Гибридный производитель шаговых двигателей в Китае - BEFOC

Введение шагового двигателя

Что такое шаговый мотор？

А Степпер -двигатель - это тип электродвигателя, который перемещается в точных фиксированных шагах, а не постоянно вращается, как обычный двигатель. Он обычно используется в приложениях, где требуется точное управление позицией, такие как 3D -принтеры, машины с ЧПУ, робототехника и платформы камеры.

Шаповые двигатели - это тип электродвигателя, который преобразует электрическую энергию в вращательное движение с замечательной точностью. В отличие от обычных электродвигателей, которые обеспечивают непрерывное вращение, шаговые двигатели поворачиваются в отдельных шагах, что делает их идеальными для применений, требующих точного позиционирования.

Каждый импульс электроэнергии, отправленный шаговым двигателям от своего водителя, приводит к точному движению - этот импульс соответствует определенному шагу. Скорость, с которой двигатель вращается непосредственно, коррелирует с частотой этих импульсов: чем быстрее отправляются импульсы, тем быстрее вращение.

Одно из ключевых преимуществ Stepper Motor S - это их легкий контроль. Большинство водителей работают с 5-вольтовыми импульсами, совместимыми с общими интегрированными цепи. Вы можете либо разработать схему для генерации этих импульсов, либо использовать импульсный генератор от таких компаний, как BESFOC.

Несмотря на их случайные неточности - Standard Stepper Motors имеют точность примерно ± 3 дуговых минут (0,05 °) - эти ошибки не накапливаются с несколькими этапами. Например, если стандартный шаговый двигатель делает один шаг, он повернет 1,8 ° ± 0,05 °. Даже после миллиона шагов общее отклонение по -прежнему составляет всего ± 0,05 °, что делает их надежными для точных движений на большие расстояния.

Кроме того, шаговые двигатели известны своим быстрым откликом и ускорением из -за их низкой инерции ротора, что позволяет им быстро достигать высоких скоростей. Это делает их особенно подходящими для приложений, которые требуют коротких, быстрых движений.

Как работает шаговый мотор?

А Шаповый двигатель работает, деляя полное вращение на несколько равных шагов. Он использует электромагниты для создания движения небольшими контролируемыми приращениями.

1. Внутри шагового двигателя

Шаповый двигатель имеет две основные части:

• Статор - стационарная часть с катушками (электромагниты).

• Ротор - вращающаяся часть, часто магнит или изготовленный из железа.

2. Движение магнитными полями

• Когда электрический ток протекает через катушки статора, он создает магнитные поля.

• Эти поля привлекают ротор.

• Включая и выключать катушки в определенной последовательности, ротор вытягивается шаг за шагом в круговом движении.

3. Пошаговое вращение

• Каждый раз, когда катушка энергична, ротор перемещается под небольшим углом (называется шагом).

• Например, если двигатель имеет 200 шагов на революцию, каждый шаг перемещает ротор 1,8 °.

• Двигатель может вращаться вперед или назад в зависимости от порядка импульсов, отправленных в катушки.

4. Контролируется водителем

• А Водитель шагового двигателя отправляет электрические импульсы на моторные катушки.

• Чем больше импульсов, тем больше мотор поворачивается.

• Микроконтроллеры (такие как Arduino или Raspberry Pi) могут управлять этими драйверами, чтобы точно перемещать двигатель.

Степперская моторная система

На приведенной ниже иллюстрации изображена стандартная шаговая моторная система, которая состоит из нескольких важных компонентов, которые работают вместе. Производительность каждого элемента влияет на общую функциональность системы.

1. Компьютер или ПЛК:

В основе системы лежит компьютер или программируемый логический контроллер (ПЛК). Этот компонент действует как мозг, управляя не только шаговым двигателем, но и всей машиной. Он может выполнять различные задачи, такие как повышение лифта или перемещение конвейерной ленты. В зависимости от необходимой сложности этот контроллер может варьироваться от сложного ПК или ПЛК до простой кнопки оператора.

