Megtekintések: 0 Szerző: Site Editor Közzététel ideje: 2025-04-18 Eredet: Telek
A A léptetőmotor egy olyan típusú villanymotor, amely precíz, rögzített lépésekben mozog, nem pedig folyamatosan forog, mint egy normál motor. Általában olyan alkalmazásokban használják, ahol pontos pozíciószabályozásra van szükség, például 3D nyomtatókban, CNC gépekben, robotikában és kameraplatformokon.
A léptetőmotorok olyan villanymotorok, amelyek figyelemre méltó pontossággal alakítják át az elektromos energiát forgó mozgássá. A folyamatos forgást biztosító hagyományos villanymotorokkal ellentétben a léptetőmotorok diszkrét lépésekben forognak, így ideálisak a pontos pozicionálást igénylő alkalmazásokhoz.
Minden elektromos impulzus, amelyet a léptetőmotornak küld a meghajtója, pontos mozgást eredményez – minden impulzus egy adott lépésnek felel meg. A motor forgási sebessége közvetlenül korrelál ezen impulzusok frekvenciájával: minél gyorsabban küldik az impulzusokat, annál gyorsabban forognak.
Az egyik legfontosabb előnye léptetőmotor s a könnyű vezérlésük. A legtöbb meghajtó 5 voltos impulzusokkal működik, amelyek kompatibilisek az általános integrált áramkörökkel. Tervezhet áramkört ezen impulzusok generálására, vagy használhat impulzusgenerátort olyan cégektől, mint a BesFoc.
Időnkénti pontatlanságaik ellenére – a szabványos léptetőmotorok pontossága körülbelül ± 3 ívperc (0,05°) – ezek a hibák nem halmozódnak fel több lépéssel. Például, ha egy szabványos léptetőmotor egy lépést tesz meg, akkor 1,8° ± 0,05°-kal fog elfordulni. Még millió lépés után is csak ± 0,05° a teljes eltérés, így megbízhatóak a precíz mozgásokhoz nagy távolságokon.
Ezenkívül a léptetőmotorok gyors reagálásukról és gyorsulásukról ismertek az alacsony forgórész tehetetlenségük miatt, ami lehetővé teszi számukra, hogy gyorsan nagy sebességet érjenek el. Ez különösen alkalmassá teszi azokat az alkalmazásokhoz, amelyek rövid, gyors mozgásokat igényelnek.
A A léptetőmotor úgy működik, hogy a teljes fordulatot több egyenlő lépésre osztja. Elektromágneseket használ, hogy kis, szabályozott lépésekben mozgást hozzon létre.
A léptetőmotornak két fő része van:
Állórész – az álló rész tekercsekkel (elektromágnesekkel).
Rotor – a forgó rész, gyakran mágnes vagy vasból készült.
Amikor elektromos áram folyik át az állórész tekercsein, mágneses mezőket hoz létre.
Ezek a mezők vonzzák a rotort.
A tekercsek meghatározott sorrendben történő be- és kikapcsolásával a rotor körkörös mozdulatokkal lépésről lépésre húzódik.
Minden alkalommal, amikor egy tekercs feszültség alá kerül, a rotor egy kis szögben elmozdul (úgynevezett lépés).
Például, ha egy motor fordulatonként 200 lépéssel rendelkezik, minden lépés 1,8°-kal elmozdítja a rotort.
A motor előre vagy hátra foroghat a tekercsekhez küldött impulzusok sorrendjétől függően.
A léptetőmotor- meghajtó elektromos impulzusokat küld a motortekercseknek.
Minél több impulzus, annál jobban forog a motor.
A mikrokontrollerek (például az Arduino vagy a Raspberry Pi) vezérelhetik ezeket a meghajtókat a motor pontos mozgatása érdekében.
Az alábbi ábra egy szabványos léptetőmotoros rendszert mutat be, amely több alapvető, egymással együttműködő alkatrészből áll. Az egyes elemek teljesítménye befolyásolja a rendszer általános működését.
A rendszer középpontjában a számítógép vagy a programozható logikai vezérlő (PLC) áll. Ez az alkatrész agyként működik, nemcsak a léptetőmotort, hanem az egész gépet is vezérli. Különféle feladatokat tud végrehajtani, például liftet emelni vagy szállítószalagot mozgatni. A szükséges összetettségtől függően ez a vezérlő a kifinomult PC-től vagy PLC-től az egyszerű kezelői nyomógombig terjedhet.
