Pengilang Motor Stepper Hibrid di China - BESFOC

Pengenalan motor stepper

Apa itu motor stepper？

A Stepper Motor adalah sejenis motor elektrik yang bergerak dengan tepat, langkah tetap dan bukannya berputar secara berterusan seperti motor biasa. Ia biasanya digunakan dalam aplikasi di mana kawalan kedudukan yang tepat diperlukan, seperti pencetak 3D, mesin CNC, robotik, dan platform kamera.

Stepper Motors adalah sejenis motor elektrik yang menukar tenaga elektrik menjadi gerakan putaran dengan ketepatan yang luar biasa. Tidak seperti motor elektrik biasa, yang menyediakan putaran berterusan, motor stepper bertukar langkah diskret, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kedudukan yang tepat.

Setiap denyut elektrik yang dihantar ke motor stepper dari pemandunya menghasilkan pergerakan yang tepat -setiap denyutan sepadan dengan langkah tertentu. Kelajuan di mana motor berputar secara langsung berkorelasi dengan kekerapan denyutan ini: semakin cepat denyutan dihantar, semakin cepat putaran.

Salah satu kelebihan utama Stepper Motor S adalah kawalan mudah mereka. Kebanyakan pemandu beroperasi dengan pulsa 5-volt, serasi dengan litar bersepadu biasa. Anda boleh merancang litar untuk menghasilkan denyutan ini atau menggunakan penjana nadi dari syarikat seperti BESFOC.

Walaupun terdapat stepper motor stepper yang kadang -kadang mempunyai ketepatan kira -kira ± 3 minit arka (0.05 °) - kesilapan ini tidak terkumpul dengan pelbagai langkah. Sebagai contoh, jika motor stepper standard membuat satu langkah, ia akan berputar 1.8 ° ± 0.05 °. Walaupun selepas satu juta langkah, jumlah sisihan masih hanya ± 0.05 °, menjadikannya boleh dipercayai untuk pergerakan yang tepat dalam jarak jauh.

Di samping itu, motor stepper dikenali dengan tindak balas dan percepatan mereka yang cepat kerana inersia pemutar yang rendah, membolehkan mereka mencapai kelajuan tinggi dengan cepat. Ini menjadikan mereka sangat sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pergerakan pendek dan cepat.

Bagaimana motor stepper berfungsi?

A Motor Stepper berfungsi dengan membahagikan putaran penuh ke dalam beberapa langkah yang sama. Ia menggunakan elektromagnet untuk mewujudkan pergerakan dalam kenaikan kecil dan terkawal.

1. Di dalam motor stepper

Motor stepper mempunyai dua bahagian utama:

• Stator - bahagian pegun dengan gegelung (elektromagnet).

• Rotor - bahagian berputar, selalunya magnet atau diperbuat daripada besi.

2. Pergerakan oleh medan magnet

• Apabila arus elektrik mengalir melalui gegelung stator, ia mewujudkan medan magnet.

• Bidang ini menarik pemutar.

• Dengan menghidupkan dan mematikan gegelung dalam urutan tertentu, pemutar ditarik langkah demi langkah dalam gerakan bulat.

3. Putaran langkah demi langkah

• Setiap kali gegelung bertenaga, pemutar bergerak dengan sudut kecil (dipanggil langkah).

• Sebagai contoh, jika motor mempunyai 200 langkah setiap revolusi, setiap langkah menggerakkan pemutar 1.8 °.

• Motor boleh berputar ke hadapan atau ke belakang bergantung kepada susunan denyutan yang dihantar ke gegelung.

4. dikawal oleh pemandu

• A Pemandu motor Stepper menghantar denyutan elektrik ke gegelung motor.

• Semakin banyak denyutan, semakin banyak motor.

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

Sistem Motor Stepper

Ilustrasi di bawah menggambarkan sistem motor stepper standard, yang terdiri daripada beberapa komponen penting yang bekerjasama. Prestasi setiap elemen mempengaruhi fungsi keseluruhan sistem.

1. Komputer atau PLC:

Di tengah -tengah sistem adalah komputer atau pengawal logik yang boleh diprogramkan (PLC). Komponen ini bertindak sebagai otak, mengawal bukan sahaja motor stepper tetapi juga seluruh mesin. Ia boleh melaksanakan pelbagai tugas, seperti menaikkan lif atau menggerakkan tali pinggang penghantar. Bergantung pada kerumitan yang diperlukan, pengawal ini boleh berkisar dari PC atau PLC yang canggih ke butang tekan operator mudah.

