Shikimet: 0 Autori: Redaktori i faqes Koha e publikimit: 2025-04-18 Origjina: Faqe
A motori stepper është një lloj motori elektrik që lëviz me hapa të saktë dhe të fiksuar në vend që të rrotullohet vazhdimisht si një motor i rregullt. Përdoret zakonisht në aplikacione ku kërkohet kontroll i saktë i pozicionit, të tilla si printerët 3D, makinat CNC, robotika dhe platformat e kamerës.
Motorët stepper janë një lloj motori elektrik që konverton energjinë elektrike në lëvizje rrotulluese me saktësi të jashtëzakonshme. Ndryshe nga motorët elektrikë të zakonshëm, të cilët ofrojnë rrotullim të vazhdueshëm, motorët stepper kthehen në hapa diskrete, duke i bërë ata idealë për aplikime që kërkojnë pozicionim të saktë.
Çdo impuls i energjisë elektrike i dërguar në një motor stepper nga drejtuesi i tij rezulton në një lëvizje të saktë - çdo puls korrespondon me një hap specifik. Shpejtësia me të cilën rrotullohet motori lidhet drejtpërdrejt me frekuencën e këtyre impulseve: sa më shpejt të dërgohen impulset, aq më i shpejtë është rrotullimi.
Një nga avantazhet kryesore të motorët stepper janë kontrolli i tyre i lehtë. Shumica e drejtuesve funksionojnë me impulse 5 volt, të pajtueshme me qarqet e integruara të zakonshme. Ju ose mund të dizajnoni një qark për të gjeneruar këto impulse ose të përdorni një gjenerator pulsi nga kompani si BesFoc.
Pavarësisht nga pasaktësitë e tyre të herëpashershme - motorët staper standard kanë një saktësi prej rreth ± 3 minuta harkore (0,05°) - këto gabime nuk grumbullohen me hapa të shumtë. Për shembull, nëse një motor standard hapës bën një hap, ai do të rrotullohet 1,8° ± 0,05°. Edhe pas një milion hapash, devijimi total është ende vetëm ± 0,05°, duke i bërë ato të besueshme për lëvizje të sakta në distanca të gjata.
Përveç kësaj, motorët stepper janë të njohur për reagimin dhe përshpejtimin e tyre të shpejtë për shkak të inercisë së tyre të ulët të rotorit, duke i lejuar ata të arrijnë shpejt shpejtësi të larta. Kjo i bën ato veçanërisht të përshtatshme për aplikime që kërkojnë lëvizje të shkurtra dhe të shpejta.
A motori stepper punon duke e ndarë një rrotullim të plotë në një numër hapash të barabartë. Ai përdor elektromagnet për të krijuar lëvizje në rritje të vogla dhe të kontrolluara.
Një motor stepper ka dy pjesë kryesore:
Stator - pjesa e palëvizshme me mbështjellje (elektromagnet).
Rotori - pjesa rrotulluese, shpesh magnet ose prej hekuri.
Kur rryma elektrike rrjedh nëpër bobinat e statorit, ajo krijon fusha magnetike.
Këto fusha tërheqin rotorin.
Duke ndezur dhe fikur bobinat në një sekuencë specifike, rotori tërhiqet hap pas hapi në një lëvizje rrethore.
Sa herë që një spirale aktivizohet, rotori lëviz me një kënd të vogël (i quajtur hap).
Për shembull, nëse një motor ka 200 hapa për rrotullim, çdo hap e lëviz rotorin 1.8°.
Motori mund të rrotullohet përpara ose prapa në varësi të renditjes së pulseve të dërguara në mbështjellje.
A drejtuesi i motorit stepper dërgon impulse elektrike në bobinat e motorit.
Sa më shumë impulse, aq më shumë rrotullohet motori.
Mikrokontrolluesit (si Arduino ose Raspberry Pi) mund t'i kontrollojnë këta drejtues për të lëvizur me saktësi motorin.
Ilustrimi i mëposhtëm përshkruan një sistem standard motorik stepper, i cili përbëhet nga disa komponentë thelbësorë që punojnë së bashku. Performanca e secilit element ndikon në funksionalitetin e përgjithshëm të sistemit.
Në zemër të sistemit është kompjuteri ose kontrolluesi logjik i programueshëm (PLC). Ky komponent vepron si truri, duke kontrolluar jo vetëm motorin stepper, por edhe të gjithë makinën. Mund të kryejë detyra të ndryshme, të tilla si ngritja e një ashensori ose lëvizja e një rripi transportieri. Në varësi të kompleksitetit të nevojshëm, ky kontrollues mund të variojë nga një PC ose PLC i sofistikuar deri te një buton i thjeshtë shtytës operatori.
Tjetra është indeksuesi ose karta PLC, e cila i komunikon udhëzimet specifike motor stepper . Ai gjeneron numrin e kërkuar të pulseve për lëvizje dhe rregullon frekuencën e pulsit për të kontrolluar nxitimin, shpejtësinë dhe ngadalësimin e motorit. Indeksuesi mund të jetë ose një njësi e pavarur, si BesFoc, ose një kartë gjenerator pulsi që futet në një PLC. Pavarësisht nga forma e tij, ky komponent është thelbësor për funksionimin e motorit.
