Hybrid Stepper Motor Manufacturer i Kina - BESFOC

Introduktion av stegmotor

Vad är en stegmotor？

En Stegmotor är en typ av elmotor som rör sig i exakta, fasta steg snarare än att kontinuerligt rotera som en vanlig motor. Det används vanligtvis i applikationer där exakt positionskontroll krävs, såsom 3D -skrivare, CNC -maskiner, robotik och kameraplattformar.

Stegmotorer är en typ av elmotor som omvandlar elektrisk energi till rotationsrörelse med anmärkningsvärd precision. Till skillnad från vanliga elmotorer, som ger kontinuerlig rotation, vänder stegmotorer diskreta steg, vilket gör dem idealiska för applikationer som kräver korrekt positionering.

Varje puls med el som skickas till en stegmotor från förarens förare resulterar i en exakt rörelse - varje puls motsvarar ett specifikt steg. Hastigheten med vilken motorn roterar direkt korrelerar med frekvensen för dessa pulser: ju snabbare pulserna skickas, desto snabbare rotationen.

En av de viktigaste fördelarna med Stepper Motor S är deras enkla kontroll. De flesta förare arbetar med 5-volt pulser, kompatibla med vanliga integrerade kretsar. Du kan antingen utforma en krets för att generera dessa pulser eller använda en pulsgenerator från företag som BESFOC.

Trots deras tillfälliga felaktigheter - Standard Stepper Motors har en noggrannhet på cirka ± 3 bågminuter (0,05 °) - ackumuleras inte dessa fel med flera steg. Till exempel, om en standard stegmotor gör ett steg, roterar den 1,8 ° ± 0,05 °. Även efter en miljon steg är den totala avvikelsen fortfarande bara ± 0,05 °, vilket gör dem pålitliga för exakta rörelser över långa avstånd.

Dessutom är stegmotorer kända för sitt snabba svar och acceleration på grund av deras låga rotortröghet, vilket gör att de snabbt kan uppnå höga hastigheter. Detta gör dem särskilt lämpade för applikationer som kräver korta, snabba rörelser.

Hur fungerar en stegmotor?

En Stegmotor fungerar genom att dela en fullständig rotation i ett antal lika steg. Den använder elektromagneter för att skapa rörelse i små, kontrollerade steg.

1. Inuti stegmotorn

En stegmotor har två huvuddelar:

• STATOR - Den stationära delen med spolar (elektromagneter).

• Rotor - den roterande delen, ofta en magnet eller tillverkad av järn.

2. Rörelse av magnetfält

• När elektrisk ström flyter genom statorspolarna skapar det magnetfält.

• Dessa fält lockar rotorn.

• Genom att stänga av spolarna i en specifik sekvens dras rotorn steg för steg i en cirkulär rörelse.

3. Steg-för-steg-rotation

• Varje gång en spole är aktiverad rör sig rotorn med en liten vinkel (kallad ett steg).

• Till exempel, om en motor har 200 steg per varv, flyttar varje steg rotorn 1,8 °.

• Motorn kan rotera framåt eller bakåt beroende på ordningen på pulser som skickas till spolarna.

4. Styrs av en förare

• En Stepper Motor Driver skickar elektriska pulser till motorspolarna.

• Ju fler pulser, desto mer vänder motorn.

• Mikrokontroller (som Arduino eller Raspberry Pi) kan styra dessa förare för att flytta motorn exakt.

Stegmotorsystem

Illustrationen nedan visar ett vanligt stegmotorsystem, som består av flera väsentliga komponenter som arbetar tillsammans. Prestandan för varje element påverkar systemets övergripande funktionalitet.

1. Dator eller PLC:

I hjärtat av systemet är datorn eller programmerbar logikstyrenhet (PLC). Denna komponent fungerar som hjärnan och kontrollerar inte bara stegmotorn utan också hela maskinen. Den kan utföra olika uppgifter, till exempel att höja en hiss eller flytta ett transportband. Beroende på den komplexitet som behövs kan denna styrenhet variera från en sofistikerad PC eller PLC till en enkel operatörspush -knapp.

