Hibrid léptetőmotor gyártója Kínában - BESFOC

A léptetőmotor bevezetése

Mi az a léptetőmotor？

A A Stepper Motor egy olyan elektromos motor típus, amely pontos, rögzített lépésekkel mozog, ahelyett, hogy folyamatosan forogna, mint egy normál motor. Általában olyan alkalmazásokban használják, ahol pontos helyzetvezérlésre van szükség, például 3D nyomtatók, CNC gépek, robotika és kameraplatformok.

A léptetőmotorok olyan elektromos motor típusúak, amelyek figyelemre méltó pontossággal konvertálják az elektromos energiát forgásmozgássá. A szokásos elektromos motoroktól eltérően, amelyek folyamatos forgatást biztosítanak, a léptetőmotorok diszkrét lépésekben fordulnak elő, így ideálisak a pontos pozicionálást igénylő alkalmazásokhoz.

Minden villamosenergia -impulzus, amelyet a hajtóerőtől a vezetői motorhoz küldtek, pontos mozgást eredményeznek - mindegyik impulzus egy adott lépésnek felel meg. A motor forgásának sebessége közvetlenül korrelál az impulzusok frekvenciájával: minél gyorsabban küldjük el az impulzusokat, annál gyorsabban a forgás.

Az egyik legfontosabb előnye A Stepper Motor S könnyű vezérlés. A legtöbb járművezető 5 voltos impulzussal működik, kompatibilis a közös integrált áramkörökkel. Megtervezheti az áramkört ezen impulzusok előállításához, vagy impulzusgenerátort használhat olyan vállalatoktól, mint a BESFOC.

Az alkalmi pontatlanságok ellenére - a szabványos léptetőmotorok pontossága körülbelül ± 3 ív perc (0,05 °) - ezek a hibák nem halmozódnak fel több lépéssel. Például, ha egy szabványos léptetőmotor egy lépést tesz, akkor 1,8 ° ± 0,05 ° -ot forog. Még egymillió lépés után a teljes eltérés még mindig csak ± 0,05 °, így megbízhatóvá teszi őket a pontos mozgásokhoz nagy távolságokon.

Ezenkívül a léptetőmotorok ismertek gyors reakciójukról és gyorsulásukról alacsony forgórész tehetetlenségük miatt, lehetővé téve számukra a nagy sebesség elérését. Ez különösen alkalmassá teszi őket olyan alkalmazásokra, amelyek rövid, gyors mozgást igényelnek.

Hogyan működik a léptetőmotor?

A A Stepper Motor úgy működik, hogy a teljes forgatást számos egyenlő lépéssel osztja. Elektromágneseket használ a mozgás létrehozására kicsi, ellenőrzött lépésekben.

1. A léptetőmotor belsejében

A léptetőmotornak két fő része van:

• STATOR - A helyhez kötött rész tekercsekkel (elektromágnesek).

• Rotor - a forgó rész, gyakran egy mágnes vagy vasból készült.

2. Mozgás mágneses mezőkkel

• Amikor az elektromos áram átfolyik az állórész tekercseken, mágneses mezőket hoz létre.

• Ezek a mezők vonzzák a rotorot.

• A tekercsek be- és kikapcsolásával egy meghatározott sorrendben a forgórész lépésre körkörös mozgásban van.

3. lépésről lépésre forgatás

• Minden alkalommal, amikor egy tekercs energiájú, a forgórész kis szögben mozog (úgynevezett lépés).

• Például, ha egy motor forradalomonként 200 lépéssel rendelkezik, akkor minden lépés 1,8 ° -os mozgatja a forgórót.

• A motor előre vagy hátra foroghat, a tekercsekhez küldött impulzusok sorrendjétől függően.

4.

• A A Stepper Motor Driver elektromos impulzusokat küld a motoros tekercseknek.

• Minél több impulzus, annál nagyobb a motor.

• A mikrovezérlők (mint például az Arduino vagy a Raspberry Pi) ezeket a járművezetőket vezérelhetik a motor pontosan mozgatása érdekében.

Léptetőmotoros rendszer

Az alábbi ábra egy szabványos léptetőmotor -rendszert ábrázol, amely számos alapvető elemből áll, amelyek együtt működnek. Az egyes elemek teljesítménye befolyásolja a rendszer általános funkcionalitását.

1. számítógép vagy PLC:

A rendszer középpontjában a számítógép vagy a programozható logikai vezérlő (PLC) található. Ez az alkatrész agyként működik, nemcsak a léptetőmotorot, hanem az egész gépet is. Különböző feladatokat végezhet, például lift felemelését vagy szállítószalag mozgatását. A szükséges összetettségtől függően ez a vezérlő a kifinomult PC -től vagy a PLC -től az egyszerű operátor nyomógombáig terjedhet.

