladni grafikon ilustrira krivulju pomaka zakretnog momenta, ističući operativne načine sustava - otvorene petlje i zatvorenu petlju. Krivulja pomaka zakretnog momenta predstavlja okretni moment generiran jednofaznom, postižući maksimalni okretni moment kada položaj rotora odstupa za 1,8 °. Korak se može propustiti samo ako se rotor prekorači za više od 3,6 °. Budući da vozač preuzima kontrolu nad vektorom okretnog momenta kad god odstupanje prelazi 1,8 °, motor vjerojatno neće propustiti korake, osim ako doživi preopterećenje koje traje više od 5 sekundi.

Točnost koraka Alphastep

Mnogi ljudi pogrešno vjeruju da je točnost koraka alfastep motora ± 1,8 °. U stvarnosti, Alphastep ima točnost koraka od 5 lučnih minuta (0,083 °). Vozač upravlja vektorima okretnog momenta kada je rotor izvan raspona od 1,8 °. Jednom kada rotor padne unutar ovog raspona, zubi rotora poravnavaju se točno s generom momenta vektora. Alphastep osigurava da se ispravni zub poravnava s aktivnim vektorom zakretnog momenta.

Serija Alphastep dolazi u raznim verzijama. BESFOC nudi i okrugle osovine i usmjerene modele s više omjera prijenosa kako bi se poboljšala razlučivost i okretni moment ili za minimaliziranje reflektirane inercije. Većina verzija može biti opremljena magnetskom kočnicom sigurnom. Uz to, BESFOC pruža 24 VDC verziju pod nazivom ASC serija.

Zaključak

Zaključno, stepper motori su vrlo prikladni za pozicioniranje aplikacija. Omogućuju preciznu kontrolu udaljenosti i brzine jednostavno promjenom broja i frekvencije impulsa. Njihov broj visokog stupa omogućuje točnost, čak i kada radi u načinu otvorene petlje. Kada je pravilno veličine za određenu prijavu, a Stepper Motor neće propustiti korake. Nadalje, jer im ne zahtijeva povratne informacije o poziciji, stepper motori su isplativo rješenje.