A következő az indexelő vagy PLC-kártya, amely konkrét utasításokat közöl a léptető motor . A mozgáshoz szükséges számú impulzust generál, és beállítja az impulzusfrekvenciát, hogy szabályozza a motor gyorsulását, sebességét és lassítását. Az indexelő lehet önálló egység, például a BesFoc, vagy egy PLC-hez csatlakoztatható impulzusgenerátor kártya. Formájától függetlenül ez az alkatrész kulcsfontosságú a motor működéséhez.
A motor meghajtó négy fő részből áll:
Logika a fázisvezérléshez: Ez a logikai egység impulzusokat kap az indexelőtől, és meghatározza, hogy a motor melyik fázisát kell aktiválni. A fázisok feszültség alá helyezésének egy meghatározott sorrendet kell követnie a motor megfelelő működése érdekében.
Logikai tápegység: Ez egy alacsony feszültségű tápegység, amely a meghajtón belüli integrált áramköröket (IC-ket) táplálja, általában 5 V körül üzemel, a chipkészlettől vagy a kialakítástól függően.
Motor tápegység: Ez a táp biztosítja a szükséges feszültséget a motor táplálásához, általában körülbelül 24 VDC, bár az alkalmazástól függően magasabb is lehet.
Teljesítményerősítő: Ez az alkatrész tranzisztorokból áll, amelyek lehetővé teszik az áram áthaladását a motor fázisain. Ezek a tranzisztorok a megfelelő sorrendben kapcsolódnak be és ki, hogy megkönnyítsék a motor mozgását.
Végül ezek az összetevők együtt működnek a rakomány mozgatása érdekében, amely lehet vezérorsó, tárcsa vagy szállítószalag, az adott alkalmazástól függően.
A léptetőmotoroknak három fő típusa van:
Ezek a motorok fogakkal rendelkeznek a forgórészen és az állórészen, de nem tartalmaznak állandó mágnest. Ennek eredményeként hiányzik belőlük a rögzítő nyomaték, ami azt jelenti, hogy nem tartják meg pozíciójukat, ha nincsenek feszültség alatt.
A PM léptetőmotorok forgórészén állandó mágnes van, de nincsenek fogaik. Bár jellemzően kevésbé pontosak a lépésszögekben, biztosítják a rögzítő nyomatékot, lehetővé téve számukra, hogy megtartsák pozíciójukat, amikor az áramellátást kikapcsolják.
A BesFoc kizárólag a hibridekre specializálódott léptetőmotor s. Ezek a motorok egyesítik az állandó mágnesek mágneses tulajdonságait a változó reluktancia motorok fogazott kialakításával. A rotor axiálisan mágnesezett, ami azt jelenti, hogy tipikus konfigurációban a felső fele északi pólus, az alsó fele pedig déli pólus.
A rotor két fogazott csészéből áll, amelyek mindegyike 50 fogú. Ezek a csészék 3,6°-kal vannak eltolva, ami lehetővé teszi a pontos pozícionálást. Felülről nézve láthatja, hogy az északi pólus csészén lévő fog egy vonalba esik a déli pólus csészén lévő foghoz, így hatékony hajtóműrendszer jön létre.
A hibrid léptetőmotorok kétfázisú konstrukcióban működnek, mindegyik fázis négy, egymástól 90°-os távolságra elhelyezett pólust tartalmaz. Egy fázis minden pólusa úgy van feltekercselve, hogy az egymástól 180°-ban lévő pólusok azonos polaritásúak legyenek, míg a 90°-os távolságra lévő pólusok ellentétesek. Az áram bármely fázisban történő megfordításával a megfelelő állórész pólusának polaritása is megfordítható, így a motor bármely állórész pólusát északi vagy déli pólussá alakíthatja.
A léptetőmotor forgórésze 50 fogat tartalmaz, az egyes fogak között 7,2°-os osztásközzel. A motor működése során a forgórész fogainak az állórész fogaihoz való igazítása változhat – konkrétan háromnegyed fogosztással, fél fogosztással vagy negyed fogosztással lehet ellensúlyozni. Amikor a motor lép, természetesen a legrövidebb utat járja be az újrabeállításhoz, ami lépésenként 1,8°-os mozgást jelent (mivel a 7,2°-nak 1/4-e 1,8°-nak felel meg).
Nyomaték és pontosság a léptetőmotorokat a pólusok (fogak) száma befolyásolja. Általában a nagyobb pólusszám jobb nyomatékot és pontosságot eredményez. A BesFoc 'High Resolution' léptetőmotorokat kínál, amelyek fogosztása feleakkora, mint a szabványos modellek. Ezeknek a nagy felbontású rotoroknak 100 foga van, így az egyes fogak között 3,6°-os szög van. Ennél a beállításnál a fogosztás 1/4-ének elmozdulása kisebb, 0,9°-os lépésnek felel meg.