2. Indexer vagy PLC kártya:

Következő a léptetőmotor . Ez generálja a szükséges impulzusok számát a mozgáshoz, és beállítja az impulzusfrekvenciát a motor gyorsulásának, sebességének és lassulásának szabályozásához. Az indexelő lehet önálló egység, például a BESFOC, vagy egy impulzusgenerátor kártya, amely csatlakozik a PLC -hez. Formaitól függetlenül ez az alkatrész elengedhetetlen a motor működéséhez.

3. Motor meghajtó:

A motorvezető négy kulcsfontosságú részből áll:

• Logika a fázisvezérléshez: Ez a logikai egység impulzusokat kap az indexelőből, és meghatározza, hogy a motor melyik fázisát kell aktiválni. A fázisok energiájának egy adott sorrendet kell követnie a motor megfelelő működésének biztosítása érdekében.

• Logikai tápegység: Ez egy alacsony feszültségű ellátás, amely a vezető integrált áramköreit (ICS) táplálja, jellemzően körülbelül 5 V-ot, a chipkészlet vagy a tervezés alapján.

• Motor tápegység: Ez az ellátás biztosítja a motor táplálásához szükséges feszültséget, általában körülbelül 24 VDC, bár az alkalmazástól függően magasabb lehet.

• Teljesítményerősítő: Ez az összetevő tranzisztorokból áll, amelyek lehetővé teszik az áram áramlását a motoros fázisokon. Ezeket a tranzisztorokat a megfelelő sorrendben be- és kikapcsolják, hogy megkönnyítsék a motor mozgását.

4. Betöltés:

Végül, ezek az alkatrészek együttmûködnek a terhelés mozgatásában, amely lehet, amely lehet ólomcsavar, lemez vagy szállítószalag, az adott alkalmazástól függően.

A léptetőmotorok típusai

Három elsődleges típusú léptetőmotor létezik:

Változó vonakodás (VR) léptetőmotorok

Ezeknek a motoroknak a fogak vannak a forgórészen és az állórészen, de nem tartalmaznak állandó mágnest. Ennek eredményeként hiányoznak a fogva tartó nyomaték, azaz nem tartják be helyzetüket, ha nem energiájuk.

Állandó mágnes (PM) léptetőmotorok

A PM Stepper Motors állandó mágnessel rendelkezik a forgórészen, de nincs foga. Miközben ezek általában kevésbé mutatnak pontosságot a lépcsőn, addig tartó nyomatékot biztosítanak, lehetővé téve számukra a helyzet fenntartását, amikor az energia ki van kapcsolva.

Hibrid lépcsős motorok

A BESFOC kizárólag a hibridre szakosodott léptetőmotor s. Ezek a motorok összevonják az állandó mágnesek mágneses tulajdonságait a változó vonzó motorok fogazott kialakításával. A forgórész tengelyirányban mágneses, vagyis egy tipikus konfigurációban a felső fel egy északi pólus, az alsó fele egy déli pólus.

A forgórész két fogazott csészéből áll, amelyek mindegyike 50 foga van. Ezeket a csészéket 3,6 ° -kal ellensúlyozzák, lehetővé téve a pontos pozicionálást. A fentről nézve láthatjuk, hogy az Északi -sark -kupán lévő fogak egy fogakhoz igazodnak a déli pólus -kupán, és így hatékony fogaskerék -rendszert hoznak létre.

A hibrid léptetőmotorok kétfázisú konstrukción működnek, mindegyik fázis négy oszlopot tartalmaz 90 ° -kal. A fázis minden pólusát úgy tekerjük, hogy a 180 ° -os pólusok azonos polaritással rendelkezzenek, míg a polaritások ellentétesek a 90 ° -os egymástól. Ha megfordítja az áramot bármely fázisban, a megfelelő állórész -pólus polaritása is megfordítható, lehetővé téve a motor számára, hogy bármilyen állórúdot észak vagy déli pólusra alakítson.

A léptetőmotor forgórésze 50 fogakkal rendelkezik, az egyes fogok között 7,2 ° -kal. Amint a motor működik, a forgórészfogakhoz az állórészfogakhoz való igazítás változhat-különösen a fogmagasság háromnegyede, a fogmagasság vagy a fogmagasság negyed negyedének háromnegyede ellensúlyozhatja. Amikor a motor lép, természetesen a legrövidebb utat hajtja végre, hogy újracsoportosítsa, ami lépésként 1,8 ° mozgást eredményez (mivel a 7,2 ° 1/4 egyenlő 1,8 ° -kal).

