Produsen motor stepper hybrid di Cina - BESFOC

Pengenalan motor stepper

Apa itu motor stepper？

A Motor stepper adalah jenis motor listrik yang bergerak dalam langkah -langkah yang tepat dan tetap daripada terus berputar seperti motor biasa. Ini biasanya digunakan dalam aplikasi di mana kontrol posisi yang tepat diperlukan, seperti printer 3D, mesin CNC, robotika, dan platform kamera.

Stepper Motors adalah jenis motor listrik yang mengubah energi listrik menjadi gerakan rotasi dengan presisi yang luar biasa. Tidak seperti motor listrik biasa, yang memberikan rotasi terus menerus, motor stepper mengubah langkah -langkah diskrit, membuatnya ideal untuk aplikasi yang membutuhkan penentuan posisi yang akurat.

Setiap pulsa listrik yang dikirim ke motor stepper dari pengemudi menghasilkan gerakan yang tepat - masing -masing pulsa sesuai dengan langkah tertentu. Kecepatan di mana motor berputar langsung berkorelasi dengan frekuensi pulsa ini: semakin cepat pulsa dikirim, semakin cepat rotasi.

Salah satu keunggulan utama dari Stepper Motor S adalah kontrolnya yang mudah. Sebagian besar pengemudi beroperasi dengan pulsa 5 volt, kompatibel dengan sirkuit terintegrasi yang umum. Anda dapat merancang sirkuit untuk menghasilkan pulsa ini atau menggunakan generator pulsa dari perusahaan seperti BESFOC.

Meskipun sesekali ketidakakuratannya - motor stepper standar memiliki akurasi sekitar ± 3 menit busur (0,05 °) - kesalahan ini tidak menumpuk dengan beberapa langkah. Misalnya, jika motor stepper standar membuat satu langkah, itu akan memutar 1,8 ° ± 0,05 °. Bahkan setelah sejuta langkah, total penyimpangan masih hanya ± 0,05 °, membuatnya dapat diandalkan untuk pergerakan yang tepat dalam jarak jauh.

Selain itu, motor stepper dikenal karena respons cepat dan akselerasinya karena inersia rotornya yang rendah, memungkinkan mereka untuk mencapai kecepatan tinggi dengan cepat. Ini membuat mereka sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan gerakan pendek dan cepat.

Bagaimana cara kerja motor stepper?

A Stepper Motor bekerja dengan membagi rotasi penuh menjadi sejumlah langkah yang sama. Ini menggunakan elektromagnet untuk membuat gerakan dalam peningkatan kecil yang terkontrol.

1. Di dalam motor stepper

Motor stepper memiliki dua bagian utama:

• Stator - Bagian stasioner dengan kumparan (elektromagnet).

• Rotor - bagian berputar, sering kali magnet atau terbuat dari besi.

2. Gerakan oleh medan magnet

• Ketika arus listrik mengalir melalui kumparan stator, ia menciptakan medan magnet.

• Bidang -bidang ini menarik rotor.

• Dengan menyalakan dan mematikan kumparan dalam urutan tertentu, rotor ditarik selangkah demi selangkah dalam gerakan melingkar.

3. Rotasi langkah demi langkah

• Setiap kali kumparan diberi energi, rotor bergerak dengan sudut kecil (disebut langkah).

• Misalnya, jika motor memiliki 200 langkah per revolusi, setiap langkah menggerakkan rotor 1,8 °.

• Motor dapat berputar ke depan atau ke belakang tergantung pada urutan pulsa yang dikirim ke kumparan.

4. Dikendalikan oleh pengemudi

• A Stepper Motor Driver mengirimkan pulsa listrik ke gulungan motor.

• Semakin banyak pulsa, semakin banyak motor berubah.

• Mikrokontroler (seperti Arduino atau Raspberry Pi) dapat mengontrol driver ini untuk menggerakkan motor dengan tepat.

Sistem Motor Stepper

Ilustrasi di bawah ini menggambarkan sistem motor stepper standar, yang terdiri dari beberapa komponen penting yang bekerja bersama. Kinerja setiap elemen mempengaruhi fungsionalitas keseluruhan sistem.

1. Komputer atau PLC:

Di jantung sistem adalah komputer atau pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC). Komponen ini bertindak sebagai otak, mengendalikan tidak hanya motor stepper tetapi juga seluruh mesin. Ini dapat melakukan berbagai tugas, seperti menaikkan lift atau memindahkan sabuk konveyor. Bergantung pada kompleksitas yang dibutuhkan, pengontrol ini dapat berkisar dari PC atau PLC yang canggih hingga tombol tekan operator sederhana.