2. Indexer eller PLC -kort:

Nästa är indexer- eller plc -kortet, som kommunicerar specifika instruktioner till stegmotor . Den genererar det nödvändiga antalet pulser för rörelse och justerar pulsfrekvensen för att kontrollera acceleration, hastighet och retardation av motorn. Indexeraren kan antingen vara en fristående enhet, som BESFOC, eller ett pulsgeneratorkort som ansluts till en PLC. Oavsett form är denna komponent avgörande för motorns drift.

3. Motorförare:

Motorföraren består av fyra nyckeldelar:

• Logik för faskontroll: Denna logikenhet tar emot pulser från indexatorn och bestämmer vilken fas av motorn som ska aktiveras. Energering av faserna måste följa en specifik sekvens för att säkerställa korrekt motorisk drift.

• Logik Strömförsörjning: Detta är en lågspänningstillförsel som driver de integrerade kretsarna (ICS) i föraren, som vanligtvis fungerar cirka 5 volt, baserat på chipuppsättningen eller designen.

• Motor strömförsörjning: Denna tillförsel ger den nödvändiga spänningen för att driva motorn, vanligtvis cirka 24 VDC, även om den kan vara högre beroende på applikationen.

• Kraftförstärkare: Denna komponent består av transistorer som gör det möjligt för ström att flyta genom motorfaserna. Dessa transistorer är påslagna och av i rätt sekvens för att underlätta motorns rörelse.

4. Last:

Slutligen arbetar alla dessa komponenter tillsammans för att flytta lasten, vilket kan vara en blyskruv, en skiva eller ett transportband, beroende på den specifika applikationen.

Typer av stegmotorer

Det finns tre primära typer av stegmotorer:

Stegmotorer

Dessa motorer har tänder på rotorn och statorn men inkluderar inte en permanent magnet. Som ett resultat saknar de spärrmoment, vilket innebär att de inte har sin position när de inte är energiska.

Permanent Magnet (PM) Stepper Motors

PM -stegmotorer har en permanent magnet på rotorn men har inte tänder. Medan de vanligtvis uppvisar mindre precision i stegvinklar, ger de spärrmoment, vilket gör att de kan hålla positionen när strömmen är avstängd.

Hybridstegsmotorer

BESFOC specialiserar sig uteslutande i hybrid stegmotor s. Dessa motorer slår samman de magnetiska egenskaperna hos permanentmagneter med den tandade utformningen av variabla motvillighetsmotorer. Rotorn är axiellt magnetiserad, vilket innebär att i en typisk konfiguration är den övre halvan en nordpol och den nedre halvan är en sydpol.

Rotorn består av två tandade koppar, var och en med 50 tänder. Dessa koppar kompenseras med 3,6 °, vilket möjliggör exakt positionering. När du ses ovanifrån kan du se att en tand på North Pole Cup är i linje med en tand på Sydpolen, vilket skapar ett effektivt växelsystem.

Hybridstegsmotorer arbetar på en tvåfaskonstruktion, varvid varje fas innehåller fyra poler åtskilda 90 ° från varandra. Varje pol i en fas är lindad så att poler 180 ° från varandra har samma polaritet, medan polariteter är motsatta för de 90 ° från varandra. Genom att vända strömmen i någon fas kan polariteten hos motsvarande statorstator också vändas, vilket gör det möjligt för motorn att omvandla alla statorstatorer till en nord- eller sydpol.

Stegmotorns rotor har 50 tänder, med en tonhöjd på 7,2 ° mellan varje tand. När motorn arbetar kan rotortetens inriktning med statortänderna variera-specifikt kan den kompenseras av tre fjärdedelar av en tandhöjd, en halv tand tonhöjd eller en fjärdedel av en tand tonhöjd. När motorn går, tar den naturligtvis den kortaste vägen för att justera sig själv, vilket innebär en rörelse på 1,8 ° per steg (sedan 1/4 av 7,2 ° är lika med 1,8 °).