Nyomaték és pontosság A léptetőmotorot az oszlopok száma (fogak) befolyásolja. Általában a magasabb pólusszám jobb nyomatékhoz és pontossághoz vezet. A BESFOC 'nagy felbontású ' léptetőmotorokat kínál, amelyek standard modelljeik fogainak felével rendelkeznek. Ezeknek a nagy felbontású rotoroknak 100 foga van, ami az egyes fogok között 3,6 ° -os szöget eredményez. Ezzel a beállítással a fogmagasság 1/4 -es mozgása megfelel a 0,9 ° kisebb lépcsőnek.

Ennek eredményeként a 'nagy felbontású ' modellek kétszerese a standard motorok felbontását, forradalomonként 400 lépést érve, szemben a forradalomonkénti 200 lépéssel a standard modellekben. A kisebb lépcső -szögek alacsonyabb rezgésekhez is vezetnek, mivel minden lépés kevésbé kiemelkedő és fokozatosabb.

Szerkezet

Az alábbi ábra egy 5 fázisú léptetőmotor keresztmetszetét szemlélteti. Ez a motor elsősorban két fő részből áll: az állórészből és a forgórészből. Maga a forgórész három alkatrészből áll: Rotor Cup 1, Rotor Cup 2 és állandó mágnes. A forgórész tengelyirányban mágneses; Például, ha az 1 Rotor Cup -ot Északi -pólusnak nevezik, akkor a Rotor Cup 2 lesz a déli pólus.

Az állórész 10 mágneses oszlopot tartalmaz, mindegyik kis fogakkal és megfelelő tekercsekkel van felszerelve. Ezeket a tekercseket úgy tervezték meg, hogy mindegyik csatlakozzon az ellenkező pólus tekercséhez. Amikor az áram egy pár tekercsen átfolyik, az általuk csatlakoztatott oszlopok ugyanabba az irányba - akár északra, akár délre.

Minden ellenkező póluspár képezi a motor egyik fázisát. Tekintettel arra, hogy összesen 10 mágneses pólus van, ez öt különálló fázist eredményez ezen az 5 fázison belül léptetőmotor.

Fontos szempont, hogy minden rotorpoharat 50 foga van a külső kerület mentén. Az 1. és a Rotor Cup 2 -es fogak és a 2. forgórész -csésze a fogmagassággal mechanikusan eltolódnak, lehetővé téve a pontos igazítást és a mozgást a működés közben.

Sebességtörvény

A sebesség-tork görbe olvasásának megértése elengedhetetlen, mivel betekintést nyújt arra, amit a motor képes elérni. Ezek a görbék egy adott motor teljesítményjellemzőit képviselik, ha egy adott illesztőprogrammal párosulnak. Miután a motor működőképes, a nyomaték kimenetét a hajtás típusa és az alkalmazott feszültség befolyásolja. Ennek eredményeként ugyanaz a motor az alkalmazott vezetőtől függően szignifikánsan eltérő sebesség-tork görbéket mutathat.

A BESFOC ezeket a sebesség-tork görbéket referenciaként biztosítja. Ha egy olyan motorral használ, amely hasonló feszültségű és árambesorolást tartalmaz, akkor elvárhatja a hasonló teljesítményt. Interaktív élményért kérjük, olvassa el az alábbiakban megadott sebesség-tork görbét:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ahhoz, hogy a behúzás és a kihúzási nyomaték között a régióban működjön, a motornak kezdetben a Start/Stop régióban kell kezdődnie. Ahogy a motor elkezdi futni, a pulzusszám fokozatosan növekszik, amíg a kívánt sebesség el nem éri. A motor leállításához a sebességet ezután csökken, amíg a behúzási nyomatékgörbe alá nem esik.

A nyomaték közvetlenül arányos az árammal, és a vezetékek száma a motorban. A nyomaték 20%-kal történő növelése érdekében az áramot szintén körülbelül 20%-kal kell növelni. Ezzel szemben a nyomaték 50%-kal történő csökkentése érdekében az áramot 50%-kal kell csökkenteni.

A mágneses telítettség miatt azonban nincs előnye annak, hogy az áramot a besorolt ​​áram kétszeresére meghaladja, mivel ezen a ponton túl a további növekedés nem növeli a nyomatékot. A besorolt ​​áram körülbelül tízszeres üzemeltetése a forgórész demagnetizálásának kockázatát jelentette.

Az összes motorunk B osztályú szigeteléssel van felszerelve, amely ellenáll a hőmérsékletnek 130 ° C -ig, mielőtt a szigetelés romlik. A hosszú élettartam biztosítása érdekében javasoljuk, hogy tartsa meg a 30 ° C hőmérsékleti különbséget a belső részről a külsőre, azaz a külső eset hőmérséklete nem haladhatja meg a 100 ° C -ot.

