Hybrid Stepper Motor Արտադրող Չինաստանում - BesFoc

Stepper Motor-ի ներդրում

Ի՞նչ է Stepper Motor-ը:

Ա Stepper շարժիչը էլեկտրական շարժիչի տեսակ է, որը շարժվում է ճշգրիտ, ֆիքսված քայլերով, քան սովորական շարժիչի պես անընդհատ պտտվող: Այն սովորաբար օգտագործվում է այնպիսի ծրագրերում, որտեղ պահանջվում է ճշգրիտ դիրքի վերահսկում, ինչպիսիք են 3D տպիչները, CNC մեքենաները, ռոբոտաշինությունը և տեսախցիկի հարթակները:

Stepper շարժիչները էլեկտրական շարժիչների մի տեսակ են, որոնք զգալի ճշգրտությամբ էլեկտրական էներգիան վերածում են պտտվող շարժման: Ի տարբերություն սովորական էլեկտրական շարժիչների, որոնք ապահովում են շարունակական պտույտ, քայլային շարժիչները պտտվում են դիսկրետ քայլերով, ինչը նրանց դարձնում է իդեալական ճշգրիտ դիրքավորում պահանջող ծրագրերի համար:

Էլեկտրաէներգիայի յուրաքանչյուր զարկերակ, որն ուղարկվում է դեպի քայլային շարժիչ իր վարորդից, հանգեցնում է ճշգրիտ շարժման. յուրաքանչյուր զարկերակ համապատասխանում է որոշակի քայլին: Արագությունը, որով շարժիչը պտտվում է, ուղղակիորեն կապված է այս իմպուլսների հաճախականության հետ. որքան արագ են ուղարկվում իմպուլսները, այնքան ավելի արագ է պտտվում:

Հիմնական առավելություններից մեկը stepper motors- ը նրանց հեշտ կառավարումն է: Վարորդների մեծ մասը աշխատում է 5 վոլտ իմպուլսներով, որոնք համատեղելի են ընդհանուր ինտեգրալ սխեմաների հետ: Դուք կարող եք կամ նախագծել մի շղթա՝ այս իմպուլսները ստեղծելու համար, կամ օգտագործել իմպուլսային գեներատոր այնպիսի ընկերություններից, ինչպիսին է BesFoc-ը:

Չնայած դրանց երբեմն անճշտություններին. ստանդարտ քայլային շարժիչներն ունեն մոտ ± 3 աղեղային րոպե (0,05°) ճշգրտություն, այս սխալները չեն կուտակվում մի քանի քայլով: Օրինակ, եթե ստանդարտ քայլային շարժիչը կատարում է մեկ քայլ, այն կպտտվի 1,8° ± 0,05°: Նույնիսկ մեկ միլիոն քայլից հետո ընդհանուր շեղումը մնում է ընդամենը ± 0,05°, ինչը նրանց հուսալի է դարձնում երկար հեռավորությունների վրա ճշգրիտ շարժումների համար:

Բացի այդ, քայլային շարժիչները հայտնի են իրենց արագ արձագանքով և արագացումով՝ շնորհիվ իրենց ցածր ռոտորի իներցիայի, ինչը թույլ է տալիս արագ հասնել բարձր արագությունների: Սա դրանք հատկապես հարմար է դարձնում այն ​​ծրագրերի համար, որոնք պահանջում են կարճ, արագ շարժումներ:

Ինչպե՞ս է աշխատում Stepper Motor-ը:

Ա քայլային շարժիչն աշխատում է ամբողջական պտույտը բաժանելով մի շարք հավասար քայլերի: Այն օգտագործում է էլեկտրամագնիսներ՝ փոքր, վերահսկվող քայլերով շարժում ստեղծելու համար:

1. Stepper Motor-ի ներսում

Ստեպեր շարժիչը ունի երկու հիմնական մաս.

• Ստատոր – պարույրներով անշարժ մաս (էլեկտրամագնիսներ):

• Ռոտոր - պտտվող մաս, հաճախ մագնիս կամ երկաթից պատրաստված:

2. Շարժում մագնիսական դաշտերով

• Երբ էլեկտրական հոսանքը հոսում է ստատորի պարույրների միջով, այն ստեղծում է մագնիսական դաշտեր:

• Այս դաշտերը գրավում են ռոտորը:

• Կծիկները որոշակի հաջորդականությամբ միացնելով և անջատելով՝ ռոտորը փուլ առ փուլ քաշվում է շրջանաձև շարժումով։

3. Քայլ առ քայլ ռոտացիա

• Ամեն անգամ, երբ կծիկը սնուցվում է, ռոտորը շարժվում է փոքր անկյան տակ (կոչվում է քայլ):

• Օրինակ, եթե շարժիչն ունի 200 քայլ մեկ պտույտում, ապա յուրաքանչյուր քայլ ռոտորը տեղափոխում է 1,8°:

• Շարժիչը կարող է պտտվել առաջ կամ հետ՝ կախված ոլորուն ուղարկվող իմպուլսների հերթականությունից:

4. Վարորդի կողմից վերահսկվող

• Ա քայլային շարժիչի վարորդը էլեկտրական իմպուլսներ է ուղարկում շարժիչի կծիկներին:

• Որքան շատ իմպուլսներ, այնքան շարժիչը պտտվում է:

• Միկրոկառավարիչները (ինչպես Arduino-ն կամ Raspberry Pi-ն) կարող են կառավարել այս դրայվերները՝ շարժիչը ճշգրիտ շարժելու համար:

Stepper Motor System

Ստորև բերված նկարը պատկերում է ստանդարտ քայլային շարժիչի համակարգ, որը բաղկացած է մի քանի հիմնական բաղադրիչներից, որոնք աշխատում են միասին: Յուրաքանչյուր տարրի կատարումը ազդում է համակարգի ընդհանուր ֆունկցիոնալության վրա:

1. Համակարգիչ կամ PLC:

Համակարգի հիմքում ընկած է համակարգիչը կամ ծրագրավորվող տրամաբանական կարգավորիչը (PLC): Այս բաղադրիչը գործում է որպես ուղեղ՝ կառավարելով ոչ միայն քայլային շարժիչը, այլև ամբողջ մեքենան: Այն կարող է կատարել տարբեր առաջադրանքներ, ինչպիսիք են վերելակը բարձրացնելը կամ փոխակրիչ գոտի տեղափոխելը: Կախված անհրաժեշտ բարդությունից՝ այս կարգավորիչը կարող է տատանվել՝ բարդ համակարգչից կամ PLC-ից մինչև օպերատորի պարզ կոճակ:

2. Indexer կամ PLC Card:

Հաջորդը ինդեքսատորն է կամ PLC քարտը, որը հաղորդում է հատուկ հրահանգներ քայլային շարժիչ . Այն առաջացնում է շարժման համար անհրաժեշտ քանակությամբ իմպուլսներ և կարգավորում է իմպուլսների հաճախականությունը՝ շարժիչի արագացումը, արագությունը և դանդաղումը վերահսկելու համար: Ինդեքսիչը կարող է լինել կամ ինքնուրույն միավոր, ինչպես BesFoc-ը, կամ զարկերակային գեներատորի քարտ, որը միանում է PLC-ին: Անկախ իր ձևից՝ այս բաղադրիչը շատ կարևոր է շարժիչի աշխատանքի համար:

3. Շարժիչի վարորդ.

Շարժիչի շարժիչը բաղկացած է չորս հիմնական մասերից.

• Տրամաբանություն փուլային կառավարման համար. այս տրամաբանական միավորը իմպուլսներ է ստանում ինդեքսավորիչից և որոշում, թե շարժիչի որ փուլը պետք է ակտիվացվի: Շարժիչի պատշաճ շահագործումն ապահովելու համար փուլերի լարումը պետք է կատարվի որոշակի հաջորդականությամբ:

• Տրամաբանական սնուցման աղբյուր. սա ցածր լարման աղբյուր է, որը սնուցում է վարորդի ներսում ինտեգրալային սխեմաները (IC-ները), որոնք սովորաբար աշխատում են մոտ 5 վոլտ լարման վրա՝ հիմնված չիպերի հավաքածուի կամ դիզայնի վրա:

• Շարժիչի սնուցման աղբյուր. Այս մատակարարումը ապահովում է անհրաժեշտ լարումը շարժիչը սնուցելու համար, սովորաբար մոտ 24 VDC, չնայած այն կարող է ավելի բարձր լինել՝ կախված կիրառությունից:

• Էլեկտրաէներգիայի ուժեղացուցիչ: Այս բաղադրիչը բաղկացած է տրանզիստորներից, որոնք հնարավորություն են տալիս հոսանքի հոսքը շարժիչի փուլերով: Այս տրանզիստորները միացվում և անջատվում են ճիշտ հաջորդականությամբ, որպեսզի հեշտացնեն շարժիչի շարժումը:

4. Բեռնում:

Վերջապես, այս բոլոր բաղադրիչները միասին աշխատում են բեռը տեղափոխելու համար, որը կարող է լինել կապարի պտուտակ, սկավառակ կամ փոխակրիչ՝ կախված կոնկրետ կիրառությունից:

Stepper Motors-ի տեսակները

Գոյություն ունեն քայլային շարժիչների երեք հիմնական տեսակ.

Variable Reluctance (VR) Stepper Motors

Այս շարժիչներն ունեն ատամներ ռոտորի և ստատորի վրա, բայց չեն ներառում մշտական ​​մագնիս: Արդյունքում, նրանք զուրկ են զսպող ոլորող մոմենտից, ինչը նշանակում է, որ նրանք չեն պահպանում իրենց դիրքը, երբ էներգիա չունեն:

Մշտական ​​մագնիս (PM) Stepper Motors

PM stepper շարժիչներն ունեն մշտական ​​մագնիս ռոտորի վրա, բայց չունեն ատամներ: Թեև դրանք սովորաբար ցուցադրում են ավելի քիչ ճշգրտություն քայլի անկյուններում, նրանք ապահովում են պտտվող պտտող մոմենտ, ինչը թույլ է տալիս նրանց պահպանել դիրքը, երբ հոսանքն անջատված է:

Hybrid Stepper Motors

BesFoc-ը մասնագիտացած է բացառապես հիբրիդում stepper motor s. Այս շարժիչները միաձուլում են մշտական ​​մագնիսների մագնիսական հատկությունները փոփոխական դժկամությամբ շարժիչների ատամնավոր դիզայնի հետ: Ռոտորը առանցքային մագնիսացված է, ինչը նշանակում է, որ տիպիկ կոնֆիգուրացիայի դեպքում վերին կեսը հյուսիսային բևեռ է, իսկ ստորին կեսը հարավային բևեռ է:

Ռոտորը բաղկացած է երկու ատամնավոր գավաթներից, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի 50 ատամ: Այս բաժակները շեղվում են 3,6°-ով, ինչը թույլ է տալիս ճշգրիտ տեղակայել: Վերևից նայելիս կարող եք տեսնել, որ հյուսիսային բևեռի գավաթի ատամը համընկնում է հարավային բևեռի գավաթի ատամի հետ՝ ստեղծելով փոխանցման արդյունավետ համակարգ:

Հիբրիդային քայլային շարժիչները գործում են երկփուլ կառուցվածքով, որտեղ յուրաքանչյուր փուլ պարունակում է չորս բևեռ, որոնք միմյանցից 90° հեռավորության վրա են: Ֆազի յուրաքանչյուր բևեռ փաթաթված է այնպես, որ միմյանցից 180° հեռավորության վրա գտնվող բևեռներն ունեն նույն բևեռականությունը, մինչդեռ բևեռությունները հակառակ են միմյանցից 90° հեռավորության վրա: Հոսանքը հակադարձելով ցանկացած փուլում՝ համապատասխան ստատորի բևեռի բևեռականությունը կարող է նաև հակադարձվել՝ շարժիչին հնարավորություն տալով ցանկացած ստատորի բևեռ վերածել հյուսիսային կամ հարավային բևեռի:

Ստեպեր շարժիչի ռոտորն ունի 50 ատամ՝ յուրաքանչյուր ատամի միջև 7,2° քայլով: Քանի որ շարժիչը աշխատում է, ռոտորների ատամների հավասարեցումը ստատորի ատամների հետ կարող է տարբեր լինել, մասնավորապես, այն կարող է փոխհատուցվել ատամի բարձրության երեք քառորդով, ատամի բարձրության կեսով կամ ատամի բարձրության քառորդով: Երբ շարժիչը քայլում է, այն բնականաբար վերցնում է ամենակարճ ճանապարհը՝ վերահաստատվելու համար, ինչը թարգմանվում է որպես մեկ քայլի 1,8° շարժում (քանի որ 7,2°-ի 1/4-ը հավասար է 1,8°-ի):