Drejtuesi i motorit përbëhet nga katër pjesë kryesore:
Logic for Phase Control: Kjo njësi logjike merr impulse nga indeksuesi dhe përcakton se cila fazë e motorit duhet të aktivizohet. Energjia e fazave duhet të ndjekë një sekuencë specifike për të siguruar funksionimin e duhur të motorit.
Furnizimi me energji logjike: Ky është një furnizim me tension të ulët që fuqizon qarqet e integruara (IC) brenda drejtuesit, që zakonisht funksionojnë rreth 5 volt, bazuar në grupin ose dizajnin e çipit.
Furnizimi me energji motorike: Ky furnizim siguron tensionin e nevojshëm për të fuqizuar motorin, zakonisht rreth 24 VDC, megjithëse mund të jetë më i lartë në varësi të aplikimit.
Përforcuesi i fuqisë: Ky komponent përbëhet nga transistorë që mundësojnë që rryma të rrjedhë nëpër fazat e motorit. Këta transistorë ndizen dhe fiken në sekuencën e duhur për të lehtësuar lëvizjen e motorit.
Së fundi, të gjithë këta komponentë punojnë së bashku për të lëvizur ngarkesën, e cila mund të jetë një vidë plumbi, një disk ose një rrip transportieri, në varësi të aplikimit specifik.
Ekzistojnë tre lloje kryesore të motorëve stepper:
Këta motorë kanë dhëmbë në rotor dhe stator, por nuk përfshijnë një magnet të përhershëm. Si rezultat, atyre u mungon çift rrotullimi frenues, që do të thotë se ata nuk e mbajnë pozicionin e tyre kur nuk kanë energji.
Motorët stepper PM kanë një magnet të përhershëm në rotor, por nuk kanë dhëmbë. Ndërsa ato zakonisht shfaqin më pak saktësi në këndet e hapave, ato sigurojnë çift rrotullues frenues, duke i lejuar ata të mbajnë pozicionin kur rryma është e fikur.
BesFoc është e specializuar ekskluzivisht në Hibrid stepper motor s. Këta motorë bashkojnë vetitë magnetike të magneteve të përhershëm me modelin e dhëmbëzuar të motorëve me rezistencë të ndryshueshme. Rotori është i magnetizuar në mënyrë boshtore, që do të thotë se në një konfigurim tipik, gjysma e sipërme është një pol verior dhe gjysma e poshtme është një pol jugor.
Rotori përbëhet nga dy gota me dhëmbë, secila prej 50 dhëmbësh. Këto kupa kompensohen me 3,6°, duke lejuar pozicionimin e saktë. Kur shikohet nga lart, mund të shihni se një dhëmb në kupën e polit të veriut përputhet me një dhëmb në kupën e polit jugor, duke krijuar një sistem efektiv ingranazhi.
Motorët stepper hibridë funksionojnë në një konstruksion dyfazor, ku secila fazë përmban katër pole të vendosura në një distancë prej 90°. Çdo pol në një fazë është i mbështjellë në mënyrë të tillë që polet 180° nga njëri-tjetri kanë të njëjtin polaritet, ndërsa polaritetet janë të kundërta për ato 90° larg njëri-tjetrit. Duke e kthyer rrymën në çdo fazë, polariteti i shtyllës përkatëse të statorit mund të ndryshohet gjithashtu, duke i mundësuar motorit të shndërrojë çdo pol të statorit në një pol verior ose jugor.
Rotori i motorit stepper përmban 50 dhëmbë, me një hap prej 7,2° midis secilit dhëmb. Ndërsa motori funksionon, shtrirja e dhëmbëve të rotorit me dhëmbët e statorit mund të ndryshojë - në mënyrë specifike, mund të kompensohet me tre të katërtat e hapit të dhëmbit, gjysmën e hapit të dhëmbit ose një të katërtën e hapit të dhëmbit. Kur motori hap, ai natyrisht merr rrugën më të shkurtër për t'u riorganizuar, që përkthehet në një lëvizje prej 1,8° për hap (pasi 1/4 e 7,2° është e barabartë me 1,8°).
Çift rrotullues dhe saktësi në motorët stepper ndikohen nga numri i poleve (dhëmbëve). Në përgjithësi, një numërim më i lartë i poleve çon në përmirësim të çift rrotullimit dhe saktësisë. BesFoc ofron motorë stepper 'Rezolucioni i Lartë', të cilët kanë gjysmën e hapit të dhëmbëve të modeleve të tyre standarde. Këta rotorë me rezolucion të lartë kanë 100 dhëmbë, duke rezultuar në një kënd prej 3.6° midis secilit dhëmb. Me këtë konfigurim, një lëvizje prej 1/4 e hapit të dhëmbit korrespondon me një hap më të vogël prej 0,9°.
Si rezultat, modelet e 'Rezolucionit të Lartë' ofrojnë dyfishin e rezolucionit të motorëve standardë, duke arritur 400 hapa për rrotullim krahasuar me 200 hapa për rrotullim në modelet standarde. Këndet më të vogla të hapave çojnë gjithashtu në dridhje më të ulëta, pasi çdo hap është më pak i theksuar dhe më gradual.
Diagrami më poshtë ilustron një seksion kryq të një motori hapësor 5-fazor. Ky motor përbëhet kryesisht nga dy pjesë kryesore: statori dhe rotori. Rotori në vetvete përbëhet nga tre komponentë: kupa e rotorit 1, kupa e rotorit 2 dhe një magnet i përhershëm. Rotori magnetizohet në drejtim aksial; për shembull, nëse kupa e rotorit 1 është caktuar si poli i veriut, kupa e rotorit 2 do të jetë poli jugor.
Statori përmban 10 pole magnetike, secili i pajisur me dhëmbë të vegjël dhe mbështjellje përkatëse. Këto mbështjellje janë projektuar në mënyrë që secila të jetë e lidhur me mbështjelljen e polit të saj të kundërt. Kur rryma rrjedh nëpër një palë dredha-dredha, polet që ata lidhin magnetizohen në të njëjtin drejtim - në veri ose në jug.
Çdo palë polesh të kundërta formon një fazë të motorit. Duke qenë se ka gjithsej 10 pole magnetike, kjo rezulton në pesë faza të dallueshme brenda këtij 5-fazor motor stepper.
E rëndësishmja, çdo filxhan rotor ka 50 dhëmbë përgjatë perimetrit të jashtëm. Dhëmbët e kupës së rotorit 1 dhe kupës së rotorit 2 zhvendosen mekanikisht nga njëri-tjetri me gjysmë hapësire dhëmbi, duke lejuar shtrirjen dhe lëvizjen e saktë gjatë funksionimit.
Të kuptuarit se si të lexoni një kurbë shpejtësi-çift rrotullues është thelbësore, pasi ofron njohuri për atë që një motor është në gjendje të arrijë. Këto kthesa përfaqësojnë karakteristikat e performancës së një motori specifik kur çiftohet me një drejtues të veçantë. Pasi motori të jetë në funksion, fuqia e rrotullimit të tij ndikohet nga lloji i makinës dhe voltazhi i aplikuar. Si rezultat, i njëjti motor mund të shfaqë kthesa dukshëm të ndryshme të rrotullimit të shpejtësisë në varësi të drejtuesit të përdorur.
BesFoc ofron këto kthesa shpejtësi-çift rrotullues si referencë. Nëse përdorni një motor me një drejtues që ka vlerësime të ngjashme të tensionit dhe rrymës, mund të prisni performancë të krahasueshme. Për një përvojë interaktive, ju lutemi referojuni lakores së shpejtësisë-çift rrotullues të dhënë më poshtë:
Mbajtja e rrotullimit
Kjo është sasia e çift rrotullues të prodhuar nga motori kur ai është në qetësi, me rrymën nominale që rrjedh nëpër mbështjelljet e tij.
Rajoni i nisjes/ndalimit
Ky seksion tregon vlerat e çift rrotullimit dhe shpejtësisë në të cilat motori mund të fillojë, ndalojë ose kthehet mbrapsht në çast.
Çift rrotullues tërheqës
Këto janë vlerat e çift rrotullimit dhe shpejtësisë që lejojnë motorin të fillojë, të ndalojë ose të kthehet mbrapsht duke qëndruar në sinkronizim me pulset hyrëse.
Çift rrotullimi i tërheqjes
Kjo i referohet vlerave të çift rrotullimit dhe shpejtësisë në të cilat motori mund të funksionojë pa ngecje, duke ruajtur sinkronizimin me fazat e hyrjes. Ai përfaqëson çift rrotullues maksimal që motori mund të japë gjatë funksionimit.
Shpejtësia maksimale e nisjes
Kjo është shpejtësia më e lartë me të cilën motori mund të fillojë të funksionojë kur nuk ka ngarkesë të aplikuar.
Shpejtësia maksimale e funksionimit
Kjo tregon shpejtësinë më të shpejtë që mund të arrijë motori gjatë punës pa ngarkesë.
Për të funksionuar brenda zonës midis çift rrotullues të tërheqjes dhe të tërheqjes, motori duhet fillimisht të fillojë në rajonin e fillimit/ndalimit. Ndërsa motori fillon të funksionojë, frekuenca e pulsit rritet gradualisht derisa të arrihet shpejtësia e dëshiruar. Për të ndalur motorin, shpejtësia më pas zvogëlohet derisa të bjerë nën kurbën e rrotullimit të tërheqjes.
Çift rrotullues është drejtpërdrejt proporcional me rrymën dhe numrin e rrotullimeve të telit në motor. Për të rritur çift rrotullues me 20%, rryma duhet gjithashtu të rritet me afërsisht 20%. Në të kundërt, për të ulur çift rrotullues me 50%, rryma duhet të reduktohet me 50%.