2. Kartu Indexer atau PLC:

Berikutnya adalah kartu pengindeks atau PLC, yang mengkomunikasikan instruksi spesifik ke motor stepper . Ini menghasilkan jumlah pulsa yang diperlukan untuk pergerakan dan menyesuaikan frekuensi pulsa untuk mengontrol akselerasi, kecepatan, dan perlambatan motor. Pengindeks dapat menjadi unit mandiri, seperti BESFOC, atau kartu generator pulsa yang dihubungkan ke PLC. Terlepas dari bentuknya, komponen ini sangat penting untuk operasi motor.

3. Pengemudi Motor:

Pengemudi motor terdiri dari empat bagian utama:

• Logika untuk Kontrol Fase: Unit logika ini menerima pulsa dari pengindeks dan menentukan fase motor mana yang harus diaktifkan. Memberi energi pada fase harus mengikuti urutan spesifik untuk memastikan operasi motor yang tepat.

• Catu Daya Logika: Ini adalah pasokan tegangan rendah yang memberi kekuatan pada sirkuit terintegrasi (IC) di dalam pengemudi, biasanya beroperasi sekitar 5 volt, berdasarkan set chip atau desain.

• Catu Daya Motor: Pasokan ini menyediakan tegangan yang diperlukan untuk memberi daya pada motor, biasanya sekitar 24 VDC, meskipun bisa lebih tinggi tergantung pada aplikasi.

• Penguat Daya: Komponen ini terdiri dari transistor yang memungkinkan arus mengalir melalui fase motor. Transistor ini dinyalakan dan dimatikan dalam urutan yang benar untuk memfasilitasi gerakan motor.

4. Muat:

Akhirnya, semua komponen ini bekerja bersama untuk memindahkan beban, yang bisa menjadi sekrup timah, disk, atau sabuk konveyor, tergantung pada aplikasi spesifik.

Jenis motor stepper

Ada tiga jenis motor stepper utama:

Motor Stepper keengganan Variabel (VR)

Motor ini memiliki gigi pada rotor dan stator tetapi tidak termasuk magnet permanen. Akibatnya, mereka tidak memiliki torsi detent, yang berarti mereka tidak memegang posisi mereka ketika tidak diberi energi.

Motor stepper magnet permanen (PM)

PM Stepper Motors memiliki magnet permanen pada rotor tetapi tidak memiliki gigi. Meskipun mereka biasanya menunjukkan lebih sedikit presisi di sudut langkah, mereka memberikan torsi detent, memungkinkan mereka untuk mempertahankan posisi ketika daya dimatikan.

Motor stepper hibrida

Besfoc mengkhususkan diri secara eksklusif dalam hibrida motor stepper s. Motor ini menggabungkan sifat magnetik magnet permanen dengan desain bergigi motor keengganan variabel. Rotor magnetisasi secara aksial, yang berarti bahwa dalam konfigurasi yang khas, bagian atas adalah kutub utara dan bagian bawah adalah kutub selatan.

Rotor terdiri dari dua gelas bergigi, masing -masing memiliki 50 gigi. Cangkir ini diimbangi dengan 3,6 °, memungkinkan untuk posisi yang tepat. Jika dilihat dari atas, Anda dapat melihat bahwa gigi di gelas kutub utara sejajar dengan gigi di gelas kutub selatan, menciptakan sistem gearing yang efektif.

Motor stepper hybrid beroperasi pada konstruksi dua fase, dengan masing-masing fase berisi empat kutub berjarak 90 ° terpisah. Setiap kutub dalam suatu fase adalah luka sedemikian rupa sehingga kutub 180 ° terpisah memiliki polaritas yang sama, sedangkan polaritas berlawanan dengan yang terpisah 90 °. Dengan membalikkan arus dalam fase apa pun, polaritas tiang stator yang sesuai juga dapat dibalik, memungkinkan motor untuk mengubah tiang stator apa pun menjadi kutub utara atau selatan.

Rotor motor stepper memiliki 50 gigi, dengan pitch 7,2 ° di antara setiap gigi. Saat motor beroperasi, penyelarasan gigi rotor dengan gigi stator dapat bervariasi-khususnya, dapat diimbangi dengan tiga perempat pitch gigi, setengah dari pitch gigi, atau seperempat dari pitch gigi. Ketika motor melangkah, secara alami mengambil jalan terpendek untuk menyelaraskan diri, yang diterjemahkan menjadi gerakan 1,8 ° per langkah (karena 1/4 dari 7,2 ° sama dengan 1,8 °).

