Hybrid pakāpju motoru ražotājs Ķīnā - BesFOC

Pakāpju motora ieviešana

Kas ir pakāpju motors？

Izšķirt Stepper 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 printeri, CNC mašīnas, robotika un kameru platformas.

Pakāpju motori ir elektromotora veids, kas ar ievērojamu precizitāti pārvērš elektrisko enerģiju rotācijas kustībā. Atšķirībā no parastajiem elektromotoriem, kas nodrošina nepārtrauktu rotāciju, pakāpju motori pārvēršas diskrētos soļos, padarot tos ideāli piemērotus lietojumprogrammām, kurām nepieciešama precīza pozicionēšana.

Ikviens elektrības impulss, kas no tā vadītāja nosūtīts uz pakāpiena motoru, rada precīzu kustību - katrs impulss atbilst noteiktam solim. Ātrums, ar kādu motors griežas, tieši korelē ar šo impulsu frekvenci: jo ātrāk tiek nosūtīti impulsi, jo ātrāk rotācija.

Viena no galvenajām priekšrocībām Pašu motors S ir viņu viegla vadība. Lielākā daļa vadītāju darbojas ar 5 voltu impulsiem, kas ir savietojami ar parastajām integrētajām shēmām. Jūs varat vai nu noformēt ķēdi, lai ģenerētu šos impulsus, vai arī izmantot impulsa ģeneratoru no tādiem uzņēmumiem kā BesFoc.

Neskatoties uz neregulārajām neprecizitātēm - standarta pakāpju motoru precizitāte ir aptuveni ± 3 loka minūtes (0,05 °), šīs kļūdas neuzkrājas ar vairākām pakāpēm. Piemēram, ja standarta pakāpes motors veic vienu soli, tas pagriezīsies 1,8 ° ± 0,05 °. Pat pēc miljona soļu kopējā novirze joprojām ir tikai ± 0,05 °, padarot tās uzticamas precīzām kustībām lielos attālumos.

Turklāt pakāpju motori ir pazīstami ar ātru reakciju un paātrinājumu zemās rotora inerces dēļ, ļaujot viņiem ātri sasniegt lielu ātrumu. Tas padara tos īpaši piemērotus lietojumprogrammām, kurām nepieciešama īsa, ātra kustība.

Kā darbojas pakāpiena motors?

Izšķirt Pakāpju motors darbojas, sadalot pilnu rotāciju vairākos vienādos posmos. Tas izmanto elektromagnētus, lai izveidotu kustību mazos, kontrolētos solos.

1. Stepper motora iekšpusē

Pakāpenim motoram ir divas galvenās daļas:

• Stators - stacionārā daļa ar spolēm (elektromagnēti).

• Rotors - rotējošā daļa, bieži magnēts vai izgatavots no dzelzs.

2. Kustība ar magnētiskajiem laukiem

• Kad elektriskā strāva plūst caur statora spolēm, tā rada magnētiskos laukus.

• Šie lauki piesaista rotoru.

• Ieslēdzot spoles ieslēgt un izslēgt noteiktā secībā, rotors tiek soli pa solim apļveida kustībā.

3. Soli pa solim rotācija

• Katru reizi, kad tiek barota spole, rotors pārvietojas ar nelielu leņķi (ko sauc par soli).

• Piemēram, ja motoram ir 200 soļu uz vienu revolūciju, katrs solis pārvieto rotoru 1,8 °.

• Motors var pagriezties uz priekšu vai atpakaļ atkarībā no spolēm nosūtīto impulsu secības.

4. Kontrolē vadītājs

• Izšķirt Pašu motora vadītājs nosūta elektriskos impulsus uz motora spolēm.

• Jo vairāk impulsi, jo vairāk pagriežas motors.

• Mikrokontrolleri (piemēram, Arduino vai Raspberry Pi) var kontrolēt šos draiverus, lai precīzi pārvietotu motoru.

Pakāpju motora sistēma

Zemāk redzamajā ilustrācijā ir attēlota standarta pakāpju motora sistēma, kas sastāv no vairākām būtiskām sastāvdaļām, kas darbojas kopā. Katra elementa veiktspēja ietekmē sistēmas vispārējo funkcionalitāti.

1. Dators vai PLC:

Sistēmas centrā ir dators vai programmējams loģikas kontrolieris (PLC). Šis komponents darbojas kā smadzenes, kontrolējot ne tikai pakāpju motoru, bet arī visu mašīnu. Tas var veikt dažādus uzdevumus, piemēram, lifta pacelšanu vai konveijera lentes pārvietošanu. Atkarībā no nepieciešamās sarežģītības šis kontrolieris var svārstīties no sarežģīta datora vai PLC līdz vienkāršai operatora spiedpogai.

2. Indeksētājs vai PLC karte:

Nākamais ir indeksētājs vai PLC karte, kas paziņo par īpašām instrukcijām pakāpju motors . Tas ģenerē nepieciešamo impulsu skaitu kustībai un pielāgo impulsa frekvenci, lai kontrolētu motora paātrinājumu, ātrumu un palēninājumu. Indeksētājs var būt vai nu patstāvīga vienība, piemēram, BESFOC, vai arī impulsa ģeneratora karte, kas pievienojas PLC. Neatkarīgi no tā formas, šī sastāvdaļa ir būtiska motora darbībai.

3. motora vadītājs:

Motora vadītājs sastāv no četrām galvenajām detaļām:

• Fāzes kontroles loģika: Šī loģiskā vienība saņem impulsus no indeksētāja un nosaka, kura motora fāze ir jāaktivizē. Fāžu aktivizēšanai jāievēro noteikta secība, lai nodrošinātu pareizu motora darbību.

• Loģikas barošanas avots: tas ir zemsprieguma padeve, kas darbina integrētās shēmas (IC) vadītāja iekšienē, parasti darbojoties apmēram 5 volti, pamatojoties uz mikroshēmas komplektu vai dizainu.

• Motora strāvas padeve: Šī barošana nodrošina nepieciešamo spriegumu motora darbināšanai, parasti ap 24 VDC, lai gan tas var būt augstāks atkarībā no lietojumprogrammas.

• Jaudas pastiprinātājs: Šis komponents sastāv no tranzistoriem, kas ļauj strāvai plūst caur motora fāzēm. Šie tranzistori tiek ieslēgti un izslēgti pareizajā secībā, lai atvieglotu motora kustību.

4. slodze:

Visbeidzot, visi šie komponenti darbojas kopā, lai pārvietotu slodzi, kas varētu būt svina skrūve, disks vai konveijera lente atkarībā no konkrētā pielietojuma.

Pakāpju motoru veidi

Ir trīs galvenie pakāpju motoru veidi:

Mainīga nevēlēšanās (VR) pakāpju motori

Šiem motoriem ir zobi uz rotora un statora, bet neietver pastāvīgu magnētu. Tā rezultātā viņiem trūkst aiztures griezes momenta, kas nozīmē, ka viņi netur savu stāvokli, kad nav enerģiski.

Pastāvīgais magnēts (PM) pakāpju motori

PM pakāpju motoriem ir pastāvīgs magnēts uz rotora, bet tiem nav zobu. Lai gan parasti viņiem ir mazāka precizitāte pakāpju leņķos, tie tomēr nodrošina aizturēšanas griezes momentu, ļaujot viņiem saglabāt pozīciju, kad jauda ir izslēgta.

Hibrīdu pakāpju motori

Besfoc specializējas tikai hibrīdā pakāpju motors s. Šie motori apvieno pastāvīgo magnētu magnētiskās īpašības ar mainīgu nevēlēšanās motoru zobainu dizainu. Rotors ir aksiāli magnetizēts, kas nozīmē, ka tipiskā konfigurācijā augšējā puse ir ziemeļpola un apakšējā puse ir dienvidu pols.

Rotors sastāv no divām zobainām krūzītēm, katra no tām ir 50 zobi. Šīs krūzes kompensē par 3,6 °, ļaujot precīzi novietot. Skatoties no augšas, jūs varat redzēt, ka zobs uz Ziemeļpola kausa izlīdzinās ar zobu uz Dienvidpola kausa, izveidojot efektīvu pārnesumu sistēmu.

Hibrīdu pakāpju motori darbojas divfāžu konstrukcijā, un katrā fāzē ir četri stabi, kas atrodas 90 ° attālumā viens no otra. Katrs fāzes stabs ir brūce tā, lai poliem, kas atrodas 180 ° attālumā, ir vienāda polaritāte, savukārt polaritātes ir pretējas šīm 90 ° attālumam. Apgriezot strāvu jebkurā fāzē, var arī mainīt atbilstošā statora pola polaritāti, ļaujot motoram pārveidot jebkuru statora stabu ziemeļu vai dienvidu polā.

Stepper motora rotoram ir 50 zobi ar piķi 7,2 ° starp katru zobu. Tā kā motors darbojas, rotora zobu izlīdzināšana ar statora zobiem var atšķirties-it kā, to var kompensēt ar trīs ceturtdaļu zoba laukuma, pusi zoba piķa vai ceturtdaļu zoba laukuma. Kad motors pakāpjas, tas, protams, ved īsāko ceļu, lai pats sevi izlīdzinātu, kas nozīmē 1,8 ° kustību uz soli (jo 1/4 7,2 ° ir vienāds ar 1,8 °).

Griezes moments un precizitāte Pakāpju motoru S ietekmē stabu skaits (zobi). Parasti lielāks polu skaits noved pie uzlabota griezes momenta un precizitātes. Besfoc piedāvā “augstas izšķirtspējas” pakāpju motorus, kuriem ir puse no to standarta modeļu zobu piķa. Šiem augstas izšķirtspējas rotoriem ir 100 zobi, kā rezultātā starp katru zobu rodas 3,6 ° leņķis. Izmantojot šo iestatījumu, 1/4 zoba laukuma kustība atbilst mazākam 0,9 ° solim.

Rezultātā 'augstas izšķirtspējas ' modeļi nodrošina dubultā standarta motoru izšķirtspēju, sasniedzot 400 soļus uz vienu revolūciju, salīdzinot ar 200 soļiem uz vienu revolūciju standarta modeļos. Mazāki pakāpes leņķi arī noved pie zemākas vibrācijas, jo katrs solis ir mazāk izteikts un pakāpeniskāks.

Struktūra

Zemāk redzamā diagramma parāda 5-fāžu pakāpju motora šķērsgriezumu. Šis motors galvenokārt sastāv no divām galvenajām detaļām: statora un rotora. Pats rotors veido trīs komponenti: Rotor Cup 1, Rotor Cup 2 un pastāvīgs magnēts. Rotors tiek magnetizēts aksiālajā virzienā; Piemēram, ja Rotor Cup 1 tiek apzīmēts kā ziemeļpols, Rotor Cup 2 būs dienvidu pols.

Statoram ir 10 magnētiski stabi, katrs no tiem ir aprīkots ar maziem zobiem un atbilstošiem tinumiem. Šie tinumi ir veidoti tā, lai katrs būtu savienots ar tā pretējā staba tinumu. Kad strāva plūst cauri tinumu pārim, stabi, tie savieno magnetizē tajā pašā virzienā - vai nu ziemeļos, vai uz dienvidiem.

Katrs pretējs polu pāris veido vienu motora fāzi. Ņemot vērā, ka kopumā ir 10 magnētiskie poli, tas rada piecas atšķirīgas fāzes šajā 5 fāzē pakāpju motors.

Svarīgi ir tas, ka katram rotora kausam ir 50 zobi gar to ārējo perimetru. Zobi uz rotora kausa 1 un rotora kausa 2 ir mehāniski kompensēti viens no otra ar pusi zobu piķa, ļaujot darboties precīzi izlīdzināt un kustēties.

Sportiskums

Izpratne par to, kā lasīt ātruma virzītāja līkni, ir ļoti svarīga, jo tā sniedz ieskatu par to, ko motors ir spējīgs sasniegt. Šīs līknes atspoguļo konkrēta motora veiktspējas īpašības, ja tās ir savienotas pārī ar noteiktu vadītāju. Kad motors darbojas, tā griezes momenta izvadi ietekmē piedziņas un pielietotā sprieguma veids. Rezultātā vienam un tam pašam motoram var būt ievērojami atšķirīgas ātruma griezes līknes atkarībā no izmantotā vadītāja.

BESFOC nodrošina šīs ātruma virzītāja līknes kā atsauci. Ja izmantojat motoru ar vadītāju, kuram ir līdzīgi spriegums un strāvas vērtējums, varat sagaidīt salīdzināmu veiktspēju. Lai iegūtu interaktīvu pieredzi, lūdzu, skatiet zemāk sniegtajā ātruma virzītāja līknē:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lai darbotos reģionā starp ievilkšanas un izvilkšanas griezes momentu, motoram sākotnēji jāsāk starta/stop reģionā. Kad motors sāk darboties, impulsa ātrums tiek pakāpeniski palielināts, līdz tiek sasniegts vēlamais ātrums. Lai apturētu motoru, ātrumu samazina, līdz tas nokrīt zem ievilkšanas griezes momenta līknes.

Griezes moments ir tieši proporcionāls strāvai un stieples skaitam pagriezienos motorā. Lai palielinātu griezes momentu par 20%, strāva jāpalielina arī par aptuveni 20%. Un otrādi, lai samazinātu griezes momentu par 50%, strāva jāsamazina par 50%.

Tomēr magnētiskā piesātinājuma dēļ nav nekāda labuma, palielinot strāvu, kas pārsniedz divreiz vairāk novērtēto strāvu, jo pārsniedzot šo punktu, vēl vairāk palielinās griezes momentu. Aptuveni desmit reizes lielāks par vērtēto strāvu rada rotora demagnetizācijas risku.

Visi mūsu motori ir aprīkoti ar B klases izolāciju, kas var izturēt temperatūru līdz 130 ° C, pirms izolācija sāk pasliktināties. Lai nodrošinātu ilgmūžību, mēs iesakām saglabāt temperatūras starpību 30 ° C no iekšpuses uz ārpusi, kas nozīmē, ka ārējā gadījuma temperatūra nedrīkst pārsniegt 100 ° C.

Induktivitātei ir nozīmīga loma ātrgaitas griezes momenta darbībā. Tas izskaidro, kāpēc motoriem nav bezgalīgi augsta griezes momenta līmeņa. Katram motora tinumam ir atšķirīgas induktivitātes un pretestības vērtības. Henrys izmērītā induktivitāte, dalīta ar pretestību omi, rada laika konstanti (sekundēs). Šoreiz konstante norāda, cik ilgs laiks nepieciešams, lai spole sasniegtu 63% no tās nominālās strāvas. Piemēram, ja motors ir novērtēts ar 1 ampēru, pēc vienas laika konstantes spole sasniegs aptuveni 0,63 ampērus. Parasti spolei ir vajadzīgas apmēram četras līdz piecas laika konstantes, lai sasniegtu pilnu strāvu (1 amp). Tā kā griezes moments ir proporcionāls strāvai, ja strāva sasniedz tikai 63%, motors pēc vienas laika konstantes radīs apmēram 63% no tā maksimālā griezes momenta.

Ar nelielu ātrumu šī pašreizējās uzkrāšanās kavēšanās nav problēma, jo strāva var efektīvi ievadīt un iziet no spolēm, ļaujot motoram piegādāt savu nominālo griezes momentu. Tomēr lielā ātrumā strāva nevar pietiekami ātri palielināties pirms nākamajiem fāzes slēdžiem, kā rezultātā samazinās griezes moments.

Vadītāja sprieguma trieciens

Vadītāja spriegums ievērojami ietekmē a ātrumu pakāpju motors . Augstāka piedziņas sprieguma attiecība pret motora spriegumu rada uzlabotas ātrgaitas iespējas. Tas ir tāpēc, ka paaugstināts spriegums ļauj strāvai straujāk ieplūst tinumos nekā iepriekš apspriestais 63% slieksnis.

Vibrācija

Kad pakāpiena motors pāriet no viena soļa uz nākamo, rotors uzreiz neapstājas mērķa stāvoklī. Tā vietā tas pārvietojas garām galīgajai pozīcijai, pēc tam tiek atvilkts, pārspīlēts pretējā virzienā un turpina svārstīties uz priekšu un atpakaļ, līdz tas galu galā nonāk apstāšanās. Šī parādība, ko dēvē par “zvana signālu, notiek ar katru motora soli (skatīt zemāk esošo interaktīvo diagrammu). Līdzīgi kā gumija aukla, rotora impulss to nes ārpus tā apstāšanās punkta, liekot tam 'atlēkt' 'pirms apmešanās miera stāvoklī. Tomēr daudzos gadījumos motoram tiek uzdots pāriet uz nākamo soli, pirms tas ir pilnībā apstājies.

Zemāk redzamie grafiki parāda pakāpiena motora zvana izturēšanos dažādos iekraušanas apstākļos. Kad motors tiek izkrauts, tam ir ievērojama zvana signāla, kas nozīmē palielinātu vibrāciju. Šī pārmērīgā vibrācija var izraisīt motora apstāšanos, kad tā ir vai nu izkrauta, vai viegli piekrauta, jo tā var zaudēt sinhronizāciju. Tāpēc ir svarīgi vienmēr pārbaudīt a Pašu motors ar atbilstošu kravu.

Pārējie divi grafiki attēlo motora veiktspēju, kad tos ielādē. Pareiza motora iekraušana palīdz stabilizēt tā darbību un samazināt vibrāciju. Ideālā gadījumā slodzei vajadzētu prasīt no 30% līdz 70% no motora maksimālā griezes momenta izejas. Turklāt slodzes inerces attiecībai pret rotoram vajadzētu būt no 1: 1 un 10: 1. Lai īsākas un ātrākas kustības, ir vēlams, lai šī attiecība būtu tuvāk 1: 1 līdz 3: 1.

Palīdzība no BesFOC

BESFOC lietojumprogrammu speciālisti un inženieri ir pieejami, lai palīdzētu ar pareizu motora izmēru noteikšanu.

Rezonanse un vibrācija

Izšķirt Stepper motoram būs ievērojami palielināta vibrācija, kad ieejas impulsa frekvence sakrīt ar tā dabisko frekvenci - parādību, kas pazīstama kā rezonanse. Tas bieži notiek ap 200 Hz. Rezonansē rotora pārsniegšana un apakšpozīcija tiek ievērojami pastiprināta, palielinot trūkstošo pakāpienu iespējamību. Kaut arī īpašā rezonanses frekvence var mainīties atkarībā no slodzes inerces, tā parasti ir aptuveni 200 Hz.

Solis Zaudējums 2 fāžu motoros

2-fāžu pakāpju motori var palaist garām tikai četrās grupās. Ja pamanāt, ka soli zaudē zaudējumus, kas rodas četru daudzumu reizinājumos, tas norāda, ka vibrācijas liek motoram zaudēt sinhronizāciju vai arī slodze var būt pārmērīga. Un otrādi, ja nokavētie soļi nav četru daudzumu reizinājumos, ir stingra norāde, ka impulsu skaits ir nepareizs vai arī elektriskais troksnis ietekmē veiktspēju.

Mīkstinoša rezonanse

Vairākas stratēģijas var palīdzēt mazināt rezonanses efektus. Vienkāršākā pieeja ir pilnībā izvairīties no darbībām ar rezonanses ātrumu. Tā kā 200 Hz atbilst aptuveni 60 apgr./min 2 fāžu motoram, tas nav īpaši liels ātrums. Visvairāk Pakāpju motora S maksimālais sākuma ātrums ir aptuveni 1000 impulsu sekundē (PPS). Tāpēc daudzos gadījumos jūs varat sākt motora darbību ar ātrumu, kas ir lielāks par rezonanses frekvenci.

Ja jums jāuzsāk motors ar ātrumu, kas ir zemāks par rezonanses frekvenci, ir svarīgi ātri paātrināties, izmantojot rezonanses diapazonu, lai samazinātu vibrācijas ietekmi.

Samazinot pakāpiena leņķi

Vēl viens efektīvs risinājums ir izmantot mazāku pakāpiena leņķi. Lielāki soļu leņķi parasti rada lielāku pārsniegšanu un zemu. Ja motoram ir neliels attālums, lai ceļotu, tas neradīs pietiekamu spēku (griezes momentu), lai ievērojami pārsniegtu. Samazinot pakāpiena leņķi, motors piedzīvo mazāk vibrāciju. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc pussapstrādes un mikrostepping metodes ir tik efektīvas vibrāciju samazināšanai.

Noteikti izvēlieties motoru, pamatojoties uz slodzes prasībām. Pareiza motora lieluma noteikšana var izraisīt labāku kopējo veiktspēju.

Izmantojot slāpētājus

Slāpētāji ir vēl viena iespēja, kas jāņem vērā. Šīs ierīces var uzstādīt uz motora aizmugurējās vārpstas, lai absorbētu daļu no vibrācijas enerģijas, palīdzot rentabli izlīdzināt vibrējoša motora darbību.

5-fāžu pakāpju motori

Salīdzinoši jauna attīstība Pakāpju motora  tehnoloģija ir 5 fāžu pakāpju motors. Visievērojamākā atšķirība starp 2-fāzes un 5 fāžu motoriem (sk. Interaktīvo diagrammu zemāk) ir statora polu skaits: 2 fāzes motoriem ir 8 stabi (4 fāzē), bet 5 fāžu motoriem ir 10 stabi (2 uz fāzi). Rotora dizains ir līdzīgs 2-fāzes motora dizainam.

2 fāzes motorā katra fāze pārvieto rotoru par 1/4 zobu soli, bet 5 fāzes motorā rotors pārvietojas 1/10 zoba laukuma tā dizaina dēļ. Ar zobu piķi 7,2 ° 5 fāžu motora pakāpiena leņķis kļūst 0,72 °. Šī konstrukcija ļauj 5 fāžu motoram sasniegt 500 pakāpienus uz vienu revolūciju, salīdzinot ar 2 fāzes motora 200 posmiem uz vienu revolūciju, nodrošinot izšķirtspēju, kas ir 2,5 reizes lielāka nekā 2-fāzes motoram.

Augstāka izšķirtspēja noved pie mazāka pakāpiena leņķa, kas ievērojami samazina vibrāciju. Tā kā 5 fāžu motora pakāpiens ir 2,5 reizes mazāks nekā 2 fāžu motoram, tas piedzīvo daudz zemāku zvana signālu un vibrācijas. Abos motoru veidos rotoram ir jāpārvar vai ir jāpalaiž vairāk nekā 3,6 °, lai palaistu garām pakāpienus. Ar 5 fāzes motora pakāpienu tikai 0,72 °, motoram kļūst gandrīz neiespējami pārspēt vai mazināt šādu malu, kā rezultātā ir ļoti zema sinhronizācijas zaudēšanas varbūtība.

Piedziņas metodes

Ir četras primārās piedziņas metodes pakāpju motors S:

1. Viļņu piedziņa (pilns solis)

2. 2 fāzes ieslēgtas (pilna solis)

3. 1-2 fāzes ieslēgtas (puse solis)

4. Mikrosteps

Viļņu piedziņa

Zemāk esošajā diagrammā viļņu piedziņas metode tiek vienkāršota, lai ilustrētu tās principus. Katrs 90 ° pagrieziens, kas attēlots ilustrācijā, attēlo 1,8 ° rotora rotācijas reālā motorā.

Viļņu piedziņas metodē, kas pazīstama arī kā 1 fāze, izmantojot metodi, vienlaikus tiek aktivizēta tikai viena fāze. Kad A fāze ir aktivizēta, tā rada dienvidu polu, kas piesaista rotora ziemeļpolu. Pēc tam A fāze tiek izslēgta un B fāze tiek ieslēgta, liekot rotora pagriezt 90 ° (1,8 °), un šis process turpinās, katra fāze tiek enerģiska individuāli.

Viļņu piedziņa darbojas ar četrpakāpju elektrisko secību, lai pagrieztu motoru.

 

2 fāzes ieslēgti

'2 fāzēs uz ' piedziņas metodes abas motora fāzes tiek nepārtraukti barotas.

Kā parādīts zemāk, katrs 90 ° pagrieziens atbilst 1,8 ° rotora rotācijai. Kad gan A, gan B fāzes tiek aktivizētas kā dienvidu stabi, rotora ziemeļu pols tiek piesaistīts vienādi abiem stabiem, liekot tam pielāgoties tieši pa vidu. Tā kā secība progresē un tiek aktivizētas fāzes, rotors pagriezīsies, lai saglabātu izlīdzināšanu starp diviem enerģētiskajiem stabiem.

Metode '2 fāzes ' darbojas, izmantojot četrpakāpju elektrisko secību, lai pagrieztu motoru.

BESFOC standarta 2-fāzes un 2-fāzes M tipa motori izmanto šo '2 fāžu piedziņas metodi.

Galvenā '2 fāžu priekšrocība ' metodei virs '1 fāzes uz ' metodi ir griezes moments. Metodē '1 fāzē vienlaikus tiek aktivizēta tikai viena fāze, kā rezultātā rodas viens griezes momenta vienība, kas darbojas uz rotora. Turpretī metode '2 fāzes uz ' vienlaicīgi baro abas fāzes, radot divas griezes momenta vienības. Viens griezes momenta vektors darbojas pulksten 12 stāvoklī, bet otrs - pulksten 3 stāvoklī. Kad šie divi griezes momenta vektori tiek apvienoti, tie rada iegūto vektoru 45 ° leņķī ar lielumu, kas ir par 41,4% lielāks nekā viena vektora. Tas nozīmē, ka '2 fāžu izmantošana ' metodē ļauj mums sasniegt tādu pašu pakāpienu kā '1 fāze uz ' metodi, vienlaikus nodrošinot 41% lielāku griezes momentu.

Piecu fāžu motori tomēr darbojas nedaudz savādāk. Tā vietā, lai izmantotu '2 fāzes uz ' metodi, viņi izmanto '4 fāzes uz ' metodi. Šajā pieejā četras no fāzēm tiek aktivizētas vienlaicīgi katru reizi, kad motors sper soli.

Rezultātā piecu fāžu motors darbības laikā seko 10 soļu elektriskajai secībai.

1-2 fāzes ieslēgtas (puse solis)

'1-2 fāzes uz ' metodi, kas pazīstama arī kā puse pakāpiena, apvieno iepriekšējo divu metožu principus. Šajā pieejā mēs vispirms aktivizējam A fāzi, liekot rotoram izlīdzināties. Turot fāzi enerģiju, mēs pēc tam aktivizējam B fāzi. Šajā brīdī rotoru vienādi piesaista gan stabi, gan izlīdzinās vidū, kā rezultātā rodas 45 ° (vai 0,9 °) rotācija. Tālāk mēs izslēdzam A fāzi, turpinot barot B fāzi, ļaujot motoram spert vēl vienu soli. Šis process turpinās, mainot vienas fāzes un divu fāžu enerģiju. To darot, mēs efektīvi sagriežam pakāpiena leņķi uz pusēm, kas palīdz samazināt vibrācijas.

5 fāžu motoram mēs izmantojam līdzīgu stratēģiju, mainot 4 fāzes un 5 fāzes.

Puspakāpju režīms sastāv no astoņu soļu elektriskās secības. Piecu fāžu motora gadījumā, izmantojot metodi “4-5 fāzes”, motors iziet cauri 20 soļu elektriskajai secībai.

Mikrosteps

(Ja nepieciešams, var pievienot vairāk informācijas par mikrostepping.)

Microstepping

Microstepping ir paņēmiens, ko izmanto, lai mazāku soļu būtu vēl smalkāks. Jo mazāki soļi, jo augstāka izšķirtspēja un jo labāka motora vibrācijas īpašības. Mikrosteppingā fāze nav pilnībā ieslēgta un pilnībā izslēgta; Tā vietā tas ir daļēji enerģisks. Sinusa viļņi tiek pielietoti gan A fāzei, gan B fāzei ar fāzes starpību 90 ° (vai 0,9 ° piecu fāzē pakāpju motors ).

Ja A fāzes maksimālā jauda tiek izmantota, B fāze ir nulle, izraisot rotora izlīdzināšanu ar A fāzi, jo samazinās strāva līdz A fāzes līmenim, palielinās strāva līdz B fāze, ļaujot rotoram veikt sīkus soļus B fāzes virzienā, kas turpinās, strāvas cikliem starp abām fāzēm, kā rezultātā tiek veikts gluda mikrosteppējoša kustība.