Ennek eredményeként a 'High Resolution' modellek a szabványos motorokhoz képest kétszeres felbontást biztosítanak, fordulatonként 400 lépést érve el, szemben a standard modellek 200 lépésével. A kisebb lépésszögek alacsonyabb rezgésekhez is vezetnek, mivel minden lépés kevésbé hangsúlyos és fokozatosabb.
Az alábbi diagram egy 5 fázisú léptetőmotor keresztmetszetét szemlélteti. Ez a motor elsősorban két fő részből áll: az állórészből és a forgórészből. Maga a rotor három részből áll: az 1. rotorcsészéből, a 2. rotorcsészéből és egy állandó mágnesből. A forgórész axiális irányban mágnesezett; például ha az 1. rotorcsésze északi pólusként van kijelölve, akkor a 2. rotorcsésze lesz a déli pólus.
Az állórész 10 mágneses pólussal rendelkezik, amelyek mindegyike kis fogakkal és megfelelő tekercsekkel van felszerelve. Ezek a tekercsek úgy vannak kialakítva, hogy mindegyik az ellenkező pólusának tekercseléséhez csatlakozik. Amikor az áram átfolyik egy tekercspáron, az általuk összekapcsolt pólusok ugyanabba az irányba mágneseznek – északra vagy délre.
Minden ellentétes póluspár a motor egy fázisát alkotja. Tekintettel arra, hogy összesen 10 mágneses pólus van, ez öt különböző fázist eredményez ezen az 5 fázison belül. léptetőmotor.
Fontos, hogy minden forgórész csészének 50 foga van a külső kerületükön. Az 1. forgórész csészén és a 2. rotorcsészén lévő fogak mechanikusan fél fogosztással el vannak tolva egymástól, ami lehetővé teszi a pontos beállítást és mozgást működés közben.
A fordulatszám-nyomaték görbe leolvasásának megértése alapvető fontosságú, mivel betekintést nyújt abba, hogy egy motor mire képes. Ezek a görbék egy adott motor teljesítményjellemzőit reprezentálják, ha egy adott meghajtóval párosítják. Amint a motor üzemképes, nyomatékkimenetét a hajtás típusa és az alkalmazott feszültség befolyásolja. Ennek eredményeként ugyanaz a motor jelentősen eltérő fordulatszám-nyomaték görbéket mutathat a használt meghajtótól függően.
A BesFoc referenciaként szolgáltatja ezeket a fordulatszám-nyomaték görbéket. Ha olyan motort használ, amelynek meghajtója hasonló névleges feszültséggel és áramerősséggel rendelkezik, akkor hasonló teljesítményre számíthat. Az interaktív élmény érdekében kérjük, tekintse meg az alábbi sebesség-nyomaték görbét:
Tartónyomaték
Ez az a nyomaték, amelyet a motor nyugalmi állapotban termel, miközben a névleges áram átfolyik a tekercselésein.
Indítási/leállítási tartomány
Ez a rész azokat a nyomaték- és fordulatszám-értékeket mutatja, amelyeknél a motor azonnal elindulhat, leállhat vagy hátrafelé tud állni.
Behúzási nyomaték
Ezek azok a nyomaték- és fordulatszám értékek, amelyek lehetővé teszik a motor indítását, leállítását vagy hátramenetét, miközben szinkronban marad a bemeneti impulzusokkal.
Kihúzási nyomaték
Azokra a nyomaték- és fordulatszám-értékekre vonatkozik, amelyeken a motor leállás nélkül tud működni, fenntartva a szinkronizálást a bemeneti fázisokkal. A motor által működés közben leadható maximális nyomatékot jelenti.
Maximális indulási fordulatszám
Ez az a legnagyobb fordulatszám, amelyen a motor terhelés nélkül elindulhat.
Maximális futási sebesség
Ez a motor által elérhető leggyorsabb sebességet jelzi terhelés nélkül.
A behúzási és kihúzási nyomaték közötti tartományon belüli működéshez a motornak először az indítási/leállítási tartományban kell elindulnia. Amint a motor járni kezd, a pulzusszám fokozatosan emelkedik, amíg el nem éri a kívánt fordulatszámot. A motor leállításához a fordulatszámot addig csökkentik, amíg az a behúzási nyomatékgörbe alá nem esik.
A nyomaték egyenesen arányos az áramerősséggel és a motor huzalfordulatainak számával. A nyomaték 20%-os növeléséhez az áramerősséget is körülbelül 20%-kal kell növelni. Ezzel szemben a nyomaték 50%-os csökkentéséhez az áramerősséget 50%-kal kell csökkenteni.