Torsi dan akurasi Motor stepper dipengaruhi oleh jumlah tiang (gigi). Secara umum, jumlah tiang yang lebih tinggi menyebabkan torsi dan akurasi yang lebih baik. Besfoc menawarkan motor stepper resolusi tinggi ', yang memiliki setengah dari pitch gigi dari model standar mereka. Rotor resolusi tinggi ini memiliki 100 gigi, menghasilkan sudut 3,6 ° di antara setiap gigi. Dengan pengaturan ini, gerakan 1/4 dari pitch gigi sesuai dengan langkah yang lebih kecil 0,9 °.

Akibatnya, model 'resolusi tinggi ' memberikan dua kali lipat resolusi motor standar, mencapai 400 langkah per revolusi dibandingkan dengan 200 langkah per revolusi dalam model standar. Sudut langkah yang lebih kecil juga menyebabkan getaran yang lebih rendah, karena setiap langkah kurang jelas dan lebih bertahap.

Struktur

Diagram di bawah ini menggambarkan penampang motor stepper 5 fase. Motor ini terutama terdiri dari dua bagian utama: stator dan rotor. Rotor itu sendiri terdiri dari tiga komponen: rotor cup 1, rotor cup 2, dan magnet permanen. Rotor magnetisasi dalam arah aksial; Misalnya, jika Rotor Cup 1 ditetapkan sebagai Kutub Utara, Rotor Cup 2 akan menjadi Kutub Selatan.

Stator ini memiliki 10 kutub magnetik, masing -masing dilengkapi dengan gigi kecil dan belitan yang sesuai. Gulungan ini dirancang sedemikian rupa sehingga masing -masing terhubung ke belitan kutub yang berlawanan. Ketika arus mengalir melalui sepasang belitan, kutub mereka menghubungkan magnetisasi ke arah yang sama - baik utara atau selatan.

Setiap pasangan tiang yang berlawanan membentuk satu fase motor. Mengingat bahwa ada 10 kutub magnetik secara total, ini menghasilkan lima fase berbeda dalam 5-fase ini motor stepper.

Yang penting, setiap cangkir rotor memiliki 50 gigi di sepanjang perimeter luarnya. Gigi pada cangkir rotor 1 dan rotor cangkir 2 secara mekanis diimbangi satu sama lain dengan setengah pitch gigi, memungkinkan untuk penyelarasan dan pergerakan yang tepat selama operasi.

Torsi kecepatan

Memahami cara membaca kurva speed-torque sangat penting, karena memberikan wawasan tentang apa yang mampu dicapai motor. Kurva ini mewakili karakteristik kinerja motor tertentu ketika dipasangkan dengan driver tertentu. Setelah motor beroperasi, output torsi dipengaruhi oleh jenis penggerak dan tegangan yang diterapkan. Akibatnya, motor yang sama dapat menunjukkan kurva kecepatan kecepatan yang berbeda secara signifikan tergantung pada pengemudi yang digunakan.

BESFOC menyediakan kurva speed-torque ini sebagai referensi. Jika Anda menggunakan motor dengan driver yang memiliki tegangan dan peringkat arus yang sama, Anda dapat mengharapkan kinerja yang sebanding. Untuk pengalaman interaktif, silakan merujuk ke kurva speed-torque yang disediakan di bawah ini:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Untuk beroperasi di dalam wilayah antara torsi pull-in dan pullout, motor awalnya harus mulai di wilayah start/stop. Ketika motor mulai berjalan, denyut nadi secara bertahap meningkat sampai kecepatan yang diinginkan tercapai. Untuk menghentikan motor, kecepatan kemudian menurun hingga jatuh di bawah kurva torsi pull-in.

Torsi berbanding lurus dengan arus dan jumlah kawat di motor. Untuk meningkatkan torsi sebesar 20%, arus juga harus meningkat sekitar 20%. Sebaliknya, untuk mengurangi torsi sebesar 50%, arus harus dikurangi sebesar 50%.

Namun, karena saturasi magnetik, tidak ada manfaat dalam meningkatkan arus di luar dua kali lipat arus yang dinilai, seperti di luar titik ini, peningkatan lebih lanjut tidak akan meningkatkan torsi. Beroperasi sekitar sepuluh kali lipat arus yang dinilai menimbulkan risiko demagnetisasi rotor.

Semua motor kami dilengkapi dengan isolasi Kelas B, yang dapat menahan suhu hingga 130 ° C sebelum isolasi mulai menurun. Untuk memastikan umur panjang, kami sarankan mempertahankan diferensial suhu 30 ° C dari dalam ke luar, yang berarti suhu kasus eksterior tidak boleh melebihi 100 ° C.

Induktansi memainkan peran penting dalam kinerja torsi berkecepatan tinggi. Ini menjelaskan mengapa motor tidak menunjukkan torsi tingkat tinggi tanpa henti. Setiap belitan motor memiliki nilai induktansi dan resistensi yang berbeda. Induktansi yang diukur dalam Henrys, dibagi dengan resistensi dalam ohm, menghasilkan konstanta waktu (dalam detik). Kali ini konstanta menunjukkan berapa lama kumparan untuk mencapai 63% dari arus pengenalnya. Misalnya, jika motor dinilai untuk 1 amp, setelah satu kali konstan, koil akan mencapai sekitar 0,63 amp. Biasanya dibutuhkan sekitar empat hingga lima konstanta waktu untuk koil untuk mencapai arus penuh (1 amp). Karena torsi sebanding dengan arus, jika arus hanya mencapai 63%, motor akan menghasilkan sekitar 63% dari torsi maksimum setelah satu kali konstan.

Pada kecepatan rendah, keterlambatan dalam penumpukan saat ini tidak menjadi masalah karena arus dapat secara efektif masuk dan keluar dari kumparan dengan cepat, memungkinkan motor untuk memberikan torsi pengenalnya. Namun, pada kecepatan tinggi, arus tidak dapat meningkat cukup cepat sebelum sakelar fase berikutnya, menghasilkan torsi yang berkurang.

Dampak tegangan pengemudi

Tegangan driver secara signifikan mempengaruhi kinerja berkecepatan tinggi dari a motor stepper . Rasio tegangan penggerak yang lebih tinggi terhadap tegangan motor menyebabkan peningkatan kemampuan berkecepatan tinggi. Ini karena tegangan tinggi memungkinkan arus mengalir ke belitan lebih cepat daripada ambang 63% yang dibahas sebelumnya.

Getaran

Ketika motor stepper transisi dari satu langkah ke langkah berikutnya, rotor tidak berhenti secara instan pada posisi target. Sebaliknya, ia bergerak melewati posisi terakhir, kemudian ditarik kembali, melampaui arah yang berlawanan, dan terus berosilasi bolak -balik sampai akhirnya berhenti. Fenomena ini, disebut sebagai 'dering, ' terjadi dengan setiap langkah yang diambil motor (lihat diagram interaktif di bawah). Sama seperti kabel bungee, momentum rotor membawanya melampaui titik pemberhentiannya, menyebabkannya 'Bounce ' sebelum beristirahat saat istirahat. Namun, dalam banyak kasus, motor diinstruksikan untuk pindah ke langkah berikutnya sebelum sepenuhnya berhenti.

Grafik di bawah ini menggambarkan perilaku dering motor stepper di bawah berbagai kondisi pemuatan. Ketika motor diturunkan, ia menunjukkan dering yang signifikan, yang diterjemahkan menjadi peningkatan getaran. Getaran yang berlebihan ini dapat menyebabkan motor macet ketika dibongkar atau dimuat dengan ringan, karena dapat kehilangan sinkronisasi. Oleh karena itu, penting untuk selalu menguji a motor stepper dengan beban yang sesuai.

Dua grafik lainnya menggambarkan kinerja motor saat dimuat. Memuat motor dengan benar membantu menstabilkan operasinya dan mengurangi getaran. Idealnya, beban harus membutuhkan antara 30% hingga 70% dari output torsi maksimum motor. Selain itu, rasio inersia beban terhadap rotor harus jatuh antara 1: 1 dan 10: 1. Untuk gerakan yang lebih pendek dan lebih cepat, lebih baik untuk rasio ini lebih dekat dengan 1: 1 hingga 3: 1.

Bantuan dari Besfoc

Spesialis dan insinyur aplikasi BesFoc tersedia untuk membantu ukuran motor yang tepat.

Resonansi dan getaran

A Stepper Motor akan mengalami peningkatan getaran secara signifikan ketika frekuensi pulsa input bertepatan dengan frekuensi alami, sebuah fenomena yang dikenal sebagai resonansi. Ini sering terjadi sekitar 200 Hz. Pada resonansi, overshooting dan undershooting rotor sangat diperkuat, meningkatkan kemungkinan langkah yang hilang. Sementara frekuensi resonansi spesifik dapat bervariasi dengan inersia beban, biasanya melayang sekitar 200 Hz.

Langkah Kehilangan dalam Motor 2 Fase

Motor stepper 2 fase hanya dapat kehilangan langkah-langkah dalam kelompok empat. Jika Anda melihat kehilangan langkah yang terjadi dalam kelipatan empat, ini menunjukkan bahwa getaran menyebabkan motor kehilangan sinkronisasi atau bahwa beban mungkin berlebihan. Sebaliknya, jika langkah -langkah yang terlewatkan tidak dalam kelipatan empat, ada indikasi kuat bahwa jumlah pulsa salah atau kebisingan listrik mempengaruhi kinerja.

Meringankan resonansi

Beberapa strategi dapat membantu mengurangi efek resonansi. Pendekatan paling sederhana adalah menghindari operasi dengan kecepatan resonansi sama sekali. Karena 200 Hz sesuai dengan sekitar 60 rpm untuk motor 2 fase, ini bukan kecepatan yang sangat tinggi. Paling Stepper Motor S memiliki kecepatan awal maksimum sekitar 1000 pulsa per detik (PPS). Oleh karena itu, dalam banyak kasus, Anda dapat memulai operasi motor dengan kecepatan yang lebih tinggi dari frekuensi resonansi.

Jika Anda perlu memulai motor dengan kecepatan yang berada di bawah frekuensi resonansi, penting untuk mempercepat dengan cepat melalui rentang resonansi untuk meminimalkan efek getaran.

Mengurangi sudut langkah

Solusi efektif lainnya adalah menggunakan sudut langkah yang lebih kecil. Sudut langkah yang lebih besar cenderung menghasilkan overshooting dan undershooting yang lebih besar. Jika motor memiliki jarak pendek untuk bepergian, itu tidak akan menghasilkan gaya (torsi) yang cukup untuk melampaui secara signifikan. Dengan mengurangi sudut langkah, motor mengalami lebih sedikit getaran. Ini adalah salah satu alasan mengapa teknik setengah melangkah dan microstepping sangat efektif dalam mengurangi getaran.

Pastikan untuk memilih motor berdasarkan persyaratan beban. Ukuran motor yang tepat dapat menyebabkan kinerja keseluruhan yang lebih baik.

Menggunakan peredam

Peredam adalah pilihan lain untuk dipertimbangkan. Perangkat ini dapat dipasang di poros belakang motor untuk menyerap sebagian energi getaran, membantu memperlancar pengoperasian motor yang bergetar dengan cara yang hemat biaya.

5-fase stepper motor

Kemajuan yang relatif baru Stepper Motor  Technology adalah motor stepper 5 fase. Perbedaan yang paling nyata antara motor 2-fase dan 5-fase (lihat diagram interaktif di bawah) adalah jumlah kutub stator: motor 2-fase memiliki 8 kutub (4 per fase), sedangkan motor 5 fase menampilkan 10 kutub (2 per fase). Desain rotor mirip dengan motor 2-fase.

Dalam motor 2-fase, setiap fase menggerakkan rotor dengan 1/4 gigi, sementara dalam motor 5 fase, rotor bergerak 1/10 pitch gigi karena desainnya. Dengan pitch gigi 7,2 °, sudut langkah untuk motor 5-fase menjadi 0,72 °. Konstruksi ini memungkinkan motor 5-fase untuk mencapai 500 langkah per revolusi, dibandingkan dengan motor 2 fase 200 langkah per revolusi, memberikan resolusi yang 2,5 kali lebih besar dari motor 2-fase.

Resolusi yang lebih tinggi mengarah ke sudut langkah yang lebih kecil, yang secara signifikan mengurangi getaran. Karena sudut langkah motor 5 fase adalah 2,5 kali lebih kecil dari motor 2-fase, ia mengalami dering dan getaran yang jauh lebih rendah. Pada kedua jenis motor, rotor harus melampaui atau menggantikan lebih dari 3,6 ° untuk kehilangan langkah. Dengan sudut langkah motor 5 fase hanya 0,72 °, hampir mustahil bagi motor untuk melampaui atau menggarisbawahi dengan margin seperti itu, menghasilkan kemungkinan sangat rendah kehilangan sinkronisasi.

Metode drive

Ada empat metode drive primer untuk Stepper Motor S:

1. Wave Drive (Langkah Lengkap)

2. 2 fase pada (langkah penuh)

3. 1-2 Fase pada (setengah langkah)

4. Microstep

Drive gelombang

Dalam diagram di bawah ini, metode penggerak gelombang disederhanakan untuk menggambarkan prinsip -prinsipnya. Setiap belokan 90 ° yang digambarkan dalam ilustrasi mewakili 1,8 ° rotasi rotor dalam motor nyata.

Dalam metode penggerak gelombang, juga dikenal sebagai metode 1-fase pada, hanya satu fase yang diberi energi pada satu waktu. Ketika fase A diaktifkan, ia menciptakan kutub selatan yang menarik kutub utara rotor. Kemudian, fase A dimatikan dan fase B dihidupkan, menyebabkan rotor berputar 90 ° (1,8 °), dan proses ini berlanjut dengan setiap fase diberi energi secara individual.

Drive gelombang beroperasi dengan urutan listrik empat langkah untuk memutar motor.

 

2 fase pada

Dalam metode drive '2 pada ', kedua fase motor terus berenergi.

Seperti diilustrasikan di bawah ini, masing -masing belokan 90 ° sesuai dengan rotasi rotor 1,8 °. Ketika kedua fase A dan B diberi energi sebagai kutub selatan, kutub utara rotor tertarik pada kedua kutub, menyebabkannya menyelaraskan langsung di tengah. Ketika urutan berlangsung dan fase diaktifkan, rotor akan berputar untuk mempertahankan keselarasan antara dua kutub yang berenergi.

Metode '2 fase pada ' beroperasi menggunakan urutan listrik empat langkah untuk memutar motor.

Motor tipe 2 fase 2 fase dan 2 fase M Besfoc menggunakan metode drive '2 pada ' ini.

Keuntungan utama dari metode '2 fase pada ' daripada metode '1 pada ' adalah torsi. Dalam metode '1 fase pada ', hanya satu fase yang diaktifkan pada satu waktu, menghasilkan satu unit torsi yang bekerja pada rotor. Sebaliknya, metode 2 fase pada 'memberi energi pada kedua fase secara bersamaan, menghasilkan dua unit torsi. Satu vektor torsi bertindak pada posisi jam 12 dan yang lainnya pada posisi jam 3. Ketika kedua vektor torsi ini digabungkan, mereka membuat vektor yang dihasilkan pada sudut 45 ° dengan besarnya 41,4% lebih besar dari vektor tunggal. Ini berarti bahwa menggunakan metode '2 fase pada ' memungkinkan kita untuk mencapai sudut langkah yang sama dengan metode '1 fase pada ' sambil memberikan torsi 41% lebih banyak.

Motor lima fase, bagaimanapun, beroperasi agak berbeda. Alih -alih menggunakan metode 2 fase pada ', mereka menggunakan metode ' 4 pada '. Dalam pendekatan ini, empat fase diaktifkan secara bersamaan setiap kali motor mengambil langkah.

Akibatnya, motor lima fase mengikuti urutan listrik 10 langkah selama operasi.

1-2 Fase pada (setengah langkah)

Metode '1-2 pada ', juga dikenal sebagai setengah loncatan, menggabungkan prinsip-prinsip dari dua metode sebelumnya. Dalam pendekatan ini, pertama -tama kami memberi energi pada fase A, menyebabkan rotor menyelaraskan. Sambil menjaga fase A berenergi, kami kemudian mengaktifkan fase B. Pada titik ini, rotor sama -sama tertarik pada kedua kutub dan sejajar di tengah, menghasilkan rotasi 45 ° (atau 0,9 °). Selanjutnya, kami mematikan fase A sambil terus memberi energi pada fase B, memungkinkan motor untuk mengambil langkah lain. Proses ini berlanjut, bergantian antara memberi energi satu fase dan dua fase. Dengan melakukan itu, kami secara efektif memotong sudut langkah menjadi dua, yang membantu mengurangi getaran.

Untuk motor 5 fase, kami menggunakan strategi yang sama dengan bergantian antara 4 fase pada dan 5 fase.

Mode setengah langkah terdiri dari urutan listrik delapan langkah. Dalam kasus motor lima fase menggunakan metode '4-5 pada ', motor melewati urutan listrik 20 langkah.

Microstep

(Informasi lebih lanjut dapat ditambahkan tentang microstepping jika diperlukan.)

Microstepping

Microstepping adalah teknik yang digunakan untuk membuat langkah yang lebih kecil lebih baik. Semakin kecil langkah -langkahnya, semakin tinggi resolusi dan semakin baik karakteristik getaran motor. Dalam microstepping, suatu fase tidak sepenuhnya hidup atau sepenuhnya mati; Sebaliknya, itu sebagian berenergi. Gelombang sinus diterapkan pada fase A dan fase B, dengan perbedaan fase 90 ° (atau 0,9 ° dalam lima fase motor stepper ).

Ketika daya maksimum diterapkan pada fase A, fase B adalah pada nol, menyebabkan rotor untuk menyelaraskan dengan fase A. Ketika arus ke fase A berkurang, arus ke fase B meningkat, memungkinkan rotor untuk mengambil langkah -langkah kecil menuju fase B. Proses ini berlanjut ketika siklus saat ini antara kedua fase, yang menghasilkan gerakan microsrostepping yang halus.

Namun, Microstepping memang menghadirkan beberapa tantangan, terutama mengenai akurasi dan torsi. Karena fase hanya berenergi sebagian, motor biasanya mengalami pengurangan torsi sekitar 30%. Selain itu, karena perbedaan torsi antara langkah -langkah sangat minim, motor mungkin berjuang untuk mengatasi beban, yang dapat mengakibatkan situasi di mana motor diperintahkan untuk bergerak beberapa langkah sebelum benar -benar mulai bergerak. Dalam banyak kasus, menggabungkan enkoder diperlukan untuk membuat sistem loop tertutup, meskipun ini menambah biaya keseluruhan.

Sistem Motor Stepper

Sistem loop terbuka
sistem loop tertutup
sistem servo

Buka Loop

Stepper Motor S biasanya dirancang sebagai sistem loop terbuka. Dalam konfigurasi ini, generator pulsa mengirimkan pulsa ke sirkuit sekuensing fase. Fase Sequencer menentukan fase mana yang harus dihidupkan atau dimatikan, seperti yang dijelaskan sebelumnya dalam metode langkah dan setengah langkah penuh. Sequencer mengontrol FET daya tinggi untuk mengaktifkan motor.

Namun, dalam sistem loop terbuka, tidak ada verifikasi posisi, yang berarti tidak ada cara untuk mengkonfirmasi apakah motor telah mengeksekusi gerakan memerintahkan.

Loop tertutup

Salah satu metode yang paling umum untuk mengimplementasikan sistem loop tertutup adalah dengan menambahkan encoder ke poros belakang motor poros ganda. Encoder terdiri dari cakram tipis yang ditandai dengan garis yang berputar antara pemancar dan penerima. Setiap kali garis berlalu di antara kedua komponen ini, ia menghasilkan pulsa pada garis sinyal.

Pulsa output ini kemudian diumpankan kembali ke controller, yang menjaga penghitungannya. Biasanya, pada akhir gerakan, pengontrol membandingkan jumlah pulsa yang dikirim ke pengemudi dengan jumlah pulsa yang diterima dari enkoder. Rutin spesifik dieksekusi di mana, jika kedua penghitungan berbeda, sistem menyesuaikan untuk memperbaiki perbedaan. Jika jumlah yang cocok, itu menunjukkan bahwa tidak ada kesalahan yang terjadi, dan gerakan dapat berlanjut dengan lancar.

Kekurangan sistem loop tertutup

Sistem loop tertutup hadir dengan dua kelemahan utama: biaya (dan kompleksitas) dan waktu respons. Dimasukkannya enkoder menambah biaya keseluruhan sistem, bersama dengan peningkatan kecanggihan pengontrol, yang berkontribusi terhadap total biaya. Selain itu, karena koreksi hanya dilakukan pada akhir gerakan, ini dapat menimbulkan keterlambatan ke dalam sistem, berpotensi memperlambat waktu respons.

Sistem servo

Alternatif untuk sistem stepper loop tertutup adalah sistem servo. Sistem servo biasanya menggunakan motor dengan jumlah tiang rendah, memungkinkan kinerja berkecepatan tinggi tetapi tidak memiliki kemampuan penentuan posisi yang melekat. Untuk mengubah servo menjadi perangkat posisi, mekanisme umpan balik diperlukan, sering kali menggunakan encoder atau resolver bersama dengan loop kontrol.

Dalam sistem servo, motor diaktifkan dan dinonaktifkan sampai resolver menunjukkan bahwa posisi yang ditentukan telah tercapai. Misalnya, jika servo diinstruksikan untuk memindahkan 100 revolusi, itu dimulai dengan jumlah resolver pada nol. Motor berjalan sampai jumlah resolver mencapai 100 revolusi, di mana ia mati. Jika ada pergeseran posisi, motor diaktifkan kembali untuk memperbaiki posisi.

Respons dari servo terhadap kesalahan posisi dipengaruhi oleh pengaturan gain. Pengaturan gain yang tinggi memungkinkan motor untuk bereaksi dengan cepat terhadap perubahan kesalahan, sementara pengaturan gain rendah menghasilkan respons yang lebih lambat. Namun, penyesuaian pengaturan gain dapat memperkenalkan penundaan waktu ke dalam sistem kontrol gerak, mempengaruhi kinerja keseluruhan.

Alphastep Tertutup Sistem Motor Stepper

Alphastep adalah inovatif Besfoc Stepper Motor  Solution, menampilkan resolver terintegrasi yang menawarkan umpan balik posisi real-time. Desain ini memastikan bahwa posisi yang tepat dari rotor dikenal setiap saat, meningkatkan ketepatan dan keandalan sistem.

Alphastep Tertutup Sistem Motor Stepper

Driver Alphastep menampilkan penghitung input yang melacak semua pulsa yang dikirim ke drive. Secara bersamaan, umpan balik dari resolver diarahkan ke penghitung posisi rotor, memungkinkan pemantauan terus menerus dari posisi rotor. Setiap perbedaan dicatat dalam konter penyimpangan.

Biasanya, motor beroperasi dalam mode loop terbuka, menghasilkan vektor torsi untuk diikuti motor. Namun, jika penghitung penyimpangan menunjukkan perbedaan yang lebih besar dari ± 1,8 °, sequencer fase mengaktifkan vektor torsi di bagian atas kurva perpindahan torsi. Ini menghasilkan torsi maksimum untuk meluruskan kembali rotor dan membawanya kembali ke sinkronisme. Jika motor mati dengan beberapa langkah, sequencer memberi energi beberapa vektor torsi di ujung atas kurva perpindahan torsi. Pengemudi dapat menangani kondisi kelebihan beban hingga 5 detik; Jika gagal mengembalikan sinkronisasi dalam jangka waktu ini, kesalahan dipicu, dan alarm dikeluarkan.

Fitur luar biasa dari sistem Alphastep adalah kemampuannya untuk membuat koreksi waktu nyata untuk setiap langkah yang terlewat. Tidak seperti sistem tradisional yang menunggu sampai akhir gerakan untuk memperbaiki kesalahan apa pun, driver Alphastep mengambil tindakan korektif segera setelah rotor berada di luar kisaran 1,8 °. Setelah rotor kembali dalam batas ini, pengemudi kembali ke mode loop terbuka dan melanjutkan energi fase yang sesuai.

Grafik yang menyertainya menggambarkan kurva perpindahan torsi, menyoroti mode operasional sistem - loop terbuka dan loop tertutup. Kurva perpindahan torsi mewakili torsi yang dihasilkan oleh satu fase, mencapai torsi maksimum ketika posisi rotor menyimpang dengan 1,8 °. Langkah hanya dapat dilewatkan jika rotor melampaui lebih dari 3,6 °. Karena pengemudi mengambil kendali vektor torsi setiap kali penyimpangan melebihi 1,8 °, motor tidak mungkin kehilangan langkah -langkah kecuali mengalami kelebihan beban yang berlangsung lebih dari 5 detik.

Langkah akurasi Alphastep

Banyak orang secara keliru percaya bahwa akurasi langkah motor alphastep adalah ± 1,8 °. Pada kenyataannya, Alphastep memiliki akurasi langkah 5 menit busur (0,083 °). Pengemudi mengelola vektor torsi ketika rotor berada di luar kisaran 1,8 °. Setelah rotor jatuh dalam kisaran ini, gigi rotor sejajar dengan vektor torsi yang dihasilkan. Alphastep memastikan bahwa gigi yang benar sejajar dengan vektor torsi aktif.

Seri Alphastep hadir dalam berbagai versi. BESFOC menawarkan kedua poros bundar dan model yang diarahkan dengan rasio roda gigi berganda untuk meningkatkan resolusi dan torsi atau untuk meminimalkan inersia yang dipantulkan. Sebagian besar versi dapat dilengkapi dengan rem magnetik yang gagal-aman. Selain itu, BESFOC menyediakan versi 24 VDC yang disebut seri ASC.

Kesimpulan

Sebagai kesimpulan, motor stepper sangat cocok untuk aplikasi penentuan posisi. Mereka memungkinkan kontrol yang tepat dari jarak dan kecepatan hanya dengan memvariasikan jumlah dan frekuensi pulsa. Jumlah tiang tinggi mereka memungkinkan akurasi, bahkan ketika beroperasi dalam mode loop terbuka. Jika ukurannya dengan benar untuk aplikasi tertentu, a Stepper Motor tidak akan melewatkan langkah -langkah. Selain itu, karena mereka tidak memerlukan umpan balik posisi, motor stepper adalah solusi yang hemat biaya.