Մոմենտ և ճշգրտություն մեջ քայլային շարժիչների վրա ազդում է բևեռների (ատամների) քանակությունը: Ընդհանրապես, բևեռների ավելի մեծ քանակությունը հանգեցնում է ոլորող մոմենտների և ճշգրտության բարելավմանը: BesFoc-ն առաջարկում է «Բարձր լուծաչափով» քայլային շարժիչներ, որոնք ունեն իրենց ստանդարտ մոդելների ատամի քայլի կեսը: Բարձր լուծաչափով այս ռոտորներն ունեն 100 ատամ, ինչի արդյունքում յուրաքանչյուր ատամի միջև անկյունը կազմում է 3,6°: Այս կարգաբերմամբ ատամի բարձրության 1/4-ի շարժումը համապատասխանում է 0,9° փոքր քայլին:

Արդյունքում, «Բարձր լուծաչափով» մոդելները ապահովում են ստանդարտ շարժիչների կրկնակի թույլտվություն՝ հասնելով 400 քայլ մեկ պտույտի դիմաց՝ ստանդարտ մոդելներում 200 քայլի դիմաց: Քայլերի փոքր անկյունները նույնպես հանգեցնում են ավելի ցածր թրթռումների, քանի որ յուրաքանչյուր քայլ ավելի քիչ արտահայտված է և ավելի աստիճանական:

Կառուցվածք

Ստորև բերված գծապատկերը ցույց է տալիս 5-ֆազ քայլային շարժիչի խաչմերուկը: Այս շարժիչը հիմնականում բաղկացած է երկու հիմնական մասից՝ ստատորից և ռոտորից: Ռոտորն ինքնին բաղկացած է երեք բաղադրիչներից՝ ռոտորի բաժակ 1, ռոտորի գավաթ 2 և մշտական ​​մագնիս: Ռոտորը մագնիսացված է առանցքային ուղղությամբ; Օրինակ, եթե ռոտորի գավաթը 1-ը նշանակված է որպես հյուսիսային բևեռ, ռոտորի գավաթը 2 կլինի հարավային բևեռ:

Ստատորն ունի 10 մագնիսական բևեռ, որոնցից յուրաքանչյուրը հագեցած է փոքր ատամներով և համապատասխան ոլորուններով: Այս ոլորունները նախագծված են այնպես, որ յուրաքանչյուրը միացված է իր հակառակ բևեռի ոլորուն: Երբ հոսանքը հոսում է զույգ ոլորունների միջով, նրանց միացած բևեռները մագնիսանում են նույն ուղղությամբ՝ հյուսիս կամ հարավ:

Յուրաքանչյուր հակառակ զույգ բևեռներ կազմում են շարժիչի մեկ փուլ: Հաշվի առնելով, որ ընդհանուր առմամբ կան 10 մագնիսական բևեռներ, սա հանգեցնում է հինգ տարբեր փուլերի այս 5 փուլի ներսում: քայլային շարժիչ.

Կարևորն այն է, որ յուրաքանչյուր ռոտորի գավաթն ունի 50 ատամ իր արտաքին պարագծի երկայնքով: Ատամները ռոտորային գավաթի 1-ի և ռոտորի գավաթի 2-ի վրա մեխանիկորեն միմյանցից զիջված են ատամի բարձրության կեսով, ինչը թույլ է տալիս ճշգրիտ դասավորվել և շարժվել շահագործման ընթացքում:

Speed-Morment

Հասկանալը, թե ինչպես կարդալ արագության ոլորող մոմենտ կորը, շատ կարևոր է, քանի որ այն տալիս է պատկերացումներ այն մասին, թե ինչի կարող է հասնել շարժիչը: Այս կորերը ներկայացնում են կոնկրետ շարժիչի կատարողական բնութագրերը, երբ զուգակցվում են որոշակի շարժիչի հետ: Շարժիչը գործարկվելուց հետո նրա ոլորող մոմենտը ազդում է շարժիչի տեսակի և կիրառվող լարման վրա: Արդյունքում, նույն շարժիչը կարող է ցույց տալ զգալիորեն տարբեր արագության ոլորող մոմենտ կորեր՝ կախված օգտագործվող վարորդից:

BesFoc-ը տրամադրում է արագության ոլորող մոմենտների այս կորերը որպես հղում: Եթե ​​դուք օգտագործում եք շարժիչ վարորդով, որն ունի նմանատիպ լարման և հոսանքի գնահատականներ, կարող եք ակնկալել համեմատելի արդյունավետություն: Ինտերակտիվ փորձի համար խնդրում ենք դիտել ստորև տրված արագության ոլորող մոմենտ կորը.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Մուտքի և դուրսբերման ոլորող մոմենտների միջև ընկած հատվածում աշխատելու համար շարժիչը սկզբում պետք է գործարկվի մեկնարկի/դադարեցման շրջանում: Երբ շարժիչը սկսում է աշխատել, զարկերակային արագությունը աստիճանաբար ավելանում է, մինչև ցանկալի արագությունը ձեռք բերվի: Շարժիչը կանգնեցնելու համար արագությունն այնուհետև նվազում է, մինչև այն ընկնի ձգվող ոլորող մոմենտների կորի տակ:

Ոլորող մոմենտն ուղիղ համեմատական ​​է հոսանքին և շարժիչում մետաղալարերի պտույտների քանակին: Ոլորող մոմենտը 20%-ով ավելացնելու համար հոսանքը նույնպես պետք է ավելացվի մոտավորապես 20%-ով: Ընդհակառակը, ոլորող մոմենտը 50%-ով նվազեցնելու համար հոսանքը պետք է կրճատվի 50%-ով:

Այնուամենայնիվ, մագնիսական հագեցվածության պատճառով հոսանքը անվանական հոսանքը կրկնակի գերազանցելու օգուտ չկա, քանի որ այս կետից դուրս հետագա ավելացումները չեն մեծացնի ոլորող մոմենտը: Անվանական հոսանքից մոտ տասը անգամ աշխատելը ռոտորի ապամագնիսացման վտանգ է ներկայացնում:

Մեր բոլոր շարժիչները հագեցած են B դասի մեկուսացումով, որը կարող է դիմակայել մինչև 130°C ջերմաստիճանի մինչև մեկուսացումը կսկսի քայքայվել: Երկարակեցություն ապահովելու համար խորհուրդ ենք տալիս պահպանել 30°C ջերմաստիճանի տարբերություն ներսից դրսից, այսինքն՝ արտաքին գործի ջերմաստիճանը չպետք է գերազանցի 100°C:

Ինդուկտիվությունը էական դեր է խաղում բարձր արագությամբ ոլորող մոմենտ ստեղծելու գործում: Այն բացատրում է, թե ինչու շարժիչները չեն ցուցաբերում մոմենտների անվերջ բարձր մակարդակ: Շարժիչի յուրաքանչյուր ոլորուն ունի ինդուկտիվության և դիմադրության հստակ արժեքներ: Հենրիներով չափված ինդուկտիվությունը, որը բաժանվում է դիմադրության ohms-ով, հանգեցնում է ժամանակի հաստատունի (վայրկյաններով): Այս ժամանակի հաստատունը ցույց է տալիս, թե որքան ժամանակ է պահանջվում կծիկի համար, որպեսզի հասնի իր անվանական հոսանքի 63%-ին: Օրինակ, եթե շարժիչը գնահատվում է 1 ամպեր, ապա մեկ ժամանակի հաստատունից հետո կծիկը կհասնի մոտավորապես 0,63 ամպերի: Որպես կանոն, պահանջվում է մոտ չորսից հինգ ժամանակային հաստատուն, որպեսզի կծիկը հասնի ամբողջական հոսանքին (1 ամպ): Քանի որ ոլորող մոմենտը համաչափ է հոսանքին, եթե հոսանքը հասնում է միայն 63%-ի, շարժիչը մեկ ժամանակի հաստատունից հետո կարտադրի իր առավելագույն պտտման 63%-ը:

Ցածր արագությունների դեպքում հոսանքի կուտակման այս ուշացումը խնդիր չէ, քանի որ հոսանքը կարող է արդյունավետորեն արագ մուտք գործել և դուրս գալ պարույրներից՝ թույլ տալով շարժիչին մատուցել իր գնահատված ոլորող մոմենտը: Այնուամենայնիվ, բարձր արագությունների դեպքում հոսանքը չի կարող բավական արագ աճել մինչև հաջորդ փուլի անջատումները, ինչը հանգեցնում է ոլորող մոմենտի նվազմանը:

Վարորդի լարման ազդեցությունը

Վարորդի լարումը զգալիորեն ազդում է ա-ի բարձր արագության վրա քայլային շարժիչ . Շարժիչի լարման և շարժիչի լարման ավելի բարձր հարաբերակցությունը հանգեցնում է բարձր արագության հնարավորությունների բարելավմանը: Դա պայմանավորված է նրանով, որ բարձրացված լարումները թույլ են տալիս հոսանքն ավելի արագ հոսել ոլորունների մեջ, քան նախկինում քննարկված 63% շեմը:

Վիբրացիա

Երբ քայլային շարժիչը անցնում է մեկ քայլից մյուսին, ռոտորը անմիջապես չի կանգնում թիրախային դիրքում: Փոխարենը, այն անցնում է վերջնական դիրքի կողքով, այնուհետև հետ է քաշվում՝ գերազանցելով հակառակ ուղղությամբ և շարունակում է տատանվել ետ ու առաջ, մինչև ի վերջո կանգ առնի: Այս երևույթը, որը կոչվում է «զանգ», տեղի է ունենում շարժիչի յուրաքանչյուր քայլի հետ (տես ստորև ներկայացված ինտերակտիվ դիագրամը): Շատ նման բանջի լարին, ռոտորի իմպուլսը տանում է այն իր կանգառի կետից այն կողմ, ինչի հետևանքով այն 'ցատկում' նախքան հանգստի վիճակում նստելը: Այնուամենայնիվ, շատ դեպքերում շարժիչին հանձնարարվում է անցնել հաջորդ քայլին, նախքան այն ամբողջովին կանգ առնելը:

Ստորև բերված գրաֆիկները ցույց են տալիս աստիճանային շարժիչի զանգի վարքագիծը տարբեր բեռնման պայմաններում: Երբ շարժիչը բեռնաթափվում է, այն զգալի զանգ է ցուցադրում, ինչը նշանակում է թրթռման ավելացում: Այս չափից ավելի թրթռումը կարող է հանգեցնել շարժիչի կանգի, երբ այն բեռնաթափված է կամ թեթև բեռնված, քանի որ այն կարող է կորցնել համաժամացումը: Հետևաբար, կարևոր է միշտ ստուգել ա քայլային շարժիչ ՝ համապատասխան բեռով։

Մյուս երկու գրաֆիկները պատկերում են շարժիչի աշխատանքը, երբ բեռնված է: Շարժիչի ճիշտ բեռնումն օգնում է կայունացնել նրա աշխատանքը և նվազեցնել թրթռումը: Իդեալում, բեռը պետք է պահանջի շարժիչի առավելագույն պտտվող պտույտի 30%-ից մինչև 70%-ը: Բացի այդ, բեռի և ռոտորի իներցիայի հարաբերակցությունը պետք է ընկնի 1:1 և 10:1 միջև: Ավելի կարճ և արագ շարժումների համար նախընտրելի է, որ այս հարաբերակցությունը մոտ լինի 1:1-ից 3:1-ին:

Աջակցություն BesFoc-ից

BesFoc-ի հավելվածների մասնագետներն ու ինժեներները հասանելի են՝ օգնելու շարժիչի ճիշտ չափագրմանը:

Ռեզոնանս և թրթռում

Ա քայլային շարժիչը զգալիորեն կբարձրանա թրթռումները, երբ մուտքային իմպուլսի հաճախականությունը համընկնում է իր բնական հաճախականության հետ, որը հայտնի է որպես ռեզոնանս: Սա հաճախ տեղի է ունենում մոտ 200 Հց հաճախականությամբ: Ռեզոնանսում ռոտորի գերազանցումը և թերզարգացումը մեծապես ուժեղանում են, ինչը մեծացնում է քայլերը բաց թողնելու հավանականությունը: Թեև հատուկ ռեզոնանսային հաճախականությունը կարող է տարբեր լինել բեռի իներցիայով, այն սովորաբար տատանվում է 200 Հց-ի շուրջ:

Քայլի կորուստ երկփուլ շարժիչներում

Երկաֆազ քայլային շարժիչները կարող են բաց թողնել միայն չորս խմբերի քայլերը: Եթե ​​նկատում եք, որ քայլի կորուստը տեղի է ունենում չորսից բազմապատիկ, դա ցույց է տալիս, որ թրթռումները հանգեցնում են շարժիչի համաժամացման կորստի կամ բեռը կարող է չափազանց մեծ լինել: Եվ հակառակը, եթե բաց թողնված քայլերը չորսի բազմապատիկ չեն, կա ուժեղ ցուցում, որ կա՛մ իմպուլսների հաշվարկը սխալ է, կա՛մ էլեկտրական աղմուկն ազդում է աշխատանքի վրա:

Մեղմացնող ռեզոնանս

Մի քանի ռազմավարություններ կարող են օգնել մեղմել ռեզոնանսային ազդեցությունները: Ամենապարզ մոտեցումն է ընդհանրապես խուսափել ռեզոնանսային արագությամբ աշխատելուց: Քանի որ 200 Հց-ը համապատասխանում է մոտավորապես 60 RPM 2 փուլային շարժիչի համար, դա չափազանց բարձր արագություն չէ: Շատ քայլային շարժիչներն ունեն մեկնարկային առավելագույն արագություն՝ վայրկյանում մոտ 1000 իմպուլս (pps): Հետևաբար, շատ դեպքերում կարող եք շարժիչի աշխատանքը սկսել ռեզոնանսային հաճախականությունից բարձր արագությամբ:

Եթե ​​Ձեզ անհրաժեշտ է շարժիչը միացնել ռեզոնանսային հաճախականությունից ցածր արագությամբ, ապա կարևոր է արագ արագացնել ռեզոնանսային միջակայքը՝ թրթռումների ազդեցությունը նվազագույնի հասցնելու համար:

Քայլի անկյունի կրճատում

Մեկ այլ արդյունավետ լուծում է ավելի փոքր քայլի անկյուն օգտագործելը: Քայլերի ավելի մեծ անկյունները հակված են ավելի մեծ գերազանցման և թերզարգացման: Եթե ​​շարժիչը ճանապարհորդելու կարճ տարածություն ունի, այն չի ստեղծի բավականաչափ ուժ (ոլորող մոմենտ)՝ զգալիորեն գերազանցելու համար: Նվազեցնելով քայլի անկյունը, շարժիչը ավելի քիչ թրթռում է ապրում: Սա պատճառներից մեկն է, թե ինչու են կիսաքայլերի և միկրոքայլերի տեխնիկան այդքան արդյունավետ թրթռումները նվազեցնելու համար:

Համոզվեք, որ ընտրեք շարժիչը՝ ելնելով բեռի պահանջներից: Շարժիչի ճիշտ չափերը կարող են հանգեցնել ավելի լավ ընդհանուր աշխատանքի:

Դամպերների օգտագործումը

Կափույրները ևս մեկ տարբերակ է, որը պետք է դիտարկել: Այս սարքերը կարող են տեղադրվել շարժիչի հետևի լիսեռի վրա՝ թրթռումային էներգիայի մի մասը կլանելու համար՝ օգնելով հարթեցնել թրթռացող շարժիչի աշխատանքը ծախսարդյունավետ ձևով:

5-փուլ քայլային շարժիչներ

Համեմատաբար նոր առաջընթաց է stepper motor  տեխնոլոգիան 5-փուլային քայլային շարժիչն է: 2-փուլային և 5-ֆազային շարժիչների միջև առավել նկատելի տարբերությունը (տես ստորև ներկայացված ինտերակտիվ դիագրամը) ստատորի բևեռների քանակն է. 2 փուլային շարժիչներն ունեն 8 բևեռ (յուրաքանչյուր փուլում 4), մինչդեռ 5 փուլային շարժիչները ունեն 10 բևեռ (մեկ փուլից 2): Ռոտորի դիզայնը նման է 2 փուլային շարժիչի կառուցվածքին:

2 փուլային շարժիչում յուրաքանչյուր փուլ ռոտորը շարժում է 1/4 ատամի քայլով, մինչդեռ 5 փուլային շարժիչում ռոտորը շարժում է ատամի քայլի 1/10-ը իր դիզայնի շնորհիվ: 7,2° ատամի թեքության դեպքում 5 փուլային շարժիչի քայլի անկյունը դառնում է 0,72°: Այս կոնստրուկցիան թույլ է տալիս 5 փուլային շարժիչին հասնել 500 քայլ մեկ պտույտում, համեմատած 2 փուլային շարժիչի 200 քայլի մեկ պտույտի հետ՝ ապահովելով 2,5 անգամ ավելի մեծ լուծում, քան 2 փուլային շարժիչը:

Ավելի բարձր լուծաչափը հանգեցնում է քայլի ավելի փոքր անկյունի, ինչը զգալիորեն նվազեցնում է թրթռումը: Քանի որ 5 փուլային շարժիչի քայլի անկյունը 2,5 անգամ փոքր է, քան 2 փուլային շարժիչը, այն շատ ավելի ցածր զանգի և թրթռումների է ենթարկվում: Շարժիչների երկու տիպերում էլ ռոտորը պետք է գերազանցի կամ պակասի 3,6°-ից ավելի՝ քայլերը բաց թողնելու համար: Եթե ​​5-ֆազային շարժիչի քայլային անկյունը կազմում է ընդամենը 0,72°, գրեթե անհնար է դառնում, որ շարժիչը գերազանցի կամ նվազի նման սահմանով, ինչը հանգեցնում է համաժամացման կորստի շատ քիչ հավանականության:

Drive մեթոդներ

Գոյություն ունեն վարելու չորս հիմնական մեթոդ stepper motor s:

1. Wave Drive (Ամբողջ քայլ)

2. 2 փուլ միացված (ամբողջական քայլ)

3. 1-2 փուլ միացված (կես քայլ)

