Hibridni proizvajalec motorjev na Kitajskem - BESFOC

Uvod Stepper Motor

Kaj je stepper motor？

A Stepper Motor je vrsta električnega motorja, ki se premika v natančnih, fiksnih korakih, ne pa da se neprestano vrti kot navaden motor. Običajno se uporablja v aplikacijah, kjer je potreben natančen nadzor položaja, kot so 3D tiskalniki, CNC stroji, robotika in platforme za kamere.

Stepper Motors so vrsta električnega motorja, ki z izjemno natančnostjo pretvori električno energijo v rotacijsko gibanje. Za razliko od običajnih električnih motorjev, ki zagotavljajo neprekinjeno vrtenje, se stepper motorji spremenijo v diskretne korake, zaradi česar so idealni za aplikacije, ki zahtevajo natančno pozicioniranje.

Vsak impulz električne energije, poslanega na korak motorja iz njegovega gonilnika, povzroči natančno gibanje - vsak impulz ustreza določenemu koraku. Hitrost, s katero se motor vrti, je neposredno povezana s frekvenco teh impulzov: hitreje se pošiljajo impulzi, hitrejša je vrtenje.

Ena ključnih prednosti Stepper Motor S je njihov enostaven nadzor. Večina voznikov deluje s 5-voltnimi impulzi, združljivi s skupnimi integriranimi vezji. Lahko oblikujete vezje, da ustvarite te impulze, ali uporabite generator impulzov iz podjetij, kot je BESFOC.

Kljub občasnim netočnostim - standardni stepper motorji imajo natančnost približno ± 3 loka minut (0,05 °) - te napake se ne kopičijo z več koraki. Na primer, če standardni koračni motor naredi en korak, se bo zasukal za 1,8 ° ± 0,05 °. Tudi po milijonu korakov je skupno odstopanje še vedno le ± 0,05 °, zaradi česar so zanesljivi za natančne premike na dolgih razdaljah.

Poleg tega so Stepper Motors znani po hitrem odzivu in pospeševanju zaradi inercije nizke rotorja, kar jim omogoča hitro doseganje visokih hitrosti. Zaradi tega so še posebej primerni za aplikacije, ki zahtevajo kratka, hitra gibanja.

Kako deluje stepper motor?

A Stepper Motor deluje tako, da polno vrtenje deli na številne enake korake. Uporablja elektromagnete za ustvarjanje gibanja v majhnih, nadzorovanih korakih.

1. Znotraj koraka

Stepper motor ima dva glavna dela:

• Stator - stacionarni del s tuljavami (elektromagneti).

• Rotor - vrteči se del, pogosto magnet ali iz železa.

2. Gibanje z magnetnimi polji

• Ko električni tok teče skozi statorske tuljave, ustvarja magnetna polja.

• Ta polja privabljajo rotor.

• Z vklopom in izklopom tuljav v določenem zaporedju se rotor potegne korak za korakom v krožnem gibanju.

3. Rotacija po korakih

• Vsakič, ko se tuljava napaja, se rotor premakne z majhnim kotom (imenovanim korak).

• Na primer, če ima motor 200 korakov na revolucijo, vsak korak premakne rotor 1,8 °.

• Motor se lahko vrti naprej ali nazaj, odvisno od vrstnega reda impulzov, poslanih tuljavom.

4. nadzorova voznik

• A Gonilnik motorja Stepper pošlje električne impulze na tuljave motorja.

• Več impulzov, bolj se vrti motor.

• Mikrokontrolerji (na primer Arduino ali Raspberry Pi) lahko nadzirajo te gonilnike, da natančno premikajo motor.

Stepper motorični sistem

Spodnja ilustracija prikazuje standardni motorični sistem, ki je sestavljen iz več bistvenih komponent, ki sodelujejo. Učinkovitost vsakega elementa vpliva na celotno funkcionalnost sistema.

1. računalnik ali plc:

V središču sistema je računalnik ali programabilni logični krmilnik (PLC). Ta komponenta deluje kot možgani in nadzira ne le korak motorja, ampak tudi celoten stroj. Opravlja lahko različne naloge, na primer dvig dvigala ali premikanje tekočega traku. Glede na potrebno kompleksnost se lahko ta krmilnik giblje od prefinjenega računalnika ali PLC do preprostega pritiska operaterja.