A mágneses telítettség miatt azonban nincs előnye, ha az áramot a névleges áram kétszeresére növeljük, mivel ezen a ponton túl a további növelések nem növelik a nyomatékot. A névleges áram körülbelül tízszeresével való működés esetén fennáll a forgórész lemágnesezésének veszélye.
Minden motorunk B osztályú szigeteléssel van felszerelve, amely akár 130°C-os hőmérsékletet is kibír, mielőtt a szigetelés leépülne. A hosszú élettartam érdekében azt javasoljuk, hogy tartsa be a 30°C-os hőmérséklet-különbséget a belső és a külső között, ami azt jelenti, hogy a ház külső hőmérséklete nem haladhatja meg a 100°C-ot.
Az induktivitás jelentős szerepet játszik a nagy sebességű nyomaték teljesítményében. Ez megmagyarázza, hogy a motorok miért nem mutatnak végtelenül magas nyomatékot. A motor minden tekercsének eltérő induktivitás és ellenállás értéke van. A henryben mért induktivitás, osztva az ohmban mért ellenállással, időállandót (másodpercben) eredményez. Ez az időállandó azt jelzi, hogy mennyi idő alatt éri el a tekercs névleges áramának 63%-át. Például, ha a motor névleges teljesítménye 1 amper, egy időállandó után a tekercs körülbelül 0,63 ampert ér el. Általában körülbelül négy-öt időállandóra van szükség ahhoz, hogy a tekercs elérje a teljes áramerősséget (1 amper). Mivel a nyomaték arányos az árammal, ha az áram csak 63%-ot ér el, a motor egy időállandó után a maximális nyomatékának körülbelül 63%-át állítja elő.
Alacsony fordulatszámon ez a késleltetés az áramfelvételben nem probléma, mivel az áram hatékonyan képes gyorsan belépni és kilépni a tekercsekből, lehetővé téve a motor számára, hogy leadja névleges nyomatékát. Nagy fordulatszámon azonban az áram nem tud elég gyorsan növekedni, mielőtt a következő fázis átváltana, ami csökkenti a nyomatékot.
A meghajtó feszültsége jelentősen befolyásolja a nagy sebességű teljesítményt léptető motor . A meghajtófeszültségnek a motorfeszültséghez viszonyított magasabb aránya jobb nagysebességű képességeket eredményez. Ennek az az oka, hogy a megemelt feszültségek lehetővé teszik, hogy az áram gyorsabban áramoljon a tekercsekbe, mint a korábban tárgyalt 63%-os küszöb.
Amikor a léptetőmotor egyik lépésről a másikra vált, a forgórész nem áll meg azonnal a célhelyzetben. Ehelyett túllép a végső pozíción, majd visszahúzódik, túllőve az ellenkező irányba, és tovább oszcillál oda-vissza, amíg végül meg nem áll. Ez a jelenség, amelyet 'csengetésnek' neveznek, a motor minden egyes lépésénél előfordul (lásd az alábbi interaktív diagramot). Hasonlóan a bungee-zsinórhoz, a forgórész lendülete a megállási pontján túlra is viszi, és 'pattanást' okoz, mielőtt nyugalomba állna. Sok esetben azonban a motort utasítják, hogy lépjen a következő lépésre, mielőtt teljesen leállna.
Az alábbi grafikonok a léptetőmotorok csengetési viselkedését mutatják be különböző terhelési körülmények között. A motor tehermentesítésekor jelentős csengést mutat, ami fokozott vibrációt jelent. Ez a túlzott vibráció a motor leállását okozhatja tehermentes vagy enyhén megterhelt állapotban, mivel elveszítheti a szinkronizálást. Ezért elengedhetetlen, hogy mindig teszteljük a léptetőmotor megfelelő terheléssel.
A másik két grafikon a motor teljesítményét ábrázolja terhelt állapotban. A motor megfelelő terhelése segít stabilizálni működését és csökkenteni a vibrációt. Ideális esetben a terhelésnek a motor maximális nyomatékának 30-70%-át kell elérnie. Ezenkívül a terhelés és a forgórész tehetetlenségi arányának 1:1 és 10:1 közé kell esnie. Rövidebb és gyorsabb mozdulatok esetén célszerű, ha ez az arány az 1:1 és 3:1 között legyen.
A BesFoc alkalmazásspecialistái és mérnökei készséggel állnak rendelkezésére a megfelelő motorméretezésben.