4. Microstep

Wave Drive

Ստորև բերված գծապատկերում ալիքային շարժման մեթոդը պարզեցված է՝ իր սկզբունքները ցույց տալու համար: Նկարում պատկերված յուրաքանչյուր 90° պտույտ ներկայացնում է ռոտորի պտույտի 1,8° իրական շարժիչում:

Ալիքային շարժման մեթոդում, որը նաև հայտնի է որպես 1-փուլ ON մեթոդ, միաժամանակ սնուցվում է միայն մեկ փուլ: Երբ A փուլը ակտիվանում է, այն ստեղծում է հարավային բևեռ, որը ձգում է ռոտորի հյուսիսային բևեռը: Այնուհետև A փուլն անջատվում է, իսկ B փուլը միանում է, ինչի հետևանքով ռոտորը պտտվում է 90° (1,8°), և այս գործընթացը շարունակվում է յուրաքանչյուր փուլի առանձին լարմամբ:

Ալիքային շարժիչը գործում է չորս քայլ էլեկտրական հաջորդականությամբ՝ շարժիչը պտտելու համար:

 

2 Փուլ Միացված է

«2 փուլ միացված» շարժիչ մեթոդում շարժիչի երկու փուլերն էլ անընդհատ սնուցվում են:

Ինչպես ցույց է տրված ստորև, յուրաքանչյուր 90° պտույտ համապատասխանում է 1,8° ռոտորի պտույտին: Երբ և՛ A, և՛ B փուլերը ակտիվանում են որպես հարավային բևեռներ, ռոտորի հյուսիսային բևեռը հավասարապես ձգվում է դեպի երկու բևեռներ, ինչը հանգեցնում է նրան, որ այն հարթվում է ուղիղ մեջտեղում: Քանի որ հաջորդականությունը զարգանում է, և փուլերը ակտիվանում են, ռոտորը կպտտվի երկու էներգիա ունեցող բևեռների միջև հավասարեցվածությունը պահպանելու համար:

«2 փուլ միացված» մեթոդը գործում է չորս քայլ էլեկտրական հաջորդականությամբ՝ շարժիչը պտտելու համար:

BesFoc-ի ստանդարտ 2-փուլ և 2-փուլ M տիպի շարժիչներն օգտագործում են այս «2 փուլ միացված» շարժիչ մեթոդը:

'2 փուլ միացված' մեթոդի հիմնական առավելությունը '1 փուլ միացված' մեթոդի նկատմամբ ոլորող մոմենտ է: «1 Փուլ Միացված» մեթոդով միաժամանակ միայն մեկ փուլ է ակտիվանում, ինչի արդյունքում ռոտորի վրա գործում է ոլորող մոմենտի մեկ միավոր: Ի հակադրություն, «2 փուլ միացված» մեթոդը միաժամանակ երկու փուլերն էլ էներգիա է տալիս՝ արտադրելով երկու միավոր ոլորող մոմենտ: Մի ոլորող մոմենտ վեկտորը գործում է ժամը 12-ի դիրքում, իսկ մյուսը՝ 3-ի դիրքում: Երբ այս երկու ոլորող մոմենտային վեկտորները միավորվում են, նրանք ստեղծում են արդյունք վեկտոր 45° անկյան տակ, որի մեծությունը 41,4%-ով ավելի է, քան մեկ վեկտորի մեծությունը: Սա նշանակում է, որ «2 փուլ միացված» մեթոդի օգտագործումը մեզ թույլ է տալիս հասնել քայլի նույն անկյունին, ինչ «1 փուլ միացված» մեթոդը՝ միաժամանակ ապահովելով 41% ավելի մեծ ոլորող մոմենտ:

Հինգ փուլային շարժիչները, սակայն, մի փոքր այլ կերպ են գործում: «2 փուլ միացված» մեթոդը կիրառելու փոխարեն նրանք օգտագործում են «4 փուլ միացված» մեթոդը: Այս մոտեցմամբ, չորս փուլերը միաժամանակ ակտիվանում են ամեն անգամ, երբ շարժիչը քայլ է կատարում:

Արդյունքում հինգ փուլային շարժիչը շահագործման ընթացքում հետևում է 10 քայլ էլեկտրական հաջորդականությանը:

1-2 փուլ միացված (կես քայլ)

'1-2 փուլերը միացված' մեթոդը, որը նաև հայտնի է որպես կես քայլ, համատեղում է նախորդ երկու մեթոդների սկզբունքները: Այս մոտեցման դեպքում մենք նախ ակտիվացնում ենք A փուլը՝ առաջացնելով ռոտորի հավասարեցում: Մինչդեռ A փուլը եռանդուն պահելով, մենք այնուհետև ակտիվացնում ենք B փուլը: Այս պահին ռոտորը հավասարապես ձգվում է երկու բևեռներով և հարթվում է մեջտեղում, որի արդյունքում պտտվում է 45° (կամ 0,9°): Հաջորդը, մենք անջատում ենք A փուլը, մինչդեռ շարունակում ենք ակտիվացնել B փուլը, թույլ տալով, որ շարժիչը եւս մեկ քայլ կատարի: Այս գործընթացը շարունակվում է, փոխարինելով էներգիան մեկ փուլով և երկու փուլով: Դրանով մենք արդյունավետորեն կրճատում ենք քայլի անկյունը կիսով չափ, ինչը օգնում է նվազեցնել թրթռումները:

5 փուլային շարժիչի համար մենք օգտագործում ենք նմանատիպ ռազմավարություն՝ փոփոխելով 4 փուլերը միացված և 5 փուլերը:

Կես քայլ ռեժիմը բաղկացած է ութ քայլից բաղկացած էլեկտրական հաջորդականությունից: «4-5 փուլ միացված» մեթոդով հնգաֆազ շարժիչի դեպքում շարժիչն անցնում է 20 քայլ էլեկտրական հաջորդականությամբ:

Microstep

(Անհրաժեշտության դեպքում կարելի է լրացուցիչ տեղեկություններ ավելացնել microstepping-ի մասին):

Microstepping

Microstepping-ը տեխնիկա է, որն օգտագործվում է փոքր քայլերն էլ ավելի նուրբ դարձնելու համար: Որքան փոքր են քայլերը, այնքան բարձր է լուծաչափը և ավելի լավ շարժիչի թրթռման բնութագրերը: Microstepping-ում փուլը ոչ ամբողջությամբ միացված է, ոչ լրիվ անջատված; փոխարենը մասամբ սնուցվում է: Սինուսային ալիքները կիրառվում են և՛ A, և՛ B փուլերի վրա՝ 90° (կամ 0,9° հինգ փուլով փուլային տարբերությամբ): քայլային շարժիչ ):