2. Pengindeks atau kad PLC:

Seterusnya ialah kad indeks atau plc, yang menyampaikan arahan khusus ke Stepper Motor . Ia menghasilkan bilangan denyutan yang diperlukan untuk pergerakan dan menyesuaikan kekerapan nadi untuk mengawal pecutan, kelajuan, dan penurunan motor. Pengindeksan boleh menjadi unit mandiri, seperti BESFOC, atau kad penjana nadi yang memasuki PLC. Terlepas dari bentuknya, komponen ini sangat penting untuk operasi motor.

3. Pemandu Motor:

Pemandu motor terdiri daripada empat bahagian utama:

• Logik untuk Kawalan Fasa: Unit logik ini menerima denyutan dari pengindeks dan menentukan fasa motor mana yang harus diaktifkan. Menguatkan fasa mesti mengikuti urutan tertentu untuk memastikan operasi motor yang betul.

• Bekalan Kuasa Logik: Ini adalah bekalan voltan rendah yang menguasai litar bersepadu (ICS) dalam pemandu, biasanya beroperasi sekitar 5 volt, berdasarkan set cip atau reka bentuk.

• Bekalan Kuasa Motor: Bekalan ini menyediakan voltan yang diperlukan untuk menguasai motor, biasanya sekitar 24 VDC, walaupun ia boleh lebih tinggi bergantung kepada aplikasi.

• Penguat kuasa: Komponen ini terdiri daripada transistor yang membolehkan arus mengalir melalui fasa motor. Transistor ini dihidupkan dan dimatikan dalam urutan yang betul untuk memudahkan pergerakan motor.

4. Beban:

Akhirnya, semua komponen ini berfungsi bersama untuk menggerakkan beban, yang boleh menjadi skru plumbum, cakera, atau tali pinggang penghantar, bergantung kepada aplikasi tertentu.

Jenis motor stepper

Terdapat tiga jenis motor stepper utama:

Keengganan Variable (VR) Stepper Motors

Motor ini mempunyai gigi pada pemutar dan stator tetapi tidak termasuk magnet kekal. Akibatnya, mereka tidak mempunyai tork penahanan, bermakna mereka tidak memegang kedudukan mereka apabila tidak bertenaga.

Motor Stepper Magnet Permanen (PM)

PM Stepper Motors mempunyai magnet kekal pada pemutar tetapi tidak mempunyai gigi. Walaupun mereka biasanya mempamerkan kurang ketepatan dalam sudut langkah, mereka memberikan tork penahanan, membolehkan mereka mengekalkan kedudukan apabila kuasa dimatikan.

Motor stepper hibrid

BESFOC mengkhususkan diri secara eksklusif dalam hibrid Stepper Motor s. Motor ini menggabungkan sifat -sifat magnet magnet kekal dengan reka bentuk bergigi motor keengganan yang berubah -ubah. Pemutar itu dimagnetkan secara aksi, yang bermaksud bahawa dalam konfigurasi tipikal, bahagian atas adalah tiang utara dan bahagian bawahnya adalah tiang selatan.

Rotor terdiri daripada dua cawan bergigi, masing -masing mempunyai 50 gigi. Cawan ini diimbangi oleh 3.6 °, membolehkan kedudukan yang tepat. Apabila dilihat dari atas, anda dapat melihat bahawa gigi di Piala Kutub Utara sejajar dengan gigi di Piala Kutub Selatan, mewujudkan sistem gearing yang berkesan.

Motor stepper hibrid beroperasi pada pembinaan dua fasa, dengan setiap fasa yang mengandungi empat tiang jarak 90 °. Setiap tiang dalam fasa adalah luka sedemikian rupa sehingga tiang 180 ° selain mempunyai polaritas yang sama, manakala polariti bertentangan dengan 90 °. Dengan membalikkan arus dalam mana -mana fasa, polariti tiang stator yang sepadan juga boleh dibalikkan, membolehkan motor untuk menukar tiang stator ke dalam tiang utara atau selatan.

Pemutar motor stepper mempunyai 50 gigi, dengan padang 7.2 ° antara setiap gigi. Apabila motor beroperasi, penjajaran gigi pemutar dengan gigi stator boleh berubah-khususnya, ia boleh diimbangi oleh tiga perempat daripada padang gigi, setengah padang gigi, atau seperempat padang gigi. Apabila langkah -langkah motor, ia secara semulajadi mengambil jalan terpendek untuk menyusun semula dirinya, yang diterjemahkan kepada pergerakan 1.8 ° setiap langkah (sejak 1/4 dari 7.2 ° sama dengan 1.8 °).

