Výrobca hybridného nevlastného vozidla v Číne - Besfoc

Zavedenie krokového motora

Čo je krokový motor？

A Krokový motor je typ elektrického motora, ktorý sa pohybuje skôr presnými, pevnými krokmi, než sa nepretržite otáča ako bežný motor. Všeobecne sa používa v aplikáciách, kde je potrebná presná kontrola polohy, ako sú 3D tlačiarne, CNC stroje, robotika a platformy fotoaparátov.

Krokové motory sú typ elektrického motora, ktorý s pozoruhodnou presnosťou premení elektrickú energiu na rotačný pohyb. Na rozdiel od bežných elektrických motorov, ktoré poskytujú nepretržitú rotáciu, krokové motory otáčajú v diskrétnych krokoch, čím sú ideálne pre aplikácie vyžadujúce presné umiestnenie.

Každý impulz elektriny odoslaný do krokového motora z jeho vodiča má za následok presný pohyb - pulz zodpovedá konkrétnemu kroku. Rýchlosť, pri ktorej sa motor otáča priamo, priamo koreluje s frekvenciou týchto impulzov: čím rýchlejšie sa odosielajú impulzy, tým rýchlejšia je rotácia.

Jednou z kľúčových výhod Krokper Motor S je ich ľahké ovládanie. Väčšina ovládačov pracuje s 5-voltovými impulzmi, kompatibilnými so spoločnými integrovanými obvodmi. Môžete buď navrhnúť obvod na generovanie týchto impulzov, alebo používať generátor impulzov od spoločností ako Besfoc.

Napriek ich príležitostným nepresnostiam - štandardné nevlastné motory majú presnosť asi ± 3 minúty oblúka (0,05 °) - tieto chyby sa nekublácajú s viacerými krokmi. Napríklad, ak štandardný krokový motor urobí jeden krok, otočí sa o 1,8 ° ± 0,05 °. Dokonca aj po miliónoch krokov je celková odchýlka stále len ± 0,05 °, vďaka čomu sú spoľahlivé pre presné pohyby na veľké vzdialenosti.

Okrem toho sú krokové motory známe rýchlosťou a zrýchlením kvôli ich nízkej zotrvačnosti rotora, čo im umožňuje rýchlo dosiahnuť vysoké rýchlosti. Vďaka tomu sú obzvlášť vhodné pre aplikácie, ktoré si vyžadujú krátke rýchle pohyby.

Ako funguje krokový motor?

A Krokový motor pracuje tak, že rozdelí úplnú rotáciu na niekoľko rovnakých krokov. Používa elektromagnety na vytváranie pohybu v malých, riadených prírastkoch.

1. Vo vnútri krokového motora

Krokový motor má dve hlavné časti:

• Stator - stacionárna časť s cievkami (elektromagnety).

• Rotor - rotujúca časť, často magnet alebo vyrobený zo železa.

2. Pohyb magnetickými poľami

• Keď elektrický prúd preteká cez cievky statora, vytvára magnetické polia.

• Tieto polia priťahujú rotor.

• Zapnutím a vypínaním cievok v špecifickej sekvencii je rotor ťahaný krok za krokom kruhovým pohybom.

3. Postupná rotácia

• Zakaždým, keď je cievka pod napätím, rotor sa pohybuje o malý uhle (nazývaný krok).

• Napríklad, ak má motor na revolúciu 200 krokov, každý krok presunie rotor 1,8 °.

• Motor sa môže otáčať dopredu alebo dozadu v závislosti od poradia impulzov odoslaných do cievok.

4. Ovládané vodičom

• A Krokový vodič motora odošle elektrické impulzy do cievok motora.

• Čím viac impulzov, tým viac sa motor otočí.

• Mikrokontroléry (napríklad Arduino alebo Raspberry Pi) môžu tieto ovládače ovládať tak, aby presne presunuli motor.

Systémový motor

Nižšie uvedená ilustrácia zobrazuje štandardný krokový motorický systém, ktorý pozostáva z niekoľkých základných komponentov, ktoré spolupracujú. Výkon každého prvku ovplyvňuje celkovú funkčnosť systému.

1. Počítač alebo PLC:

Jadrom systému je počítač alebo programovateľný logický radič (PLC). Táto zložka pôsobí ako mozog a riadi nielen krokový motor, ale aj celý stroj. Môže vykonávať rôzne úlohy, napríklad zdvihnutie výťahu alebo pohyb dopravného pásu. V závislosti od potrebnej zložitosti sa tento ovládač môže pohybovať od sofistikovaného PC alebo PLC až po jednoduché tlačidlo tlaku operátora.

2. Indexer alebo PLC karta:

Ďalej je indexovač alebo karta PLC, ktorá oznamuje konkrétne pokyny k krokový motor . Generuje požadovaný počet impulzov na pohyb a upravuje frekvenciu impulzov na reguláciu zrýchlenia, rýchlosti a spomalenia motora. Indexovač môže byť buď samostatnou jednotkou, ako je BESFOC, alebo karta generátora impulzov, ktorá sa pripája k PLC. Bez ohľadu na svoju formu je táto komponent rozhodujúca pre prevádzku motora.

3. Vodič motora:

Vodič motora sa skladá zo štyroch kľúčových častí:

• Logika pre riadenie fázy: Táto logická jednotka prijíma impulzy z indexu a určuje, ktorá fáza motora by sa mala aktivovať. Energizácia fáz musí postupovať podľa špecifickej sekvencie, aby sa zabezpečila správna prevádzka motora.

• Logické napájacie napájanie: Jedná sa o nízko napätie, ktoré poháňa integrované obvody (ICS) v rámci ovládača, ktoré zvyčajne pracujú okolo 5 voltov, na základe sady alebo návrhu čipov.

• Napájanie motora: Toto napájanie poskytuje potrebné napätie na napájanie motora, zvyčajne okolo 24 VDC, hoci môže byť vyššie v závislosti od aplikácie.

• Výkonový zosilňovač: Táto komponent pozostáva z tranzistorov, ktoré umožňujú prúdenie prúdom cez fázy motora. Tieto tranzistory sú zapnuté a vypínané v správnej sekvencii, aby sa uľahčil pohyb motora.

4. Zaťaženie:

Nakoniec všetky tieto komponenty spolupracujú na posunutí zaťaženia, ktoré by mohlo byť olovenou skrutkou, diskom alebo dopravným pásom v závislosti od konkrétnej aplikácie.

Typy krokových motorov

Existujú tri primárne typy krokových motorov:

Variabilné neochoty (VR) krokové motory

Tieto motory obsahujú zuby na rotore a statovi, ale nezahŕňajú trvalý magnet. Výsledkom je, že im chýba moment na zadržiavanie, čo znamená, že keď nie sú napájaní, nedrží svoju pozíciu.

Permanent Magnet (PM) Stepper Motors

Krokové motory PM majú na rotore trvalý magnet, ale nemajú zuby. Aj keď zvyčajne vykazujú menšiu presnosť v krokových uhloch, poskytujú krútiaci moment na zadržanie, čo im umožňuje udržiavať polohu, keď je energia vypnutá.

Hybridné krokové motory

BESFOC sa špecializuje výlučne na hybrid krokový motor s. Tieto motory spájajú magnetické vlastnosti trvalých magnetov s ozubeným konštrukciou variabilných neochotných motorov. Rotor je axiálne magnetizovaný, čo znamená, že v typickej konfigurácii je horná polovica severný pól a spodná polovica je južný pól.

Rotor sa skladá z dvoch zubných šálok, z ktorých každá má 50 zubov. Tieto šálky sú kompenzované o 3,6 °, čo umožňuje presné umiestnenie. Pri pohľade zhora môžete vidieť, že zub na pohári severného pólu sa zarovná s zubom na pohári južného pólu, čím vytvára efektívny prevodový systém.

Hybridné krokové motory pracujú na dvojfázovej konštrukcii, pričom každá fáza obsahuje štyri póly rozmiestnené 90 ° od seba. Každý pól vo fáze je zranený tak, že póly 180 ° majú rovnakú polaritu, zatiaľ čo polarity sú opačné pre 90 ° od seba. Zvrátením prúdu v akejkoľvek fáze je možné zvrátiť polaritu zodpovedajúceho pólu statora, čo umožňuje motoru previesť ľubovoľný stĺp statora na severný alebo južný pól.

Rotor krokového motora je vybavený 50 zubami s rozstupom 7,2 ° medzi každým zubom. Keď motor pracuje, zarovnanie rotorových zubov so zubami statora sa môže meniť-konkrétne ho môže kompenzovať trom štvrtinou výšky zubov, pol tónu zubov alebo štvrtinou výšky zubov. Keď motor vstúpi, prirodzene sa vydala najkratšia cesta k tomu, aby sa osebe vyrovnal, čo sa premieta do pohybu 1,8 ° za krok (od 1/4 7,2 ° sa rovná 1,8 °).

Krútiaci moment a presnosť v Krokové motory sú ovplyvnené počtom pólov (zubov). Všeobecne platí, že vyšší počet pólov vedie k zlepšeniu krútiaceho momentu a presnosti. BESFOC ponúka „Vysoké rozlíšenie “ Stepper Motors, ktoré majú polovicu tónu zubov svojich štandardných modelov. Tieto rotory s vysokým rozlíšením majú 100 zubov, čo vedie k uhlu 3,6 ° medzi každým zubom. Pri tomto nastavení pohyb 1/4 tónu zubov zodpovedá menšiemu kroku 0,9 °.

Výsledkom je, že modely „s vysokým rozlíšením “ poskytujú dvojnásobok rozlíšenia štandardných motorov a dosahujú 400 krokov na revolúciu v porovnaní s 200 krokmi na revolúciu v štandardných modeloch. Menšie kroky krokov tiež vedú k nižším vibráciám, pretože každý krok je menej výrazný a postupnejší.

Štruktúra

Nižšie uvedený diagram ilustruje prierez 5-fázového krokového motora. Tento motor sa skladá predovšetkým z dvoch hlavných častí: statora a rotora. Samotný rotor sa skladá z troch komponentov: pohár rotora 1, pohár rotora 2 a trvalý magnet. Rotor je magnetizovaný v axiálnom smere; Napríklad, ak je pohár rotora 1 označený ako severný pól, pohár Rotor 2 bude južným pólom.

Stator má 10 magnetických pólov, z ktorých každý je vybavený malými zubami a zodpovedajúcimi vinutiami. Tieto vinutia sú navrhnuté tak, aby každé bolo spojené s vinutím svojho opačného pólu. Keď prúd preteká cez pár vinutí, póly, ktoré spájajú magnetizujú rovnakým smerom - buď sever alebo na juh.

Každý protichodný pár stĺpov tvorí jednu fázu motora. Vzhľadom na to, že je celkovo 10 magnetických pólov, výsledkom je to v piatich odlišných fázach v rámci tejto 5-fázy schodový motor.

Dôležité je, že každý pohár rotora má pozdĺž vonkajšieho obvodu 50 zubov. Zuby na pohári rotora 1 a pohári rotora 2 sú mechanicky vyrovnané od seba o polovicu tónu zubov, čo umožňuje presné zarovnanie a pohyb počas prevádzky.

Rýchlosť

Pochopenie toho, ako čítať krivku rýchlosti, je rozhodujúce, pretože poskytuje prehľad o tom, čo je motor schopný dosiahnuť. Tieto krivky predstavujú výkonnostné charakteristiky konkrétneho motora, keď sú spárované s konkrétnym vodičom. Akonáhle je motor funkčný, jeho výstup krútiaceho momentu je ovplyvnený typom pohonu a aplikovaným napätím. Výsledkom je, že ten istý motor môže vykazovať výrazne odlišné krivky rýchlostných kŕtvých v závislosti od použitého vodiča.

BESFOC poskytuje tieto krivky rýchlosti ako referencia. Ak použijete motor s ovládačom, ktorý má podobné hodnotenie napätia a prúdu, môžete očakávať porovnateľný výkon. Interaktívny zážitok nájdete v nižšie uvedenej krivke rýchlosti kŕmenia:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aby motor pracoval v regióne medzi krútiacim momentom vytiahnutia a vyťahovania, musí motor spočiatku začať v regióne Štart/zastavenie. Keď motor začína bežať, rýchlosť impulzu sa postupne zvyšuje, až kým sa nedosiahne požadovaná rýchlosť. Na zastavenie motora sa rýchlosť potom zníži, až kým nespadne pod krivku krútiaceho momentu.

Krútiaci moment je priamo úmerný prúdu a počet zákrut vodiča v motore. Aby sa zvýšil krútiaci moment o 20%, prúd by sa mal tiež zvýšiť o približne 20%. Naopak, aby sa znížil krútiaci moment o 50%, prúd by sa mal znížiť o 50%.

V dôsledku magnetickej saturácie však nie je prínosom pri zvyšovaní prúdu nad dvojnásobkom menovitému prúdu, ako po tomto bode, ďalšie zvýšenie sa zvýši moment. Pracuje sa približne desaťkrát menovaný prúd predstavuje riziko demagnetizácie rotora.

Všetky naše motory sú vybavené izoláciou triedy B, ktorá vydrží teploty až do 130 ° C predtým, ako sa izolácia začne degradovať. Aby sa zabezpečilo dlhovekosť, odporúčame udržať teplotný diferenciál 30 ° C zvnútra von z vonkajšej strany, čo znamená, že teplota vonkajšej puzdra by nemala prekročiť 100 ° C.

Indukčnosť hrá významnú úlohu pri vysokorýchlostnom výkone krútiaceho momentu. Vysvetľuje, prečo motory nevykazujú nekonečne vysoké úrovne krútiaceho momentu. Každé vinutie motora má zreteľné hodnoty indukčnosti a odporu. Indukčnosť meraná v Henrys, vydelená rezistenciou v ohmoch, vedie k časovej konštante (v sekundách). Táto časová konštanta naznačuje, ako dlho trvá, kým cievka dosiahne 63% svojho menovitému prúdu. Napríklad, ak je motor hodnotený na 1 amp, po jednorazovej konštante dosiahne cievka približne 0,63 ampérov. Zvyčajne trvá asi štyri až päť časových konštánt, kým sa cievka dostane na plný prúd (1 amp). Pretože krútiaci moment je úmerný prúdu, ak prúd dosiahne iba 63%, motor bude produkovať asi 63% svojho maximálneho krútiaceho momentu po jednorazovej konštante.

Pri nízkych rýchlostiach nie je toto oneskorenie v súčasnom nahromadení problémom, pretože prúd môže efektívne vstúpiť a rýchlo ukončiť cievky, čo umožňuje motoru dodať jeho menovaný krútiaci moment. Pri vysokých rýchlostiach sa však prúd nemôže dostatočne rýchlo zvýšiť pred vypínačmi nasledujúcej fázy, čo vedie k zníženiu krútiaceho momentu.

Náraz napätia vodiča

Napätie vodiča významne ovplyvňuje vysokorýchlostný výkon a krokový motor . Vyšší pomer hnacieho napätia k napätiu motora vedie k zlepšeniu vysokorýchlostných schopností. Dôvodom je skutočnosť, že zvýšené napätia umožňujú prúdenie prúdu do vinutia rýchlejšie ako 63% prahová hodnota, o ktorej sa predtým diskutovalo.

Vibrovanie

Keď krokový motor prechádza z jedného kroku do nasledujúceho, rotor sa okamžite nezastaví v cieľovej polohe. Namiesto toho sa pohybuje okolo konečnej polohy, potom je odtiahnutý dozadu, prekročenie opačným smerom a naďalej kmituje tam a späť, až kým sa nakoniec nezastaví. Tento jav, ktorý sa označuje ako „zvonenie, “, sa vyskytuje pri každom kroku, ktorý motor robí (pozri interaktívny diagram nižšie). Rovnako ako bungee kábel, aj hybnosť rotora ju nesie za jeho zastavovacím bodom, čo spôsobí, že sa pred usadením v pokoji vyhodí. V mnohých prípadoch je však motor inštruovaný, aby sa presunul k ďalšiemu kroku skôr, ako sa úplne zastaví.

Grafy nižšie ilustrujú zvonenie správania sa krokového motora za rôznych podmienok nakladania. Keď je motor vyložený, vykazuje významné zvonenie, ktoré sa prekladá na zvýšené vibrácie. Táto nadmerná vibrácia môže viesť k zastaveniu motora, keď je vyložená alebo ľahko naložená, pretože môže stratiť synchronizáciu. Preto je nevyhnutné vždy testovať a krokový motor s príslušným zaťažením.

Ďalšie dva grafy zobrazujú výkon motora pri načítaní. Správne nakladanie motora pomáha stabilizovať jeho prevádzku a znižovať vibrácie. V ideálnom prípade by zaťaženie malo vyžadovať 30% až 70% maximálneho výkonu krútiaceho momentu motora. Navyše, pomer zotrvačnosti zaťaženia rotora by mal spadnúť medzi 1: 1 a 10: 1. Pre kratšie a rýchlejšie pohyby je výhodné, aby bol tento pomer bližšie k 1: 1 až 3: 1.

Pomoc od spoločnosti Besfoc

Špecialisti a inžinieri spoločnosti BESFOC sú k dispozícii, aby pomohli so správnym veľkosti motora.

Rezonancia a vibrácie

A Krokový motor zažije výrazne zvýšené vibrácie, keď sa frekvencia vstupného impulzu zhoduje s jeho prirodzenou frekvenciou, javom známym ako rezonancia. Toto sa často vyskytuje okolo 200 Hz. Pri rezonancii sa výrazne zosilní prekročenie a spodné podradenie rotora, čím sa zvyšuje pravdepodobnosť chýbajúcich krokov. Zatiaľ čo špecifická rezonančná frekvencia sa môže líšiť v závislosti od zotrvačnosti zaťaženia, zvyčajne sa pohybuje okolo 200 Hz.

Strata kroku v 2-fázových motoroch

2-fázové krokové motory môžu vynechať iba kroky v skupinách po štyroch. Ak si všimnete stratu krokov, ktorá sa vyskytuje v násobkoch štyroch, naznačuje, že vibrácie spôsobujú, že motor stratí synchronizáciu alebo že zaťaženie môže byť nadmerné. Naopak, ak zmeškané kroky nie sú v násobkoch štyroch, existuje silný náznak toho, že počet impulzov je nesprávny alebo elektrický hluk ovplyvňuje výkon.

Zmierňovacia rezonancia

Niekoľko stratégií môže pomôcť zmierniť rezonančné účinky. Najjednoduchším prístupom je vyhnúť sa fungovaniu pri rezonančnej rýchlosti. Pretože 200 Hz zodpovedá približne 60 ot / min pre 2-fázový motor, nie je to extrémne vysoká rýchlosť. Najviac Krokové motory majú maximálnu počiatočnú rýchlosť okolo 1 000 impulzov za sekundu (PPS). Preto v mnohých prípadoch môžete iniciovať prevádzku motora rýchlosťou vyššou ako rezonančná frekvencia.

Ak potrebujete naštartovať motor rýchlosťou, ktorá je pod rezonančnou frekvenciou, je dôležité rýchlo urýchliť rezonančný rozsah, aby ste minimalizovali účinky vibrácií.

Redukčný uhol kroku

Ďalším efektívnym riešením je použitie menšieho uhol kroku. Väčšie uhly krokov majú tendenciu mať za následok väčšie prekročenie a podradenie. Ak má motor na cestu na krátku vzdialenosť, nebude generovať dostatok sily (krútiaceho momentu), aby výrazne prekročil. Znížením uhol kroku má motor menej vibrácií. To je jeden z dôvodov, prečo sú techniky polovičného stupňa a mikrostepingu tak účinné pri znižovaní vibrácií.

Nezabudnite vybrať motor na základe požiadaviek na zaťaženie. Správne dimenzovanie motora môže viesť k lepšiemu celkovému výkonu.

Používanie tlmičov

Tlmiče sú ďalšou možnosťou, ktorú treba zvážiť. Tieto zariadenia môžu byť namontované na zadný hriadeľ motora, aby absorbovali časť vibračnej energie, čo pomáha vyhladiť prevádzku vibračného motora nákladovo efektívnym spôsobom.

5-fázové krokové motory

Relatívne nový pokrok v Kroková technológia motora  je 5-fázový krokový motor. Najvýznamnejším rozdielom medzi 2-fázovými a 5-fázovými motormi (pozri interaktívny diagram nižšie) je počet pólov statora: 2-fázové motory majú 8 pólov (4 na fázu), zatiaľ čo 5-fázové motory obsahujú 10 stĺpov (2 za fázu). Dizajn rotora je podobný návrhu 2-fázového motora.

V 2-fázovom motore každá fáza pohybuje rotorom o 1/4 zubné rozstupy, zatiaľ čo v 5-fázovom motore rotor pohybuje 1/10 tónu zubov v dôsledku jeho konštrukcie. Pri výške zubov 7,2 ° sa uhol kroku pre 5-fázový motor stáva 0,72 °. Táto konštrukcia umožňuje 5-fázovému motoru dosiahnuť 500 krokov na revolúciu v porovnaní s 200 krokmi motora 2-fázového motora na revolúciu, čím poskytuje rozlíšenie, ktoré je 2,5-krát väčšie ako rozlíšenie 2-fázového motora.

Vyššie rozlíšenie vedie k menšiemu uhlu kroku, ktorý významne znižuje vibrácie. Pretože krokový uhol 5-fázového motora je 2,5-krát menší ako u 2-fázového motora, zažíva oveľa nižšie zvonenie a vibrácie. V obidvoch typoch motora musí rotor prekročiť alebo podčiarknuť o viac ako 3,6 °, aby vynechal kroky. S krokovým uhlom 5-fázového motora iba 0,72 ° sa stáva takmer nemožným, aby motor prekročil alebo podradil takúto maržu, čo vedie k veľmi nízkej pravdepodobnosti straty synchronizácie.

Metódy pohybu

Existujú štyri metódy primárnej jazdy pre krokový motor S:

1. Wave Drive (celý krok)

2. 2 fázy (celý krok)

3. 1-2 fázy na (polovičný krok)

4. Mikrostep

Vlnová jazda

V nižšie uvedenom diagrame je metóda pohonu vĺn zjednodušená, aby sa ilustrovali jej princípy. Každý 90 ° otočenie znázornené v ilustrácii predstavuje 1,8 ° rotácie rotora v skutočnom motore.

V metóde pohonu vĺn, tiež známa ako 1-fázová metóda, je súčasne napájaná iba jedna fáza. Keď je fáza aktivovaná, vytvorí južný pól, ktorý priťahuje severný pól rotora. Potom je fáza A vypnutá a fáza B je zapnutá, čo spôsobuje, že rotor sa otáča o 90 ° (1,8 °), a tento proces pokračuje pri jednotlivcovi napájania každej fázy.

Wave Drive pracuje so štvorstupňovou elektrickou sekvenciou na otáčanie motora.

 

2 fázy zapnuté

V metóde pohonu '2 na ' sú obe fázy motora nepretržite napájané.

Ako je znázornené nižšie, každá 90 ° zákruta zodpovedá rotácii rotora 1,8 °. Keď sú fázy A aj B napájané ako južné póly, severný pól rotora priťahuje rovnako póly, čo spôsobuje, že sa zarovnáva priamo v strede. Ako sekvencia postupuje a fázy sa aktivujú, rotor sa otáča, aby sa udržal zarovnanie medzi dvoma pod napájanými pólmi.

Metóda '2 fázy na ' pracuje s použitím štvorstupňovej elektrickej sekvencie na otáčanie motora.

Štandardné 2-fázové a 2-fázové motory typu M typu BESFOC využívajú túto metódu pohonu '2 na '.

Hlavnou výhodou fázy '2 na metóde ' v metóde '1 fázy na ' je krútiaci moment. V metóde '1 fázy na ' je aktivovaná iba jedna fáza, čo vedie k jednej jednotke krútiaceho momentu pôsobiacej na rotor. Naopak, metóda „2 na “ motivalizuje obe fázy súčasne a vytvára dve jednotky krútiaceho momentu. Jeden vektor krútiaceho momentu pôsobí v polohe 12 hodín a druhý v polohe 3 hodiny. Keď sa tieto dva vektory krútiaceho momentu kombinujú, vytvoria výsledný vektor v uhle 45 ° s veľkosťou, ktorý je o 41,4% väčší ako u jedného vektora. To znamená, že použitie metódy '2 fázy na ' nám umožňuje dosiahnuť rovnaký uhol kroku ako metóda '1 fáza na ' pri dodávaní 41% väčšieho krútiaceho momentu.

Päťfázové motory však fungujú trochu inak. Namiesto použitia metódy '2 na ' používajú metódu '4 fázy '. V tomto prístupe sa štyri fázy aktivujú súčasne zakaždým, keď motor urobí krok.

Výsledkom je, že päťfázový motor sleduje 10-stupňovú elektrickú sekvenciu počas prevádzky.

1-2 fázy na (polovičný krok)

Metóda '1-2 na ', známa tiež ako polovičné kroky, kombinuje princípy predchádzajúcich dvoch metód. V tomto prístupe najprv energizujeme fázu A, čo spôsobíme, že sa rotor zarovnáva. Pri udržiavaní fázovej fázy A napájame, potom aktivujeme fázu B. V tomto bode je rotor rovnako priťahovaný k obom pólom a zarovnaný v strede, čo vedie k rotácii 45 ° (alebo 0,9 °). Ďalej vypnete fázu A, zatiaľ čo naďalej napájame fázu B, čo umožňuje motoru urobiť ďalší krok. Tento proces pokračuje a striedal sa medzi energiou jednej fázy a dvoma fázami. Týmto efektívne znižujeme uhol kroku na polovicu, čo pomáha znižovať vibrácie.

V prípade 5-fázového motora využívame podobnú stratégiu striedaním medzi 4 fázami zapnutými a 5 fázami.

Polovičný režim pozostáva z osemstupňovej elektrickej sekvencie. V prípade päťfázového motora pomocou metódy „4-5 fázy na “ prechádza motor s 20-stupňou elektrickej sekvencie.

Mikrostep

(V prípade potreby je možné pridať viac informácií o mikrostepingu.)

Mikrostánok

Microstepping je technika, ktorá sa používa na to, aby boli menšie kroky ešte jemnejšie. Čím menšie sú kroky, tým vyššie je rozlíšenie a čím lepšie sú vibračné charakteristiky motora. Pri mikrosteppingu nie je fáza úplne zapnutá ani úplne vypnutá; Namiesto toho je čiastočne pod napätím. Vlny sínu sa aplikujú na fázu A aj fázu B, s fázovým rozdielom 90 ° (alebo 0,9 ° v päťfázovej krokový motor ).

Ak sa maximálny výkon aplikuje do fázy A, fáza B je na nulovej úrovni, čo spôsobuje, že rotor sa zarovná s fázou A. Keď sa prúd do fázy A znižuje, prúd do fázy B sa zvyšuje, čo umožňuje rotor urobiť malé kroky smerom k fáze B. Tento proces pokračuje, keď sa prúdové cykly medzi týmito dvoma fázami vedie k hladkému mikrostepingovému pohybu.

Microstepping však predstavuje určité výzvy, najmä pokiaľ ide o presnosť a krútiaci moment. Pretože fázy sú iba čiastočne napájané, motor zvyčajne zažíva zníženie krútiaceho momentu asi o 30%. Okrem toho, pretože diferenciál krútiaceho momentu medzi krokmi je minimálny, motor by sa mohol snažiť prekonať záťaž, čo môže viesť k situáciám, keď sa motor prikázal pohybovať niekoľkými krokmi skôr, ako sa skutočne začne pohybovať. V mnohých prípadoch je na vytvorenie systému s uzavretou slučkou potrebné začlenenie kódovačov, hoci to zvyšuje celkové náklady.

Krokové motorické systémy

Open Loop Systems Serve Serve Serve Serve
Serve
Serve

Otvorená slučka

Krokové motory sú zvyčajne navrhnuté ako systémy otvorenej slučky. V tejto konfigurácii generátor impulzov odošle impulzy do obvodu fázového sekvenovania. Fázový sekvencer určuje, ktoré fázy by sa mali zapnúť alebo vypnúť, ako už bolo opísané v metódach úplného kroku a polovičného kroku. Sekvencer riadi vysokorýchlostné FET na aktiváciu motora.

Avšak v systéme otvorenej slučky neexistuje overenie pozície, čo znamená, že neexistuje spôsob, ako potvrdiť, či motor vykonal prikázaný pohyb.

Zatvorená slučka

Jednou z najbežnejších metód implementácie systému s uzavretou slučkou je pridanie kodéra do zadného hriadeľa dvojitého motora. Kodér pozostáva z tenkého disku označeného čiarami, ktoré sa otáčajú medzi vysielačom a prijímačom. Zakaždým, keď medzi týmito dvoma komponentmi prechádza čiara, generuje impulz na signálnych vedeniach.

Tieto výstupné impulzy sa potom privádzajú späť do ovládača, ktorý ich udržiava. Na konci pohybu zvyčajne ovládač porovnáva počet impulzov, ktoré odoslal vodičovi s počtom impulzov prijatých z kódovača. Uskutočňuje sa konkrétna rutina, pri ktorej sa tieto dva počty líšia, systém sa prispôsobí opravu nezrovnalosti. Ak sa počet zhoduje, naznačuje, že nedošlo k žiadnej chybe a pohyb môže pokračovať hladko.

Nevýhody systémov s uzavretou slučkou

Systém uzavretej slučky je dodávaný s dvoma hlavnými nevýhodami: náklady (a zložitosť) a čas odozvy. Zahrnutie kódovača prispieva k celkovým nákladom systému spolu so zvýšenou sofistikovanosťou kontrolóra, čo prispieva k celkovým nákladom. Okrem toho, pretože korekcie sa vykonávajú iba na konci pohybu, môže to zaviesť oneskorenia do systému, čo potenciálne spomaľuje časy odozvy.

Servo

Alternatívou k nevlastným systémom s uzavretou slučkou je servopohlavný systém. Servo systémy zvyčajne používajú motory s nízkym počtom pólov, ktoré umožňujú vysokorýchlostný výkon, ale chýbajú vlastné schopnosti polohy. Na premenu serva na polohové zariadenie sú potrebné mechanizmy spätnej väzby, často používajú kódovač alebo rozlíšiteľ spolu s kontrolnými slučkami.

V servopomatovom systéme je motor aktivovaný a deaktivovaný, až kým rozlíšiteľ neuvádza, že bola dosiahnutá špecifikovaná poloha. Napríklad, ak je servo inštruovaný, aby presunul 100 otáčok, začína sa počítaním Resolveru na nule. Motor beží, až kým počet restárov nedosiahne 100 otáčok, kedy sa vypne. Ak dôjde k polohovému posunu, motor je reaktivovaný, aby sa napravila poloha.

Reakcia servo na polohové chyby je ovplyvnená nastavením zisku. Nastavenie vysokého zisku umožňuje, aby motor rýchlo reagoval na zmeny v chybe, zatiaľ čo nízky nastavenie zisku vedie k pomalšej odozve. Nastavenia nastavenia zisku však môžu zaviesť časové oneskorenia do systému riadenia pohybu, čo ovplyvňuje celkový výkon.

Alphastep uzavretá slučka krokových motorových systémov

Alphastep je inovatívny Besfoc Krokové  riešenie motora s integrovaným riešením, ktorý ponúka spätnú väzbu polohy v reálnom čase. Táto konštrukcia zaisťuje, že presná poloha rotora je vždy známa, čím sa zvyšuje presnosť a spoľahlivosť systému.

Alphastep uzavretá slučka krokových motorových systémov

Vodič Alphastep má vstupné počítadlo, ktoré sleduje všetky impulzy zasielané na jednotku. Súčasne je spätná väzba od rozlíšiteľa nasmerovaná na počítadlo polohy rotora, čo umožňuje nepretržité monitorovanie polohy rotora. Akékoľvek nezrovnalosti sa zaznamenávajú v počítadle odchýlky.

Motor zvyčajne pracuje v režime otvorenej slučky a generuje vektory krútiaceho momentu, aby motor sledoval. Ak však počítadlo odchýlky naznačuje nezrovnalosť väčšiu ako ± 1,8 °, fázový sekvencer aktivuje vektor krútiaceho momentu v hornej časti krivky posunu krútiaceho momentu. Tým sa vytvára maximálny krútiaci moment na vyrovnanie rotora a privedie ho späť do synchronizmu. Ak je motor vypnutý niekoľkými krokmi, sekvencer energuje viac vektorov krútiaceho momentu na vysokej úrovni krivky posunu krútiaceho momentu. Vodič dokáže zvládnuť podmienky preťaženia až 5 sekúnd; Ak v tomto časovom rámci neobnoví synchronizmus, spustí sa porucha a vydá sa alarm.

Pozoruhodnou črtou systému Alphastep je jeho schopnosť urobiť opravy v reálnom čase pre všetky zmeškané kroky. Na rozdiel od tradičných systémov, ktoré čakajú, až končí krok s presunom na nápravu akýchkoľvek chýb, vodič Alphastep podnikne nápravné opatrenia hneď, ako rotor spadne mimo rozsah 1,8 °. Akonáhle je rotor späť v rámci tohto limitu, vodič sa vráti do režimu otvorenej slučky a obnoví príslušnú fázovú energiu.

Sprievodný graf ilustruje krivku posunu krútiaceho momentu a zvýrazňuje prevádzkové režimy systému - otvorenú slučku a uzavretú slučku. Krivka posunu krútiaceho momentu predstavuje krútiaci moment generovaný jednou fázou, čo dosahuje maximálny krútiaci moment, keď sa poloha rotora líši o 1,8 °. Krok je možné vynechať iba vtedy, ak rotor prekročí o viac ako 3,6 °. Pretože vodič preberá kontrolu nad vektorom krútiaceho momentu vždy, keď odchýlka presahuje 1,8 °, je nepravdepodobné, že by motor vynechal kroky, pokiaľ sa vyskytne preťaženie trvajúce viac ako 5 sekúnd.

Presnosť kroku Alphastep

Mnoho ľudí mylne verí, že presnosť kroku alphastep motora je ± 1,8 °. V skutočnosti má Alphastep presnosť krokov 5 oblúkov (0,083 °). Vodič riadi vektory krútiaceho momentu, keď je rotor mimo rozsahu 1,8 °. Akonáhle rotor spadne do tohto rozsahu, zuby rotora presne zarovnajú s generovaným vektorom krútiaceho momentu. Alphastep zaisťuje, že správny zub sa zarovná s aktívnym vektorom krútiaceho momentu.

Séria Alphastep prichádza v rôznych verziách. BESFOC ponúka modely okrúhleho hriadeľa aj prevodové modely s viacerými pomermi prevodových stupňov na vylepšenie rozlíšenia a krútiaceho momentu alebo na minimalizáciu odrazenej zotrvačnosti. Väčšina verzií môže byť vybavená magnetickou brzdou bezpečnou zlyhaním. Okrem toho BESFOC poskytuje 24 VDC verziu s názvom séria ASC.

Záver

Záverom možno povedať, že Stepper Motors sú vysoko vhodné pre aplikácie na polohovanie. Umožňujú presné riadenie vzdialenosti a rýchlosti jednoducho zmenou počtu a frekvencie impulzov. Ich vysoký počet pólov umožňuje presnosť, aj keď pracuje v režime otvorenej slučky. Ak je správne veľkosť pre konkrétnu aplikáciu, a Krokový motor nebude chýbať kroky. Navyše, pretože nevyžadujú pozičnú spätnú väzbu, krokové motory sú nákladovo efektívne riešenie.