Tomēr mikrostepping rada dažus izaicinājumus, galvenokārt attiecībā uz precizitāti un griezes momentu. Tā kā fāzes ir tikai daļēji enerģijas, motoram parasti ir griezes momenta samazinājums par aptuveni 30%. Turklāt, tā kā griezes momenta starpība starp soļiem ir minimāla, motors var cīnīties, lai pārvarētu slodzi, kas var izraisīt situācijas, kad motoram ir pavēlēts pārvietot vairākas darbības, pirms tā faktiski sāk kustēties. Daudzos gadījumos, lai izveidotu slēgtas cilpas sistēmu, ir nepieciešams kodētāju iekļaušana, lai gan tas palielina kopējās izmaksas.

Pakāpju motora sistēmas

Atvērtās cilpas sistēmas
slēgtas cilpas sistēmas
servo sistēmas

Atvērta cilpa

Pakāpju motors S parasti tiek veidots kā atvērtas cilpas sistēmas. Šajā konfigurācijā impulsa ģenerators nosūta impulsus uz fāžu sekvencēšanas ķēdi. Fāzes sekvenceris nosaka, kuras fāzes būtu jāieslēdz vai jāizslēdz, kā iepriekš aprakstīts pilnā solī un pusi soļa metodēs. Sekvenceris kontrolē lieljaudas FET, lai aktivizētu motoru.

Tomēr atvērtā cilpas sistēmā nav pārbaudīta pozīcija, kas nozīmē, ka nav iespējams apstiprināt, vai motors ir izpildījis komandētu kustību.

Slēgta cilpa

Viena no visbiežāk sastopamajām aizvērtās cilpas sistēmas ieviešanas metodēm ir kodētāja pievienošana divkārša motora aizmugurējai vārpstai. Kodētājs sastāv no plāna diska, kas apzīmēts ar līnijām, kas griežas starp raidītāju un uztvērēju. Katru reizi, kad līnija iet starp šiem diviem komponentiem, tā ģenerē impulsu signāla līnijās.

Pēc tam šie izvades impulsi tiek baroti atpakaļ uz kontrolieri, kas uztur tos skaitīt. Parasti kustības beigās kontrolieris salīdzina impulsu skaitu, ko tas nosūtīja vadītājam ar pākšaugu skaitu, kas saņemti no kodētāja. Tiek veikta īpaša rutīna, ar kuru, ja abi skaitļi atšķiras, sistēma pielāgojas, lai labotu neatbilstību. Ja skaitīšana sakrīt, tas norāda, ka kļūda nav notikusi, un kustība var turpināties vienmērīgi.

Slēgtas cilpas sistēmu trūkumi

Slēgtas cilpas sistēmai ir divi galvenie trūkumi: izmaksas (un sarežģītība) un reakcijas laiks. Kodētāja iekļaušana palielina vispārējos sistēmas izdevumus, kā arī palielinātu kontroliera izsmalcinātību, kas veicina kopējās izmaksas. Turklāt, tā kā korekcijas tiek veiktas tikai kustības beigās, tas var radīt kavēšanos sistēmā, potenciāli palēninot reakcijas laiku.

Servo sistēma

Alternatīva slēgtas cikla pakāpju sistēmām ir servo sistēma. Servo sistēmas parasti izmanto motorus ar zemu polu skaitu, kas nodrošina ātrgaitas veiktspēju, bet kuriem trūkst raksturīgās pozicionēšanas spējas. Lai konvertētu servo par pozicionālu ierīci, ir nepieciešami atgriezeniskās saites mehānismi, bieži izmantojot kodētāju vai izšķirtspēju kopā ar vadības cilpām.

Servo sistēmā motors tiek aktivizēts un deaktivizēts, līdz izšķirtspēja norāda, ka ir sasniegta noteikta pozīcija. Piemēram, ja servo tiek uzdots pārvietot 100 apgriezienus, tas sākas ar izšķirtspējas skaitu nulle. Motors darbojas, līdz izšķirtspējas skaits sasniedz 100 apgriezienus, un tajā brīdī tas izslēdzas. Ja ir kāda pozicionāla maiņa, motors tiek atkārtoti aktivizēts, lai labotu pozīciju.

Servo reakciju uz pozicionālām kļūdām ietekmē pastiprināšanas iestatījums. Augsta pastiprinājuma iestatījums ļauj motoram ātri reaģēt uz kļūdas izmaiņām, savukārt zema pastiprinājuma iestatījums rada lēnāku reakciju. Tomēr palielināšanas iestatījumu pielāgošana var ieviest laika kavēšanos kustības vadības sistēmā, ietekmējot kopējo veiktspēju.