A A léptetőmotor jelentősen megnövekedett rezgéseket fog tapasztalni, ha a bemeneti impulzusfrekvencia egybeesik a saját frekvenciájával, ezt a jelenséget rezonanciaként ismerik. Ez gyakran 200 Hz körül történik. Rezonancia esetén a rotor túl- és alullövése nagymértékben felerősödik, növelve a lépések hiányának valószínűségét. Míg a fajlagos rezonanciafrekvencia a terhelési tehetetlenséggel változhat, általában 200 Hz körül mozog.
A kétfázisú léptetőmotorok csak négyes csoportokban hagyhatnak ki lépéseket. Ha azt észleli, hogy lépéskiesés a négy többszöröse, az azt jelzi, hogy a rezgések miatt a motor elveszíti a szinkronizálást, vagy túlzott terhelés lehet. Ezzel szemben, ha a kihagyott lépések nem négyszeresek, akkor erős jele van annak, hogy vagy az impulzusszámlálás nem megfelelő, vagy az elektromos zaj befolyásolja a teljesítményt.
Számos stratégia segíthet a rezonanciahatások enyhítésében. A legegyszerűbb megoldás az, ha teljesen elkerüljük a rezonanciasebességgel történő működést. Mivel a 200 Hz körülbelül 60 RPM-nek felel meg egy kétfázisú motornál, ez nem túl nagy fordulatszám. Legtöbb A léptetőmotorok maximális indítási sebessége körülbelül 1000 impulzus másodpercenként (pps). Ezért sok esetben a motor működését a rezonanciafrekvenciánál nagyobb fordulatszámmal is elindíthatja.
Ha a motort a rezonanciafrekvencia alatti sebességgel kell beindítania, fontos, hogy gyorsan felgyorsuljon a rezonanciatartományon, hogy minimalizálja a rezgések hatását.
Egy másik hatékony megoldás a kisebb lépésszög alkalmazása. A nagyobb lépésszögek általában nagyobb túl- és alullövést eredményeznek. Ha a motornak rövid a megtétele, akkor nem fog elegendő erőt (nyomatékot) kifejteni ahhoz, hogy jelentősen túllőjön. A lépésszög csökkentésével a motor kevesebb rezgést tapasztal. Ez az egyik oka annak, hogy a féllépéses és mikrolépéses technikák olyan hatékonyak a rezgések csökkentésében.
Ügyeljen arra, hogy a motort a terhelési követelmények alapján válassza ki. A motor megfelelő méretezése jobb általános teljesítményt eredményezhet.
A lengéscsillapítók egy másik megfontolandó lehetőség. Ezeket az eszközöket a motor hátsó tengelyére lehet felszerelni, hogy elnyeljék a rezgési energia egy részét, ezzel segítve a rezgőmotor működését költséghatékony módon.
Viszonylag új fejlemény léptetőmotor technológia az 5 fázisú léptetőmotor. A legszembetűnőbb különbség a 2 és 5 fázisú motorok között (lásd az alábbi interaktív diagramot) az állórész pólusainak száma: a 2 fázisú motorok 8 pólusúak (fázisonként 4), míg az 5 fázisú motorok 10 pólusúak (2 fázisonként). A forgórész kialakítása hasonló a kétfázisú motoréhoz.
A 2-fázisú motorban minden fázis 1/4 fogosztással mozgatja a forgórészt, míg az 5-fázisú motorban a forgórész a kialakításából adódóan 1/10 fogosztást mozgat. 7,2°-os fogosztásnál az 5-fázisú motor lépésszöge 0,72° lesz. Ez a konstrukció lehetővé teszi, hogy az 5-fázisú motor fordulatonként 500 lépést érjen el, szemben a 2-fázisú motor fordulatonkénti 200 lépésével, ami 2,5-szer nagyobb felbontást biztosít, mint a 2-fázisú motoré.
A nagyobb felbontás kisebb lépésszöget eredményez, ami jelentősen csökkenti a vibrációt. Mivel az 5-fázisú motor lépésszöge 2,5-szer kisebb, mint a 2-fázisúé, sokkal kisebb csengést és rezgést tapasztal. Mindkét motortípusnál a rotornak több mint 3,6°-kal túl kell lépnie vagy alul kell lépnie ahhoz, hogy lépések ne lehessenek. Az 5-fázisú motor lépésszöge mindössze 0,72°, ezért szinte lehetetlenné válik, hogy a motor túllőjön vagy alullúljon ekkora eltéréssel, ami nagyon kicsi a szinkronizálás elvesztésének valószínűsége.
Négy elsődleges meghajtási mód létezik léptetőmotor s:
Wave Drive (teljes lépés)
2 fázis bekapcsolva (teljes lépés)
1-2 fázis bekapcsolva (fél lépés)
Microstep
Az alábbi ábrán a hullámhajtás módszerét leegyszerűsítettük, hogy szemléltesse annak elveit. Az ábrán látható minden egyes 90°-os fordulat 1,8°-os forgórész forgást jelent egy valódi motorban.