2. Indeks ali PLC kartica:

Naslednja je kartica indeksa ali PLC, ki sporoča določena navodila Stepper motor . Ustvari potrebno število impulzov za gibanje in prilagodi frekvenco impulza za nadzor pospeška, hitrosti in pojemka motorja. Indeks je lahko samostojna enota, kot je BESFOC, ali kartica generatorja impulzov, ki se priključi v PLC. Ne glede na obliko je ta komponenta ključna za delovanje motorja.

3. Gonilnik motorja:

Gonilnik motorja je sestavljen iz štirih ključnih delov:

• Logika za fazni nadzor: Ta logična enota sprejema impulze iz indeksa in določa, katero fazo motorja je treba aktivirati. Energiranje faz mora slediti določenemu zaporedju, da se zagotovi pravilno delovanje motorja.

• Logično napajanje: To je nizkonapetostna napaja, ki v vozniku poganja integrirane vezje (ICS), ki običajno delujejo okoli 5 voltov, na podlagi nabora ali zasnove čipa.

• Napajanje motorja: Ta napajanje zagotavlja potrebno napetost za napajanje motorja, običajno okoli 24 VDC, čeprav je lahko višji, odvisno od uporabe.

• Ojačevalnik moči: Ta komponenta je sestavljena iz tranzistorjev, ki omogočajo, da tok pretaka skozi motorične faze. Ti tranzistorji so v vklopljeni in izklopljeni v pravilnem zaporedju, da olajšajo gibanje motorja.

4. obremenitev:

Končno vse te komponente sodelujejo pri premikanju obremenitve, ki bi lahko bil svinčen vijak, disk ali tekoči trak, odvisno od določene aplikacije.

Vrste korakov

Obstajajo tri primarne vrste koračnih motorjev:

Spremenljivo nenaklonjeno (VR) Stepper Motors

Ti motorji imajo zobe na rotorju in statorju, vendar ne vključujejo stalnega magneta. Posledično jim primanjkuje navoda, kar pomeni, da ne držijo svojega položaja, kadar niso energični.

Stalni magnetni (PM) Stepper Motors

PM Stepper Motors imajo trajni magnet na rotorju, vendar nimajo zob. Medtem ko imajo običajno manj natančnosti v kotih korakov, zagotavljajo pridržani navor, kar jim omogoča, da ohranijo položaj, ko se napajanje izklopi.

Hibridni stepper motorji

Besfoc je specializiran izključno za hibrid Stepper Motor s. Ti motorji združujejo magnetne lastnosti trajnih magnetov z zobastim dizajnom spremenljivih motorjev. Rotor je osno magnetiziran, kar pomeni, da je v značilni konfiguraciji zgornja polovica severnega pola, spodnja polovica pa južni pol.

Rotor je sestavljen iz dveh zobnih skodelic, od katerih ima vsak 50 zob. Te skodelice se izravnajo za 3,6 °, kar omogoča natančno pozicioniranje. Če ga gledamo od zgoraj, lahko vidite, da se zob na skodelici na severnem polu poravna z zobm na skodelici južnega pola, kar ustvari učinkovit sistem za prestavljanje.

Hibridni stepper mototorji delujejo na dvofazni konstrukciji, pri čemer je vsaka faza vsebovala štiri polja, razporejene 90 °. Vsak drog v fazi je nanizan tako, da imajo drogovi 180 ° narazen polarnost, medtem ko so polarnosti nasprotne za tiste, ki so narazen 90 °. Z obratnim tokom v kateri koli fazi lahko tudi polarnost ustreznega pola statorja obrnete, kar omogoča motorju, da kateri koli stator pretvori v severni ali južni pol.

Rotor steppernega motorja ima 50 zob, z nabojem 7,2 ° med vsakim zobm. Medtem ko motor deluje, se lahko poravnava rotorskih zob z zobnimi zobmi razlikuje-še posebej pa ga lahko izravnamo s tri četrtine zobnega naboja, pol zobne nagibe ali četrtino zobnega nagiba. Ko motorja stopi, seveda gre za najkrajšo pot, da se prilagodi, kar pomeni gibanje 1,8 ° na korak (saj je 1/4 7,2 ° 1,8 °).