Tork dan ketepatan dalam Stepper Motor S dipengaruhi oleh bilangan tiang (gigi). Umumnya, kiraan tiang yang lebih tinggi membawa kepada tork dan ketepatan yang lebih baik. BESFOC menawarkan 'resolusi tinggi ' stepper motor, yang mempunyai separuh padang gigi model standard mereka. Rotor resolusi tinggi ini mempunyai 100 gigi, mengakibatkan sudut 3.6 ° antara setiap gigi. Dengan persediaan ini, pergerakan 1/4 padang gigi sepadan dengan langkah yang lebih kecil sebanyak 0.9 °.

Akibatnya, model 'resolusi tinggi ' menyediakan dua kali ganda resolusi motor standard, mencapai 400 langkah setiap revolusi berbanding 200 langkah setiap revolusi dalam model standard. Sudut langkah yang lebih kecil juga membawa kepada getaran yang lebih rendah, kerana setiap langkah kurang jelas dan lebih beransur -ansur.

Struktur

Rajah di bawah menggambarkan keratan rentas motor stepper 5 fasa. Motor ini terutamanya terdiri daripada dua bahagian utama: stator dan pemutar. Rotor itu sendiri terdiri daripada tiga komponen: cawan pemutar 1, cawan pemutar 2, dan magnet kekal. Pemutar dimagnetkan dalam arah paksi; Sebagai contoh, jika Rotor Cup 1 ditetapkan sebagai Kutub Utara, Rotor Cup 2 akan menjadi Kutub Selatan.

Stator mempunyai 10 tiang magnet, masing -masing dilengkapi dengan gigi kecil dan lilitan yang sepadan. Lengkung ini direka supaya masing -masing dihubungkan dengan penggulungan tiang yang bertentangan. Apabila arus mengalir melalui sepasang belitan, tiang yang mereka sambungkan magnet ke arah yang sama -sama ada utara atau selatan.

Setiap sepasang tiang yang bertentangan membentuk satu fasa motor. Memandangkan terdapat 10 tiang magnet secara keseluruhan, ini menghasilkan lima fasa yang berbeza dalam fasa 5 ini Stepper Motor.

Yang penting, setiap cawan pemutar mempunyai 50 gigi di sepanjang perimeter luar mereka. Gigi pada cawan pemutar 1 dan cawan pemutar 2 secara mekanikal diimbangi dari satu sama lain dengan setengah padang gigi, yang membolehkan penjajaran dan pergerakan yang tepat semasa operasi.

Speed-tork

Memahami bagaimana untuk membaca lengkung kelajuan tork adalah penting, kerana ia memberikan gambaran tentang apa yang mampu dicapai oleh motor. Lengkung ini mewakili ciri -ciri prestasi motor tertentu apabila dipasangkan dengan pemandu tertentu. Sebaik sahaja motor beroperasi, output torknya dipengaruhi oleh jenis pemacu dan voltan yang digunakan. Akibatnya, motor yang sama boleh mempamerkan lengkung kelajuan torque yang berbeza bergantung kepada pemandu yang digunakan.

BESFOC menyediakan lengkung kelajuan ini sebagai rujukan. Jika anda menggunakan motor dengan pemandu yang mempunyai voltan dan penilaian semasa yang sama, anda boleh mengharapkan prestasi yang setanding. Untuk pengalaman interaktif, sila rujuk kepada lengkung kelajuan torik yang disediakan di bawah:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Untuk beroperasi di rantau ini di antara tork pull-in dan pullout, motor mesti pada mulanya bermula di rantau Start/Stop. Apabila motor mula berjalan, kadar nadi secara beransur -ansur meningkat sehingga kelajuan yang dikehendaki dicapai. Untuk menghentikan motor, kelajuan kemudian menurun sehingga ia jatuh di bawah lengkung tork pull-in.

Tork adalah berkadar terus dengan arus dan bilangan dawai bertukar dalam motor. Untuk meningkatkan tork sebanyak 20%, arus juga perlu ditingkatkan kira -kira 20%. Sebaliknya, untuk mengurangkan tork sebanyak 50%, arus perlu dikurangkan sebanyak 50%.

Walau bagaimanapun, disebabkan oleh ketepuan magnet, tidak ada manfaat dalam meningkatkan arus melebihi dua kali arus yang dinilai, seperti di luar titik ini, peningkatan selanjutnya tidak akan meningkatkan tork. Beroperasi pada sekitar sepuluh kali, arus yang dinilai menimbulkan risiko demagnetizing pemutar.

Semua motor kami dilengkapi dengan penebat Kelas B, yang dapat menahan suhu sehingga 130 ° C sebelum penebat mula merosot. Untuk memastikan umur panjang, kami mengesyorkan mengekalkan perbezaan suhu 30 ° C dari dalam ke luar, yang bermaksud suhu kes luaran tidak boleh melebihi 100 ° C.