A hullámhajtásos módszerben, más néven 1-fázisú BE módszerben, egyszerre csak egy fázis kap feszültséget. Amikor az A fázis aktiválódik, egy déli pólust hoz létre, amely vonzza a rotor északi pólusát. Ezután az A fázist kikapcsolják, a B fázist pedig bekapcsolják, aminek következtében a rotor 90°-kal (1,8°-kal) elfordul, és ez a folyamat folytatódik úgy, hogy minden fázis külön-külön kap feszültséget.
A hullámhajtás négylépcsős elektromos szekvenciával működik a motor forgatásához.
A '2 Phases On' hajtásmódban a motor mindkét fázisa folyamatosan feszültség alatt van.
Az alábbiakban látható módon minden 90°-os fordulat 1,8°-os forgórésznek felel meg. Ha mind az A, mind a B fázist déli pólusként feszültség alá helyezzük, a forgórész északi pólusa egyformán vonzódik mindkét pólushoz, így az közvetlenül a középső pólushoz igazodik. A szekvencia előrehaladtával és a fázisok aktiválásával a forgórész forog, hogy fenntartsa a két feszültség alatt álló pólus közötti igazodást.
A '2 fázis bekapcsolása' módszer egy négylépcsős elektromos szekvencia segítségével működik a motor forgatásához.
A BesFoc szabványos 2-fázisú és 2-fázisú M típusú motorjai ezt a '2 Phases On' hajtásmódot használják.
A '2 Phases On' módszer fő előnye az '1 Phase On' módszerrel szemben a nyomaték. Az '1 fázis bekapcsolása' módszerben egyszerre csak egy fázis aktiválódik, így egyetlen egységnyi nyomaték hat a rotorra. Ezzel szemben a '2 fázis bekapcsolva' módszer mindkét fázist egyszerre feszültség alá helyezi, két egységnyi nyomatékot termelve. Az egyik nyomatékvektor a 12 órás, a másik a 3 órás pozícióban hat. Ha ezt a két nyomatékvektort kombináljuk, akkor 45°-os szögben egy eredő vektort hoznak létre, amelynek magnitúdója 41,4%-kal nagyobb, mint egyetlen vektoré. Ez azt jelenti, hogy a '2 Phases On' módszer használatával ugyanazt a lépésszöget érhetjük el, mint az '1 Phase On' módszerrel, miközben 41%-kal nagyobb nyomatékot adunk le.
Az ötfázisú motorok azonban némileg eltérően működnek. A '2 fázis bekapcsolása' módszer alkalmazása helyett a '4 fázis bekapcsolása' módszert használják. Ebben a megközelítésben a fázisok közül négy egyszerre aktiválódik minden alkalommal, amikor a motor egy lépést tesz.
Ennek eredményeként az ötfázisú motor egy 10 lépésből álló elektromos szekvenciát követ működés közben.
Az '1-2 Phases On' módszer, más néven féllépés, ötvözi az előző két módszer alapelveit. Ebben a megközelítésben először az A fázist feszültség alá helyezzük, aminek hatására a rotor beáll. Miközben az A fázist feszültség alatt tartjuk, aktiváljuk a B fázist. Ezen a ponton a rotor mindkét pólushoz egyformán vonzódik, és középre igazodik, ami 45°-os (vagy 0,9°-os) elfordulást eredményez. Ezután kikapcsoljuk az A fázist, miközben folytatjuk a B fázis bekapcsolását, lehetővé téve a motor számára, hogy újabb lépést tegyen. Ez a folyamat folytatódik, váltakozva egy fázis és két fázis energetizálása között. Ezzel hatékonyan felére csökkentjük a lépésszöget, ami segít csökkenteni a rezgéseket.
Az 5-fázisú motorok esetében hasonló stratégiát alkalmazunk 4 be- és 5 bekapcsolási fázis váltakozásával.
A féllépéses üzemmód egy nyolclépéses elektromos sorozatból áll. A '4-5 Phases On' módszert alkalmazó ötfázisú motor esetében a motor 20 lépésből álló elektromos sorozaton megy keresztül.
(A microsteppingről szükség esetén további információkat adhatunk hozzá.)
A mikrolépés egy olyan technika, amellyel a kisebb lépéseket még finomabbá varázsolják. Minél kisebbek a lépések, annál nagyobb a felbontás és annál jobbak a motor rezgési jellemzői. A mikrolépésben egy fázis nincs sem teljesen bekapcsolva, sem teljesen kikapcsolva; ehelyett részben feszültség alatt van. A szinuszhullámokat mind az A, mind a B fázisra alkalmazzák, 90°-os fáziskülönbséggel (vagy 0,9°-os ötfázisban). léptetőmotor ).