Megjithatë, për shkak të ngopjes magnetike, nuk ka asnjë përfitim në rritjen e rrymës përtej dyfishit të rrymës së vlerësuar, pasi përtej kësaj pike, rritjet e mëtejshme nuk do të rrisin çift rrotullues. Funksionimi me rreth dhjetë herë më shumë se rryma nominale paraqet rrezikun e demagnetizimit të rotorit.
Të gjithë motorët tanë janë të pajisur me izolim të klasit B, i cili mund të përballojë temperaturat deri në 130°C përpara se izolimi të fillojë të degradohet. Për të siguruar jetëgjatësi, ne rekomandojmë mbajtjen e një diferenciale të temperaturës prej 30°C nga brenda në jashtë, që do të thotë se temperatura e jashtme e kutisë nuk duhet të kalojë 100°C.
Induktiviteti luan një rol të rëndësishëm në performancën e çift rrotullues me shpejtësi të lartë. Ai shpjegon pse motorët nuk shfaqin nivele të pafundme të larta të çift rrotullues. Çdo mbështjellje e motorit ka vlera të dallueshme të induktivitetit dhe rezistencës. Induktanca e matur në henrys, e ndarë me rezistencën në ohmë, rezulton në një konstante kohore (në sekonda). Kjo konstante kohore tregon se sa kohë duhet që spiralja të arrijë 63% të rrymës së saj të vlerësuar. Për shembull, nëse motori vlerësohet për 1 amp, pas një konstante kohore, spiralja do të arrijë afërsisht 0.63 amp. Zakonisht duhen rreth katër deri në pesë konstante kohore që spiralja të arrijë rrymën e plotë (1 amp). Meqenëse çift rrotullimi është proporcional me rrymën, nëse rryma arrin vetëm 63%, motori do të prodhojë rreth 63% të çift rrotullues maksimal pas një konstante kohore.
Në shpejtësi të ulëta, kjo vonesë në grumbullimin e rrymës nuk është problem pasi rryma mund të hyjë dhe të dalë në mënyrë efektive nga bobinat shpejt, duke lejuar motorin të japë çift rrotullues të vlerësuar. Megjithatë, me shpejtësi të lartë, rryma nuk mund të rritet mjaft shpejt përpara se të ndërrohet faza tjetër, duke rezultuar në ulje të çift rrotullues.
Tensioni i drejtuesit ndikon ndjeshëm në performancën me shpejtësi të lartë të a motor stepper . Një raport më i lartë i tensionit të makinës me tensionin e motorit çon në përmirësimin e aftësive të shpejtësisë së lartë. Kjo është për shkak se tensionet e ngritura lejojnë që rryma të rrjedhë në mbështjellje më shpejt se pragu 63% i diskutuar më parë.
Kur një motor stepper kalon nga një hap në tjetrin, rotori nuk ndalon menjëherë në pozicionin e synuar. Në vend të kësaj, ai kalon pozicionin përfundimtar, pastaj tërhiqet mbrapa, duke kapërcyer në drejtim të kundërt dhe vazhdon të lëkundet përpara dhe mbrapa derisa përfundimisht të ndalet. Ky fenomen, i referuar si 'zile' ndodh me çdo hap që motori bën (shih diagramin ndërveprues më poshtë). Ashtu si një kordon bungee, momenti i rotorit e çon atë përtej pikës së tij të ndalimit, duke e bërë atë të 'kërcejë' përpara se të vendoset në qetësi. Megjithatë, në shumë raste, motori udhëzohet të kalojë në hapin tjetër përpara se të ndalojë plotësisht.
Grafikët e mëposhtëm ilustrojnë sjelljen e ziles së një motori stepper në kushte të ndryshme ngarkimi. Kur motori shkarkohet, ai shfaq një zile të konsiderueshme, e cila përkthehet në rritje të dridhjeve. Ky dridhje e tepërt mund të çojë në bllokimin e motorit kur ai shkarkohet ose ngarkohet lehtë, pasi mund të humbasë sinkronizimin. Prandaj, është thelbësore që gjithmonë të testoni a motor stepper me një ngarkesë të përshtatshme.
Dy grafikët e tjerë përshkruajnë performancën e motorit kur ngarkohet. Ngarkimi i duhur i motorit ndihmon në stabilizimin e funksionimit të tij dhe reduktimin e dridhjeve. Në mënyrë ideale, ngarkesa duhet të kërkojë nga 30% deri në 70% të fuqisë maksimale të rrotullimit të motorit. Për më tepër, raporti i inercisë së ngarkesës ndaj rotorit duhet të bjerë midis 1:1 dhe 10:1. Për lëvizje më të shkurtra dhe më të shpejta, preferohet që ky raport të jetë më afër 1:1 deri në 3:1.
Specialistët dhe inxhinierët e aplikacioneve të BesFoc janë në dispozicion për të ndihmuar me madhësinë e duhur të motorit.