Induktansi memainkan peranan penting dalam prestasi tork berkelajuan tinggi. Ia menjelaskan mengapa motor tidak mempamerkan tork tahap yang tinggi tanpa henti. Setiap penggulungan motor mempunyai nilai induktansi dan rintangan yang berbeza. Induktansi yang diukur di Henrys, dibahagikan dengan rintangan dalam ohm, menghasilkan masa pemalar (dalam saat). Kali ini berterusan menunjukkan berapa lama masa yang diperlukan untuk mencapai 63% daripada arus yang dinilai. Sebagai contoh, jika motor dinilai untuk 1 amp, selepas satu masa tetap, gegelung akan mencapai kira -kira 0.63 amp. Ia biasanya mengambil masa kira -kira empat hingga lima pemalar untuk gegelung untuk mencapai arus penuh (1 amp). Oleh kerana tork adalah berkadar dengan semasa, jika arus hanya mencapai 63%, motor akan menghasilkan kira -kira 63% daripada tork maksimumnya selepas satu masa tetap.

Pada kelajuan yang rendah, kelewatan dalam pembentukan semasa bukanlah masalah kerana arus dapat memasuki dan keluar dari gegelung dengan cepat, membolehkan motor menyampaikan tork yang dinilai. Walau bagaimanapun, pada kelajuan tinggi, arus tidak dapat meningkat dengan cepat sebelum suis fasa seterusnya, mengakibatkan tork yang dikurangkan.

Kesan voltan pemandu

Voltan pemacu yang ketara mempengaruhi prestasi berkelajuan tinggi a Stepper Motor . Nisbah voltan pemacu yang lebih tinggi ke voltan motor membawa kepada keupayaan berkelajuan tinggi. Ini kerana voltan yang tinggi membolehkan arus mengalir ke dalam lilitan lebih cepat daripada ambang 63% yang telah dibincangkan sebelumnya.

Getaran

Apabila peralihan motor stepper dari satu langkah ke seterusnya, pemutar tidak berhenti dengan serta -merta pada kedudukan sasaran. Sebaliknya, ia bergerak melepasi kedudukan akhir, kemudian ditarik balik, melampaui arah ke arah yang bertentangan, dan terus berayun ke belakang dan sebagainya sehingga akhirnya berhenti. Fenomena ini, yang disebut sebagai 'dering, ' berlaku dengan setiap langkah motor yang diambil (lihat rajah interaktif di bawah). Sama seperti kord bungee, momentum pemutar membawanya melampaui titik berhenti, menyebabkannya 'melantun ' sebelum menetap di rehat. Walau bagaimanapun, dalam banyak kes, motor diarahkan untuk bergerak ke langkah seterusnya sebelum ia dihentikan sepenuhnya.

Grafik di bawah menggambarkan tingkah laku deringan motor stepper di bawah pelbagai keadaan pemuatan. Apabila motor dipunggah, ia mempamerkan deringan yang ketara, yang diterjemahkan kepada peningkatan getaran. Getaran yang berlebihan ini boleh menyebabkan motor terhenti apabila ia sama ada dibongkar atau dimuatkan ringan, kerana ia mungkin kehilangan penyegerakan. Oleh itu, adalah penting untuk sentiasa menguji a Motor stepper dengan beban yang sesuai.

Dua graf yang lain menggambarkan prestasi motor apabila dimuatkan. Memuatkan motor dengan betul membantu menstabilkan operasinya dan mengurangkan getaran. Idealnya, beban itu memerlukan antara 30% hingga 70% daripada output tork maksimum motor. Di samping itu, nisbah inersia beban ke pemutar harus jatuh antara 1: 1 dan 10: 1. Untuk pergerakan yang lebih pendek dan lebih cepat, lebih baik untuk nisbah ini lebih dekat dengan 1: 1 hingga 3: 1.

Bantuan dari Besfoc

Pakar dan jurutera aplikasi BESFOC disediakan untuk membantu saiz motor yang betul.

Resonans dan getaran

A Motor Stepper akan mengalami getaran yang meningkat dengan ketara apabila kekerapan nadi input bertepatan dengan kekerapan semulajadi, fenomena yang dikenali sebagai resonans. Ini sering berlaku sekitar 200 Hz. Pada resonans, overshooting dan undershooting pemutar sangat diperkuat, meningkatkan kemungkinan langkah -langkah yang hilang. Walaupun kekerapan resonan tertentu boleh berbeza -beza dengan inersia beban, ia biasanya berlegar sekitar 200 Hz.