Amikor a maximális teljesítményt az A fázisra alkalmazzuk, a B fázis nulla, ami azt eredményezi, hogy a rotor az A fázishoz igazodik. Ahogy az A fázis árama csökken, a B fázis árama növekszik, lehetővé téve a rotor számára, hogy apró lépéseket tegyen a B fázis felé. Ez a folyamat folytatódik, ahogy az áram körforog a két fázis között, ami egyenletes mikrolépéses mozgást eredményez.
A mikrolépés azonban bizonyos kihívásokat jelent, főleg a pontosság és a nyomaték tekintetében. Mivel a fázisok csak részben vannak feszültség alatt, a motor jellemzően körülbelül 30%-os nyomatékcsökkenést tapasztal. Ezen túlmenően, mivel a lépések közötti nyomatékkülönbség minimális, a motor nehezen tud leküzdeni a terhelést, ami olyan helyzeteket eredményezhet, amikor a motort több lépésre utasítják, mielőtt ténylegesen mozogni kezdene. Sok esetben kódolók beépítése szükséges egy zárt hurkú rendszer létrehozásához, bár ez növeli a teljes költséget.
Nyílt hurkú rendszerek
Zárt hurkú rendszerek
Szervorendszerek
a léptetőmotorokat jellemzően nyílt hurkú rendszerként tervezték. Ebben a konfigurációban egy impulzusgenerátor impulzusokat küld a fázissorrendező áramkörnek. A fázissorrendező határozza meg, hogy mely fázisokat kell be- vagy kikapcsolni, amint azt korábban leírtuk a teljes és féllépéses módszereknél. A szekvenszer vezérli a nagy teljesítményű FET-eket a motor aktiválásához.
Nyílt hurkú rendszerben azonban nincs helyzetellenőrzés, vagyis nincs mód annak ellenőrzésére, hogy a motor végrehajtotta-e a parancsolt mozgást.
A zárt hurkú rendszer megvalósításának egyik legelterjedtebb módja az, hogy egy kéttengelyes motor hátsó tengelyéhez kódolót adnak. A kódoló egy vékony, vonalakkal jelölt lemezből áll, amely az adó és a vevő között forog. Minden alkalommal, amikor egy vonal áthalad e két komponens között, impulzust generál a jelvezetékeken.
Ezeket a kimeneti impulzusokat ezután visszacsatolják a vezérlőhöz, amely folyamatosan számolja őket. Általában egy mozgás végén a vezérlő összehasonlítja a meghajtónak küldött impulzusok számát a kódolótól kapott impulzusok számával. Egy adott rutin végrehajtásra kerül, ahol ha a két szám különbözik, a rendszer alkalmazkodik az eltérés kijavításához. Ha a számok megegyeznek, az azt jelzi, hogy nem történt hiba, és a mozgás zökkenőmentesen folytatódhat.
A zárt hurkú rendszernek két fő hátránya van: a költség (és a bonyolultság) és a válaszidő. A kódoló beépítése növeli a rendszer általános költségeit, valamint a vezérlő megnövekedett kifinomultságát, ami hozzájárul a teljes költséghez. Ezenkívül, mivel a korrekciókat csak a mozgás végén hajtják végre, ez késéseket okozhat a rendszerben, ami potenciálisan lelassíthatja a válaszidőt.
A zárt hurkú léptetőrendszerek alternatívája a szervorendszer. A szervórendszerek jellemzően alacsony pólusszámú motorokat használnak, amelyek nagy sebességű teljesítményt tesznek lehetővé, de hiányzik az eredendő pozicionálási képesség. A szervó helyzeti eszközzé alakításához visszacsatoló mechanizmusokra van szükség, amelyek gyakran kódolót vagy feloldót használnak vezérlőhurokkal együtt.
Szervorendszerben a motort addig aktiválják és deaktiválják, amíg a feloldó nem jelzi, hogy egy meghatározott pozíciót elérték. Például, ha a szervót arra utasítják, hogy 100 fordulatot kell mozgatni, akkor a rezolver nullával kezdődik. A motor addig működik, amíg a rezolver számlálója el nem éri a 100 fordulatot, ekkor kikapcsol. Ha bármilyen helyzeteltolódás történik, a motor újra aktiválódik a helyzet javítása érdekében.