Az induktivitás jelentős szerepet játszik a nagysebességű nyomaték teljesítményében. Elmagyarázza, hogy a motorok miért nem mutatnak végtelenül magas nyomatékot. A motor minden egyes tekercse megkülönböztetett induktivitás és ellenállás értékei vannak. A Henrys -ben mért induktivitás, osztva az ohm -os ellenállással, időállandóval (másodpercben) eredményez. Ez az időállandó azt jelzi, hogy mennyi ideig tart a tekercs elérése a névleges áram 63% -ának. Például, ha a motort 1 amp -ra besorolják, egy időállandó után a tekercs eléri a kb. 0,63 amper -t. Általában kb. Négy -öt időtartamot vesz igénybe, amíg a tekercs eléri a teljes áramot (1 amp). Mivel a nyomaték arányos az árammal, ha az áram csak 63% -ot ér el, a motor egy időállandó után a maximális nyomaték kb. 63% -át fogja előállítani.

Alacsony sebességnél ez az áramkuttatás késése nem jelent problémát, mivel az áram hatékonyan be tud lépni és gyorsan kilépni a tekercsekből, lehetővé téve a motor számára, hogy megadja a névleges nyomatékot. Nagy sebességgel azonban az áram nem tud elég gyorsan növekedni a következő fáziskapcsolások előtt, ami csökkentett nyomatékot eredményez.

Vezető feszültséghatás

A meghajtó feszültsége jelentősen befolyásolja a nagy sebességű teljesítményt léptetőmotor . A hajtásfeszültség és a motor feszültsége nagyobb aránya javítja a nagysebességű képességeket. Ennek oka az, hogy a megnövekedett feszültségek lehetővé teszik, hogy az áram gyorsabban áramoljon a tekercsekbe, mint a korábban tárgyalt 63% -os küszöb.

Rezgés

Amikor egy léptetőmotor átmenetet az egyik lépésről a másikra, a forgórész nem áll le azonnal a célhelyzetben. Ehelyett a végső pozíció túllépése, majd visszahúzódik, az ellenkező irányba túllépve, és tovább és hátra oszcillál, amíg végül megáll. Ez a jelenség, amelyet 'csengetésnek neveznek,' minden egyes lépésnél megtörténik (lásd az alábbi interaktív diagramot). Ugyanúgy, mint egy bungee -zsinór, a forgórész lendülete meghaladja a leállási pontját, ami azt okozza, hogy a „visszapattanó”, mielőtt pihenéssel telepedne le. Sok esetben azonban a motort arra utasítják, hogy lépjen a következő lépésre, mielőtt teljesen leállt volna.

Az alábbi grafikonok szemléltetik a léptetőmotor csengő viselkedését különböző terhelési körülmények között. A motor kirakodásakor jelentős csengetést mutat, ami megnövekedett rezgést eredményez. Ez a túlzott rezgés a motor elakadásához vezethet, amikor ki van töltve vagy enyhén terhelve, mivel elveszítheti a szinkronizálást. Ezért elengedhetetlen, hogy mindig teszteljük a lépjen be a motor megfelelő terheléssel.

A másik két grafikon betöltésekor ábrázolja a motor teljesítményét. A motor megfelelő betöltése elősegíti a működésének stabilizálását és a rezgés csökkentését. Ideális esetben a terhelésnek a motor maximális nyomatékának 30–70% -át kell megkövetelnie. Ezenkívül a terhelés és a forgórész tehetetlenségi arányának 1: 1 és 10: 1 között kell esnie. A rövidebb és gyorsabb mozgások esetén előnyösebb, ha ez az arány közelebb áll az 1: 1: 3: 1 -hez.

Segítség a BESFOC -tól

A BESFOC alkalmazási szakemberei és mérnökei rendelkezésre állnak, hogy segítsék a megfelelő motoros méretezést.

Rezonancia és rezgés

A A léptetőmotor szignifikánsan megnövekedett rezgéseket fog tapasztalni, amikor a bemeneti impulzusfrekvencia egybeesik a természetes frekvenciájával, a rezonancia néven ismert jelenség. Ez gyakran 200 Hz körül fordul elő. A rezonanciánál a forgórész túllépése és alsó részét jelentősen megerősítik, növelve a hiányzó lépések valószínűségét. Noha a specifikus rezonancia frekvencia a terhelési tehetetlenségtől függően változhat, általában 200 Hz körül mozog.