Kehilangan langkah dalam motor 2 fasa

2-fasa Stepper Motors hanya boleh terlepas langkah-langkah dalam kumpulan empat. Sekiranya anda melihat kehilangan langkah yang berlaku dalam gandaan empat, ia menunjukkan bahawa getaran menyebabkan motor kehilangan penyegerakan atau bahawa beban mungkin berlebihan. Sebaliknya, jika langkah -langkah yang tidak dijawab tidak dalam gandaan empat, terdapat petunjuk yang kuat bahawa sama ada kiraan nadi tidak betul atau bunyi elektrik mempengaruhi prestasi.

Mengurangkan resonans

Beberapa strategi dapat membantu mengurangkan kesan resonans. Pendekatan yang paling mudah adalah untuk mengelakkan beroperasi pada kelajuan resonan sama sekali. Sejak 200 Hz sepadan dengan kira-kira 60 rpm untuk motor 2 fasa, ia bukan kelajuan yang sangat tinggi. Kebanyakan Stepper Motor S mempunyai kelajuan permulaan maksimum sekitar 1000 denyutan sesaat (PPS). Oleh itu, dalam banyak kes, anda boleh memulakan operasi motor pada kelajuan yang lebih tinggi daripada kekerapan resonan.

Sekiranya anda perlu memulakan motor pada kelajuan yang berada di bawah kekerapan resonan, penting untuk mempercepatkan dengan cepat melalui julat resonan untuk meminimumkan kesan getaran.

Mengurangkan sudut langkah

Satu lagi penyelesaian yang berkesan ialah menggunakan sudut langkah yang lebih kecil. Sudut langkah yang lebih besar cenderung mengakibatkan lebih banyak overshooting dan undershooting. Sekiranya motor mempunyai jarak yang singkat untuk perjalanan, ia tidak akan menjana daya yang cukup (tork) untuk melampaui batas dengan ketara. Dengan mengurangkan sudut langkah, motor mengalami kurang getaran. Ini adalah salah satu sebab mengapa teknik separuh melangkah dan microstepping sangat berkesan dalam mengurangkan getaran.

Pastikan anda memilih motor berdasarkan keperluan beban. Saiz motor yang betul boleh membawa kepada prestasi keseluruhan yang lebih baik.

Menggunakan peredam

Peredam adalah pilihan lain untuk dipertimbangkan. Peranti ini boleh dipasang pada aci belakang motor untuk menyerap beberapa tenaga getaran, membantu melancarkan operasi motor bergetar dengan cara yang kos efektif.

Motor stepper 5-fasa

Kemajuan yang agak baru di Teknologi Motor Stepper  adalah motor stepper 5 fasa. Perbezaan yang paling ketara antara 2-fasa dan 5 fasa motor (lihat rajah interaktif di bawah) adalah bilangan tiang stator: 2-fasa motor mempunyai 8 tiang (4 per fasa), manakala motor 5 fasa mempunyai 10 tiang (2 setiap fasa). Reka bentuk pemutar adalah serupa dengan motor 2 fasa.

Dalam motor 2 fasa, setiap fasa menggerakkan pemutar dengan 1/4 padang gigi, manakala dalam motor 5 fasa, pemutar bergerak 1/10 padang gigi kerana reka bentuknya. Dengan padang gigi 7.2 °, sudut langkah untuk motor 5 fasa menjadi 0.72 °. Pembinaan ini membolehkan motor 5 fasa mencapai 500 langkah setiap revolusi, berbanding dengan 200 langkah motor 2 fasa setiap revolusi, menyediakan resolusi yang 2.5 kali lebih besar daripada motor 2 fasa.

Resolusi yang lebih tinggi membawa kepada sudut langkah yang lebih kecil, yang dengan ketara mengurangkan getaran. Oleh kerana sudut langkah motor 5 fasa adalah 2.5 kali lebih kecil daripada motor 2 fasa, ia mengalami deringan dan getaran yang lebih rendah. Dalam kedua -dua jenis motor, pemutar mesti melampaui batas atau mengatasi lebih daripada 3.6 ° untuk melewatkan langkah -langkah. Dengan sudut langkah motor 5 fasa hanya 0.72 °, ia menjadi hampir mustahil bagi motor untuk melampaui batas atau mengatasi dengan margin sedemikian, mengakibatkan kemungkinan kehilangan penyegerakan.

Kaedah pemacu

Terdapat empat kaedah pemacu utama untuk Stepper Motor S:

1. Pemacu Gelombang (Langkah Penuh)

2. 2 fasa pada (langkah penuh)

3. 1-2 fasa pada (separuh langkah)

4. Microstep

Pemacu gelombang

Dalam rajah di bawah, kaedah pemacu gelombang dipermudahkan untuk menggambarkan prinsipnya. Setiap giliran 90 ° yang digambarkan dalam ilustrasi mewakili 1.8 ° putaran pemutar dalam motor sebenar.