A szervo helyzeti hibákra adott válaszát az erősítés beállítása befolyásolja. A nagy erősítési beállítás lehetővé teszi a motor számára, hogy gyorsan reagáljon a hibák változásaira, míg az alacsony erősítési beállítás lassabb reakciót eredményez. Az erősítési beállítások módosítása azonban késleltetést okozhat a mozgásvezérlő rendszerben, ami befolyásolja az általános teljesítményt.
Az AlphaStep a BesFoc innovatív terméke léptetőmotoros megoldás, beépített rezolverrel, amely valós idejű pozícióvisszajelzést biztosít. Ez a kialakítás biztosítja, hogy a forgórész pontos helyzete mindig ismert legyen, növelve a rendszer pontosságát és megbízhatóságát.
Az AlphaStep illesztőprogram bemeneti számlálóval rendelkezik, amely nyomon követi a meghajtónak küldött összes impulzust. Ezzel egyidejűleg a rezolver visszacsatolása egy forgórész helyzetszámlálóra irányul, amely lehetővé teszi a rotor helyzetének folyamatos figyelését. Az esetleges eltéréseket az eltérésszámláló rögzíti.
A motor jellemzően nyitott hurkú üzemmódban működik, nyomatékvektorokat generálva a motor számára, amelyet követni kell. Ha azonban az eltérésszámláló ±1,8°-nál nagyobb eltérést jelez, a fázissorrendező aktiválja a nyomatékvektort a nyomaték elmozdulási görbe felső szakaszán. Ez maximális nyomatékot generál a rotor újrabeállításához és szinkronizálásához. Ha a motor több lépésben le van kapcsolva, a szekvenszer több nyomatékvektort aktivál a nyomaték elmozdulási görbe felső végén. A vezető akár 5 másodpercig képes kezelni a túlterhelést; Ha ezen időn belül nem sikerül helyreállítania a szinkront, hiba lép fel, és riasztást ad ki.
Az AlphaStep rendszer figyelemreméltó tulajdonsága, hogy képes valós idejű korrekciót végezni az elmulasztott lépések esetén. Ellentétben a hagyományos rendszerekkel, amelyek a lépések végéig várnak a hibák kijavítására, az AlphaStep meghajtó azonnal javítja a lépéseket, amint a rotor az 1,8°-os tartományon kívülre esik. Miután a rotor visszatért ezen a határon belülre, a meghajtó visszatér nyitott hurok üzemmódba, és folytatja a megfelelő fázisfeszültségeket.
A mellékelt grafikon a nyomaték elmozdulási görbéjét szemlélteti, kiemelve a rendszer működési módjait – nyitott hurok és zárt hurok. A nyomaték elmozdulási görbe az egyetlen fázis által generált nyomatékot mutatja, amely akkor éri el a maximális nyomatékot, ha a rotor helyzete 1,8°-kal eltér. Egy lépést csak akkor lehet kihagyni, ha a rotor 3,6°-nál nagyobb mértékben túllendül. Mivel a vezető átveszi az irányítást a nyomatékvektor felett, ha az eltérés meghaladja az 1,8°-ot, a motor valószínűleg nem hagy ki lépéseket, hacsak nem tapasztal 5 másodpercnél hosszabb túlterhelést.
Sokan tévesen azt hiszik, hogy az AlphaStep motor lépéspontossága ±1,8°. A valóságban az AlphaStep lépéspontossága 5 ívperc (0,083°). A meghajtó kezeli a nyomatékvektorokat, ha a rotor az 1,8°-os tartományon kívül van. Ha a rotor ebbe a tartományba esik, a rotor fogai pontosan illeszkednek a generált nyomatékvektorhoz. Az AlphaStep biztosítja, hogy a megfelelő fog egy vonalba kerüljön az aktív nyomatékvektorral.
Az AlphaStep sorozat különféle verziókban kapható. A BesFoc kerek tengelyű és fogaskerekes modelleket is kínál több áttétellel a felbontás és a nyomaték növelése vagy a visszavert tehetetlenség minimalizálása érdekében. A legtöbb változat felszerelhető hibabiztos mágnesfékkel. Ezenkívül a BesFoc egy 24 V-os, ASC sorozatnak nevezett változatot is kínál.
Összefoglalva, a léptetőmotorok kiválóan alkalmasak pozicionálási alkalmazásokhoz. Lehetővé teszik a távolság és a sebesség precíz szabályozását, egyszerűen az impulzusszám és a frekvencia változtatásával. Magas pólusszámuk pontosságot tesz lehetővé, még nyitott hurok üzemmódban is. Ha egy adott alkalmazáshoz megfelelően méretezett, a A léptetőmotor nem hagyja ki a lépéseket. Sőt, mivel nem igényelnek helyzeti visszacsatolást, a léptetőmotorok költséghatékony megoldást jelentenek.