Lépésvesztés 2 fázisú motorokban

A 2 fázisú léptetőmotorok csak négy csoportban hagyhatják el a lépéseket. Ha észreveszi, hogy a lépésvesztés négy többszörösen jelentkezik, ez azt jelzi, hogy a rezgések miatt a motor elveszíti a szinkronizálást, vagy hogy a terhelés túlzott lehet. Ezzel szemben, ha az elmulasztott lépések nem négy többszörösen vannak, akkor erős jelzés van arra, hogy az impulzusszám helytelen, vagy az elektromos zaj befolyásolja a teljesítményt.

A rezonancia enyhítése

Számos stratégia segíthet enyhíteni a rezonancia hatásait. A legegyszerűbb megközelítés az, hogy elkerüljük a rezonancia sebességgel történő működését. Mivel a 200 Hz kb. 60 fordulat / perc 2 fázisú motornál megfelel, ez nem rendkívül nagy sebesség. Legtöbb A léptetőmotor maximális kiindulási sebessége körülbelül 1000 impulzus / másodperc (PPS). Ezért sok esetben a motor működését a rezonancia frekvenciánál magasabb sebességgel kezdeményezheti.

Ha a motort a rezonancia frekvencia alatti sebességgel kell indítania, akkor fontos, hogy gyorsan felgyorsuljon a rezonáns tartományon keresztül, hogy minimalizálja a rezgés hatásait.

Csökkentő lépésszög

Egy másik hatékony megoldás egy kisebb lépési szög használata. A nagyobb lépésszögek általában nagyobb túllépést és alulteljesítést eredményeznek. Ha a motornak rövid távolsága van az utazáshoz, akkor nem generál elegendő erőt (nyomatékot) ahhoz, hogy jelentősen túllépjen. A lépcsőszög csökkentésével a motor kevesebb rezgést tapasztal. Ez az egyik oka annak, hogy a félig lépési és mikrostepping technikák annyira hatékonyak a rezgések csökkentésében.

Feltétlenül válassza ki a motort a terhelési követelmények alapján. A megfelelő motoros méret jobb teljes teljesítményhez vezethet.

Lengéscsék használata

A lengéscsillapítók egy másik lehetőség, amelyet figyelembe kell venni. Ezeket az eszközöket a motor hátsó tengelyére lehet felszerelni, hogy elnyeljék a vibrációs energiát, elősegítve a rezgő motor működésének költséghatékony módon történő simítását.

5 fázisú léptetőmotorok

Egy viszonylag új előrelépés A Stepper Motor  technológia az 5 fázisú léptetőmotor. A 2-fázisú és az 5 fázisú motorok között a legfigyelemreméltóbb különbség (lásd az alábbi interaktív diagramot) az állórész-oszlopok száma: a 2 fázisú motorok 8 oszlopot tartalmaznak (fázisonként 4), míg az 5 fázisú motorok 10 oszlopot tartalmaznak (2 fázisonként 2). A rotor kialakítása hasonló a 2 fázisú motorhoz.

Egy 2 fázisú motorban mindegyik fázis 1/4 fogmagassággal mozgatja a forgórészt, míg egy 5 fázisú motorban a forgórész a fogak 1/10-es mozgatását mozgatja annak kialakítása miatt. A 7,2 ° -os fogmagassággal az 5 fázisú motor lépcsőszöge 0,72 ° lesz. Ez az építkezés lehetővé teszi az 5 fázisú motor számára, hogy forradalomonként 500 lépéssel érjen el, összehasonlítva a 2 fázisú motor 200 lépésével a forradalomonkénti 200 lépéssel, amely 2,5-szer nagyobb felbontást biztosít, mint a 2 fázisú motoré.

A magasabb felbontás kisebb lépési szöghez vezet, amely jelentősen csökkenti a rezgést. Mivel az 5 fázisú motor lépcsőszöge 2,5-szer kisebb, mint a 2 fázisú motoré, sokkal alacsonyabb csengetést és rezgést tapasztal. Mindkét motoros típusban a forgórésznek több mint 3,6 ° -kal túllépnie kell vagy alul kell túllépnie, hogy elmulasztja a lépések. Az 5 fázisú motor csak 0,72 ° -os lépcsőszögével szinte lehetetlenné válik, hogy a motor ilyen margóval túllépjen vagy alulszálljon, ami nagyon alacsony valószínűséggel jár a szinkronizálás elvesztésének.

Meghajtó módszerek

Négy elsődleges meghajtó módszer létezik Stepper Motor S:

1. Hullámmeghajtó (teljes lépés)

2. 2 fázis (teljes lépés)

3. 1-2 fázis (fél lépés)

4. Mikrostep

Hullámhajtó

Az alábbi ábrán a hullámmeghajtó módszerét egyszerűsítjük annak alapelveinek szemléltetésére. Az ábrán ábrázolt minden 90 ° -os forduló 1,8 ° forgórész forgást jelent egy valós motorban.

A hullámmeghajtó módszerrel, más néven 1 fázisú módszerrel, egyszerre csak egy fázis energiájú. Amikor az A fázis aktiválódik, létrehoz egy déli pólust, amely vonzza a forgórész északi pólusát. Ezután az A fázis ki van kapcsolva, és a B fázis be van kapcsolva, ami a forgórész 90 ° (1,8 °) forgását okozja, és ez a folyamat folytatódik, ha az egyes fázisokat külön -külön energiájúak.

A hullámmeghajtó négylépéses elektromos sorrendben működik a motor forgatásához.

 

2 fázis

A '2 fázisban a' meghajtó módszerén a motor mindkét fázisa folyamatosan energiát mutat.

Amint az alábbiakban bemutatjuk, minden 90 ° -os fordulat 1,8 ° -os forgórész forgása. Ha mind az A, mind a B fázis déli pólusként energiájú, akkor a forgórész északi pólusát mindkét oszlop ugyanúgy vonzza, ami azt eredményezi, hogy közvetlenül a közepén igazodjon. A szekvencia előrehaladtával és a fázisok aktiválásakor a forgórész forog, hogy fenntartsa a két energiájú oszlop közötti igazítást.

A '2 fázisok ' módszer négylépcsős elektromos szekvenciával működik a motor forgatásához.

A BESFOC standard 2 fázisú és 2 fázisú M típusú motorjai ezt a '2 fázist használják a' meghajtó módszerén.

A '2 fázisok ' módszer fő előnye a '1 fázison ' módszerhez képest a nyomaték. Az '1 fázisban ' módszerben csak egy fázis aktiválódik egyszerre, ami egyetlen nyomaték -egység hatást gyakorol a forgórészre. Ezzel szemben a '2 fázisok ' módszer mindkét fázist egyidejűleg energiát adnak, két egység nyomatékot eredményezve. Az egyik nyomatékvektor 12 órakor működik, a másik pedig a 3 óra helyzetben. Amikor ezt a két nyomatékvektorot kombinálják, 45 ° -os szögben eredményeznek egy eredményt eredményeznek, amelynek nagysága 41,4% -kal nagyobb, mint az egyetlen vektoré. Ez azt jelenti, hogy a '2 fázisok ' metóduson történő használata lehetővé teszi számunkra, hogy ugyanolyan lépési szöget érjünk el, mint a '1 fázison ' módszer, miközben 41% -kal több nyomatékot eredményezünk.

Az ötfázisú motorok azonban kissé eltérően működnek. Ahelyett, hogy a '2 fázisokat ' módszernél alkalmaznák, a '4 fázisokat ' módszernél használják. Ebben a megközelítésben a fázisok közül négyet egyszerre aktiválnak, amikor a motor egy lépést tesz.

Ennek eredményeként az ötfázisú motor üzemeltetés közben 10 lépésből álló elektromos szekvenciát követ.

1-2 fázis (fél lépés)

Az '1-2 fázisok ' módszert, más néven fél lépést is ismertek, ötvözi az előző két módszer alapelveit. Ebben a megközelítésben először energiát adunk az A fázisnak, ami a forgórész igazítását okozza. Miközben az A fázis energiát tart, ezután aktiváljuk a B fázist. Ezen a ponton a rotor egyaránt vonzza mind a pólusokat, mind a középen lévő igazításokat, így 45 ° (vagy 0,9 °) forgást eredményez. Ezután kikapcsoljuk az A fázist, miközben továbbra is energiát adunk a B fázis energiájának, lehetővé téve a motornak, hogy újabb lépést tegyünk. Ez a folyamat folytatódik, váltakozva az egyfázisú energiával és a két fázis között. Ezzel hatékonyan vágjuk a lépcsőszöget felére, ami segít csökkenteni a rezgést.

Egy 5 fázisú motor esetében hasonló stratégiát alkalmazunk, ha 4 és 5 fázis között váltakozunk.

A féllépés mód egy nyolclépéses elektromos szekvenciából áll. Öt fázisú motor esetén a '4-5 fázisok ' módszert használják, a motor 20 lépéses elektromos szekvencián megy keresztül.

Mikrostep

(További információk hozzáadhatók a mikrosteppingről, ha szükséges.)

Mikrostepping

A mikrostepping egy olyan technika, amelyet a kisebb lépések finomabbá tételére használnak. Minél kisebb a lépések, annál nagyobb a felbontás és annál jobb a motor rezgési tulajdonságai. A mikroszteppingben a fázis nem teljes mértékben nem van, és nem teljes mértékben ki van kapcsolva; Ehelyett részben energiájú. A szinuszhullámokat mind az A, mind a B fázisra alkalmazzák, 90 ° fáziskülönbséggel (vagy 0,9 ° ötfázisban lépcsőmotor ).

