Görüntüleme: 0 Yazar: Site Editörü Yayınlanma Tarihi: 2025-04-18 Kaynak: Alan
A Step motor, normal bir motor gibi sürekli dönmek yerine hassas, sabit adımlarla hareket eden bir elektrik motoru türüdür. 3D yazıcılar, CNC makineleri, robotik ve kamera platformları gibi hassas konum kontrolünün gerekli olduğu uygulamalarda yaygın olarak kullanılır.
Adım motorları, elektrik enerjisini olağanüstü bir hassasiyetle dönme hareketine dönüştüren bir elektrik motoru türüdür. Sürekli dönüş sağlayan sıradan elektrik motorlarının aksine, adım motorları ayrı adımlarla döner ve bu da onları doğru konumlandırma gerektiren uygulamalar için ideal kılar.
Sürücüsünden adım motoruna gönderilen her elektrik darbesi hassas bir hareketle sonuçlanır; her darbe belirli bir adıma karşılık gelir. Motorun dönme hızı doğrudan bu darbelerin frekansıyla ilişkilidir: darbeler ne kadar hızlı gönderilirse dönüş de o kadar hızlı olur.
En önemli avantajlarından biri Step motorların kolay kontrol edilmesidir. Çoğu sürücü, ortak entegre devrelerle uyumlu 5 voltluk darbelerle çalışır. Bu darbeleri üretmek için bir devre tasarlayabilir veya BesFoc gibi şirketlerin ürettiği bir darbe üretecini kullanabilirsiniz.
Ara sıra oluşan yanlışlıklara rağmen (standart adımlı motorlar yaklaşık ± 3 ark dakikası (0,05°) doğruluğa sahiptir) bu hatalar birden fazla adımda birikmez. Örneğin standart bir step motor bir adım yaparsa 1,8° ± 0,05° dönecektir. Bir milyon adımdan sonra bile toplam sapma hala sadece ± 0,05°'dir ve bu da onları uzun mesafelerde hassas hareketler için güvenilir kılar.
Ek olarak, adım motorları, düşük rotor ataletinden dolayı hızlı tepki vermeleri ve hızlanmalarıyla bilinir ve bu onların yüksek hızlara hızlı bir şekilde ulaşmasını sağlar. Bu, onları özellikle kısa, hızlı hareketler gerektiren uygulamalar için uygun hale getirir.
A Step motor, tam dönüşü birkaç eşit adıma bölerek çalışır. Küçük, kontrollü artışlarla hareket yaratmak için elektromıknatısları kullanır.
Bir step motorun iki ana parçası vardır:
Stator – bobinli (elektromıknatıslı) sabit kısım.
Rotor – dönen kısım, genellikle mıknatıs veya demirden yapılmıştır.
Stator bobinlerinden elektrik akımı geçtiğinde manyetik alanlar oluşur.
Bu alanlar rotoru çeker.
Bobinlerin belirli bir sırayla açılıp kapatılmasıyla rotor, dairesel hareketle adım adım çekilir.
Bir bobine her enerji verildiğinde, rotor küçük bir açıyla (adım olarak adlandırılan) hareket eder.
Örneğin, bir motorun devir başına 200 adımı varsa, her adım rotoru 1,8° hareket ettirir.
Motor, bobinlere gönderilen darbelerin sırasına bağlı olarak ileri veya geri dönebilir.
A Step motor sürücüsü, motor bobinlerine elektrik darbeleri gönderir.
Ne kadar çok darbe olursa, motor o kadar çok döner.
Mikrodenetleyiciler (Arduino veya Raspberry Pi gibi), motoru hassas bir şekilde hareket ettirmek için bu sürücüleri kontrol edebilir.
Aşağıdaki çizim, birlikte çalışan birkaç temel bileşenden oluşan standart bir step motor sistemini göstermektedir. Her bir elemanın performansı sistemin genel işlevselliğini etkiler.
Sistemin kalbinde bilgisayar veya programlanabilir mantık denetleyicisi (PLC) bulunur. Bu bileşen beyin görevi görerek yalnızca step motoru değil aynı zamanda tüm makineyi kontrol eder. Asansörü kaldırmak veya taşıma bandını hareket ettirmek gibi çeşitli görevleri yerine getirebilir. İhtiyaç duyulan karmaşıklığa bağlı olarak bu kontrolör, karmaşık bir PC veya PLC'den basit bir operatör düğmesine kadar değişebilir.
Sonraki, belirli talimatları sunucuya ileten indeksleyici veya PLC kartıdır. step motor . Hareket için gerekli sayıda darbe üretir ve motorun hızlanmasını, hızını ve yavaşlamasını kontrol etmek için darbe frekansını ayarlar. İndeksleyici, BesFoc gibi bağımsız bir ünite veya PLC'ye takılan bir puls üreteci kartı olabilir. Şekli ne olursa olsun bu bileşen motorun çalışması için çok önemlidir.