A motori stepper do të përjetojë dridhje të rritura ndjeshëm kur frekuenca e pulsit të hyrjes përkon me frekuencën e tij natyrore, një fenomen i njohur si rezonancë. Kjo ndodh shpesh rreth 200 Hz. Në rezonancë, tejkalimi dhe tejkalimi i rotorit përforcohen shumë, duke rritur mundësinë e hapave të humbur. Ndërsa frekuenca specifike rezonante mund të ndryshojë me inercinë e ngarkesës, ajo zakonisht rri pezull rreth 200 Hz.
Motorët stepper 2-fazor mund të humbasin hapat vetëm në grupe prej katër vetash. Nëse vëreni se humbja e hapit ndodh në shumëfish të katër, kjo tregon se dridhjet po bëjnë që motori të humbasë sinkronizimin ose se ngarkesa mund të jetë e tepërt. Anasjelltas, nëse hapat e humbur nuk janë shumëfish të katër, ka një tregues të fortë që ose numërimi i pulsit është i pasaktë ose zhurma elektrike po ndikon në performancën.
Disa strategji mund të ndihmojnë në zbutjen e efekteve të rezonancës. Qasja më e thjeshtë është të shmangni plotësisht funksionimin me shpejtësi rezonante. Meqenëse 200 Hz korrespondon me afërsisht 60 RPM për një motor 2-fazor, nuk është një shpejtësi jashtëzakonisht e lartë. Shumica Motorët stepper kanë një shpejtësi maksimale të nisjes prej rreth 1000 impulse në sekondë (pps). Prandaj, në shumë raste, mund të filloni funksionimin e motorit me një shpejtësi më të madhe se frekuenca rezonante.
Nëse keni nevojë të ndizni motorin me një shpejtësi që është nën frekuencën rezonante, është e rëndësishme të përshpejtoni shpejt përmes intervalit rezonant për të minimizuar efektet e dridhjeve.
Një zgjidhje tjetër efektive është përdorimi i një këndi më të vogël hapi. Këndet më të mëdha hapash kanë tendencë të rezultojnë në tejkalim dhe nënshkrim më të madh. Nëse motori ka një distancë të shkurtër për të udhëtuar, ai nuk do të gjenerojë forcë (çift rrotullues) të mjaftueshëm për të kapërcyer ndjeshëm. Duke zvogëluar këndin e hapit, motori përjeton më pak dridhje. Kjo është një nga arsyet pse teknikat me gjysmë hapi dhe me mikroshkallë janë kaq efektive në reduktimin e dridhjeve.
Sigurohuni që të zgjidhni motorin bazuar në kërkesat e ngarkesës. Madhësia e duhur e motorit mund të çojë në performancë më të mirë të përgjithshme.
Dampers janë një tjetër opsion për t'u marrë parasysh. Këto pajisje mund të vendosen në boshtin e pasmë të motorit për të thithur një pjesë të energjisë vibruese, duke ndihmuar në zbutjen e funksionimit të një motori vibrues në një mënyrë me kosto efektive.
Një përparim relativisht i ri në Teknologjia e motorit stepper është motori stepper 5-fazor. Dallimi më i dukshëm midis motorëve 2fazorë dhe 5fazorë (shih diagramin interaktiv më poshtë) është numri i poleve të statorit: motorët 2fazorë kanë 8 pole (4 për fazë), ndërsa motorët 5fazorë kanë 10 pole (2 për fazë). Dizajni i rotorit është i ngjashëm me atë të një motori 2-fazor.
Në një motor 2-fazor, secila fazë e lëviz rotorin me hapin 1/4 të dhëmbëve, ndërsa në një motor 5-fazor, rotori lëviz 1/10 e hapit të dhëmbit për shkak të dizajnit të tij. Me një hapje dhëmbësh prej 7,2°, këndi i hapit për motorin 5-fazor bëhet 0,72°. Ky konstruksion lejon që motori 5-fazor të arrijë 500 hapa për rrotullim, krahasuar me 200 hapat për rrotullim të motorit 2-fazor, duke siguruar një rezolutë që është 2.5 herë më e madhe se ajo e motorit 2-fazor.
Një rezolucion më i lartë çon në një kënd më të vogël hapi, i cili redukton ndjeshëm dridhjet. Meqenëse këndi i hapit të motorit 5-fazor është 2,5 herë më i vogël se ai i motorit 2-fazor, ai përjeton zilje dhe dridhje shumë më të ulëta. Në të dy llojet e motorëve, rotori duhet të kapërcejë ose nënshkojë me më shumë se 3,6° për të humbur hapat. Me këndin e hapit të motorit 5-fazor prej vetëm 0,72°, bëhet pothuajse e pamundur që motori të kapërcejë ose nënkalojë me një diferencë të tillë, duke rezultuar në një gjasë shumë të ulët për të humbur sinkronizimin.
Ekzistojnë katër metoda kryesore të drejtimit për motori hapës s:
Wave Drive (Hapi i plotë)
2 faza aktive (hapi i plotë)
1-2 faza aktive (gjysmë hapi)
Microstep
Në diagramin më poshtë, metoda e lëvizjes së valës është thjeshtuar për të ilustruar parimet e saj. Çdo kthesë 90° e paraqitur në ilustrim përfaqëson 1.8° të rrotullimit të rotorit në një motor real.
Në metodën e lëvizjes me valë, e njohur gjithashtu si metoda 1-fazore ON, vetëm një fazë aktivizohet në të njëjtën kohë. Kur aktivizohet faza A, ajo krijon një pol jugor që tërheq polin verior të rotorit. Më pas, faza A fiket dhe faza B ndizet, duke bërë që rotori të rrotullohet 90° (1,8°), dhe ky proces vazhdon me çdo fazë të aktivizuar individualisht.
Makina e valës funksionon me një sekuencë elektrike me katër hapa për të rrotulluar motorin.
Në metodën e drejtimit '2 Faza Aktiv', të dy fazat e motorit janë vazhdimisht të ndezura.
Siç ilustrohet më poshtë, çdo kthesë 90° korrespondon me një rrotullim 1,8° të rotorit. Kur të dyja fazat A dhe B janë të aktivizuara si pole jugore, poli verior i rotorit tërhiqet në mënyrë të barabartë nga të dy polet, duke bërë që ai të rreshtohet drejtpërdrejt në mes. Ndërsa sekuenca përparon dhe fazat aktivizohen, rotori do të rrotullohet për të ruajtur shtrirjen midis dy poleve të aktivizuara.
Metoda '2 Faza Aktiv' funksionon duke përdorur një sekuencë elektrike me katër hapa për të rrotulluar motorin.
Motorët standardë 2-fazor dhe 2-fazor të tipit M të BesFoc përdorin këtë metodë të drejtimit '2 Faza Aktiv'.
Avantazhi kryesor i metodës '2 Faza Aktiv' ndaj metodës '1 Faza Aktiv' është çift rrotullimi. Në metodën '1 Faza Ndez', vetëm një fazë aktivizohet në të njëjtën kohë, duke rezultuar në një njësi të vetme çift rrotullues që vepron në rotor. Në të kundërt, metoda '2 Faza Aktiv' i jep energji të dyja fazat njëkohësisht, duke prodhuar dy njësi çift rrotullues. Një vektor i çift rrotullues vepron në pozicionin e orës 12 dhe tjetri në pozicionin e orës 3. Kur këta dy vektorë çift rrotullues kombinohen, ata krijojnë një vektor rezultues në një kënd 45° me një madhësi që është 41.4% më e madhe se ajo e një vektori të vetëm. Kjo do të thotë se përdorimi i metodës '2 Faza Aktiv' na lejon të arrijmë të njëjtin kënd hapash si metoda '1 Fazë Aktiv' duke dhënë 41% më shumë çift rrotullues.
Sidoqoftë, motorët pesëfazorë funksionojnë disi ndryshe. Në vend që të përdorin metodën '2 Faza Aktiv', ata përdorin metodën '4 Faza Aktiv'. Në këtë qasje, katër nga fazat aktivizohen njëkohësisht sa herë që motori bën një hap.
Si rezultat, motori pesëfazor ndjek një sekuencë elektrike me 10 hapa gjatë funksionimit.
Metoda '1-2 Faza Aktiv', e njohur gjithashtu si gjysmë hapi, kombinon parimet e dy metodave të mëparshme. Në këtë qasje, ne fillimisht aktivizojmë fazën A, duke bërë që rotori të rreshtohet. Ndërsa e mbajmë fazën A të aktivizuar, ne më pas aktivizojmë fazën B. Në këtë pikë, rotori tërhiqet në mënyrë të barabartë nga të dy polet dhe rreshtohet në mes, duke rezultuar në një rrotullim prej 45° (ose 0,9°). Më pas, ne fikim fazën A ndërsa vazhdojmë të aktivizojmë fazën B, duke e lejuar motorin të bëjë një hap tjetër. Ky proces vazhdon, duke alternuar energjizimin e një faze dhe dy fazave. Duke vepruar kështu, ne e shkurtojmë në mënyrë efektive këndin e hapit përgjysmë, gjë që ndihmon në reduktimin e dridhjeve.
Për një motor 5-fazor, ne përdorim një strategji të ngjashme duke alternuar ndërmjet 4 fazave ndezëse dhe 5 fazave.
Modaliteti gjysmë hapi përbëhet nga një sekuencë elektrike me tetë hapa. Në rastin e një motori pesëfazor që përdor metodën '4-5 faza të ndezura', motori kalon nëpër një sekuencë elektrike 20 hapash.
(Më shumë informacion mund të shtohet në lidhje me microstepping nëse është e nevojshme.)