Vridmoment och noggrannhet i Stegmotor S påverkas av antalet poler (tänder). Generellt leder ett högre polantal till förbättrat vridmoment och noggrannhet. BESFOC erbjuder 'High Resolution ' Stepper Motors, som har halva tandplanen i deras standardmodeller. Dessa högupplösta rotorer har 100 tänder, vilket resulterar i en vinkel på 3,6 ° mellan varje tand. Med denna installation motsvarar en rörelse på 1/4 av en tandhöjd ett mindre steg på 0,9 °.

Som ett resultat ger modellerna 'högupplösta' dubbla upplösning av standardmotorer, vilket uppnår 400 steg per revolution jämfört med 200 steg per revolution i standardmodellerna. Mindre stegvinklar leder också till lägre vibrationer, eftersom varje steg är mindre uttalat och mer gradvis.

Strukturera

Diagrammet nedan illustrerar ett tvärsnitt av en 5-fas stegmotor. Denna motor består främst av två huvuddelar: statorn och rotorn. Rotorn i sig består av tre komponenter: Rotor Cup 1, Rotor Cup 2 och en permanent magnet. Rotorn är magnetiserad i axiell riktning; Till exempel, om Rotor Cup 1 betecknas som Nordpolen, kommer Rotor Cup 2 att vara Sydpolen.

Statorn har 10 magnetiska poler, var och en utrustad med små tänder och motsvarande lindningar. Dessa lindningar är utformade så att var och en är ansluten till lindningen av sin motsatta pol. När strömmen flyter genom ett par lindningar, magnetiserar de poler som de ansluter i samma riktning - antingen norr eller söder.

Varje motsatta par poler bildar en fas av motorn. Med tanke på att det finns 10 magnetiska stolpar totalt, resulterar detta i fem distinkta faser inom denna 5-fas stegmotor.

Det är viktigt att varje rotorkopp har 50 tänder längs sin yttre omkrets. Tänderna på Rotor Cup 1 och Rotor Cup 2 kompenseras mekaniskt från varandra med en halv tand tonhöjd, vilket möjliggör exakt inriktning och rörelse under drift.

Hastighetståg

Att förstå hur man läser en hastighetsvridskurva är avgörande, eftersom den ger insikter om vad en motor kan uppnå. Dessa kurvor representerar prestandaegenskaperna för en specifik motor när de är i par med en viss förare. När motorn är i drift påverkas vridmomentutgången av typen av drivning och applicerad spänning. Som ett resultat kan samma motor uppvisa betydligt olika hastighetstågkurvor beroende på den använda drivrutinen.

BESFOC tillhandahåller dessa hastighets-vridskurvor som referens. Om du använder en motor med en drivrutin som har liknande spänning och strömklassificering kan du förvänta dig jämförbar prestanda. För en interaktiv upplevelse, se den hastighetstågskurva som anges nedan:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

För att arbeta inom området mellan inspelning och utdragningsmoment måste motorn initialt starta i start/stoppregionen. När motorn börjar rinna ökas pulsen gradvis tills den önskade hastigheten uppnås. För att stoppa motorn minskas sedan hastigheten tills den faller under dragningskurvan.

Vridmomentet är direkt proportionellt mot strömmen och antalet trådvarv i motorn. För att öka vridmomentet med 20%bör strömmen också ökas med cirka 20%. Omvänt, för att minska vridmomentet med 50%, bör strömmen minskas med 50%.

På grund av magnetisk mättnad finns det emellertid ingen fördel med att öka strömmen utöver dubbelt så mycket som den nominella strömmen, eftersom utöver denna punkt kommer ytterligare ökningar att förbättra vridmomentet. Verknar cirka tio gånger den nominella strömmen utgör risken för att avmagnetisera rotorn.

Alla våra motorer är utrustade med klass B -isolering, som tål temperaturer upp till 130 ° C innan isoleringen börjar försämras. För att säkerställa livslängden rekommenderar vi att man upprätthåller en temperaturskillnad på 30 ° C från insidan till utsidan, vilket innebär att den yttre fodralstemperaturen inte bör överstiga 100 ° C.

Induktans spelar en viktig roll i höghastighets vridmomentprestanda. Det förklarar varför motorer inte uppvisar oändligt höga vridmomentnivåer. Varje lindning av motorn har distinkta värden på induktans och motstånd. Induktansen mätt i Henrys, dividerat med motståndet i ohm, resulterar i en tidskonstant (på några sekunder). Den här gången indikerar konstant hur lång tid det tar för spolen att nå 63% av dess nominella ström. Till exempel, om motorn är klassad för 1 amp, kommer spolen att nå ungefär 0,63 ampere efter en gång konstant. Det tar vanligtvis ungefär fyra till fem tidskonstanter för spolen att nå full ström (1 amp). Eftersom vridmomentet är proportionellt mot strömmen, om strömmen endast når 63%, kommer motorn att producera cirka 63% av det maximala vridmomentet efter en tidskonstant.

Vid låga hastigheter är denna försening i den nuvarande uppbyggnaden inte ett problem eftersom strömmen effektivt kan komma in och lämna spolarna snabbt, vilket gör att motorn kan leverera sitt nominella vridmoment. Emellertid vid höga hastigheter kan strömmen inte öka tillräckligt snabbt innan nästa fas växlar, vilket resulterar i reducerat vridmoment.

Förarspänningspåverkan

Förarspänningen påverkar avsevärt höghastighetsprestanda för en stegmotor . Ett högre förhållande mellan drivspänning till motorspänning leder till förbättrade höghastighetsfunktioner. Detta beror på att förhöjda spänningar tillåter ström att flyta in i lindningarna snabbare än den 63% tröskel som tidigare diskuterats.

Vibration

När en stegmotor övergår från ett steg till nästa stannar inte rotorn direkt vid målläget. Istället rör sig den förbi den slutliga positionen, sedan dras tillbaka, överskridande i motsatt riktning och fortsätter att svänga fram och tillbaka tills det så småningom stoppar. Detta fenomen, kallat 'ringande, ' förekommer med varje steg som motorn tar (se det interaktiva diagrammet nedan). Liksom en bunge -sladd, bär rotorns momentum den bortom dess stopppunkt, vilket får den att 'studsa ' innan den sätter sig i vila. I många fall instrueras dock motorn att flytta till nästa steg innan den har slutat helt.

Graferna nedan illustrerar ringsbeteendet hos en stegmotor under olika belastningsförhållanden. När motorn lossas uppvisar den betydande ringning, vilket innebär ökad vibration. Denna överdrivna vibration kan leda till motorstal när den antingen är lossad eller lätt laddad, eftersom den kan förlora synkronisering. Därför är det viktigt att alltid testa a stegmotor med lämplig belastning.

De andra två graferna visar motorns prestanda när de laddas. Att ladda motorn korrekt hjälper till att stabilisera sin drift och minska vibrationer. Helst bör lasten kräva mellan 30% till 70% av motorns maximala vridmomentutgång. Dessutom bör tröghetsförhållandet för lasten och rotorn falla mellan 1: 1 och 10: 1. För kortare och snabbare rörelser är det att föredra att detta förhållande är närmare 1: 1 till 3: 1.

Hjälp från Besfoc

BESFOC: s applikationsspecialister och ingenjörer är tillgängliga för att hjälpa till med korrekt motorstorlek.

Resonans och vibration

En Stegmotor kommer att uppleva betydligt ökade vibrationer när ingångspulsfrekvensen sammanfaller med dess naturliga frekvens, ett fenomen som kallas resonans. Detta förekommer ofta cirka 200 Hz. Vid resonans förstärks överskotten och understötningen av rotorn kraftigt, vilket ökar sannolikheten för saknade steg. Medan den specifika resonansfrekvensen kan variera med lasttröghet, svävar den vanligtvis runt 200 Hz.