Navor in natančnost v Na stepper motorice vpliva število polov (zob). Na splošno višje število polov vodi do izboljšanega navora in natančnosti. BESFOC ponuja motorje z visoko ločljivostjo ', ki imajo na polovici zobnega naklona svojih standardnih modelov. Ti rotorji z visoko ločljivostjo imajo 100 zob, kar ima za posledico kot 3,6 ° med vsakim zobm. S to nastavitvijo gibanje 1/4 zobnega nagiba ustreza manjšemu koraku 0,9 °.

Kot rezultat, modeli 'visoke ločljivosti ' zagotavljajo dvojno ločljivost standardnih motorjev, pri čemer dosežejo 400 korakov na revolucijo v primerjavi z 200 koraki na revolucijo v standardnih modelih. Manjši koti korakov vodijo tudi do nižjih vibracij, saj je vsak korak manj izrazit in bolj postopen.

Struktura

Spodnji diagram prikazuje presek 5-faznega koračnega motorja. Ta motor je sestavljen predvsem iz dveh glavnih delov: statorja in rotorja. Sam rotor je sestavljen iz treh komponent: rotor skodelica 1, rotor skodelica 2 in trajni magnet. Rotor je magnetiziran v osni smeri; Na primer, če je Rotor Cup 1 označen kot severni pol, bo Rotor Cup 2 južni pol.

Stator ima 10 magnetnih polov, vsak opremljen z majhnimi zobmi in ustreznimi navitiji. Ta navitja so zasnovana tako, da je vsaka povezana z navijanjem svojega nasprotnega droga. Ko tok teče skozi par navitij, se drogovi, ki jih povezujejo, magnetizirajo v isti smeri - bodisi proti severu ali jugu.

Vsak nasprotni par polov tvori eno fazo motorja. Glede na to, da je skupno 10 magnetnih polov, to ima za posledico pet različnih faz znotraj te 5-faze Stepper motor.

Pomembno je, da ima vsaka skodelica rotorja 50 zob vzdolž svojega zunanjega oboda. Zobje na skodelici rotorja 1 in Rotor Cup 2 se med seboj mehansko odmaknejo za polovico zobnega naklona, ​​kar omogoča natančno poravnavo in gibanje med delovanjem.

Hitrost-tork

Razumevanje, kako brati krivuljo hitrosti, je ključnega pomena, saj daje vpogled v to, kar je motor sposoben doseči. Te krivulje predstavljajo lastnosti zmogljivosti določenega motorja, če so seznanjene z določenim gonilnikom. Ko motor deluje, na izhod navora vplivata vrsta pogona in uporabljena napetost. Kot rezultat, lahko isti motor kaže bistveno različne krivulje hitrosti-tork, odvisno od uporabljenega voznika.

BESFOC kot referenco ponuja te krivulje za hitrost-tork. Če uporabljate motor z gonilnikom, ki ima podobne napetostne in trenutne ocene, lahko pričakujete primerljive zmogljivosti. Za interaktivno izkušnjo glejte spodaj navedeno krivuljo hitrosti:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Za delovanje v območju med vlečnim in izvlečnim navorom se mora motor sprva začeti v regiji Start/Stop. Ko se motor začne izvajati, se hitrost impulza postopoma povečuje, dokler ne dosežete želena hitrost. Za zaustavitev motorja se hitrost zmanjša, dokler ne pade pod vlečno krivuljo navora.

Navor je neposredno sorazmeren s tokom in število žičnih zavoj v motorju. Za povečanje navora za 20%je treba tok povečati tudi za približno 20%. Nasprotno pa je za zmanjšanje navora za 50%tok zmanjšati za 50%.

Vendar zaradi magnetne nasičenosti ni koristi, da bi tok povečal, ki presega dvakrat večje od ocenjenega toka, saj zunaj tega trenutka nadaljnja povečanja ne bodo izboljšala navora. Deluje približno desetkrat več kot nazivni tok predstavlja tveganje za razmagnetiziranje rotorja.