Microstepping është një teknikë që përdoret për t'i bërë hapat më të vegjël edhe më të imët. Sa më të vogla të jenë hapat, aq më e lartë është rezolucioni dhe aq më të mira janë karakteristikat e dridhjeve të motorit. Në microstepping, një fazë nuk është as plotësisht e ndezur dhe as plotësisht e fikur; në vend të kësaj, ajo është pjesërisht me energji. Valët sinus aplikohen si në fazën A ashtu edhe në fazën B, me një ndryshim fazor prej 90° (ose 0,9° në një pesëfazor motor stepper ).
Kur fuqia maksimale zbatohet në fazën A, faza B është në zero, duke bërë që rotori të përafrohet me fazën A. Ndërsa rryma në fazën A zvogëlohet, rryma në fazën B rritet, duke i lejuar rotorit të ndërmarrë hapa të vegjël drejt fazës B. Ky proces vazhdon ndërsa rryma qarkullon midis dy fazave, duke rezultuar në lëvizje të qetë me mikroshkallë.
Megjithatë, mikrostepping paraqet disa sfida, kryesisht në lidhje me saktësinë dhe çift rrotullues. Meqenëse fazat janë vetëm pjesërisht me energji, motori zakonisht përjeton një reduktim të çift rrotullues prej rreth 30%. Për më tepër, për shkak se diferenca e çift rrotullues midis hapave është minimale, motori mund të luftojë për të kapërcyer një ngarkesë, gjë që mund të rezultojë në situata ku motori urdhërohet të lëvizë disa hapa përpara se të fillojë të lëvizë. Në shumë raste, përfshirja e koduesve është e nevojshme për të krijuar një sistem të mbyllur, megjithëse kjo shton koston e përgjithshme.
Sistemet e hapura me ciklin e mbyllur Sistemet
të ciklit të mbyllur
servo
motorët hapësorë janë të dizajnuar në mënyrë tipike si sisteme me unazë të hapur. Në këtë konfigurim, një gjenerator pulsi dërgon impulse në qarkun e renditjes së fazave. Sekuencuesi i fazave përcakton se cilat faza duhet të aktivizohen ose çaktivizohen, siç përshkruhet më parë në metodat e hapit të plotë dhe gjysmë hapit. Sekuencuesi kontrollon FET-et me fuqi të lartë për të aktivizuar motorin.
Megjithatë, në një sistem me lak të hapur, nuk ka verifikim të pozicionit, që do të thotë se nuk ka asnjë mënyrë për të konfirmuar nëse motori ka ekzekutuar lëvizjen e komanduar.
Një nga metodat më të zakonshme për zbatimin e një sistemi me qark të mbyllur është duke shtuar një kodues në boshtin e pasmë të një motori me dy bosht. Enkoderi përbëhet nga një disk i hollë i shënuar me linja që rrotullohet midis një transmetuesi dhe një marrësi. Sa herë që një linjë kalon midis këtyre dy komponentëve, ajo gjeneron një puls në linjat e sinjalit.
Këto impulse dalëse kthehen më pas te kontrolluesi, i cili mban një numërim të tyre. Në mënyrë tipike, në fund të një lëvizjeje, kontrolluesi krahason numrin e pulseve që i dërgon drejtuesit me numrin e pulseve të marra nga koduesi. Ekzekutohet një rutinë specifike ku, nëse dy numërimet ndryshojnë, sistemi përshtatet për të korrigjuar mospërputhjen. Nëse numërimet përputhen, kjo tregon se nuk ka ndodhur asnjë gabim dhe lëvizja mund të vazhdojë pa probleme.
Sistemi i mbyllur vjen me dy të meta kryesore: koston (dhe kompleksitetin) dhe kohën e përgjigjes. Përfshirja e një koduesi shton shpenzimet e përgjithshme të sistemit, së bashku me rritjen e sofistikimit të kontrolluesit, gjë që kontribuon në koston totale. Për më tepër, për shkak se korrigjimet bëhen vetëm në fund të një lëvizjeje, kjo mund të sjellë vonesa në sistem, duke ngadalësuar potencialisht kohën e përgjigjes.
Një alternativë ndaj sistemeve hapësore me qark të mbyllur është një sistem servo. Sistemet servo zakonisht përdorin motorë me një numër të ulët polesh, duke mundësuar performancë me shpejtësi të lartë, por që nuk ka aftësi të natyrshme pozicionimi. Për të kthyer një servo në një pajisje pozicionale, nevojiten mekanizma reagimi, shpesh duke përdorur një kodues ose zgjidhës së bashku me unazat e kontrollit.
Në një sistem servo, motori aktivizohet dhe çaktivizohet derisa zgjidhësi të tregojë se është arritur një pozicion i caktuar. Për shembull, nëse servo udhëzohet të lëvizë 100 rrotullime, ai fillon me numërimin e zgjidhësit në zero. Motori funksionon derisa numri i zgjidhësit të arrijë në 100 rrotullime, në atë moment ai fiket. Nëse ka ndonjë zhvendosje pozicioni, motori riaktivizohet për të korrigjuar pozicionin.