Stegförlust i 2-fasmotorer

2-fas stegmotorer kan bara missa steg i grupper om fyra. Om du märker att stegförlust som inträffar i multiplar av fyra, indikerar det att vibrationer får motorn att förlora synkronisering eller att lasten kan vara överdriven. Omvänt, om missade steg inte finns i multiplar av fyra, finns det en stark indikation på att antingen pulsantalet är felaktigt eller elektriskt brus påverkar prestandan.

Förmildrande resonans

Flera strategier kan hjälpa till att mildra resonanseffekter. Det enklaste tillvägagångssättet är att helt undvika att arbeta med resonanshastigheten. Eftersom 200 Hz motsvarar cirka 60 varv / min för en 2-fasmotor är det inte en extremt hög hastighet. Mest Stegmotor S har en maximal starthastighet på cirka 1000 pulser per sekund (PPS). Därför kan du i många fall initiera motoroperationen med en hastighet högre än resonansfrekvensen.

Om du behöver starta motorn med en hastighet som är under resonansfrekvensen är det viktigt att snabbt accelerera genom resonansområdet för att minimera effekterna av vibrationer.

Reducerande stegvinkel

En annan effektiv lösning är att använda en mindre stegvinkel. Större stegvinklar tenderar att resultera i större överskridning och undervisning. Om motorn har ett kort avstånd att resa kommer den inte att generera tillräckligt med kraft (vridmoment) för att överskrida avsevärt. Genom att minska stegvinkeln upplever motoren mindre vibrationer. Detta är en anledning till att halvstegning och mikrostegingstekniker är så effektiva för att minska vibrationerna.

Var noga med att välja motorn baserat på lastkraven. Korrekt motorstorlek kan leda till bättre totala prestanda.

Med spjäll

Spjäll är ett annat alternativ att överväga. Dessa enheter kan monteras på motorns bakre axel för att absorbera en del av vibrationsenergin, vilket hjälper till att jämna ut driften av en vibrerande motor på ett kostnadseffektivt sätt.

5-fas stegmotorer

Ett relativt nytt framsteg i Stepper Motor  Technology är 5-fas stegmotor. Den mest märkbara skillnaden mellan 2-fas- och 5-fasmotorer (se det interaktiva diagrammet nedan) är antalet statorpoler: 2-fasmotorer har 8 poler (4 per fas), medan 5-fasmotorer har 10 poler (2 per fas). Rotorkonstruktionen liknar den för en 2-fasmotor.

I en 2-fasmotor flyttar varje fas rotorn med 1/4 tand tonhöjd, medan rotorn i en 5-fas motor flyttar 1/10 av en tand tonhöjd på grund av dess design. Med en tand tonhöjd på 7,2 ° blir stegvinkeln för 5-fasmotorn 0,72 °. Denna konstruktion gör det möjligt för 5-fasmotorn att uppnå 500 steg per revolution, jämfört med 2-fasmotorns 200 steg per revolution, vilket ger en upplösning som är 2,5 gånger större än den för 2-fasmotorn.

En högre upplösning leder till en mindre stegvinkel, vilket avsevärt minskar vibrationer. Eftersom stegvinkeln för 5-fasmotorn är 2,5 gånger mindre än för 2-fasmotorn, upplever den mycket lägre ringning och vibrationer. I båda motortyperna måste rotorn överskotten eller underskjutas med mer än 3,6 ° för att missa steg. Med 5-fasmotorns stegvinkel på endast 0,72 ° blir den nästan omöjlig för motorn att överskrida eller underskjutas med en sådan marginal, vilket resulterar i en mycket låg sannolikhet för att förlora synkronisering.

Drivmetoder

Det finns fyra primära drivmetoder för Stegmotor S:

1. Wave Drive (hela steg)

2. 2 faser på (hela steg)

3. 1-2 faser på (halvsteg)

4. Mikrostep

Vågdrift

I diagrammet nedan förenklas Wave Drive -metoden för att illustrera sina principer. Varje 90 ° -vridning som visas i illustrationen representerar 1,8 ° rotormotation i en riktig motor.

I Wave Drive-metoden, även känd som 1-fasen på metoden, aktiveras endast en fas åt gången. När A -fasen aktiveras skapar den en sydpol som lockar rotorns nordpol. Därefter är A -fasen avstängd och B -fasen är påslagen, vilket får rotorn att rotera 90 ° (1,8 °), och denna process fortsätter med att varje fas aktiveras individuellt.

Wave Drive fungerar med en fyrstegs elektrisk sekvens för att rotera motorn.

 

2 faser på

I '2 -faserna på ' drivmetoden är båda faserna av motorn kontinuerligt aktiverad.

Som illustreras nedan motsvarar varje 90 ° -vridning en rotorrotation på 1,8 °. När både A- och B -faser aktiveras som sydpoler lockas rotorns nordpol lika till båda polerna, vilket får den att anpassa sig direkt i mitten. När sekvensen fortskrider och faserna aktiveras kommer rotorn att rotera för att bibehålla inriktningen mellan de två energiska polerna.

Metoden '2 på ' fungerar med en elektrisk sekvens med fyra steg för att rotera motorn.

BESFOC: s standard 2-fas- och 2-fas M-typmotorer använder dessa '2-faser på ' drivmetoden.

Den största fördelen med metoden '2 på ' -metoden över '1 -fasen på ' -metoden är vridmoment. I metoden '1 på ' aktiveras endast en fas åt gången, vilket resulterar i en enda vridmomentenhet som verkar på rotorn. Däremot ger metoden '2 på ' båda faserna samtidigt och producerar två vridmomentenheter. En vridmomentvektor verkar vid klockan 12 och den andra vid klockan 3. När dessa två vridmomentvektorer kombineras skapar de en resulterande vektor i en 45 ° vinkel med en storlek som är 41,4% större än för en enda vektor. Detta innebär att användning av '2 -faserna på ' -metoden gör det möjligt för oss att uppnå samma stegvinkel som '1 -fasen på ' -metoden samtidigt som 41% mer vridmoment levererar 41%.

Femfasmotorer fungerar dock något annorlunda. Istället för att använda metoden '2 på ' använder de metoden '4 på '. I detta tillvägagångssätt aktiveras fyra av faserna samtidigt varje gång motorn tar ett steg.

Som ett resultat följer femfasmotorn en 10-stegs elektrisk sekvens under drift.

1-2 faser på (halvsteg)

Metoden '1-2 på ', även känd som halva steget, kombinerar principerna för de två föregående metoderna. I detta tillvägagångssätt ger vi först AN -fasen och får rotorn att anpassa sig. När vi håller A -fasen aktiverad aktiverar vi sedan B -fasen. Vid denna tidpunkt lockas rotorn lika med både poler och juster i mitten, vilket resulterar i en rotation av 45 ° (eller 0,9 °). Därefter stänger vi av A -fasen medan vi fortsätter att aktivera B -fasen, vilket gör att motorn kan ta ytterligare ett steg. Denna process fortsätter och växlar mellan energi och två faser. Genom att göra det skär vi effektivt stegvinkeln i hälften, vilket hjälper till att minska vibrationerna.

För en 5-fasmotor använder vi en liknande strategi genom att växla mellan 4 faser i och 5 faser på.

Halvstegsläget består av en åtta-steg elektrisk sekvens. När det gäller en femfasmotor med metoden '4-5 på ' -metoden går motorn genom en 20-stegs elektrisk sekvens.

Mikrostep

(Mer information kan läggas till om Microstepping om det behövs.)

Mikrosteppning

Microstepping är en teknik som används för att göra mindre steg ännu finare. Ju mindre stegen, desto högre upplösning och desto bättre är motorens vibrationsegenskaper. Vid mikrostning är en fas varken helt på eller helt av; Istället är det delvis energiskt. Sinvågor appliceras på både fas A och fas B, med en fasskillnad på 90 ° (eller 0,9 ° i en femfas stegmotor ).

När den maximala effekten appliceras på fas A, är fas B vid noll, vilket får rotorn att anpassa sig till fas A. När strömmen till fas A minskar ökar strömmen B, vilket gör att rotorn kan ta små steg mot fas B. Denna process fortsätter när den nuvarande cyklerna mellan de två faserna, vilket resulterar i smidig microstepping -rörelse.

Mikrosteppning utgör emellertid vissa utmaningar, främst när det gäller noggrannhet och vridmoment. Eftersom faserna endast delvis är aktiverade upplever motorn vanligtvis en vridmomentreduktion på cirka 30%. Eftersom vridmomentskillnaden mellan steg är minimal kan motorn kämpa för att övervinna en belastning, vilket kan resultera i situationer där motorn beordras att flytta flera steg innan den faktiskt börjar röra sig. I många fall är det nödvändigt att införliva kodare för att skapa ett system med slutna slingor, även om detta bidrar till den totala kostnaden.

Stegmotorsystem

Öppna slingesystem
stängda slingsystem
servosystem

Öppen slinga

Steg Motor S är vanligtvis utformade som öppna slingsystem. I denna konfiguration skickar en pulsgenerator pulser till fassekvenseringskretsen. Fas -sequencer bestämmer vilka faser som ska slås på eller av, som tidigare beskrivits i hela steg- och halvstegsmetoderna. Sekvensen styr de högeffektiva FET: erna för att aktivera motorn.

I ett öppet slingesystem finns det emellertid ingen verifiering av position, vilket innebär att det inte finns något sätt att bekräfta om motorn har kört den kommande rörelsen.

Stängd slinga

En av de vanligaste metoderna för att implementera ett system med sluten slinga är genom att lägga till en kodare till den bakre axeln på en dubbelaxlad motor. Kodaren består av en tunn skiva markerad med linjer som roterar mellan en sändare och en mottagare. Varje gång en linje passerar mellan dessa två komponenter genererar den en puls på signallinjerna.

Dessa utgångspulser matas sedan tillbaka till styrenheten, vilket håller en räkning av dem. I slutet av en rörelse jämförs styrenheten vanligtvis antalet pulser som den skickade till föraren med antalet pulser som erhållits från kodaren. En specifik rutin körs varigenom, om de två räkningarna skiljer sig åt, justeras systemet för att korrigera avvikelsen. Om räkningarna matchar indikerar det att inget fel har inträffat och rörelse kan fortsätta smidigt.

Nackdelar med slutna slingor

Systemet med sluten slinga har två huvudsakliga nackdelar: kostnad (och komplexitet) och responstid. Införandet av en kodare bidrar till den totala kostnaden för systemet, tillsammans med den ökade sofistikeringen av styrenheten, vilket bidrar till den totala kostnaden. Eftersom korrigeringar endast görs i slutet av en rörelse kan detta dessutom införa förseningar i systemet, vilket potentiellt bromsar responstider.

Servosystem

Ett alternativ till stigna steg är ett servosystem. Servosystem använder vanligtvis motorer med ett lågt polantal, vilket möjliggör höghastighetsprestanda men saknar inneboende positioneringsförmåga. För att konvertera en servo till en positionsanordning behövs återkopplingsmekanismer, ofta med en kodare eller upplösare tillsammans med kontrollslingor.

I ett servosystem aktiveras och inaktiveras motorn tills upplösaren indikerar att en specificerad position har uppnåtts. Till exempel, om servonen instrueras att flytta 100 varv, börjar det med upplösningsantalet på noll. Motorn går tills upplösningsantalet når 100 varv, vid vilken tidpunkt den stängs av. Om det finns någon positionsförskjutning återaktiveras motorn för att korrigera positionen.

Servoens svar på positionsfel påverkas av en förstärkningsinställning. En inställning med hög förstärkning gör det möjligt för motorn att reagera snabbt på förändringar i fel, medan en låg förstärkningsinställning resulterar i ett långsammare svar. Justering av förstärkningsinställningar kan emellertid införa tidsförseningar i rörelsekontrollsystemet, vilket påverkar den totala prestandan.