Dalam kaedah pemacu gelombang, juga dikenali sebagai 1-fasa pada kaedah, hanya satu fasa bertenaga pada satu masa. Apabila fasa A diaktifkan, ia mewujudkan tiang selatan yang menarik kutub utara pemutar. Kemudian, fasa A dimatikan dan fasa B dihidupkan, menyebabkan pemutar berputar 90 ° (1.8 °), dan proses ini berterusan dengan setiap fasa yang bertenaga secara individu.

Pemacu gelombang beroperasi dengan urutan elektrik empat langkah untuk memutar motor.

 

2 fasa pada

Dalam '2 fasa pada ' kaedah pemacu, kedua -dua fasa motor terus bertenaga.

Seperti yang digambarkan di bawah, setiap giliran 90 ° sepadan dengan putaran pemutar 1.8 °. Apabila kedua -dua fasa A dan B bertenaga sebagai tiang selatan, kutub utara pemutar tertarik sama dengan kedua -dua tiang, menyebabkan ia menyelaraskan secara langsung di tengah. Apabila urutan berlangsung dan fasa diaktifkan, pemutar akan berputar untuk mengekalkan penjajaran antara kedua -dua tiang bertenaga.

Kaedah '2 pada ' beroperasi menggunakan urutan elektrik empat langkah untuk memutar motor.

BESFOC's standard 2-fasa dan 2-fasa M jenis motor menggunakan fasa ini '2 pada ' kaedah pemacu.

Kelebihan utama '2 fasa pada ' kaedah atas '1 fasa pada ' kaedah adalah tork. Dalam kaedah '1 pada ', hanya satu fasa diaktifkan pada satu masa, menghasilkan satu unit tork yang bertindak pada pemutar. Sebaliknya, '2 fasa pada ' kaedah memberi tenaga kedua -dua fasa secara serentak, menghasilkan dua unit tork. Satu vektor tork bertindak pada kedudukan 12 jam dan yang lain pada kedudukan 3 jam. Apabila kedua -dua vektor tork digabungkan, mereka membuat vektor yang dihasilkan pada sudut 45 ° dengan magnitud yang 41.4% lebih besar daripada vektor tunggal. Ini bermakna bahawa menggunakan kaedah '2 pada ' membolehkan kita mencapai sudut langkah yang sama seperti kaedah '1 pada ' semasa menyampaikan tork 41% lebih.

Walau bagaimanapun, motor lima fasa beroperasi agak berbeza. Daripada menggunakan fasa '2 pada ', mereka menggunakan kaedah '4 pada '. Dalam pendekatan ini, empat fasa diaktifkan secara serentak setiap kali motor mengambil langkah.

Akibatnya, motor lima fasa mengikuti urutan elektrik 10 langkah semasa operasi.

1-2 fasa pada (separuh langkah)

Fasa '1-2 pada ', juga dikenali sebagai separuh melangkah, menggabungkan prinsip-prinsip dua kaedah sebelumnya. Dalam pendekatan ini, kita mula -mula memberi tenaga kepada fasa, menyebabkan pemutar diselaraskan. Semasa mengekalkan fasa A bertenaga, kami kemudian mengaktifkan fasa B. Pada ketika ini, pemutar sama -sama tertarik kepada kedua -dua tiang dan sejajar di tengah, mengakibatkan putaran 45 ° (atau 0.9 °). Seterusnya, kami mematikan fasa A sambil terus memberi tenaga kepada fasa B, yang membolehkan motor mengambil langkah lain. Proses ini berterusan, bergantian antara satu fasa dan dua fasa. Dengan berbuat demikian, kami secara berkesan memotong sudut langkah pada separuh, yang membantu mengurangkan getaran.

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

Mod separuh langkah terdiri daripada urutan elektrik lapan langkah. Dalam kes motor lima fasa menggunakan fasa '4-5 pada ', motor melalui urutan elektrik 20 langkah.

Microstep

(Maklumat lanjut boleh ditambah mengenai microstepping jika diperlukan.)

Microstepping

Microstepping adalah teknik yang digunakan untuk membuat langkah yang lebih kecil lebih halus. Semakin kecil langkah -langkah, semakin tinggi resolusi dan lebih baik ciri getaran motor. Dalam microstepping, fasa tidak sepenuhnya tidak sepenuhnya atau sepenuhnya; Sebaliknya, ia sebahagiannya bertenaga. Gelombang sinus digunakan untuk kedua-dua fasa A dan fasa B, dengan perbezaan fasa 90 ° (atau 0.9 ° dalam fasa lima stepper motor ).