Motor sürücüsü dört temel parçadan oluşur:
Faz Kontrolü Mantığı: Bu mantık ünitesi indeksleyiciden darbeler alır ve motorun hangi fazının etkinleştirilmesi gerektiğini belirler. Motorun düzgün çalışmasını sağlamak için fazlara enerji verilmesi belirli bir sırayı takip etmelidir.
Mantıksal Güç Kaynağı: Bu, sürücü içindeki entegre devrelere (IC'ler) güç sağlayan, yonga seti veya tasarımına bağlı olarak genellikle 5 volt civarında çalışan düşük voltajlı bir kaynaktır.
Motor Güç Kaynağı: Bu kaynak, uygulamaya bağlı olarak daha yüksek olabilmesine rağmen, motora güç sağlamak için genellikle 24 VDC civarında gerekli voltajı sağlar.
Güç Amplifikatörü: Bu bileşen, akımın motor fazlarından geçmesini sağlayan transistörlerden oluşur. Bu transistörler motorun hareketini kolaylaştırmak için doğru sırayla açılıp kapatılır.
Son olarak, tüm bu bileşenler, spesifik uygulamaya bağlı olarak bir vida, bir disk veya bir taşıma bandı olabilen yükü hareket ettirmek için birlikte çalışır.
Üç ana tip step motor vardır:
Bu motorların rotor ve stator üzerinde dişleri vardır ancak kalıcı mıknatıs içermezler. Sonuç olarak, tetikleme torkundan yoksundurlar, yani enerji verilmediğinde konumlarını korumazlar.
PM step motorların rotorunda kalıcı bir mıknatıs bulunur ancak dişleri yoktur. Tipik olarak adım açılarında daha az hassasiyet sergilerken, tetikleme torku sağlayarak güç kapatıldığında konumlarını korumalarına olanak tanırlar.
BesFoc yalnızca Hibrit konusunda uzmanlaşmıştır step motor Bu motorlar, kalıcı mıknatısların manyetik özelliklerini değişken relüktans motorların dişli tasarımıyla birleştirir. Rotor eksenel olarak mıknatıslanmıştır; bu, tipik bir konfigürasyonda üst yarının kuzey kutbu ve alt yarının güney kutbu olduğu anlamına gelir.
Rotor, her biri 50 dişe sahip iki dişli kaptan oluşur. Bu kaplar 3,6° kaydırılarak hassas konumlandırmaya olanak tanır. Yukarıdan baktığınızda, kuzey kutbundaki dişin güney kutbundaki dişle aynı hizada olduğunu ve etkili bir dişli sistemi oluşturduğunu görebilirsiniz.
Hibrit adım motorları, her fazda 90° aralıklı dört kutup bulunan iki fazlı bir yapı üzerinde çalışır. Bir fazdaki her bir kutup, 180° ayrı kutuplar aynı polariteye sahip olacak şekilde sarılırken, 90° ayrı kutuplar zıt kutuplara sahip olacaktır. Akımın herhangi bir fazda ters çevrilmesiyle ilgili stator kutbunun polaritesi de tersine çevrilebilir ve böylece motorun herhangi bir stator kutbunu kuzey veya güney kutbuna dönüştürmesi sağlanır.
Step motorun rotoru, her diş arasında 7,2°'lik bir eğime sahip 50 dişe sahiptir. Motor çalışırken, rotor dişlerinin stator dişleriyle hizalanması değişebilir; özellikle diş adımının dörtte üçü, diş adımının yarısı veya diş adımının dörtte biri kadar dengelenebilir. Motor adım attığında doğal olarak kendisini yeniden hizalamak için en kısa yolu kullanır, bu da adım başına 1,8°'lik bir harekete karşılık gelir (7,2°'nin 1/4'ü 1,8°'ye eşit olduğundan).
Tork ve doğruluk Step motorlar kutup (diş) sayısından etkilenir. Genel olarak daha yüksek kutup sayısı, daha iyi tork ve doğruluk sağlar. BesFoc, standart modellerinin yarısı kadar diş aralığına sahip 'Yüksek Çözünürlüklü' step motorlar sunmaktadır. Bu yüksek çözünürlüklü rotorların 100 dişi vardır ve bu da her diş arasında 3,6°'lik bir açı sağlar. Bu kurulumla, diş adımının 1/4'ü kadar bir hareket 0,9°'lik daha küçük bir adıma karşılık gelir.
Sonuç olarak, 'Yüksek Çözünürlük' modelleri, standart motorların iki katı çözünürlük sağlayarak, standart modellerdeki devir başına 200 adıma kıyasla devir başına 400 adıma ulaşır. Daha küçük adım açıları, her adımın daha az belirgin ve daha kademeli olması nedeniyle daha düşük titreşime de yol açar.