Alfastep Stängt slinga stegmotorsystem

Alfastep är besfocs innovativa Stepper Motor  Solution, med en integrerad upplösare som erbjuder feedback i realtid. Denna design säkerställer att rotorns exakta position alltid är känd, vilket förbättrar systemets precision och tillförlitlighet.

Alfastep Stängt slinga stegmotorsystem

Alphastep -drivrutinen har en ingångsräknare som spårar alla pulser som skickas till enheten. Samtidigt riktas återkopplingen från upplösaren till en rotorpositionskostnad, vilket möjliggör kontinuerlig övervakning av rotorns position. Eventuella avvikelser registreras i en avvikelseräknare.

Vanligtvis arbetar motorn i öppet slingläge och genererar vridmomentvektorer för motorn att följa. Men om avvikelsesräknaren indikerar en avvikelse större än ± 1,8 °, aktiverar fassekvensern vridmomentvektorn vid den övre delen av vridmomentförskjutningskurvan. Detta genererar maximalt vridmoment för att justera rotorn och föra tillbaka det till synkronism. Om motorn är avstängd med flera steg, aktiverar sequencer flera vridmomentvektorer vid den höga änden av vridmomentförskjutningskurvan. Föraren kan hantera överbelastningsförhållanden i upp till 5 sekunder; Om det inte återställer synkronismen inom denna tidsram utlöses ett fel och ett larm utfärdas.

Ett anmärkningsvärt inslag i alfastep-systemet är dess förmåga att göra realtidskorrigeringar för eventuella missade steg. Till skillnad från traditionella system som väntar till slutet av en övergång för att korrigera eventuella fel, tar Alphastep -föraren korrigerande åtgärder så snart rotorn faller utanför intervallet 1,8 °. När rotorn är tillbaka inom denna gräns återgår föraren för att öppna slingläge och återupptas lämpliga fasenergiseringar.

Den medföljande grafen illustrerar vridmomentförskjutningskurvan och belyser systemets operativa lägen - öppnar slingan och sluten slinga. Vridmomentförskjutningskurvan representerar vridmomentet som genereras av en enda fas, vilket uppnår maximalt vridmoment när rotorpositionen avviker med 1,8 °. Ett steg kan endast missas om rotorn överskrider med mer än 3,6 °. Eftersom föraren tar kontroll över vridmomentvektorn när avvikelsen överstiger 1,8 °, är det osannolikt att motorn kommer att missa steg om den inte upplever en överbelastning som varar mer än 5 sekunder.

Steg noggrannhet av alfastep

Många tror felaktigt att stegnoggrannheten för alfastepmotorn är ± 1,8 °. I verkligheten har alfastep en stegnoggrannhet på 5 båge minuter (0,083 °). Föraren hanterar vridmomentvektorerna när rotorn ligger utanför intervallet 1,8 °. När rotorn faller inom detta intervall, anpassas rotornständerna exakt efter att vridmomentvektorn genereras. Alphastep säkerställer att den korrekta tanden är i linje med den aktiva vridmomentvektorn.

Alphastep -serien finns i olika versioner. BESFOC erbjuder både runda axlar och växlade modeller med flera växelförhållanden för att antingen förbättra upplösningen och vridmomentet eller för att minimera reflekterad tröghet. De flesta versioner kan vara utrustade med en misslyckad magnetisk broms. Dessutom tillhandahåller BESFOC en 24 VDC -version som heter ASC -serien.

Slutsats

Sammanfattningsvis är stegmotorer mycket lämpliga för positioneringsapplikationer. De möjliggör exakt kontroll av både avstånd och hastighet helt enkelt genom att variera pulsantalet och frekvensen. Deras höga polantal möjliggör noggrannhet, även när du arbetar i öppet slingläge. När den är korrekt storlek för en specifik applikation, a Stegmotor kommer inte att missa steg. Eftersom de inte kräver positionell återkoppling är stegmotorer en kostnadseffektiv lösning.