Ha a maximális teljesítményt az A fázisra alkalmazzák, a B fázis nulla, ami a forgórészhez igazodik az A. fázishoz, mivel az áram az A fázishoz csökken, az áram a B fázisra növekszik, lehetővé téve a forgórésznek a B fázis felé történő megtételét.

A mikrosztepping azonban néhány kihívást jelent, elsősorban a pontossággal és a nyomatékkal kapcsolatban. Mivel a fázisok csak részben energiájúak, a motor általában körülbelül 30%-os nyomatékcsökkentést tapasztal. Ezenkívül, mivel a lépések közötti nyomaték -különbség minimális, a motor küzdhet a terhelés leküzdése érdekében, ami olyan helyzeteket eredményezhet, amikor a motort több lépésben mozgatják, mielőtt a ténylegesen elkezdenek mozogni. Sok esetben a kódolók beépítése szükséges egy zárt hurkú rendszer létrehozásához, bár ez növeli az általános költségeket.

Lépcsőzetes motoros rendszerek

Nyílt hurokrendszerek
zárt hurok rendszerek
szervo rendszerek

Nyitott hurok

A Stepper Motor S -t általában nyitott hurokrendszerként tervezték. Ebben a konfigurációban egy impulzusgenerátor impulzusokat küld a fázisszekvenáló áramkörnek. A fázisszekvencer meghatározza, hogy mely fázisokat kell be- vagy kikapcsolni, amint azt korábban a teljes és féllépéses módszerekben leírták. A szekvencer vezérli a nagy teljesítményű FET-eket a motor aktiválásához.

Egy nyitott hurokrendszerben azonban nincs a helyzet ellenőrzése, azaz nincs mód arra, hogy a motor végrehajtotta -e a parancsolt mozgást.

Zárt hurok

A zárt hurkú rendszer megvalósításának egyik leggyakoribb módszere egy kódoló hozzáadása a dupla tengelyű motor hátsó tengelyéhez. A kódoló egy vékony lemezből áll, amely olyan vonalakkal van megjelölve, amelyek az adó és a vevő között forognak. Minden alkalommal, amikor egy vonal áthalad e két alkatrész között, impulzust generál a jelvonalakon.

Ezeket a kimeneti impulzusokat ezután visszaadják a vezérlőhöz, amely számukra tart. Általában a mozgás végén a vezérlő összehasonlítja a vezetőhöz elküldött impulzusok számát a kódolótól kapott impulzusok számával. Egy speciális rutinot hajtanak végre, amelyben, ha a két szám különbözik, a rendszer az eltérés kijavításához igazodik. Ha a számok megegyeznek, akkor azt jelzi, hogy nem történt hiba, és a mozgás zökkenőmentesen folytatódhat.

A zárt hurokrendszerek hátrányai

A zárt hurkú rendszernek két fő hátránya van: a költség (és összetettség) és a válaszidő. A kódoló beépítése növeli a rendszer általános költségeit, valamint a vezérlő fokozott kifinomultságát, amely hozzájárul a teljes költséghez. Ezenkívül, mivel a korrekciókat csak a mozgás végén hajtják végre, ez késéseket vezethet be a rendszerbe, potenciálisan lelassítva a válaszidőket.

Szervo rendszer

A zárt hurkú léptető rendszerek alternatívája a szervo rendszer. A szervo rendszerek általában alacsony pólusszámú motorokat használnak, lehetővé téve a nagysebességű teljesítményt, de hiányoznak a velejáró helymeghatározási képesség. A szervo pozicionális eszközré történő konvertálásához visszacsatolási mechanizmusokra van szükség, gyakran kódolót vagy feloldót használva a vezérlőhurkokkal együtt.

Egy szervo rendszerben a motort aktiválják és deaktiválják, amíg a feloldó nem jelzi, hogy egy meghatározott pozíciót elérték. Például, ha a szervót arra utasítják, hogy mozgassa a 100 forradalmat, akkor a feloldószám nullával kezdődik. A motor addig fut, amíg a feloldó száma el nem éri a 100 forradalmat, ahol kikapcsol. Ha van valamilyen helyzetbeli eltolódás, akkor a motort újra aktiválják a helyzet kijavításához.

A szervo helyzeti hibákra adott válaszát a nyereség beállítása befolyásolja. A nagy nyereség -beállítás lehetővé teszi a motor számára, hogy gyorsan reagáljon a hibaváltozásokra, míg az alacsony nyereségbeállítás lassabb választ eredményez. A nyereségbeállítások beállítása azonban időbeli késleltetéseket vezethet be a mozgásvezérlő rendszerbe, befolyásolva az általános teljesítményt.

Alphastep zárt hurok léptetőmotoros rendszerek

Az Alphastep a BESFOC innovatív A Stepper Motor  Solution, amely egy integrált feloldót tartalmaz, amely valós idejű visszacsatolást kínál. Ez a kialakítás biztosítja, hogy a rotor pontos helyzete mindig ismert legyen, javítva a rendszer pontosságát és megbízhatóságát.

Alphastep zárt hurok léptetőmotoros rendszerek

Az Alphastep illesztőprogram egy bemeneti számlálóval rendelkezik, amely nyomon követi a meghajtóra küldött összes impulzust. Ezzel egyidejűleg a feloldóból származó visszajelzés egy forgórész -pulthoz irányul, lehetővé téve a rotor helyzetének folyamatos ellenőrzését. Az eltéréseket az eltérési számlálóban rögzítik.

A motor általában nyitott hurok módban működik, és nyomatékvektorokat generál a motor követésére. Ha azonban az eltérési számláló ± 1,8 ° -nál nagyobb eltérést jelez, akkor a fázisszekvencer aktiválja a nyomatékvektorot a nyomaték -elmozdulási görbe felső szakaszán. Ez maximális nyomatékot generál a forgórész igazításához, és visszahozza azt a szinkronizmusba. Ha a motor több lépéssel kikapcsol, a szekvencer több nyomatékvektorot energiát ad a nyomaték -elmozdulási görbe csúcspontján. Az illesztőprogram legfeljebb 5 másodpercig kezelheti a túlterhelési feltételeket; Ha nem tudja visszaállítani a szinkronizmust ebben az időkereten belül, akkor hibát indít, és riasztást ad ki.

Az alphastep rendszer figyelemre méltó tulajdonsága az, hogy képes-e valós idejű korrekciókat végezni minden hiányzó lépésre. Ellentétben a hagyományos rendszerekkel, amelyek a mozgás végéig várnak a hibák kijavításához, az Alphastep vezető korrekciós intézkedéseket tesz, amint a rotor az 1,8 ° -os tartományon kívül esik. Amint a forgórész visszatért ezen a határon belül, az illesztőprogram visszatér a hurok üzemmód megnyitásához, és folytatja a megfelelő fázisú energiát.

A kísérő grafikon szemlélteti a nyomaték -elmozdulási görbét, kiemelve a rendszer működési módjait - az Open hurok és a zárt hurok. A nyomaték -elmozdulási görbe az egyfázisú nyomatékot képviseli, amely maximális nyomatékot ér el, amikor a forgórész helyzete 1,8 ° -kal eltér. Egy lépést csak akkor lehet kihagyni, ha a rotor több mint 3,6 ° -kal túllép. Mivel a vezető átveszi a nyomatékvektor irányítását, amikor az eltérés meghaladja az 1,8 ° -ot, a motor valószínűleg nem hagyja ki a lépéseket, kivéve, ha 5 másodpercig meghaladó túlterhelést tapasztal.

Az Alphastep lépés pontossága

Sokan tévesen hisznek, hogy az alphastep motor lépés pontossága ± 1,8 °. A valóságban az Alphastep lépés pontossága 5 ív perc (0,083 °). A vezető kezeli a nyomatékvektorokat, amikor a forgórész az 1,8 ° -os tartományon kívül van. Amint a forgórész ebbe a tartományba esik, a forgórészfogak pontosan igazodnak a generált nyomatékvektorral. Az Alphastep biztosítja, hogy a helyes fog igazodjon az aktív nyomatékvektorhoz.

Az Alphastep sorozat különböző verziókban érkezik. A BESFOC mind a kerek tengelyt, mind a kezelt modelleket kínálja, amelyek több sebességváltó arányt tartalmaznak, hogy javítsák a felbontást és a nyomatékot, vagy minimalizálják a tükröződött tehetetlenséget. A legtöbb verzió felszerelhető egy sikertelen biztonságos mágneses fékkel. Ezenkívül a BESFOC egy 24 VDC verziót biztosít, az úgynevezett ASC sorozatot.

Következtetés

Összegezve, a léptetőmotorok rendkívül alkalmasak az alkalmazások pozicionálására. Ezek lehetővé teszik mind a távolság, mind a sebesség pontos ellenőrzését egyszerűen az impulzusszám és a frekvencia megváltoztatásával. Magas pólusszámuk lehetővé teszi a pontosságot, még nyitott hurok módban is. Ha egy adott alkalmazáshoz megfelelő méretű, a A léptetőmotor nem hagyja ki a lépéseket. Sőt, mivel nem igényelnek pozicionális visszajelzést, a léptetőmotorok költséghatékony megoldás.