Përgjigja e servo ndaj gabimeve të pozicionit ndikohet nga një vendosje fitimi. Një cilësim i fitimit të lartë lejon motorin të reagojë shpejt ndaj ndryshimeve në gabim, ndërsa një vendosje e ulët e fitimit rezulton në një përgjigje më të ngadaltë. Megjithatë, rregullimi i cilësimeve të fitimit mund të sjellë vonesa kohore në sistemin e kontrollit të lëvizjes, duke ndikuar në performancën e përgjithshme.
AlphaStep është novator i BesFoc zgjidhje motori stepper , që përmban një zgjidhës të integruar që ofron reagime të pozicionit në kohë reale. Ky dizajn siguron që pozicioni i saktë i rotorit të njihet në çdo kohë, duke rritur saktësinë dhe besueshmërinë e sistemit.
Shoferi AlphaStep përmban një numërues të hyrjes që gjurmon të gjitha pulset e dërguara në disk. Njëkohësisht, reagimet nga zgjidhësi drejtohen në një numërues të pozicionit të rotorit, duke lejuar monitorimin e vazhdueshëm të pozicionit të rotorit. Çdo mospërputhje regjistrohet në një numërues devijimi.
Në mënyrë tipike, motori funksionon në modalitetin e qarkut të hapur, duke gjeneruar vektorë çift rrotullues që motori duhet të ndjekë. Megjithatë, nëse numëruesi i devijimit tregon një mospërputhje më të madhe se ±1,8°, sekuencuesi i fazës aktivizon vektorin e çift rrotullues në pjesën e sipërme të kurbës së zhvendosjes së çift rrotullues. Kjo gjeneron çift rrotullues maksimal për të riorganizuar rotorin dhe për ta kthyer atë në sinkronizëm. Nëse motori është i fikur me disa hapa, sekuencuesi aktivizon vektorë të shumtë çift rrotullues në skajin e lartë të kurbës së zhvendosjes së çift rrotullues. Shoferi mund të përballojë kushtet e mbingarkesës deri në 5 sekonda; nëse nuk arrin të rivendosë sinkronizmin brenda këtij afati kohor, shkaktohet një defekt dhe lëshohet një alarm.
Një veçori e jashtëzakonshme e sistemit AlphaStep është aftësia e tij për të bërë korrigjime në kohë reale për çdo hap të humbur. Ndryshe nga sistemet tradicionale që presin deri në fund të një lëvizjeje për të korrigjuar ndonjë gabim, drejtuesi AlphaStep ndërmerr veprime korrigjuese sapo rotori bie jashtë diapazonit 1,8°. Pasi rotori të kthehet brenda këtij kufiri, drejtuesi kthehet në modalitetin e ciklit të hapur dhe rifillon aktivizimet e duhura të fazës.
Grafiku shoqërues ilustron kurbën e zhvendosjes së çift rrotullues, duke theksuar mënyrat e funksionimit të sistemit - cikli i hapur dhe laku i mbyllur. Kurba e zhvendosjes së çift rrotullues përfaqëson çift rrotullues të gjeneruar nga një fazë e vetme, duke arritur çift rrotullues maksimal kur pozicioni i rotorit devijon me 1.8°. Një hap mund të humbasë vetëm nëse rotori tejkalon më shumë se 3.6°. Për shkak se drejtuesi merr kontrollin e vektorit të çift rrotullues sa herë që devijimi kalon 1,8°, motori nuk ka gjasa të humbasë hapat nëse nuk përjeton një mbingarkesë që zgjat më shumë se 5 sekonda.
Shumë njerëz gabimisht besojnë se saktësia e hapit të motorit AlphaStep është ±1.8°. Në realitet, AlphaStep ka një saktësi hapi prej 5 minutash hark (0,083°). Drejtuesi menaxhon vektorët e çift rrotullues kur rotori është jashtë intervalit 1,8°. Sapo rotori të bjerë brenda këtij diapazoni, dhëmbët e rotorit rreshtohen saktësisht me vektorin e çift rrotullues që gjenerohet. AlphaStep siguron që dhëmbi i saktë të përputhet me vektorin aktiv të çift rrotullues.
Seria AlphaStep vjen në versione të ndryshme. BesFoc ofron modele me bosht të rrumbullakët dhe me ingranazhe me raporte të shumta ingranazhesh për të rritur rezolucionin dhe çift rrotullues ose për të minimizuar inercinë e reflektuar. Shumica e versioneve mund të pajisen me një frenë magnetike të sigurt për dështimin. Për më tepër, BesFoc ofron një version 24 VDC të quajtur seria ASC.
Si përfundim, motorët stepper janë shumë të përshtatshëm për aplikime pozicionimi. Ato lejojnë kontrollin e saktë të distancës dhe shpejtësisë thjesht duke ndryshuar numrin dhe frekuencën e pulsit. Numri i tyre i lartë i poleve mundëson saktësi, edhe kur operojnë në modalitetin e qarkut të hapur. Kur përmasat e duhura për një aplikim specifik, a motori stepper nuk do të humbasë hapat. Për më tepër, për shkak se ata nuk kërkojnë reagime pozicionale, motorët stepper janë një zgjidhje me kosto efektive.