2. Индексера или ПЛК карта:

Следующим является индексатор или карта ПЛК, которая передает конкретные инструкции с шаговый мотор . Он генерирует необходимое количество импульсов для движения и регулирует частоту импульса для управления ускорением, скоростью и замедлением двигателя. Индексатор может быть либо автономным блоком, таким как BESFOC, или карта генератора импульсов, которая подключается к ПЛК. Независимо от его формы, этот компонент имеет решающее значение для работы двигателя.

3. двигатель драйвер:

Двигатель состоит из четырех ключевых частей:

• Логика для управления фазой: эта логическая единица получает импульсы от индексера и определяет, какую фазу двигателя следует активировать. Энергализация фаз должна следовать определенной последовательности, чтобы обеспечить правильную работу двигателя.

• Логический источник питания: это низковольтный питание, которое питает интегрированные схемы (ICS) внутри драйвера, обычно работает около 5 вольт, на основе набора или проектирования чипов.

• Питание моторного питания: этот питание обеспечивает необходимое напряжение для питания двигателя, обычно около 24 В постоянного тока, хотя он может быть выше в зависимости от применения.

• Усилитель мощности: этот компонент состоит из транзисторов, которые позволяют току проходить через фазы двигателя. Эти транзисторы включаются и выключены в правильной последовательности, чтобы облегчить движение двигателя.

4. нагрузка:

Наконец, все эти компоненты работают вместе, чтобы перемещать нагрузку, которая может быть свинцовым винтом, диском или конвейерной лентой, в зависимости от конкретного применения.

Типы шаговых двигателей

Существует три основных типа шаговых двигателей:

Шаговые двигатели переменного неохотника (VR)

Эти двигатели имеют зубы на роторе и статоре, но не включают постоянный магнит. В результате им не хватает затратного крутящего момента, что означает, что они не занимают свои позиции, когда они не заряжены.

Постоянный магнит (PM) шаговые двигатели

У PM Stepper Motors есть постоянный магнит на роторе, но у них нет зубов. Несмотря на то, что они обычно демонстрируют меньшую точность в шагах, они обеспечивают затратный крутящий момент, позволяя им сохранять положение, когда мощность выключена.

Гибридные шаговые двигатели

BESFOC специализируется исключительно на гибридном шаговый мотор s. Эти двигатели объединяют магнитные свойства постоянных магнитов с зубчатой ​​конструкцией переменных двигателей нежелания. Ротор осевой намагничен, что означает, что в типичной конфигурации верхняя половина представляет собой северный полюс, а нижняя половина - южный полюс.

Ротор состоит из двух зубчатых чашек, каждая из которых имеет 50 зубов. Эти чашки смещены на 3,6 °, что обеспечивает точное расположение. При просмотре сверху вы можете видеть, что зуб на северном полюсе выравнивается с зубом на чашке Южного полюса, создавая эффективную систему передачи.

Гибридные шаговые двигатели работают на двухфазной конструкции, причем каждая фаза содержит четыре полюса, расположенные на расстоянии 90 ° друг от друга. Каждый полюс в фазе намотана так, что полюсы на расстоянии 180 ° друг от друга имеют одинаковую полярность, в то время как полярности противоположны для тех, что на 90 ° друг от друга. Обратите внимание на ток в любой фазе, полярность соответствующего полюса статора также может быть изменена, что позволяет мотору преобразовать любой полюс статора в северный или южный полюс.

Ротор шагового двигателя имеет 50 зубов, с шагом 7,2 ° между каждым зубом. Когда двигатель работает, выравнивание зубов ротора с зубами статора может варьироваться-в частности, его может быть компенсировано на три четверти зубного шага, половину зубного шага или четверти зубного шага. Когда двигатель шагает, он, естественно, требует кратчайшего пути, чтобы перестроить себя, что приводит к движению 1,8 ° на шаг (поскольку 1/4 из 7,2 ° равна 1,8 °).

Крутящий момент и точность в Кэтривый двигатель S находится под влиянием количества полюсов (зубов). Как правило, более высокий счет полюсов приводит к улучшению крутящего момента и точности. BESFOC предлагает 'Высокое разрешение ' шаговые двигатели, которые имеют половину зубного шага своих стандартных моделей. Эти роторы высокого разрешения имеют 100 зубов, что приводит к углу 3,6 ° между каждым зубом. С этой установкой движение 1/4 зубного шага соответствует меньшей стадии 0,9 °.

В результате модели «высокого разрешения » обеспечивают вдвое больше разрешения стандартных двигателей, достигая 400 шагов на революцию по сравнению с 200 шагами на революцию в стандартных моделях. Меньшие шаги также приводят к более низким вибрациям, поскольку каждый шаг менее выражен и более постепенно.

Структура

Диаграмма ниже иллюстрирует поперечное сечение 5-фазного шагового двигателя. Этот двигатель в основном состоит из двух основных частей: статор и ротор. Сам ротор состоит из трех компонентов: ротор чашки 1, чашки ротора 2 и постоянный магнит. Ротор намагничен в осевом направлении; Например, если Rotor Cup 1 обозначается как северный полюс, ротор Cup 2 будет Южным полюсом.

Статор оснащен 10 магнитными полюсами, каждый из которых оснащен маленькими зубами и соответствующими обмотками. Эти обмотки спроектированы так, что каждый из них подключен к обмотке своего противоположного полюса. Когда ток протекает через пару обмоток, полюса, которые они соединяют намагничивания в том же направлении - как север, либо на юг.

Каждая противоположная пара полюсов образует одну фазу двигателя. Учитывая, что в общей сложности 10 магнитных полюсов, это приводит к пяти различным фазам в этом 5-фазе шаговый мотор.

Важно отметить, что каждая чашка ротора имеет 50 зубов вдоль внешнего периметра. Зубы на чашке ротора 1 и ротор -чашка 2 механически смещаются друг от друга на половину шага, что позволяет точно выравнивать и двигаться во время работы.

Скоростной переход

Понимание того, как читать кривую скоростного круга имеет решающее значение, так как она дает представление о том, что мотор способен достичь. Эти кривые представляют характеристики производительности определенного двигателя в сочетании с конкретным драйвером. Как только двигатель будет выполнен, на выход крутящего момента влияет тип привода и приложенное напряжение. В результате один и тот же двигатель может проявлять значительно разные кривые скорости в зависимости от используемого водителя.

BESFOC обеспечивает эти кривые скоростного круга в качестве ссылки. Если вы используете двигатель с драйвером, который имеет одинаковое напряжение и рейтинги тока, вы можете ожидать сопоставимой производительности. Для интерактивного опыта, пожалуйста, обратитесь к кривой скоростного круга, указанного ниже:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чтобы работать в области между втягиванием и крутящим моментом выпуска, двигатель должен изначально запустить в области начала/остановки. Когда двигатель начинает работать, частота импульса постепенно увеличивается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая скорость. Чтобы остановить двигатель, скорость затем уменьшается, пока она не опадает ниже кривой крутящего момента.

Крутящий момент напрямую пропорционален току, а количество поворотов провода в двигателе. Чтобы увеличить крутящий момент на 20%, ток также должен быть увеличен примерно на 20%. И наоборот, чтобы уменьшить крутящий момент на 50%, ток должен быть уменьшен на 50%.

Однако из -за магнитного насыщения нет никакой пользы в увеличении тока, превышающего два раза превышающего номинального тока, так как по этому поводу, дальнейшее увеличение не увеличит крутящий момент. Работая примерно в десять раз превышает рейтинг тока представляет риск размагметирования ротора.

Все наши двигатели оснащены изоляцией класса B, которая может выдерживать температуру до 130 ° C до того, как изоляция начнет ухудшаться. Чтобы обеспечить долговечность, мы рекомендуем поддерживать дифференциал температуры 30 ° C изнутри снаружи, что означает, что температура наружного корпуса не должна превышать 100 ° C.

Индуктивность играет значительную роль в высокоскоростном крутящем моменте. Это объясняет, почему двигатели не демонстрируют бесконечно высокий уровень крутящего момента. Каждая обмотка двигателя имеет различные значения индуктивности и сопротивления. Индуктивность, измеренная у Генриса, разделенная на сопротивление в Ом, приводит к постоянной времени (в секундах). Эта постоянная времени показывает, сколько времени требуется, чтобы катушка достигла 63% своего номинального тока. Например, если двигатель рассчитан на 1 ампер, после постоянного времени, катушка достигнет приблизительно 0,63 ампер. Обычно для катушки требуется около четырех -пяти временных константов, чтобы достичь полноценного тока (1 ампер). Поскольку крутящий момент пропорционален току, если ток достигает только 63%, двигатель будет производить около 63% своего максимального крутящего момента после постоянного времени.

На низких скоростях эта задержка в наращивании тока не является проблемой, поскольку ток может эффективно вводить и быстро входить и выходить из катушек, что позволяет двигателю доставить свой рейтинг крутящего момента. Тем не менее, на высоких скоростях ток не может увеличиться достаточно быстро, прежде чем следующие переключатели фазы, что приведет к уменьшению крутящего момента.

Воздействие напряжения водителя

Напряжение драйвера значительно влияет на высокоскоростную производительность шаговый мотор . Более высокое соотношение напряжения привода к напряжению двигателя приводит к улучшению высокоскоростных возможностей. Это связано с тем, что повышенные напряжения позволяют току течь в обмотки быстрее, чем 63% порога ранее обсуждаемых.

Вибрация

Когда шаговый двигатель переходит от одного шага к другому, ротор не останавливается мгновенно в целевом положении. Вместо этого он проходит мимо окончательной позиции, затем вытягивается назад, перерастает в противоположном направлении, и продолжает колебаться взад -вперед, пока не остановится. Это явление, называемое звонком ', ' происходит с каждым шагом, который делает двигатель (см. Интерактивную диаграмму ниже). Подобно тому, как банджи -шнур, импульс ротора несет его за пределами своей остановки, заставляя его 'отскакивать ', прежде чем успокоиться. Однако во многих случаях двигателю дают указание перейти к следующему шагу, прежде чем он полностью остановился.

Графики ниже иллюстрируют поведение звонка шагового двигателя в различных условиях загрузки. Когда двигатель разгружается, он демонстрирует значительное звон, что приводит к повышению вибрации. Эта чрезмерная вибрация может привести к затяжке двигателя, когда она либо выгружена, либо слегка загружена, поскольку она может потерять синхронизацию. Поэтому важно всегда проверять шаговый двигатель с соответствующей нагрузкой.

Два других графика изображают производительность двигателя при загрузке. Правильная загрузка двигателя помогает стабилизировать свою работу и уменьшить вибрацию. В идеале, нагрузка должна потребовать от 30% до 70% от максимальной выходной момента двигателя. Кроме того, отношение инерции нагрузки к ротору должно падать между 1: 1 и 10: 1. Для более коротких и более быстрых движений предпочтительнее, чтобы это соотношение было ближе к 1: 1 до 3: 1.

Помощь от BESFOC

Специалисты и инженеры BESFOC могут помочь с правильным размером двигателя.

Резонанс и вибрация

А Шаповый двигатель будет испытывать значительно увеличение вибраций, когда входная частота импульса совпадает с его естественной частотой, явлением, известным как резонанс. Это часто происходит около 200 Гц. На резонансе, превышение инициализации ротора и недостаточное количество ротора значительно усиливаются, что увеличивает вероятность пропущенных шагов. В то время как конкретная резонансная частота может варьироваться в зависимости от инерции нагрузки, она обычно колеблется около 200 Гц.

Потеря шага в двухфазных двигателях

2-фазные шаговые двигатели могут пропустить только шаги в группах по четырем. Если вы заметите потери шага, возникающие в нескольких из четырех, это указывает на то, что вибрации заставляют двигатель терять синхронизацию или что нагрузка может быть чрезмерной. И наоборот, если пропущенные шаги не в нескольких числах четырех, существует убедительное признак того, что либо неверный количество импульсов, либо электрический шум влияет на производительность.

Смягчающий резонанс

Несколько стратегий могут помочь смягчить резонансные эффекты. Самый простой подход состоит в том, чтобы вообще не работать на резонансной скорости. Поскольку 200 Гц соответствует приблизительно 60 об / мин для двухфазного двигателя, он не очень высокая скорость. Большинство Шаповый двигатель S имеет максимальную начальную скорость около 1000 импульсов в секунду (PPS). Поэтому во многих случаях вы можете инициировать работу двигателя на скорости выше резонансной частоты.

Если вам нужно запустить двигатель с скорости, которая ниже резонансной частоты, важно быстро ускориться через резонансный диапазон, чтобы минимизировать эффекты вибрации.

Уменьшение шага угла

Другое эффективное решение - использовать меньший угол шага. Большие углы шага имеют тенденцию привести к большему прохождению и недостатке. Если у двигателя есть небольшое расстояние до перемещения, он не генерирует достаточного количества силы (крутящего момента), чтобы значительно преодолеть. Сокращая угол шага, двигатель испытывает меньше вибрации. Это одна из причин, по которой методы полусчета и микростеппинга настолько эффективны в уменьшении вибраций.

Обязательно выберите двигатель на основе требований нагрузки. Правильный размер двигателя может привести к лучшей общей производительности.

Используя демпферы

Дерпветы - еще один вариант для рассмотрения. Эти устройства могут быть установлены на заднем валу двигателя, чтобы поглотить часть колебательной энергии, помогая сгладить работу вибрационного двигателя экономически эффективным образом.

5-фазные шаговые двигатели

Относительно новое продвижение в Steeper Motor  Technology-это 5-фазный шаговый двигатель. Наиболее заметным различием между 2-фазными и 5-фазными двигателями (см. Интерактивную диаграмму ниже) является количество полюсов статора: 2-фазные двигатели имеют 8 полюсов (4 на фазу), в то время как 5-фазные двигатели имеют 10 полюсов (2 на фазу). Конструкция ротора аналогична конструкции двухфазного двигателя.

В двухфазном двигателе каждая фаза перемещает ротор на 1/4 зубного шага, в то время как в 5фазном двигателе ротор перемещает 1/10 от шага зуба из-за его конструкции. С шагом зуба 7,2 ° угол шага для 5фазного двигателя становится 0,72 °. Эта конструкция позволяет 5фазному двигателю достигать 500 шагов на революцию по сравнению с 2-фазовым моторным шагом на революцию, обеспечивая разрешение, которое в 2,5 раза больше, чем у 2-фазного двигателя.

Более высокое разрешение приводит к меньшему углу этапа, который значительно снижает вибрацию. Поскольку угол шага 5-фазного двигателя в 2,5 раза меньше, чем у 2-фазного двигателя, он испытывает гораздо более низкое кольцо и вибрации. В обоих типах двигателей ротор должен преодолеть или недостаточно на 3,6 ° до промаха. С 5-фазовым углом шага двигателя всего 0,72 °, для мотора становится почти невозможным превышать или нижний шаг с таким краем, что приводит к очень низкой вероятности потери синхронизации.

Методы приезда

Есть четыре основных метода привода для шаговый мотор S:

1. Волновой диск (полный шаг)

2. 2 фазы на (полный шаг)

3. 1-2 фазы на (половина шага)

4. Микростеп

Волновой драйв

На приведенной ниже диаграмме метод волнового привода упрощен, чтобы проиллюстрировать его принципы. Каждый поворот на 90 °, изображенный на рисунке, представляет 1,8 ° вращения ротора в реальном двигателе.

В методе волнового привода, также известном как 1-фаза на методе, только одна фаза энергична за раз. Когда фаза активируется, он создает южный полюс, который привлекает северный полюс ротора. Затем фаза A выключается, а фаза B включается, в результате чего ротор вращается на 90 ° (1,8 °), и этот процесс продолжается, каждая фаза включается индивидуально.

Волновой привод работает с четырехступенчатой ​​электрической последовательности для вращения двигателя.

 

2 фазы на

В методе привода '2 на ', обе фазы двигателя непрерывно включаются.

Как показано ниже, каждый поворот на 90 ° соответствует вращению ротора 1,8 °. Когда как фазы A, так и B включаются в качестве южных полюсов, северный полюс ротора в равной степени притягивается к обоим полюсам, заставляя его выравниваться непосредственно посередине. По мере развития последовательности и фазы активируются, ротор будет вращаться для поддержания выравнивания между двумя полюсами.

Метод '2 на ' работает с использованием четырехэтапной электрической последовательности для вращения двигателя.

Стандартные 2-фазные и 2-фазный M-тип M Motors используют этот '2 фазы на методе ' диска.

Основным преимуществом метода '2 на методе ' по методу '1 на ' крутящий момент. В методе '1 фазы на ' активируется только одна фаза, в результате чего на ротор действует одна единица крутящего момента. Напротив, метод '2 на методе ' заряжает оба фазы одновременно, создавая два единицы крутящего момента. Один вектор крутящего момента действует в 12 -часовом положении, а другой - в 3 часа. Когда эти два вектора крутящего момента объединяются, они создают результирующий вектор под углом 45 ° с величиной, которая на 41,4% больше, чем у одного вектора. Это означает, что использование метода '2 на методе ' позволяет нам достичь того же угла шага, что и метод '1 на ', при этом на 41% больше крутящего момента.

Пятифазные двигатели, однако, работают несколько иначе. Вместо того, чтобы использовать метод '2 на ', они используют метод '4 на '. При таком подходе четыре фазы активируются одновременно каждый раз, когда двигатель делает шаг.

В результате пятифазный двигатель следует 10-ступенчатой ​​электрической последовательности во время работы.

1-2 фазы на (половина шага)

Метод '1-2 на ', также известный как наполовину ступенька, объединяет принципы двух предыдущих методов. При таком подходе мы сначала заряжаем фазу A, вызывая выравнивание ротора. Поддержав питание фазы, мы активируем фазу B. В этот момент ротор одинаково привлечен как к полюсам, так и в середине, что приводит к вращению 45 ° (или 0,9 °). Затем мы выключаем фазу A, продолжая заряжать фазу B, позволяя мотору сделать еще один шаг. Этот процесс продолжается, чередуюсь между энергией одной фазы и двумя фазами. Таким образом, мы эффективно сокращаем угол шага пополам, что помогает уменьшить вибрации.

Для 5фазного двигателя мы используем аналогичную стратегию, чередуюсь между 4 фазами и 5 фазами.

Полуэтапный режим состоит из восьмиступенчатой ​​электрической последовательности. В случае пятифазного двигателя с использованием метода '4-5 на методе ' двигатель проходит 20-ступенчатую электрическую последовательность.

Микростеп

(При необходимости можно добавить больше информации о микростеппе.)

Микростеппинг

Микростеппинг - это метод, используемый для того, чтобы сделать меньшие шаги еще более тонкими. Чем меньше шаги, тем выше разрешение и, тем лучше характеристики вибрации двигателя. В микростепперинге фаза не полностью не полностью отключен; Вместо этого он частично включен. Синусоидальные волны применяются как к фазе A, так и к фазе B, с разностью фаз 90 ° (или 0,9 ° в пятифазном шаговый мотор ).

Когда максимальная мощность применяется к фазе A, фаза B составляет нулевой, что приводит к тому, что ротор выравнивается с фазой A. По мере того, как ток к фазе A уменьшается, ток к фазе B увеличивается, что позволяет ротору делать крошечные шаги в сторону фазы B. Этот процесс продолжается, поскольку ток циклов между двумя фазами, приводящие к плавному движению микростеппа.

Тем не менее, микростеппинг действительно представляет некоторые проблемы, в основном относительно точности и крутящего момента. Поскольку фазы лишь частично включены, двигатель обычно испытывает снижение крутящего момента примерно на 30%. Кроме того, поскольку дифференциал крутящего момента между шагами минимальна, двигатель может изо всех сил пытаться преодолеть нагрузку, что может привести к ситуациям, когда двигателю приповедутся перемещать несколько шагов, прежде чем он фактически начнет двигаться. Во многих случаях для создания системы с закрытой контуром необходимо включение энкодеров, хотя это увеличивает общую стоимость.

Шаговые моторные системы

Системы открытых петли
систем с закрытыми петлями Systems
Systems Systems

Открытая петля

Кэтрические двигатели обычно разработаны в виде систем открытых петлей. В этой конфигурации генератор импульсов отправляет импульсы в схему секвенирования фазы. Фазовый секвенсор определяет, какие фазы следует включать или выключить, как описано ранее в полных и половине этапа. Секвенсор управляет мощными полетами для активации двигателя.

Тем не менее, в системе открытых циклов нет никакой проверки позиции, что означает, что нет способа подтвердить, выполнил ли двигатель командованное движение.

Закрытая петля

Одним из наиболее распространенных методов реализации системы замкнутого конюса является добавление энкодера в задний вал двигателя с двойным валом. Энкодер состоит из тонкого диска, отмеченного линиями, которые вращаются между передатчиком и приемником. Каждый раз, когда линия проходит между этими двумя компонентами, она генерирует импульс на линии сигналов.

Эти выходные импульсы затем возвращаются обратно в контроллер, который сохраняет их количество. Как правило, в конце движения контроллер сравнивает количество импульсов, которые он отправил водителю с количеством импульсов, полученных от энкодера. Выполняется конкретная процедура, в результате чего, если эти два подсчета различаются, система регулирует, чтобы исправить расхождение. Если подсчет соответствует, это указывает на то, что ошибка не произошла, а движение может продолжаться плавно.

Недостатки систем с закрытыми петлями

Система с замкнутым контуром поставляется с двумя основными недостатками: стоимость (и сложность) и время отклика. Включение энкодера увеличивает общие расходы системы, наряду с повышенной сложностью контроллера, что способствует общей стоимости. Кроме того, поскольку исправления вносятся только в конце движения, это может ввести задержки в системе, что потенциально замедляет время отклика.

Сервопривода

Альтернативой шаговым системам с замкнутым контуром является сервоприводная система. Сервуары, которые обычно используют двигатели с низким количеством полюсов, обеспечивая высокоскоростную производительность, но не имея присущих возможностей позиционирования. Чтобы преобразовать сервоприводы в позиционное устройство, необходимы механизмы обратной связи, часто используя энкодер или резолей вместе с циклами управления.

В сервоприводной системе двигатель активируется и деактивируется до тех пор, пока резольвер не укажет, что указанная позиция была достигнута. Например, если сервоприводу инструментаруется перенести 100 революций, он начинается с количества резоливеров на уровне нуля. Двигатель работает до тех пор, пока количество разрешений не достигнет 100 революций, после чего он выключается. Если есть какой -либо позиционный сдвиг, двигатель реактивируется, чтобы исправить положение.

На реакцию сервопривода на позиционные ошибки влияют настройка усиления. Настройка высокого усиления позволяет двигателю быстро реагировать на изменения ошибки, в то время как настройка низкого усиления приводит к более медленному отклику. Тем не менее, настройка настройки усиления может ввести задержки по времени в систему управления движением, влияя на общую производительность.

Alphastep с замкнуты

Alphastep - инновационный BEFOC STEPPER Motor  Solution с интегрированным резолей, который предлагает обратную связь по позиции в реальном времени. Эта конструкция гарантирует, что точное положение ротора всегда известно, повышая точность и надежность системы.

Alphastep с замкнуты

Драйвер Alphastep оснащен входным счетчиком, который отслеживает все импульсы, отправленные на диск. Одновременно обратная связь от резольвера направлена ​​на счетчик положения ротора, что позволяет непрерывно мониторинг положения ротора. Любые расхождения регистрируются в счетчике отклонения.

Как правило, двигатель работает в режиме открытого цикла, генерируя векторы крутящего момента для следования двигателя. Однако, если счетчик отклонения указывает на расхождение, превышающее ± 1,8 °, фазовый секвенсор активирует вектор крутящего момента в верхнем сечении кривой смещения крутящего момента. Это генерирует максимальный крутящий момент, чтобы перестроить ротор и вернуть его в синхронизм. Если двигатель выключен на несколько этапов, секвенсер заряжает несколько векторов крутящего момента на высоком уровне кривой смещения крутящего момента. Драйвер может обрабатывать условия перегрузки до 5 секунд; Если он не может восстановить синхронизм в течение этого периода времени, запускается ошибка, и выпускается тревога.

Замечательной особенностью системы Alphastep является ее способность вносить исправления в реальном времени для любых пропущенных шагов. В отличие от традиционных систем, которые ждут до окончания движения, чтобы исправить любые ошибки, драйвер Alphastep предпринимает корректирующие действия, как только ротор выходит за пределы диапазона 1,8 °. После того, как ротор вернется в пределах этого предела, драйвер возвращается в режим открытия цикла и возобновляет соответствующие фазовые активизации.

Сопутствующий график иллюстрирует кривую смещения крутящего момента, выделяя режимы эксплуатации системы - открытый петлю и закрытый петлей. Кривая смещения крутящего момента представляет собой крутящий момент, генерируемый одной фазой, достигая максимального крутящего момента, когда положение ротора отклоняется на 1,8 °. Шаг можно пропустить только в том случае, если ротор преодолевает более 3,6 °. Поскольку водитель берет контроль над вектором крутящего момента всякий раз, когда отклонение превышает 1,8 °, двигатель вряд ли пропустит шаги, если только он не испытывает перегрузку, длится более 5 секунд.

Точность шага Alphastep

Многие люди по ошибке считают, что точность шага альфастепного двигателя составляет ± 1,8 °. В действительности, Alphastep имеет точность шага 5 дуговых минут (0,083 °). Водитель управляет векторами крутящего момента, когда ротор находится за пределами диапазона 1,8 °. После того, как ротор попадает в этот диапазон, зубы ротора совпадают именно с генерируемым вектором крутящего момента. Alphastep гарантирует, что правильный зуб выравнивается с активным вектором крутящего момента.

Серия Alphastep поставляется в различных версиях. BESFOC предлагает как круглый вал, так и модели с несколькими зубчатыми числами для улучшения разрешения и крутящего момента, либо для минимизации отраженной инерции. Большинство версий могут быть оборудованы с помощью безопасного магнитного тормоза. Кроме того, BESFOC предоставляет версию 24 VDC, называемую серией ASC.

Заключение

В заключение, шаговые двигатели очень подходят для позиционирования. Они допускают точный контроль как расстояния, так и скорости, просто изменяя количество импульсов и частоту. Их высокий уровень полюсов обеспечивает точность, даже при работе в режиме открытого цикла. При правильном размере для конкретного приложения Шаповый мотор не пропустит шаги. Более того, поскольку они не требуют позиционной обратной связи, шаговые двигатели являются экономически эффективным решением.