Alphastep slēgtas cilpas pakāpju motora sistēmas

Alphastep ir Besfoc novatoriskais Stepper motora  risinājums, kas satur integrētu izšķirtspēju, kas piedāvā atgriezenisko saiti reāllaikā. Šis dizains nodrošina, ka vienmēr ir zināms precīzs rotora stāvoklis, uzlabojot sistēmas precizitāti un uzticamību.

Alphastep slēgtas cilpas pakāpju motora sistēmas

Alphastep draiverim ir ieejas skaitītājs, kas izseko visus pākšaugus, kas nosūtīti uz diskdzini. Vienlaicīgi atgriezeniskā saite no izšķirtspējas tiek novirzīts uz rotora stāvokļa skaitītāju, ļaujot nepārtraukti uzraudzīt rotora stāvokli. Visas neatbilstības tiek reģistrētas novirzes skaitītājā.

Parasti motors darbojas atvērtas cilpas režīmā, ģenerējot griezes momenta vektorus, lai motors sekotu. Tomēr, ja novirzes skaitītājs norāda uz neatbilstību, kas lielāka par ± 1,8 °, fāzes sekvenceris aktivizē griezes momenta vektoru griezes momenta pārvietojuma līknes augšējā daļā. Tas rada maksimālu griezes momentu, lai rotoru pielāgotu un atgrieztu to sinhronismā. Ja motors ir izslēgts ar vairākiem posmiem, sekvenceris baro vairākus griezes momenta vektorus griezes momenta pārvietojuma līknes augstajā galā. Vadītājs var apstrādāt pārslodzes apstākļus līdz 5 sekundēm; Ja šajā laika posmā tas neizdodas atjaunot sinhronismu, tiek iedarbināta vaina un tiek izsniegta trauksme.

Ievērojama Alphastep sistēmas iezīme ir tā spēja veikt reālā laika labojumus visām nokavētajām darbībām. Atšķirībā no tradicionālajām sistēmām, kas gaida līdz pārcelšanās beigām, lai labotu kļūdas, Alphastep Driver veic koriģējošu darbību, tiklīdz rotors nonāk ārpus 1,8 ° diapazona. Kad rotors ir atgriezies šajā robežā, vadītājs atgriežas pie atveriet cilpas režīmu un atsāk atbilstošās fāzes enerģijas.

Pievienotais grafiks parāda griezes momenta pārvietojuma līkni, izceļot sistēmas darbības režīmus - atvērto cilpu un slēgto cilpu. Griezes momenta pārvietojuma līkne apzīmē griezes momentu, kas ģenerēts ar vienu fāzi, sasniedzot maksimālo griezes momentu, kad rotora pozīcija atšķiras par 1,8 °. Soli var palaist garām tikai tad, ja rotors pārsniedz vairāk nekā 3,6 °. Tā kā vadītājs pārņem griezes momenta vektora kontroli ikreiz, kad novirze pārsniedz 1,8 °, maz ticams, ka motors nepalaidīs garām soļus, ja vien tas nepiedzīvo pārslodzi, kas ilgst vairāk nekā 5 sekundes.

Alphastep solis precizitāte

Daudzi cilvēki kļūdaini uzskata, ka Alphastep motora soļa precizitāte ir ± 1,8 °. Patiesībā AlphASTEP pakāpes precizitāte ir 5 loka minūtes (0,083 °). Vadītājs pārvalda griezes momenta vektorus, kad rotors atrodas ārpus 1,8 ° diapazona. Kad rotors ietilpst šajā diapazonā, rotora zobi precīzi sakrīt ar ģenerēto griezes momenta vektoru. Alphastep nodrošina, ka pareizais zobs sakrīt ar aktīvā griezes momenta vektoru.

Alphastep sērija nāk dažādās versijās. BESFOC piedāvā gan apaļus vārpstas, gan ar orientētiem modeļiem ar vairākiem pārnesumu attiecībām, lai uzlabotu izšķirtspēju un griezes momentu, vai arī samazinātu atspoguļoto inerci. Lielāko daļu versiju var aprīkot ar drošu magnētisko bremzi. Turklāt BESFOC nodrošina 24 VDC versiju ar nosaukumu AsC Series.

Secinājums

Noslēgumā jāsaka, ka pakāpju motori ir ļoti piemēroti lietojumprogrammu pozicionēšanai. Tie ļauj precīzi kontrolēt gan attālumu, gan ātrumu, vienkārši mainot impulsa skaitu un frekvenci. Viņu augstais polu skaits nodrošina precizitāti, pat darbojoties atvērtās cilpas režīmā. Ja tas ir piemērots lielumam konkrētai lietojumprogrammai, a Stepper motors nepalaidīs garām pakāpienus. Turklāt, tā kā tiem nav nepieciešama pozicionāla atgriezeniskā saite, pakāpju motori ir rentabls risinājums.