Vsi naši motorji so opremljeni z izolacijo razreda B, ki lahko prenese temperature do 130 ° C, preden se izolacija začne razpadati. Da bi zagotovili dolgoživost, priporočamo ohranjanje temperaturne razlike 30 ° C od znotraj na zunanjo stran, kar pomeni, da zunanja temperatura primera ne sme presegati 100 ° C.

Induktivnost ima pomembno vlogo pri uspešnosti navora visoke hitrosti. Pojasnjuje, zakaj motorji ne kažejo neskončno visoke ravni navora. Vsako navijanje motorja ima različne vrednosti induktivnosti in odpornosti. Induktivnost, izmerjena v Henrysu, deljena z odpornostjo v Ohmi, povzroči časovno konstanto (v sekundah). Ta časovna konstanta kaže na to, kako dolgo traja, da tuljava doseže 63% njegovega ocenjenega toka. Na primer, če je motor ocenjen za 1 ojačevalnik, bo tuljava po enkratni konstanti dosegla približno 0,63 amperov. Običajno traja približno štiri do pet časovnih konstant, da se tuljava doseže polni tok (1 ojačevalnik). Ker je navor sorazmeren toku, če tok doseže le 63%, bo motor po enkratni konstanti ustvaril približno 63% svojega največjega navora.

Pri nizkih hitrostih ta zamuda pri nastajanju trenutnega ni problem, saj lahko tok učinkovito vstopi in izstopi iz tuljav, kar omogoča motorju, da dostavi svoj nazivni navor. Vendar pa se pri visoki hitrosti tok ne more dovolj hitro povečati pred naslednjim faznim stikalom, kar ima za posledico zmanjšan navor.

Vpliv napetosti gonilnika

Napetost gonilnika bistveno vpliva na zmogljivost visoke hitrosti Stepper motor . Višje razmerje pogonske napetosti in napetosti motorja vodi do izboljšanih zmogljivosti za visoke hitrosti. To je zato, ker povišane napetosti omogočajo, da tok v vijugah teče hitreje od 63 -odstotnega praga, ki je bil prej obravnavan.

Vibracija

Ko se koračni motor prehaja iz enega koraka v naslednji, se rotor ne ustavi takoj v ciljnem položaju. Namesto tega se premakne mimo končnega položaja, nato se potegne nazaj, prekaša v nasprotni smeri in še naprej niha naprej in nazaj, dokler se na koncu ne ustavi. Ta pojav, imenovan 'zvonjenje, ', se pojavi z vsakim korakom, ki ga vodi motor (glejte spodnji interaktivni diagram). Podobno kot bungee kabel, ga rotorjev zagon nosi izven njene postanke, zaradi česar se je 'odskočil ', preden se poravna v mirovanju. V mnogih primerih pa je motor navodila, da se premakne na naslednji korak, preden se je v celoti ustavil.

Spodnji grafi prikazujejo vedenje zvonjenja koračnega motorja pod različnimi pogoji nalaganja. Ko je motor neobremenjen, ima veliko zvonjenje, kar pomeni povečano vibracijo. Ta prekomerna vibracija lahko privede do zastoja motorja, ko je bodisi neobremenjen ali rahlo naložen, saj lahko izgubi sinhronizacijo. Zato je nujno, da vedno preizkusite a Stepper motor z ustrezno obremenitvijo.

Druga dva grafa prikazujeta zmogljivost motorja, ko je naložena. Pravilno nalaganje motorja pomaga stabilizirati njegovo delovanje in zmanjšati vibracije. V idealnem primeru bi morala obremenitev zahtevati od 30% do 70% največjega navora motorja. Poleg tega mora inercijsko razmerje med obremenitvijo in rotorjem padati med 1: 1 in 10: 1. Za krajše in hitrejše gibe je zaželeno, da je to razmerje bližje 1: 1 do 3: 1.

Pomoč BESFOC

BESFOC -ovi strokovnjaki za aplikacije in inženirji so na voljo za pomoč pri ustrezni velikosti motorja.

Resonanca in vibracije

A Stepper Motor bo imel znatno povečane vibracije, ko frekvenca vhodnega impulza sovpada z njegovo naravno frekvenco, pojavom, znanim kot resonanca. To se pogosto zgodi okoli 200 Hz. Ob resonanci se močno povečata prekomerna in podkrepitev rotorja, kar povečuje verjetnost manjkajočih korakov. Medtem ko se specifična resonančna frekvenca lahko razlikuje glede na inercijo obremenitve, običajno lebdi približno 200 Hz.

Izguba korakov v dvofaznih motorjih

2-fazni koračni motorji lahko zamudijo le korake v štirih skupinah. Če opazite, da se stopnja izguba zgodi v štirih večkratnih, kaže, da vibracije povzročijo, da motor izgubi sinhronizacijo ali da je obremenitev lahko pretirana. Nasprotno, če zgrešeni koraki niso v večkratnih štirih, obstaja močan pokazatelj, da je število impulzov napačno ali pa vpliva na električni hrup.

Blaženje resonance

Več strategij lahko pomaga ublažiti resonančne učinke. Najpreprostejši pristop je, da se izognete delovanju pri resonančni hitrosti. Ker 200 Hz ustreza približno 60 vrt./min. Za 2-fazni motor, to ni izjemno visoka hitrost. Največ Stepper Motor S ima največjo začetno hitrost približno 1000 impulzov na sekundo (PPS). Zato lahko v mnogih primerih začnete operacijo motorja s hitrostjo, višjo od resonančne frekvence.

Če morate motor zagnati s hitrostjo, ki je pod resonančno frekvenco, je pomembno, da se hitro pospešite skozi resonančno območje, da zmanjšate učinke vibracij.

Zmanjšanje kota koraka

Druga učinkovita rešitev je uporaba manjšega kota koraka. Večji koti korakov ponavadi povzročijo večje pretiravanje in spodkopavanje. Če ima motor na kratki razdalji za potovanje, ne bo ustvaril dovolj sile (navor), da bi znatno prekrival. Z zmanjšanjem kota koraka motor doživi manj vibracij. To je eden od razlogov, da so tehnike na polovici in mikrostepiranju tako učinkovite pri zmanjševanju vibracij.

Ne pozabite izbrati motorja na podlagi zahtev glede obremenitve. Pravilna velikost motorja lahko privede do boljše splošne zmogljivosti.

Uporaba blažilnikov

Dlažišča so še ena možnost, ki jo je treba upoštevati. Te naprave se lahko namestijo na zadnjo gred motorja, da absorbirajo nekaj vibracijske energije in tako pomagajo izravnati delovanje vibracijskega motorja na stroškovno učinkovit način.

5-fazni koračni motorji

Razmeroma nov napredek v Stepper Motor  Technology je 5-fazni koračni motor. Najbolj opazna razlika med 2-faznimi in 5-faznimi motorji (glej interaktivni diagram spodaj) je število statorskih polov: 2-fazni motorji imajo 8 polov (4 na fazo), 5-fazni motorji pa 10 polov (2 na fazo). Zasnova rotorja je podobna kot pri 2-faznem motorju.

V 2-faznem motorju vsaka faza premika rotor z 1/4 zobnega naklona, ​​medtem ko v 5-faznem motorju rotor zaradi svoje zasnove premakne 1/10 zobnega naklona. Z zobnim nabojem 7,2 ° korak za 5-fazni motor postane 0,72 °. Ta konstrukcija omogoča 5-faznem motorju, da doseže 500 korakov na revolucijo v primerjavi z 200 faznimi motorji na 200 korakov na revolucijo, kar zagotavlja resolucijo, ki je 2,5-krat večja od motorja 2-faznega motorja.

Višja ločljivost vodi do manjšega kota koraka, kar znatno zmanjša vibracijo. Ker je korak 5-faznega motorja 2,5-krat manjši od 2-faznega motorja, doživlja veliko nižje zvonjenje in vibracije. V obeh vrstah motorja mora rotor za več kot 3,6 ° zaostajati ali podkrepiti, da zamudi korake. S korakom 5-faznega motorja le 0,72 ° postane skoraj nemogoče, da bi se motor s takšno mejo zaostajal ali podložil, kar ima za posledico zelo nizko verjetnost izgube sinhronizacije.

Metode pogona

Obstajajo štirje glavni načini pogona za Stepper Motor S:

1. Valovni pogon (celoten korak)

2. 2 fazi vklopljeni (celoten korak)

3. 1-2 faze (pol koraka)

4. Mikrostep

Valovni pogon

Na spodnjem diagramu je metoda valovnega pogona poenostavljena za ponazoritev njegovih načel. Vsak 90 ° zavoj, prikazan na sliki, predstavlja 1,8 ° vrtenja rotorja v pravem motorju.

Pri metodi valovnega pogona, znani tudi kot 1-faza na metodi, je naenkrat napaden le ena faza. Ko se faza aktivira, ustvari južni pol, ki privabi severni pol rotorja. Nato se faza izklopi in faza B vklopi, zaradi česar se rotor vrti za 90 ° (1,8 °), ta postopek pa se nadaljuje, pri čemer se vsaka faza popelje posamezno.

Valovni pogon deluje s štiristopenjskim električnim zaporedjem, da zasuka motor.

 

2 fazi naprej

V '2 fazi na metodi ' pogona sta obe fazi motorja nenehno energizirani.

Kot je prikazano spodaj, vsak 90 ° zavoj ustreza 1,8 ° vrtenja rotorja. Ko se faze A in B energizirajo kot južni polji, se severni pol rotorja privabi enako na oba pola, zaradi česar se poravna neposredno na sredini. Ko zaporedje napreduje in se faze aktivirajo, se bo rotor vrtel, da ohrani poravnavo med obema energijskima pologoma.

Faza '2 na metodi ' delujejo s štiristopenjskim električnim zaporedjem za zasuk motorja.

BESFOC-ov standardni 2-fazni in 2-fazni M-Type Motors uporabljajo to '2 fazi na metodi ' pogona.

Glavna prednost faz '2 na metodi ' v fazi '1 na ' je navor. V metodi '1 na ' se naenkrat aktivira samo ena faza, kar ima za posledico eno enoto navora, ki deluje na rotor. V nasprotju s tem '2 fazi na metodi ' napajajo obe fazi hkrati in ustvarijo dve enoti navora. En vektor navora deluje na položaju 12. ure, drugi pa na položaju 3. ure. Ko sta ta dva vektorja navora združena, ustvarita rezultat vektorja pod kotom 45 ° z magnitudo, ki je 41,4% večji kot pri enem samem vektorju. To pomeni, da uporaba '2 faz na metodi ' nam omogoča, da dosežemo isti kotni kot kot faza '1 na ' metoda, medtem ko dostavimo 41% več navora.

Petfazni motorji pa delujejo nekoliko drugače. Namesto da bi uporabili '2 fazi na metodi ', uporabljajo '4 faze na metodi '. V tem pristopu se štiri faze aktivirajo hkrati vsakič, ko motor naredi korak.

Kot rezultat, petfazni motor sledi 10-stopenjskemu električnemu zaporedju med delovanjem.

1-2 faze (pol koraka)

Faze '1-2 na metodi ', znani tudi kot polovični koraki, združuje načela prejšnjih dveh metod. V tem pristopu najprej energiziramo fazo A, zaradi česar se rotor poravna. Medtem ko ohranjamo fazo, ki je energijo, nato aktiviramo fazo B. Na tej točki je rotor enako privlačen tako polov kot tudi poravnavo na sredini, kar ima za posledico vrtenje 45 ° (ali 0,9 °). Nato izklopimo fazo, medtem ko nadaljujemo z energijo faze B, kar omogoča motorju, da naredi še en korak. Ta postopek se nadaljuje, izmenično med energijo ene faze in dvema fazama. S tem učinkovito razrežemo kot koraka na polovico, kar pomaga zmanjšati vibracije.

Za 5-fazni motor uporabljamo podobno strategijo, tako da izmenjujemo med 4 fazami na in 5 fazah.

Način pol koraka je sestavljen iz osemstopenjskega električnega zaporedja. V primeru petfaznega motorja z uporabo '4-5 faz na metodi ' motor gre skozi 20-stopenjsko električno zaporedje.

Mikrostep

(Po potrebi lahko dodate več informacij o mikrostepiranju.)