Երբ առավելագույն հզորությունը կիրառվում է A փուլի վրա, B փուլը զրոյական է, ինչի հետևանքով ռոտորը համընկնում է A փուլի հետ: A փուլի հոսանքը նվազում է, B փուլի հոսանքն ավելանում է, ինչը թույլ է տալիս ռոտորին փոքր քայլեր կատարել դեպի B փուլ:

Այնուամենայնիվ, microstepping-ը ներկայացնում է որոշ մարտահրավերներ, որոնք հիմնականում վերաբերում են ճշգրտությանը և ոլորող մոմենտին: Քանի որ փուլերը միայն մասամբ են սնուցվում, շարժիչը սովորաբար ունենում է մոտ 30% մոմենտ մոմենտի նվազում: Բացի այդ, քանի որ քայլերի միջև ոլորող մոմենտների տարբերությունը նվազագույն է, շարժիչը կարող է պայքարել բեռը հաղթահարելու համար, ինչը կարող է հանգեցնել այնպիսի իրավիճակների, երբ շարժիչին հրամայվում է մի քանի քայլ շարժվել, նախքան իրականում շարժվելը: Շատ դեպքերում, կոդավորիչների ինտեգրումն անհրաժեշտ է փակ օղակի համակարգ ստեղծելու համար, թեև դա ավելացնում է ընդհանուր ծախսերը:

Stepper Motor Systems

Open Loop Systems
Փակ հանգույց Systems
Servo Systems

Բացեք հանգույցը

Քայլային շարժիչները սովորաբար նախագծված են որպես բաց հանգույց համակարգեր: Այս կոնֆիգուրացիայում իմպուլսային գեներատորը իմպուլսներ է ուղարկում փուլային հաջորդականության միացում: Ֆազերի հաջորդականությունը որոշում է, թե որ փուլերը պետք է միացվեն կամ անջատվեն, ինչպես նախկինում նկարագրված էր ամբողջական և կես քայլ մեթոդներում: Sequencer-ը կառավարում է բարձր հզորության FET-ները՝ շարժիչն ակտիվացնելու համար:

Այնուամենայնիվ, բաց հանգույցի համակարգում չկա դիրքի ստուգում, ինչը նշանակում է, որ ոչ մի միջոց չկա հաստատելու, թե արդյոք շարժիչը կատարել է հրամայված շարժումը:

Փակ օղակ

Փակ օղակի համակարգի ներդրման ամենատարածված մեթոդներից մեկը կրկնակի լիսեռ շարժիչի հետևի լիսեռին կոդավորիչ ավելացնելն է: Կոդավորիչը բաղկացած է բարակ սկավառակից, որը նշված է գծերով, որը պտտվում է հաղորդիչի և ստացողի միջև: Ամեն անգամ, երբ գիծն անցնում է այս երկու բաղադրիչների միջև, այն առաջացնում է իմպուլս ազդանշանային գծերի վրա:

Այս ելքային իմպուլսներն այնուհետև վերադարձվում են վերահսկիչին, որը պահում է դրանց քանակը: Սովորաբար, շարժման վերջում վերահսկիչը համեմատում է վարորդին ուղարկված իմպուլսների քանակը կոդավորիչից ստացված իմպուլսների քանակի հետ: Կատարվում է հատուկ ռեժիմ, որի միջոցով, եթե երկու թվերը տարբերվում են, համակարգը հարմարվում է անհամապատասխանությունը շտկելու համար: Եթե ​​հաշվարկները համընկնում են, դա ցույց է տալիս, որ ոչ մի սխալ տեղի չի ունեցել, և շարժումը կարող է սահուն շարունակվել:

Փակ հանգույց համակարգերի թերությունները

Փակ օղակի համակարգը ունի երկու հիմնական թերություն՝ ծախսեր (և բարդություն) և արձագանքման ժամանակ: Կոդավորիչի ընդգրկումը ավելացնում է համակարգի ընդհանուր ծախսերը, ինչպես նաև վերահսկիչի ավելի կատարելագործվածությունը, ինչը նպաստում է ընդհանուր արժեքին: Բացի այդ, քանի որ ուղղումները կատարվում են միայն շարժման վերջում, դա կարող է ուշացումներ առաջացնել համակարգում՝ պոտենցիալ դանդաղեցնելով արձագանքման ժամանակը:

Սերվո համակարգ

Փակ օղակի ստեպպեր համակարգերի այլընտրանքը սերվո համակարգն է: Սերվո համակարգերը սովորաբար օգտագործում են ցածր բևեռների քանակով շարժիչներ, որոնք թույլ են տալիս բարձր արագություն կատարել, բայց չունեն բնորոշ դիրքավորման հնարավորություն: Սերվոն դիրքային սարքի վերածելու համար անհրաժեշտ են հետադարձ կապի մեխանիզմներ՝ հաճախ օգտագործելով կոդավորիչ կամ լուծիչ՝ կառավարման օղակների հետ միասին:

Սերվո համակարգում շարժիչն ակտիվանում և անջատվում է այնքան ժամանակ, մինչև լուծիչը ցույց տա, որ նշված դիրքը հասել է: Օրինակ, եթե servo-ին հանձնարարված է շարժել 100 պտույտ, այն սկսվում է լուծիչի զրոյից: Շարժիչը աշխատում է այնքան ժամանակ, մինչև լուծիչի քանակը հասնի 100 պտույտի, այդ պահին այն անջատվում է: Եթե ​​կա որևէ դիրքային տեղաշարժ, շարժիչը նորից ակտիվանում է դիրքը շտկելու համար:

Սերվոյի արձագանքը դիրքային սխալներին ազդում է շահույթի կարգավորումից: Բարձր շահույթի կարգավորումը թույլ է տալիս շարժիչին արագ արձագանքել սխալի փոփոխություններին, մինչդեռ ցածր շահույթի կարգավորումը հանգեցնում է ավելի դանդաղ արձագանքի: Այնուամենայնիվ, շահույթի կարգավորումները կարգավորելը կարող է ժամանակի հետաձգումներ մտցնել շարժման կառավարման համակարգում՝ ազդելով ընդհանուր աշխատանքի վրա:

AlphaStep փակ հանգույց Stepper Motor Systems

AlphaStep-ը BesFoc-ի նորարարությունն է քայլային շարժիչի  լուծում, որն ունի ինտեգրված լուծիչ, որն առաջարկում է իրական ժամանակի դիրքի հետադարձ կապ: Այս դիզայնը երաշխավորում է, որ ռոտորի ճշգրիտ դիրքը միշտ հայտնի է, ինչը մեծացնում է համակարգի ճշգրտությունն ու հուսալիությունը:

AlphaStep փակ հանգույց Stepper Motor Systems

AlphaStep դրայվերն ունի մուտքային հաշվիչ, որը հետևում է սկավառակ ուղարկվող բոլոր իմպուլսներին: Միաժամանակ, լուծիչից հետադարձ կապն ուղղվում է դեպի ռոտորի դիրքի հաշվիչ, ինչը թույլ է տալիս շարունակական մոնիտորինգ իրականացնել ռոտորի դիրքի վրա: Ցանկացած անհամապատասխանություն գրանցվում է շեղումների հաշվիչում:

Սովորաբար, շարժիչը գործում է բաց օղակի ռեժիմում՝ առաջացնելով ոլորող մոմենտների վեկտորներ, որոնց հետևում է շարժիչը: Այնուամենայնիվ, եթե շեղման հաշվիչը ցույց է տալիս ±1,8°-ից ավելի անհամապատասխանություն, ապա փուլային հաջորդականիչը ակտիվացնում է ոլորող մոմենտների վեկտորը ոլորող մոմենտ տեղաշարժի կորի վերին հատվածում: Սա ստեղծում է առավելագույն ոլորող մոմենտ ռոտորը վերադասավորելու և այն սինխրոնիզմի մեջ բերելու համար: Եթե ​​շարժիչն անջատված է մի քանի քայլով, ապա հաջորդող սարքը ակտիվացնում է ոլորող մոմենտների մի քանի վեկտորներ ոլորող մոմենտների տեղաշարժի կորի բարձր ծայրում: Վարորդը կարող է կարգավորել ծանրաբեռնվածության պայմանները մինչև 5 վայրկյան; եթե այն չի կարողանում վերականգնել սինխրոնիզմը այս ժամկետում, ապա անսարքություն է գործարկվում, և ազդանշան է տրվում:

AlphaStep համակարգի ուշագրավ առանձնահատկությունը ցանկացած բաց թողնված քայլերի համար իրական ժամանակում ուղղումներ անելու կարողությունն է: Ի տարբերություն ավանդական համակարգերի, որոնք սպասում են քայլի ավարտին՝ սխալները շտկելու համար, AlphaStep վարորդը ուղղիչ գործողություն է կատարում հենց որ ռոտորն ընկնում է 1,8° միջակայքից դուրս: Երբ ռոտորը վերադառնում է այս սահմանի մեջ, վարորդը վերադառնում է բաց օղակի ռեժիմին և վերսկսում է համապատասխան փուլային էներգիան:

Ուղեկցող գրաֆիկը ցույց է տալիս ոլորող մոմենտների տեղաշարժի կորը՝ ընդգծելով համակարգի գործառնական ռեժիմները՝ բաց հանգույց և փակ հանգույց: Մեծ ոլորող մոմենտ տեղաշարժի կորը ներկայացնում է մեկ փուլով առաջացող ոլորող մոմենտը, որը հասնում է առավելագույն ոլորող մոմենտին, երբ ռոտորի դիրքը շեղվում է 1,8°-ով: Քայլը կարող է բաց թողնել միայն այն դեպքում, եթե ռոտորը գերազանցում է ավելի քան 3,6 °: Քանի որ վարորդը վերահսկում է ոլորող մոմենտային վեկտորը, երբ շեղումը գերազանցում է 1,8°-ը, շարժիչը դժվար թե քայլերը բաց թողնի, քանի դեռ 5 վայրկյանից ավելի ծանրաբեռնվածություն չի առաջացել:

AlphaStep-ի քայլի ճշգրտությունը

Շատերը սխալմամբ կարծում են, որ AlphaStep շարժիչի քայլի ճշգրտությունը ±1,8° է: Իրականում AlphaStep-ն ունի 5 աղեղային րոպեի (0,083°) քայլի ճշգրտություն: Վարորդը կառավարում է ոլորող մոմենտների վեկտորները, երբ ռոտորը գտնվում է 1,8° միջակայքից դուրս: Երբ ռոտորն ընկնում է այս միջակայքում, ռոտորի ատամները ճշգրտորեն համընկնում են ստեղծվող ոլորող մոմենտով վեկտորի հետ: AlphaStep-ն ապահովում է, որ ճիշտ ատամը համընկնում է ակտիվ ոլորող մոմենտով վեկտորի հետ:

AlphaStep շարքը գալիս է տարբեր տարբերակներով: BesFoc-ն առաջարկում է ինչպես կլոր լիսեռով, այնպես էլ փոխանցման տուփով մոդելներ՝ փոխանցման մի քանի գործակիցներով՝ կա՛մ լուծաչափը և ոլորող մոմենտը բարձրացնելու կամ արտացոլված իներցիան նվազագույնի հասցնելու համար: Տարբերակներից շատերը կարող են համալրվել անհաջող մագնիսական արգելակով: Բացի այդ, BesFoc-ը տրամադրում է 24 VDC տարբերակ, որը կոչվում է ASC շարք:

Եզրակացություն

Եզրափակելով, քայլային շարժիչները շատ հարմար են դիրքավորման ծրագրերի համար: Նրանք թույլ են տալիս ճշգրիտ վերահսկել ինչպես հեռավորությունը, այնպես էլ արագությունը՝ պարզապես փոխելով իմպուլսների քանակը և հաճախականությունը: Նրանց բարձր բևեռների քանակը թույլ է տալիս ճշգրտություն, նույնիսկ երբ գործում է բաց հանգույց ռեժիմում: Հատուկ կիրառման համար ճիշտ չափի դեպքում, ա stepper motor-ը չի բաց թողնի քայլերը: Ավելին, քանի որ դրանք չեն պահանջում դիրքային հետադարձ կապ, քայլային շարժիչները ծախսարդյունավետ լուծում են: