Skatījumi: 0 Autors: Vietnes redaktors Publicēšanas laiks: 2025-04-18 Izcelsme: Vietne
A pakāpju motors ir elektromotora veids, kas pārvietojas precīzos, fiksētos soļos, nevis nepārtraukti rotē kā parasts motors. To parasti izmanto lietojumprogrammās, kur nepieciešama precīza pozīcijas kontrole, piemēram, 3D printeros, CNC iekārtās, robotikā un kameru platformās.
Stepper motori ir elektromotoru veids, kas ar ievērojamu precizitāti pārvērš elektrisko enerģiju rotācijas kustībā. Atšķirībā no parastajiem elektromotoriem, kas nodrošina nepārtrauktu rotāciju, pakāpju motori griežas ar diskrētiem soļiem, padarot tos ideāli piemērotus lietojumiem, kuriem nepieciešama precīza pozicionēšana.
Katrs elektroenerģijas impulss, kas no tā vadītāja tiek nosūtīts pakāpju motoram, rada precīzu kustību — katrs impulss atbilst noteiktam solim. Motora rotācijas ātrums tieši korelē ar šo impulsu frekvenci: jo ātrāk impulsi tiek nosūtīti, jo ātrāk griežas.
Viena no galvenajām priekšrocībām Stepper motor s ir to viegli vadāms. Lielākā daļa draiveru darbojas ar 5 voltu impulsiem, kas ir saderīgi ar parastajām integrētajām shēmām. Varat vai nu izveidot ķēdi, lai ģenerētu šos impulsus, vai izmantot impulsu ģeneratoru no tādiem uzņēmumiem kā BesFoc.
Neskatoties uz neregulārajām neprecizitātēm — standarta pakāpju motoru precizitāte ir aptuveni ± 3 loka minūtes (0,05°) — šīs kļūdas neuzkrājas, veicot vairākas darbības. Piemēram, ja standarta pakāpju motors veic vienu soli, tas griezīsies par 1,8° ± 0,05°. Pat pēc miljona soļu kopējā novirze joprojām ir tikai ± 0,05°, padarot tos uzticamus precīzām kustībām lielos attālumos.
Turklāt pakāpju motori ir pazīstami ar savu ātro reakciju un paātrinājumu to zemās rotora inerces dēļ, ļaujot tiem ātri sasniegt lielus ātrumus. Tas padara tos īpaši piemērotus lietojumiem, kuriem nepieciešamas īsas, ātras kustības.
A pakāpju motors darbojas, sadalot pilnu rotāciju vairākos vienādos soļos. Tas izmanto elektromagnētus, lai radītu kustību nelielos, kontrolētos soļos.
Pakāpju motoram ir divas galvenās daļas:
Stators – stacionāra daļa ar spolēm (elektromagnēti).
Rotors - rotējoša daļa, bieži vien magnēts vai izgatavots no dzelzs.
Kad elektriskā strāva plūst caur statora spolēm, tā rada magnētiskos laukus.
Šie lauki piesaista rotoru.
Ieslēdzot un izslēdzot spoles noteiktā secībā, rotoru soli pa solim velk apļveida kustībā.
Katru reizi, kad spole tiek aktivizēta, rotors pārvietojas nelielā leņķī (to sauc par soli).
Piemēram, ja motoram ir 200 soļi vienā apgriezienā, katrs solis pārvieto rotoru par 1,8°.
Motors var griezties uz priekšu vai atpakaļ atkarībā no impulsu secības, kas tiek nosūtītas uz spolēm.
A pakāpju motora vadītājs nosūta elektriskos impulsus uz motora spolēm.
Jo vairāk impulsu, jo vairāk motors griežas.
Mikrokontrolleri (piemēram, Arduino vai Raspberry Pi) var kontrolēt šos draiverus, lai precīzi pārvietotu motoru.
Tālāk esošajā attēlā ir attēlota standarta pakāpju motora sistēma, kas sastāv no vairākiem būtiskiem komponentiem, kas darbojas kopā. Katra elementa veiktspēja ietekmē sistēmas vispārējo funkcionalitāti.
Sistēmas centrā ir dators vai programmējams loģiskais kontrolleris (PLC). Šis komponents darbojas kā smadzenes, kontrolējot ne tikai pakāpju motoru, bet arī visu mašīnu. Tas var veikt dažādus uzdevumus, piemēram, pacelt liftu vai pārvietot konveijera lenti. Atkarībā no nepieciešamās sarežģītības šis kontrolieris var būt no sarežģīta datora vai PLC līdz vienkāršai operatora spiedpogai.
Nākamais ir indeksētājs vai PLC karte, kas paziņo konkrētas instrukcijas stepper motors . Tas ģenerē nepieciešamo impulsu skaitu kustībai un pielāgo impulsu frekvenci, lai kontrolētu motora paātrinājumu, ātrumu un palēninājumu. Indeksētājs var būt atsevišķs bloks, piemēram, BesFoc, vai impulsu ģeneratora karte, kas tiek pievienota PLC. Neatkarīgi no tā formas šis komponents ir ļoti svarīgs motora darbībai.
Motora vadītājs sastāv no četrām galvenajām daļām:
Fāzes vadības loģika: šī loģiskā vienība saņem impulsus no indeksētāja un nosaka, kura motora fāze ir jāaktivizē. Lai nodrošinātu pareizu motora darbību, fāzes jāaktivizē noteiktā secībā.
Loģiskais barošanas avots: tas ir zemsprieguma padeve, kas darbina integrālās shēmas (IC) draiverī un parasti darbojas aptuveni 5 volti, pamatojoties uz mikroshēmu komplektu vai dizainu.
Motora barošanas avots: šis avots nodrošina motora darbināšanai nepieciešamo spriegumu, parasti aptuveni 24 V līdzstrāvas, lai gan atkarībā no lietojuma tas var būt lielāks.
Jaudas pastiprinātājs: Šis komponents sastāv no tranzistoriem, kas nodrošina strāvas plūsmu caur motora fāzēm. Šie tranzistori tiek ieslēgti un izslēgti pareizā secībā, lai atvieglotu motora kustību.
Visbeidzot, visas šīs sastāvdaļas darbojas kopā, lai pārvietotu slodzi, kas var būt skrūve, disks vai konveijera lente atkarībā no konkrētā pielietojuma.
Ir trīs galvenie soļu motoru veidi:
Šiem motoriem ir zobi uz rotora un statora, bet tie neietver pastāvīgo magnētu. Rezultātā tiem trūkst aizturoša griezes momenta, kas nozīmē, ka tie nenotur savu pozīciju, kad tiem nav sprieguma.
PM stepper motoriem uz rotora ir pastāvīgais magnēts, bet tiem nav zobu. Lai gan tiem parasti ir mazāka precizitāte soļu leņķos, tie nodrošina aizturošu griezes momentu, ļaujot tiem saglabāt pozīciju, kad strāva ir izslēgta.
BesFoc specializējas tikai hibrīdos pakāpju motors s. Šie motori apvieno pastāvīgo magnētu magnētiskās īpašības ar mainīgas pretestības motoru zobaino konstrukciju. Rotors ir aksiāli magnetizēts, kas nozīmē, ka tipiskā konfigurācijā augšējā puse ir ziemeļpols un apakšējā puse ir dienvidu pols.
Rotors sastāv no diviem zobainiem kausiem, katram ir 50 zobi. Šīs krūzes ir nobīdītas par 3,6°, nodrošinot precīzu novietojumu. Skatoties no augšas, var redzēt, ka zobs uz ziemeļpola kausa sakrīt ar zobu uz dienvidu pola kausa, radot efektīvu zobratu sistēmu.
Hibrīdie pakāpju motori darbojas pēc divfāžu konstrukcijas, un katrā fāzē ir četri stabi, kas atrodas 90° attālumā viens no otra. Katrs stabs fāzē ir uztīts tā, lai stabiem, kas atrodas 180° attālumā viens no otra, būtu vienāda polaritāte, savukārt polaritātes ir pretējas tiem, kas atrodas 90° attālumā viens no otra. Apgriežot strāvu jebkurā fāzē, var mainīt arī attiecīgā statora pola polaritāti, ļaujot motoram pārvērst jebkuru statora polu ziemeļu vai dienvidu polā.
Pakāpju motora rotoram ir 50 zobi ar 7,2° leņķi starp katru zobu. Motoram darbojoties, rotora zobu novietojums ar statora zobiem var atšķirties — to var kompensēt par trīs ceturtdaļām zoba soļa, pusi zoba vai ceturtdaļas zoba. Kad motors pakāpjas, tas, protams, izmanto īsāko ceļu, lai pārkārtotos, kas nozīmē kustību par 1,8° katrā solī (jo 1/4 no 7,2° ir vienāda ar 1,8°).
Griezes moments un precizitāte iekšā pakāpju motoru s ietekmē polu (zobu) skaits. Parasti lielāks polu skaits uzlabo griezes momentu un precizitāti. BesFoc piedāvā 'High Resolution' stepper motorus, kuriem ir uz pusi mazāks zobu solis nekā to standarta modeļiem. Šiem augstas izšķirtspējas rotoriem ir 100 zobi, kā rezultātā starp katru zobu ir 3,6° leņķis. Izmantojot šo iestatījumu, 1/4 zoba soļa kustība atbilst mazākam solim 0,9°.
Rezultātā 'Augstas izšķirtspējas' modeļi nodrošina divkāršu izšķirtspēju nekā standarta motoriem, sasniedzot 400 soļus uz apgriezienu, salīdzinot ar 200 soļiem uz apgriezienu standarta modeļos. Mazāki soļu leņķi arī samazina vibrācijas, jo katrs solis ir mazāk izteikts un pakāpeniskāks.
Zemāk redzamā diagramma parāda 5 fāžu pakāpju motora šķērsgriezumu. Šis motors galvenokārt sastāv no divām galvenajām daļām: statora un rotora. Pats rotors sastāv no trim sastāvdaļām: rotora kauss 1, rotora kauss 2 un pastāvīgs magnēts. Rotors ir magnetizēts aksiālā virzienā; piemēram, ja rotora kauss 1 ir norādīts kā ziemeļpols, rotora kauss 2 būs dienvidu pols.
Statoram ir 10 magnētiskie stabi, katrs aprīkots ar maziem zobiem un atbilstošiem tinumiem. Šie tinumi ir veidoti tā, lai katrs būtu savienots ar tā pretējā pola tinumu. Kad strāva plūst caur tinumu pāri, to savienotie stabi magnetizējas vienā virzienā - vai nu uz ziemeļiem, vai uz dienvidiem.
Katrs pretējais polu pāris veido vienu motora fāzi. Ņemot vērā, ka kopumā ir 10 magnētiskie stabi, šajā 5 fāzē ir piecas atšķirīgas fāzes stepper motors.
Svarīgi, ka katrai rotora kausiņai ir 50 zobi gar to ārējo perimetru. Rotora kausa 1 un rotora kausa 2 zobi ir mehāniski nobīdīti viens no otra par pusi zoba soļa, nodrošinot precīzu izlīdzināšanu un kustību darbības laikā.
Izpratne par ātruma un griezes momenta līknes nolasīšanu ir ļoti svarīga, jo tā sniedz ieskatu par to, ko motors spēj sasniegt. Šīs līknes atspoguļo konkrēta motora veiktspējas raksturlielumus, kad tas ir savienots pārī ar konkrētu draiveri. Kad motors darbojas, tā griezes momenta izvadi ietekmē piedziņas veids un pielietotais spriegums. Rezultātā vienam un tam pašam motoram var būt ievērojami atšķirīgas ātruma un griezes momenta līknes atkarībā no izmantotā vadītāja.
BesFoc nodrošina šīs ātruma un griezes momenta līknes kā atsauci. Ja izmantojat motoru ar draiveri, kuram ir līdzīgi sprieguma un strāvas rādītāji, varat sagaidīt salīdzināmu veiktspēju. Lai iegūtu interaktīvu pieredzi, lūdzu, skatiet tālāk sniegto ātruma un griezes momenta līkni:
Turēšanas griezes moments
Tas ir griezes momenta lielums, ko motors rada miera stāvoklī, nominālajai strāvai plūstot caur tā tinumiem.
Start/Stop reģions
Šajā sadaļā ir norādītas griezes momenta un ātruma vērtības, pie kurām motors var uzreiz iedarbināt, apstāties vai griezties atpakaļgaitā.
Ievilkšanas griezes moments
Šīs ir griezes momenta un ātruma vērtības, kas ļauj motoram iedarbināt, apstāties vai griezties atpakaļgaitā, vienlaikus saglabājot sinhronizāciju ar ievades impulsiem.
Izvilkšanas griezes moments
Tas attiecas uz griezes momenta un ātruma vērtībām, ar kurām motors var darboties bez apstāšanās, saglabājot sinhronizāciju ar ievades fāzēm. Tas atspoguļo maksimālo griezes momentu, ko motors var nodrošināt darbības laikā.
Maksimālais starta ātrums
Šis ir lielākais ātrums, ar kādu motors var sākt darboties, ja nav pieliktas slodzes.
Maksimālais braukšanas ātrums
Tas norāda ātrāko ātrumu, ko motors var sasniegt, darbojoties bez slodzes.
Lai darbotos apgabalā starp ievilkšanas un izvilkšanas griezes momentu, motoram sākotnēji jāsāk iedarbināšanas/apturēšanas zonā. Kad motors sāk darboties, pulsa ātrums tiek pakāpeniski palielināts, līdz tiek sasniegts vēlamais ātrums. Lai apturētu motoru, ātrums tiek samazināts, līdz tas nokrītas zem ievilkšanas griezes momenta līknes.
Griezes moments ir tieši proporcionāls strāvai un vadu apgriezienu skaitam motorā. Lai palielinātu griezes momentu par 20%, arī strāva jāpalielina par aptuveni 20%. Un otrādi, lai samazinātu griezes momentu par 50%, strāva jāsamazina par 50%.
Tomēr magnētiskā piesātinājuma dēļ nav nekāda labuma palielināt strāvu, kas pārsniedz nominālo strāvu divreiz, jo pēc šī punkta turpmāka palielināšana nepalielinās griezes momentu. Darbojoties ar aptuveni desmit reizes lielāku nominālo strāvu, pastāv risks, ka rotors var demagnetizēt.
Visi mūsu motori ir aprīkoti ar B klases izolāciju, kas var izturēt temperatūru līdz 130°C, pirms izolācija sāk noārdīties. Lai nodrošinātu ilgmūžību, mēs iesakām uzturēt temperatūras starpību 30°C no iekšpuses uz ārpusi, kas nozīmē, ka korpusa ārējā temperatūra nedrīkst pārsniegt 100°C.
Induktivitātei ir nozīmīga loma ātrgaitas griezes momenta veiktspējā. Tas izskaidro, kāpēc motori neuzrāda bezgalīgi augstu griezes momentu. Katram motora tinumam ir atšķirīgas induktivitātes un pretestības vērtības. Induktivitāte, ko mēra henrīs, dalīta ar pretestību omos, iegūst laika konstanti (sekundēs). Šī laika konstante norāda, cik ilgs laiks nepieciešams, lai spole sasniegtu 63% no nominālās strāvas. Piemēram, ja motora jauda ir 1 ampēra, pēc vienas laika konstantes spole sasniegs aptuveni 0,63 ampēri. Lai spole sasniegtu pilnu strāvu (1 amp), parasti ir vajadzīgas apmēram četras līdz piecas laika konstantes. Tā kā griezes moments ir proporcionāls strāvai, ja strāva sasniedz tikai 63%, motors pēc vienas laika konstantes radīs aptuveni 63% no tā maksimālā griezes momenta.
Pie maziem apgriezieniem šī strāvas uzkrāšanās aizkavēšanās nav problēma, jo strāva var ātri iekļūt un iziet no spoles, ļaujot motoram nodrošināt tā nominālo griezes momentu. Tomēr lielā ātrumā strāva nevar pietiekami ātri palielināties, pirms tiek pārslēgta nākamā fāze, kā rezultātā samazinās griezes moments.
Vadītāja spriegums būtiski ietekmē a ātrgaitas veiktspēju stepper motors . Lielāka piedziņas sprieguma attiecība pret motora spriegumu uzlabo ātrgaitas iespējas. Tas ir tāpēc, ka paaugstināts spriegums ļauj strāvai ieplūst tinumos ātrāk nekā iepriekš apspriestais 63% slieksnis.
Kad pakāpju motors pāriet no viena soļa uz nākamo, rotors neapstājas uzreiz mērķa pozīcijā. Tā vietā tas pārvietojas garām galīgajai pozīcijai, pēc tam tiek atvilkts atpakaļ, pārspējot pretējā virzienā, un turpina svārstīties uz priekšu un atpakaļ, līdz beidzot apstājas. Šī parādība, ko dēvē par 'zvanīšanu', notiek katrā motora darbībā (skatiet tālāk redzamo interaktīvo diagrammu). Līdzīgi kā gumijas vadu, rotora impulss to nes pāri apstāšanās punktam, izraisot tam 'atlēcienu', pirms nostājas miera stāvoklī. Tomēr daudzos gadījumos motoram tiek dots norādījums pāriet uz nākamo darbību, pirms tas ir pilnībā apstājies.
Tālāk esošie grafiki ilustrē pakāpju motora zvana uzvedību dažādos slodzes apstākļos. Kad motors ir izkrauts, tas uzrāda ievērojamu zvana signālu, kas nozīmē paaugstinātu vibrāciju. Šī pārmērīgā vibrācija var izraisīt motora apstāšanos, kad tas ir vai nu noslogots, vai viegli noslogots, jo tas var zaudēt sinhronizāciju. Tāpēc ir svarīgi vienmēr pārbaudīt a pakāpju motors ar atbilstošu slodzi.
Pārējie divi grafiki parāda motora veiktspēju, kad tas ir noslogots. Pareiza motora noslogošana palīdz stabilizēt tā darbību un samazināt vibrāciju. Ideālā gadījumā slodzei vajadzētu būt no 30% līdz 70% no motora maksimālā griezes momenta. Turklāt slodzes inerces attiecībai pret rotoru jābūt no 1:1 līdz 10:1. Īsākām un ātrākām kustībām vēlams, lai šī attiecība būtu tuvāka 1:1 līdz 3:1.
BesFoc lietojumprogrammu speciālisti un inženieri ir pieejami, lai palīdzētu noteikt pareizu motora izmēru.
A pakāpju motors piedzīvos ievērojami paaugstinātas vibrācijas, kad ievades impulsa frekvence sakrīt ar tā dabisko frekvenci, kas ir pazīstama kā rezonanse. Tas bieži notiek aptuveni 200 Hz. Rezonansē rotora pārtēriņš un zemstrāvums ir ievērojami pastiprināts, palielinot soļu izlaišanas iespējamību. Lai gan īpašā rezonanses frekvence var mainīties atkarībā no slodzes inerces, tā parasti svārstās ap 200 Hz.
Divfāžu pakāpju motori var palaist garām soļus tikai četrās grupās. Ja pamanāt soļu zudumu, kas atkārtojas ar četriem, tas norāda, ka vibrācijas dēļ motors zaudē sinhronizāciju vai ka slodze var būt pārmērīga. Un otrādi, ja nokavētie soļi nav reizināti ar četriem, ir spēcīga norāde, ka impulsu skaits ir nepareizs vai elektriskais troksnis ietekmē veiktspēju.
Vairākas stratēģijas var palīdzēt mazināt rezonanses efektus. Vienkāršākā pieeja ir pilnībā izvairīties no darbības ar rezonanses ātrumu. Tā kā 200 Hz atbilst aptuveni 60 RPM 2 fāžu motoram, tas nav īpaši liels ātrums. Lielākā daļa soļu motoru maksimālais palaišanas ātrums ir aptuveni 1000 impulsi sekundē (pps). Tāpēc daudzos gadījumos jūs varat sākt motora darbību ar ātrumu, kas ir lielāks par rezonanses frekvenci.
Ja nepieciešams iedarbināt motoru ar ātrumu, kas ir zem rezonanses frekvences, ir svarīgi ātri paātrināt rezonanses diapazonu, lai samazinātu vibrācijas ietekmi.
Vēl viens efektīvs risinājums ir izmantot mazāku pakāpiena leņķi. Lielāki soļu leņķi parasti rada lielāku pārsniegumu un zemu. Ja motoram ir jābrauc īss attālums, tas neradīs pietiekami daudz spēka (griezes momenta), lai ievērojami pārsniegtu. Samazinot soļa leņķi, motors piedzīvo mazāku vibrāciju. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc pussoļu un mikrosoļu paņēmieni ir tik efektīvi, lai samazinātu vibrācijas.
Noteikti izvēlieties motoru, pamatojoties uz slodzes prasībām. Pareizs motora izmērs var uzlabot vispārējo veiktspēju.
Amortizatori ir vēl viena iespēja, kas jāapsver. Šīs ierīces var uzstādīt uz motora aizmugures vārpstas, lai absorbētu daļu vibrācijas enerģijas, palīdzot izlīdzināt vibrācijas motora darbību rentablā veidā.
Salīdzinoši jauns sasniegums pakāpju motora tehnoloģija ir 5 fāžu pakāpju motors. Visievērojamākā atšķirība starp 2 fāžu un 5 fāžu motoriem (skatiet interaktīvo diagrammu zemāk) ir statora polu skaits: 2 fāžu motoriem ir 8 stabi (4 katrā fāzē), savukārt 5 fāžu motoriem ir 10 stabi (2 katrā fāzē). Rotora konstrukcija ir līdzīga 2 fāžu motora konstrukcijai.
2 fāžu motorā katra fāze pārvieto rotoru par 1/4 zoba soli, savukārt 5 fāžu motorā rotors pārvieto 1/10 no zoba soļa, pateicoties tā konstrukcijai. Ar zobu soli 7,2°, 5 fāžu motora soļa leņķis kļūst par 0,72°. Šī konstrukcija ļauj 5 fāžu motoram sasniegt 500 soļus vienā apgriezienā, salīdzinot ar 2 fāžu motora 200 soļiem vienā apgriezienā, nodrošinot izšķirtspēju, kas ir 2,5 reizes lielāka nekā 2 fāžu motoram.
Augstāka izšķirtspēja nodrošina mazāku pakāpiena leņķi, kas ievērojami samazina vibrāciju. Tā kā 5 fāžu motora soļu leņķis ir 2,5 reizes mazāks nekā 2 fāžu motoram, tas piedzīvo daudz mazāku zvana signālu un vibrāciju. Abos motoru tipos rotoram ir jāpārsniedz vai jāsamazina par vairāk nekā 3,6°, lai nokavētu soļus. Ar 5-fāzu motora soļa leņķi tikai 0,72°, ir gandrīz neiespējami, ka motors pārsniegs vai nesasniegs šādu robežu, kā rezultātā ir ļoti maza iespēja zaudēt sinhronizāciju.
Ir četras galvenās piedziņas metodes pakāpju motors s:
Wave Drive (pilns solis)
2 fāzes ieslēgtas (pilns solis)
1–2 fāzes ieslēgtas (pussolis)
Microstep
Zemāk redzamajā diagrammā viļņu piedziņas metode ir vienkāršota, lai ilustrētu tās principus. Katrs 90° pagrieziens, kas attēlots attēlā, attēlo 1,8° rotora rotāciju reālā motorā.
Viļņu piedziņas metodē, kas pazīstama arī kā 1-fāzes IESLĒGŠANAS metode, vienlaikus tiek darbināta tikai viena fāze. Kad A fāze ir aktivizēta, tā izveido dienvidu polu, kas piesaista rotora ziemeļpolu. Pēc tam A fāze tiek izslēgta un B fāze tiek ieslēgta, liekot rotoram griezties par 90° (1,8°), un šis process turpinās, katrai fāzei tiekot atsevišķi barota.
Viļņu piedziņa darbojas ar četrpakāpju elektrisko secību, lai pagrieztu motoru.
Izmantojot '2 fāzes ieslēgtas' piedziņas metodi, abas motora fāzes tiek nepārtraukti barotas.
Kā parādīts zemāk, katrs 90° pagrieziens atbilst 1,8° rotora rotācijai. Kad gan A, gan B fāze tiek darbināta kā dienvidu pols, rotora ziemeļpols tiek vienādi piesaistīts abiem poliem, izraisot tā izlīdzināšanos tieši vidū. Secībai progresējot un fāzēm aktivizējoties, rotors griezīsies, lai saglabātu izlīdzinājumu starp diviem barotajiem poliem.
Metode '2 fāzes ieslēgta' darbojas, izmantojot četrpakāpju elektrisko secību, lai pagrieztu motoru.
BesFoc standarta 2 fāžu un 2 fāžu M tipa motori izmanto šo '2 Phases On' piedziņas metodi.
Metodes '2 fāzes ieslēgts' galvenā priekšrocība salīdzinājumā ar metodi '1 fāze ieslēgta' ir griezes moments. Izmantojot '1 Phase On' metodi, vienlaikus tiek aktivizēta tikai viena fāze, kā rezultātā uz rotoru iedarbojas viena griezes momenta vienība. Turpretim '2 fāzes ieslēgtas' metode vienlaikus iedarbina abas fāzes, radot divas griezes momenta vienības. Viens griezes momenta vektors darbojas pulksten 12 pozīcijā, bet otrs pulksten 3 pozīcijā. Kad šie divi griezes momenta vektori tiek apvienoti, tie rada rezultējošo vektoru 45° leņķī ar lielumu, kas ir par 41,4% lielāks nekā vienam vektoram. Tas nozīmē, ka, izmantojot metodi '2 fāzes ieslēgts', mēs varam sasniegt tādu pašu soļa leņķi kā '1 fāze ieslēgta' metode, vienlaikus nodrošinot par 41% lielāku griezes momentu.
Tomēr piecu fāžu motori darbojas nedaudz atšķirīgi. Tā vietā, lai izmantotu metodi '2 fāzes ieslēgtas', viņi izmanto metodi '4 fāzes ieslēgtas'. Šajā pieejā četras no fāzēm tiek aktivizētas vienlaikus katru reizi, kad motors veic kādu soli.
Rezultātā piecu fāžu motors darbības laikā ievēro 10 pakāpju elektrisko secību.
Metode '1-2 Phases On', kas pazīstama arī kā puse soļu, apvieno iepriekšējo divu metožu principus. Šajā pieejā mēs vispirms aktivizējam A fāzi, izraisot rotora izlīdzināšanos. Turot strāvu A fāzei, mēs aktivizējam B fāzi. Šajā brīdī rotors tiek vienādi piesaistīts abiem poliem un izlīdzinās pa vidu, kā rezultātā rodas 45° (vai 0,9°) rotācija. Pēc tam mēs izslēdzam A fāzi, vienlaikus turpinot aktivizēt B fāzi, ļaujot motoram spert vēl vienu soli. Šis process turpinās, pārmaiņus aktivizējot vienu fāzi un divas fāzes. To darot, mēs efektīvi samazinām pakāpiena leņķi uz pusēm, kas palīdz samazināt vibrācijas.
5 fāžu motoram mēs izmantojam līdzīgu stratēģiju, pārmaiņus ieslēdzot 4 fāzes un 5 fāzes.
Puspakāpju režīms sastāv no astoņu soļu elektriskās secības. Piecfāzu motora gadījumā, izmantojot '4-5 Phases On' metodi, motors iziet 20 pakāpju elektrisko secību.
(Ja nepieciešams, var pievienot plašāku informāciju par mikropakāpienu.)
Mikrostepings ir paņēmiens, ko izmanto, lai padarītu mazākus soļus vēl smalkākus. Jo mazāki soļi, jo augstāka izšķirtspēja un labāki motora vibrācijas raksturlielumi. Mikropakāpju režīmā fāze nav ne pilnībā ieslēgta, ne pilnībā izslēgta; tā vietā tas ir daļēji barots. Sinusoidālie viļņi tiek piemēroti gan A, gan B fāzei ar fāžu starpību 90° (vai 0,9° piecās fāzēs). pakāpju motors ).
Kad A fāzei tiek pielietota maksimālā jauda, fāze B ir uz nulles, izraisot rotora izlīdzināšanos ar fāzi A. Samazinoties strāvai uz fāzi A, palielinās strāva uz fāzi B, ļaujot rotoram spert nelielus soļus virzienā uz fāzi B. Šis process turpinās, strāvai cirkulējot starp abām fāzēm, radot vienmērīgu mikropakāpju kustību.
Tomēr mikropakāpju izmantošana rada dažas problēmas, galvenokārt attiecībā uz precizitāti un griezes momentu. Tā kā fāzes ir tikai daļēji barotas, motors parasti piedzīvo griezes momenta samazināšanos par aptuveni 30%. Turklāt, tā kā griezes momenta starpība starp soļiem ir minimāla, motoram var rasties grūtības pārvarēt slodzi, kas var izraisīt situācijas, kad motoram tiek pavēlēts pārvietoties vairākas darbības, pirms tas faktiski sāk kustēties. Daudzos gadījumos kodētāju iekļaušana ir nepieciešama, lai izveidotu slēgta cikla sistēmu, lai gan tas palielina kopējās izmaksas.
Atvērtā cikla sistēmas
Slēgtā cikla sistēmas
Servo sistēmas
pakāpju motori parasti tiek veidoti kā atvērtas cilpas sistēmas. Šajā konfigurācijā impulsu ģenerators nosūta impulsus uz fāzes secības ķēdi. Fāzu sekvencētājs nosaka, kuras fāzes jāieslēdz vai jāizslēdz, kā aprakstīts iepriekš pilnās un puspakāpes metodēs. Sekvencētājs kontrolē lieljaudas FET, lai aktivizētu motoru.
Tomēr atvērtās cilpas sistēmā netiek pārbaudīta pozīcija, kas nozīmē, ka nav iespējams apstiprināt, vai motors ir izpildījis pavēlēto kustību.
Viena no visizplatītākajām slēgta cikla sistēmas ieviešanas metodēm ir kodētāja pievienošana divvārpstas motora aizmugurējai vārpstai. Kodētājs sastāv no plāna diska, kas apzīmēts ar līnijām, kas rotē starp raidītāju un uztvērēju. Katru reizi, kad līnija iet starp šiem diviem komponentiem, tā ģenerē impulsu uz signāla līnijām.
Šie izejas impulsi pēc tam tiek ievadīti atpakaļ kontrolierim, kas tos uzskaita. Parasti kustības beigās kontrolleris salīdzina vadītājam nosūtīto impulsu skaitu ar impulsu skaitu, kas saņemti no kodētāja. Tiek izpildīta noteikta rutīna, kurā, ja abi skaitļi atšķiras, sistēma pielāgojas, lai novērstu neatbilstību. Ja skaitļi sakrīt, tas norāda, ka nav radusies kļūda, un kustība var turpināties vienmērīgi.
Slēgtā cikla sistēmai ir divi galvenie trūkumi: izmaksas (un sarežģītība) un reakcijas laiks. Kodētāja iekļaušana palielina sistēmas kopējos izdevumus, kā arī palielina kontroliera sarežģītību, kas veicina kopējās izmaksas. Turklāt, tā kā korekcijas tiek veiktas tikai kustības beigās, tas var izraisīt sistēmas aizkavi, kas, iespējams, palēninās reakcijas laiku.
Alternatīva slēgtā cikla stepper sistēmām ir servo sistēma. Servo sistēmās parasti tiek izmantoti motori ar zemu polu skaitu, kas nodrošina ātrgaitas veiktspēju, bet trūkst raksturīgās pozicionēšanas iespējas. Lai pārveidotu servo par pozicionālo ierīci, ir nepieciešami atgriezeniskās saites mehānismi, bieži izmantojot kodētāju vai atrisinātāju kopā ar vadības cilpas.
Servo sistēmā motors tiek aktivizēts un deaktivizēts, līdz atrisinātājs norāda, ka ir sasniegta noteiktā pozīcija. Piemēram, ja servo tiek uzdots pārvietoties par 100 apgriezieniem, tas sākas ar atrisinātāja skaitīšanu pie nulles. Motors darbojas, līdz atrisinātāja skaits sasniedz 100 apgriezienus, un tad tas izslēdzas. Ja notiek pozīcijas maiņa, motors tiek atkārtoti aktivizēts, lai labotu pozīciju.
Servo reakciju uz pozicionēšanas kļūdām ietekmē pastiprinājuma iestatījums. Augsts pastiprinājuma iestatījums ļauj motoram ātri reaģēt uz kļūdu izmaiņām, savukārt zems pastiprinājuma iestatījums rada lēnāku reakciju. Tomēr pastiprinājuma iestatījumu pielāgošana var izraisīt kustības kontroles sistēmas laika aizkavi, kas ietekmē kopējo veiktspēju.
AlphaStep ir BesFoc novatorisks pakāpju motora risinājums, kas ietver integrētu atrisinātāju, kas piedāvā reāllaika pozīcijas atgriezenisko saiti. Šis dizains nodrošina, ka vienmēr ir zināms precīzs rotora novietojums, tādējādi uzlabojot sistēmas precizitāti un uzticamību.
AlphaStep draiverim ir ievades skaitītājs, kas izseko visus impulsus, kas nosūtīti uz disku. Vienlaikus atgriezeniskā saite no atrisinātāja tiek novirzīta uz rotora pozīcijas skaitītāju, kas ļauj nepārtraukti uzraudzīt rotora pozīciju. Visas neatbilstības tiek reģistrētas noviržu skaitītājā.
Parasti motors darbojas atvērtās cilpas režīmā, ģenerējot griezes momenta vektorus, kas motoram jāseko. Tomēr, ja novirzes skaitītājs norāda uz neatbilstību, kas lielāka par ±1,8°, fāzes sekvencētājs aktivizē griezes momenta vektoru griezes momenta nobīdes līknes augšējā daļā. Tas rada maksimālo griezes momentu, lai noregulētu rotoru un atgrieztu to sinhronizācijā. Ja motors ir izslēgts par vairākiem soļiem, sekvencētājs aktivizē vairākus griezes momenta vektorus griezes momenta nobīdes līknes augstākajā galā. Vadītājs var tikt galā ar pārslodzes apstākļiem līdz 5 sekundēm; ja šajā laika posmā neizdodas atjaunot sinhronizāciju, tiek aktivizēta kļūme un tiek izdota trauksme.
Ievērojama AlphaStep sistēmas iezīme ir tās spēja veikt reāllaika korekcijas par jebkuru nokavētu darbību. Atšķirībā no tradicionālajām sistēmām, kas gaida līdz gājiena beigām, lai labotu kļūdas, AlphaStep draiveris veic koriģējošas darbības, tiklīdz rotors nokrīt ārpus 1,8° diapazona. Kad rotors atkal ir šajā robežā, vadītājs atgriežas atvērtās cilpas režīmā un atsāk atbilstošo fāzes ieslēgšanu.
Pievienotais grafiks ilustrē griezes momenta nobīdes līkni, izceļot sistēmas darbības režīmus — atvērto cilpu un slēgto cilpu. Griezes momenta nobīdes līkne atspoguļo vienas fāzes radīto griezes momentu, sasniedzot maksimālo griezes momentu, kad rotora pozīcija novirzās par 1,8°. Soli var nokavēt tikai tad, ja rotors pārsniedz vairāk nekā 3,6°. Tā kā vadītājs pārņem kontroli pār griezes momenta vektoru ikreiz, kad novirze pārsniedz 1,8°, maz ticams, ka motors izlaidīs soļus, ja vien tas nepiedzīvos pārslodzi, kas ilgst vairāk nekā 5 sekundes.
Daudzi cilvēki maldīgi uzskata, ka AlphaStep motora soļu precizitāte ir ±1,8°. Patiesībā AlphaStep soļa precizitāte ir 5 loka minūtes (0,083°). Vadītājs pārvalda griezes momenta vektorus, kad rotors atrodas ārpus 1,8° diapazona. Kad rotors ir šajā diapazonā, rotora zobi precīzi izlīdzinās ar ģenerējamo griezes momenta vektoru. AlphaStep nodrošina, ka pareizais zobs sakrīt ar aktīvo griezes momenta vektoru.
AlphaStep sērijai ir dažādas versijas. BesFoc piedāvā gan apaļas vārpstas, gan pārnesumu modeļus ar vairākiem pārnesumu skaitļiem, lai uzlabotu izšķirtspēju un griezes momentu vai samazinātu atstaroto inerci. Lielāko daļu versiju var aprīkot ar drošu magnētisko bremzi. Turklāt BesFoc nodrošina 24 VDC versiju, ko sauc par ASC sēriju.
Visbeidzot, pakāpju motori ir ļoti piemēroti pozicionēšanas lietojumprogrammām. Tie ļauj precīzi kontrolēt gan attālumu, gan ātrumu, vienkārši mainot impulsu skaitu un frekvenci. To augstais polu skaits nodrošina precizitāti pat tad, ja darbojas atvērtās cilpas režīmā. Ja izmērs ir piemērots konkrētam lietojumam, a stepper motors nepalaidīs garām soļus. Turklāt, tā kā tiem nav nepieciešama pozicionāla atgriezeniskā saite, pakāpju motori ir rentabls risinājums.