Mikrosteping

Microstepping je tehnika, ki se uporablja za manjše korake še lepše. Manjši kot so koraki, večja je ločljivost in boljše so vibracijske značilnosti motorja. Pri mikrostepiranju faza ni popolnoma vklopljena niti v celoti izklopljena; Namesto tega je delno napolnjen. Sinusni valovi se nanesejo tako za fazo A kot fazo B, s fazno razliko 90 ° (ali 0,9 ° v petfazni Stepper motor ).

Kadar se največja moč uporabi za fazo A, je faza B na nič, zaradi česar se rotor poravna s fazo A. Ko se tok v fazo A zmanjšuje, se tok na fazo B poveča, kar omogoča rotorju, da naredi drobne korake proti fazi B. Ta postopek se nadaljuje, ko se trenutni cikli med dvema fazama povzročijo nemoteno gibanje mikrostepija.

Vendar pa mikrostepping predstavlja nekaj izzivov, predvsem glede natančnosti in navora. Ker so faze le delno napolnjene, motor običajno doživi zmanjšanje navora za približno 30%. Poleg tega, ker je razlika navor med koraki minimalna, se lahko motor bori za premagovanje obremenitve, kar lahko povzroči situacije, ko se motor zapoveduje, da se premakne več korakov, preden se dejansko začne premikati. V mnogih primerih je za ustvarjanje sistema zaprte zanke potrebno vključitev dajalnikov, čeprav to dopolnjuje skupne stroške.

Stepper Motorni sistemi

Odprti zanki
zaprti sistemi
servo sistemi

Odprta zanka

Stepper Motor S so običajno zasnovani kot sistemi odprte zanke. V tej konfiguraciji impulzni generator pošlje impulze v vezje faznega zaporedja. Fazni sekvencer določa, katere faze je treba vklopiti ali izklopiti, kot je bilo predhodno opisano v celotnem koraku in pol koraka. Sekvencer nadzoruje FET z visoko močjo, da aktivira motor.

Vendar v sistemu odprte zanke ni preverjanja položaja, kar pomeni, da ni mogoče potrditi, ali je motor izvedel ukazno gibanje.

Zaprta zanka

Ena najpogostejših metod za izvajanje sistema zaprte zanke je dodajanje dajalca v zadnjo gred dvobarvnega motorja. Dajalnik je sestavljen iz tankega diska, označenega s črtami, ki se vrti med oddajnikom in sprejemnikom. Vsakič, ko med tema dvema komponentama prehaja črta, ustvari impulz na signalnih linijah.

Te izhodne impulze se nato dodelijo nazaj na krmilnik, kar jih hrani. Običajno na koncu gibanja krmilnik primerja število impulzov, ki jih je poslal vozniku s številom impulzov, prejetih od dajalnika. Izvede se posebna rutina, pri čemer se, če se dva štejeta, sistem prilagodi, da popravi neskladje. Če se štejejo, to kaže, da ni prišlo do napake, gibanje pa se lahko nemoteno nadaljuje.

Pomanjkljivosti sistemov zaprte zanke

Sistem zaprte zanke ima dve glavni pomanjkljivosti: stroški (in zapletenost) in odzivni čas. Vključitev dajalnika povečuje skupne stroške sistema, skupaj s povečano prefinjenostjo krmilnika, ki prispeva k skupnim stroškom. Poleg tega, ker se popravki opravijo le na koncu gibanja, lahko to vnese zamude v sistem, kar lahko upočasni odzivne čase.

Servo sistem

Alternativa stepperski sistemi z zaprto zanko je servo sistem. Servo sistemi običajno uporabljajo motorje z nizkim številom drogov, kar omogoča uspešnost visoke hitrosti, vendar nimajo lastne sposobnosti pozicioniranja. Za pretvorbo servo v pozicijsko napravo so potrebni mehanizmi povratnih informacij, pogosto z uporabo dajalnika ali ločljivosti skupaj s krmilnimi zankami.

V servo sistemu se motor aktivira in deaktivira, dokler ločljivost ne kaže, da je bil dosežen določen položaj. Na primer, če je servo poučen, da premakne 100 revolucij, se začne z štetjem Resolverja na nič. Motor deluje, dokler število Resorverja ne doseže 100 vrtljajev, ko se izklopi. Če obstaja kakšen pozicijski premik, se motor ponovno aktivira, da popravi položaj.