Apabila kuasa maksimum digunakan untuk fasa A, fasa B berada pada sifar, menyebabkan pemutar diselaraskan dengan fasa A. Sebagai arus ke fasa A berkurangan, arus ke fasa B meningkat, yang membolehkan pemutar mengambil langkah -langkah kecil ke arah fasa B. Proses ini berterusan apabila kitaran semasa di antara kedua -dua fasa, yang mengakibatkan gerakan microstepping yang lancar.

Walau bagaimanapun, microstepping menunjukkan beberapa cabaran, terutamanya mengenai ketepatan dan tork. Oleh kerana fasa hanya sebahagiannya bertenaga, motor biasanya mengalami pengurangan tork kira -kira 30%. Di samping itu, kerana perbezaan tork antara langkah -langkah adalah minimum, motor mungkin berjuang untuk mengatasi beban, yang boleh mengakibatkan situasi di mana motor diperintahkan untuk bergerak beberapa langkah sebelum ia mula bergerak. Dalam banyak kes, menggabungkan pengekod adalah perlu untuk mewujudkan sistem gelung tertutup, walaupun ini menambah kos keseluruhan.

Sistem Motor Stepper

Open Sistem Loop Sistem
Loop Ditutup
Servo Sistem

Buka gelung

Stepper Motor S biasanya direka sebagai sistem gelung terbuka. Dalam konfigurasi ini, penjana nadi menghantar denyutan ke litar penjujukan fasa. Sequencer fasa menentukan fasa mana yang harus dihidupkan atau dimatikan, seperti yang dinyatakan sebelum ini dalam kaedah penuh dan setengah langkah. Sequencer mengawal FETs kuasa tinggi untuk mengaktifkan motor.

Walau bagaimanapun, dalam sistem gelung terbuka, tidak ada pengesahan kedudukan, yang bermaksud tidak ada cara untuk mengesahkan sama ada motor telah melaksanakan pergerakan yang diperintahkan.

Gelung tertutup

Salah satu kaedah yang paling biasa untuk melaksanakan sistem gelung tertutup adalah dengan menambahkan encoder ke aci belakang motor ganda. Pengekod terdiri daripada cakera nipis yang ditandai dengan garis yang berputar antara pemancar dan penerima. Setiap kali garis berlalu di antara kedua -dua komponen ini, ia menghasilkan nadi pada garis isyarat.

Denyutan output ini kemudian diberi makan kepada pengawal, yang menyimpan kiraannya. Biasanya, pada akhir pergerakan, pengawal membandingkan bilangan denyutan yang dihantar kepada pemandu dengan bilangan denyutan yang diterima dari pengekod. Rutin tertentu dilaksanakan di mana, jika kedua -dua tuduhan berbeza, sistem menyesuaikan diri untuk membetulkan percanggahan. Sekiranya jumlahnya sepadan, ia menunjukkan bahawa tiada ralat telah berlaku, dan gerakan dapat diteruskan dengan lancar.

Kelemahan sistem gelung tertutup

Sistem gelung tertutup dilengkapi dengan dua kelemahan utama: kos (dan kerumitan) dan masa tindak balas. Kemasukan pengekod menambah perbelanjaan keseluruhan sistem, bersama -sama dengan peningkatan kecanggihan pengawal, yang menyumbang kepada jumlah kos. Di samping itu, kerana pembetulan dibuat hanya pada akhir pergerakan, ini dapat memperkenalkan kelewatan ke dalam sistem, yang berpotensi melambatkan masa tindak balas.

Sistem servo

Alternatif kepada sistem stepper gelung tertutup adalah sistem servo. Sistem servo biasanya menggunakan motor dengan kiraan tiang yang rendah, membolehkan prestasi berkelajuan tinggi tetapi tidak mempunyai keupayaan kedudukan yang wujud. Untuk menukar servo ke dalam peranti kedudukan, mekanisme maklum balas diperlukan, sering menggunakan encoder atau resolver bersama dengan gelung kawalan.

Dalam sistem servo, motor diaktifkan dan dinyahaktifkan sehingga resolver menunjukkan bahawa kedudukan tertentu telah dicapai. Sebagai contoh, jika servo diarahkan untuk memindahkan 100 revolusi, ia bermula dengan kiraan resolver pada sifar. Motor berjalan sehingga kiraan resolver mencapai 100 revolusi, di mana ia dimatikan. Sekiranya terdapat sebarang peralihan kedudukan, motor diaktifkan semula untuk membetulkan kedudukan.

Tanggapan servo kepada kesilapan posisi dipengaruhi oleh penetapan keuntungan. Tetapan keuntungan yang tinggi membolehkan motor bertindak balas dengan cepat kepada perubahan kesilapan, sementara penetapan keuntungan yang rendah menghasilkan tindak balas yang lebih perlahan. Walau bagaimanapun, menyesuaikan tetapan keuntungan dapat memperkenalkan kelewatan masa ke dalam sistem kawalan gerakan, yang mempengaruhi prestasi keseluruhan.

Sistem Motor Stepper Loop Alphastep Tertutup

Alphastep adalah inovatif Besfoc Penyelesaian Motor Stepper  , yang menampilkan resolver bersepadu yang menawarkan maklum balas kedudukan masa nyata. Reka bentuk ini memastikan bahawa kedudukan tepat pemutar diketahui pada setiap masa, meningkatkan ketepatan dan kebolehpercayaan sistem.

Sistem Motor Stepper Loop Alphastep Tertutup

Pemandu Alphastep mempunyai kaunter input yang menjejaki semua denyutan yang dihantar ke pemacu. Pada masa yang sama, maklum balas dari resolver diarahkan ke kaunter kedudukan pemutar, yang membolehkan pemantauan berterusan kedudukan pemutar. Sebarang percanggahan dicatatkan dalam kaunter sisihan.

Biasanya, motor beroperasi dalam mod gelung terbuka, menjana vektor tork untuk motor untuk diikuti. Walau bagaimanapun, jika kaunter sisihan menunjukkan percanggahan lebih besar daripada ± 1.8 °, sequencer fasa mengaktifkan vektor tork di bahagian atas lengkung anjakan tork. Ini menghasilkan tork maksimum untuk menyusun semula pemutar dan membawanya kembali ke sinkron. Sekiranya motor dimatikan dengan beberapa langkah, sequencer memberi tenaga kepada pelbagai vektor tork pada hujung tinggi lengkung anjakan tork. Pemandu boleh mengendalikan keadaan beban sehingga 5 saat; Sekiranya ia gagal memulihkan sinkron dalam jangka masa ini, kesalahan dicetuskan, dan penggera dikeluarkan.

Ciri yang luar biasa dari sistem Alphastep adalah keupayaannya untuk membuat pembetulan masa nyata untuk sebarang langkah yang tidak dijawab. Tidak seperti sistem tradisional yang menunggu sehingga akhir langkah untuk membetulkan sebarang kesilapan, pemandu Alphastep mengambil tindakan pembetulan sebaik sahaja pemutar jatuh di luar julat 1.8 °. Sebaik sahaja pemutar kembali dalam had ini, pemandu kembali untuk membuka mod gelung dan menyambung semula tenaga fasa yang sesuai.

Grafik yang disertakan menggambarkan lengkung anjakan tork, menonjolkan mod operasi gelung terbuka sistem dan gelung tertutup. Kurva anjakan tork mewakili tork yang dihasilkan oleh fasa tunggal, mencapai tork maksimum apabila kedudukan pemutar menyimpang sebanyak 1.8 °. Langkah hanya boleh dilepaskan jika pemutar melampaui lebih daripada 3.6 °. Kerana pemandu mengawal vektor tork apabila sisihan melebihi 1.8 °, motor tidak mungkin terlepas langkah -langkah melainkan jika ia mengalami beban yang berlangsung lebih dari 5 saat.

Ketepatan Langkah Alphastep

Ramai orang tersilap percaya bahawa ketepatan langkah motor alphastep adalah ± 1.8 °. Pada hakikatnya, Alphastep mempunyai ketepatan langkah 5 minit arka (0.083 °). Pemandu menguruskan vektor tork apabila pemutar berada di luar julat 1.8 °. Sebaik sahaja pemutar jatuh dalam julat ini, gigi pemutar sejajar dengan vektor tork yang dihasilkan. Alphastep memastikan bahawa gigi yang betul sejajar dengan vektor tork aktif.

Siri Alphastep datang dalam pelbagai versi. BESFOC menawarkan kedua -dua batang bulat dan model yang diarahkan dengan nisbah gear berganda sama ada untuk meningkatkan resolusi dan tork atau untuk meminimumkan inersia yang tercermin. Kebanyakan versi boleh dilengkapi dengan brek magnet yang selamat. Di samping itu, BESFOC menyediakan versi 24 VDC yang dipanggil siri ASC.

Kesimpulan

Kesimpulannya, Stepper Motors sangat sesuai untuk aplikasi kedudukan. Mereka membenarkan kawalan tepat kedua -dua jarak dan kelajuan hanya dengan mengubah kiraan nadi dan kekerapan. Kiraan tiang tinggi mereka membolehkan ketepatan, walaupun semasa beroperasi dalam mod gelung terbuka. Apabila bersaiz betul untuk aplikasi tertentu, a Stepper Motor tidak akan terlepas langkah. Lebih-lebih lagi, kerana mereka tidak memerlukan maklum balas kedudukan, Stepper Motors adalah penyelesaian kos efektif.