Na odziv servo na napake pozicioniranja vpliva nastavitev dobička. Nastavitev z visokim dobičkom omogoča, da motor hitro reagira na spremembe napak, medtem ko nizka nastavitev dobička povzroči počasnejši odziv. Vendar lahko prilagoditev nastavitev dobička vnese časovne zamude v sistem za nadzor gibanja, kar vpliva na splošno delovanje.

Motorni sistemi za zaprto zanko Alphastep

Alphastep je inovativen Besfoc Stepper Motor  Solution, ki vsebuje integriran Resolver, ki ponuja povratne informacije v realnem času. Ta zasnova zagotavlja, da je natančen položaj rotorja ves čas znan, kar izboljšuje natančnost in zanesljivost sistema.

Motorni sistemi za zaprto zanko Alphastep

Gonilnik Alphastep ima vhodni števec, ki spremlja vse impulze, poslane na pogon. Hkrati so povratne informacije iz Resolverja usmerjene v števec položaja rotorja, kar omogoča nenehno spremljanje položaja rotorja. Vsaka odstopanja so zabeležena v števcu odstopanja.

Običajno motor deluje v načinu odprte zanke in ustvarja vektorje navora, ki jih lahko sledi motor. Če pa števec odstopanja kaže na neskladje, večje od ± 1,8 °, fazni sekvence aktivira vektor navora na zgornjem delu krivulje premika navora. To ustvari največji navor za preusmeritev rotorja in ga vrne v sinhronizem. Če je motor izklopljen za več korakov, sekvencer napaja več vektorjev navora na visokem koncu krivulje premika navora. Gonilnik lahko obvlada pogoje preobremenitve do 5 sekund; Če v tem časovnem okviru ne povrne sinhronizma, se sproži napaka in izda se alarm.

Izjemna značilnost sistema Alphastep je njegova sposobnost, da v realnem času popravi za vse zamujene korake. Za razliko od tradicionalnih sistemov, ki čakajo do konca premika, da popravijo morebitne napake, gonilnik Alphastep korektivno deluje takoj, ko rotor pade zunaj območja 1,8 °. Ko se rotor vrne znotraj te meje, se voznik vrne v način odpiranja zanke in nadaljuje z ustreznimi faznimi energijami.

Priložen graf prikazuje krivuljo premika navora, ki poudarja operativne načine sistema - odprto zanko in zaprto zanko. Krivulja premika navora predstavlja navor, ki ga ustvari ena faza, in doseže največji navor, ko položaj rotorja odstopa za 1,8 °. Korak lahko zamudite le, če rotor presega več kot 3,6 °. Ker voznik prevzame nadzor nad vektorjem navora, kadar koli odstopanje presega 1,8 °, motor verjetno ne bo zgrešil korakov, razen če ne bo več kot 5 sekund.

Natančnost koraka Alphastep

Mnogi ljudje zmotno verjamejo, da je natančnost koraka alfastep motorja ± 1,8 °. V resnici ima alfastep stopnjo natančnost 5 lokov minut (0,083 °). Voznik upravlja vektorje navora, ko je rotor zunaj območja 1,8 °. Ko rotor spada v to območje, se rotorski zobje natančno poravnajo tako, da se nastaja vektor navora. Alphastep zagotavlja, da se pravi zob poravna z aktivnim vektorjem navora.

Serija Alphastep je na voljo v različnih različicah. BESFOC ponuja tako okrogle gredne kot usmerjene modele z več prestavnimi razmerji, ki izboljšajo ločljivost in navora ali za zmanjšanje odsevne vztrajnosti. Večina različic je lahko opremljena z magnetno zavoro, ki ni varna. Poleg tega BESFOC ponuja 24 VDC različico, imenovano serija ASC.

Zaključek

Za zaključek so Stepper Motors zelo primerni za pozicioniranje. Omogočajo natančen nadzor razdalje in hitrosti preprosto s spreminjanjem števila impulzov in frekvence. Njihovo število visokih polov omogoča natančnost, tudi pri delu v načinu odprte zanke. Kadar je pravilno veliko za določeno aplikacijo, a Stepper Motor ne bo zamudil korakov. Poleg tega, ker ne potrebujejo povratnih informacij pozicije, so Stepper Motors stroškovno učinkovita rešitev.