Aşağıdaki şemada 5 fazlı bir step motorun kesiti gösterilmektedir. Bu motor öncelikle iki ana parçadan oluşur: stator ve rotor. Rotorun kendisi üç bileşenden oluşur: rotor kabı 1, rotor kabı 2 ve kalıcı bir mıknatıs. Rotor eksenel yönde mıknatıslanmıştır; örneğin, eğer rotor kabı 1 kuzey kutbu olarak belirlenmişse, rotor kabı 2 güney kutbu olacaktır.
Statorda, her biri küçük dişler ve ilgili sargılarla donatılmış 10 manyetik kutup bulunur. Bu sargılar her biri karşı kutbunun sargısına bağlanacak şekilde tasarlanmıştır. Akım bir çift sargıdan aktığında, bunların bağlandığı kutuplar aynı yönde (kuzey veya güney) mıknatıslanır.
Her karşıt kutup çifti motorun bir fazını oluşturur. Toplamda 10 manyetik kutup olduğu göz önüne alındığında, bu 5 faz içerisinde 5 ayrı fazın oluşmasına neden olur. step motor.
Daha da önemlisi, her rotor kabının dış çevresi boyunca 50 diş bulunur. Rotor kabı 1 ve rotor kabı 2 üzerindeki dişler, birbirlerinden yarım diş adımı kadar mekanik olarak kaydırılmıştır, bu da çalışma sırasında hassas hizalama ve harekete olanak sağlar.
Hız-tork eğrisinin nasıl okunacağını anlamak, bir motorun neler başarabileceğine dair içgörüler sağladığı için çok önemlidir. Bu eğriler, belirli bir sürücüyle eşleştirildiğinde belirli bir motorun performans özelliklerini temsil eder. Motor çalışmaya başladıktan sonra tork çıkışı, sürücünün tipinden ve uygulanan voltajdan etkilenir. Sonuç olarak aynı motor, kullanılan sürücüye bağlı olarak önemli ölçüde farklı hız-tork eğrileri sergileyebilir.
BesFoc bu hız-tork eğrilerini referans olarak sağlar. Benzer voltaj ve akım değerlerine sahip sürücülü bir motor kullanırsanız benzer bir performans bekleyebilirsiniz. İnteraktif bir deneyim için lütfen aşağıda verilen hız-tork eğrisine bakın:
Tutma Torku
Bu, nominal akımın sargılarından aktığı sırada, motor hareketsiz durumdayken ürettiği tork miktarıdır.
Başlat/Durdur Bölgesi
Bu bölüm motorun anlık olarak çalışabileceği, durabileceği veya ters gidebileceği tork ve hız değerlerini gösterir.
İçeri Çekme Torku
Bunlar, giriş darbeleriyle senkronize kalarak motorun çalıştırılmasını, durdurulmasını veya geri dönmesini sağlayan tork ve hız değerleridir.
Çekme Torku
Motorun bayılmadan, giriş fazlarıyla senkronizasyonu koruyarak çalışabileceği tork ve hız değerlerini ifade eder. Motorun çalışma sırasında sağlayabileceği maksimum torku temsil eder.
Maksimum Başlatma Hızı
Bu, herhangi bir yük uygulanmadığında motorun çalışmaya başlayabileceği en yüksek hızdır.
Maksimum Çalışma Hızı
Bu, motorun yüksüz çalışırken ulaşabileceği en yüksek hızı gösterir.
İçeri çekme ve çıkarma torku arasındaki bölgede çalışmak için motorun başlangıçta başlatma/durdurma bölgesinde başlaması gerekir. Motor çalışmaya başladıkça nabız hızı, istenen hıza ulaşılıncaya kadar kademeli olarak artırılır. Motoru durdurmak için hız, çekme torku eğrisinin altına düşene kadar azaltılır.
Tork, akımla ve motordaki tel dönüş sayısıyla doğru orantılıdır. Torku %20 artırmak için akımın da yaklaşık %20 artırılması gerekir. Tersine, torku %50 azaltmak için akımın %50 azaltılması gerekir.
Bununla birlikte, manyetik doygunluk nedeniyle akımı nominal akımın iki katının üzerine çıkarmanın bir faydası yoktur, çünkü bu noktanın ötesinde daha fazla artış torku artırmayacaktır. Nominal akımın yaklaşık on katı hızda çalışmak, rotorun mıknatıslığının kaybolması riskini doğurur.
Tüm motorlarımız, izolasyon bozulmaya başlamadan önce 130°C'ye kadar sıcaklıklara dayanabilen B Sınıfı izolasyonla donatılmıştır. Uzun ömürlülük sağlamak için, içeriden dışarıya doğru 30°C'lik bir sıcaklık farkının korunmasını öneririz; bu, dış kasa sıcaklığının 100°C'yi aşmaması gerektiği anlamına gelir.
Endüktans, yüksek hızlı tork performansında önemli bir rol oynar. Motorların neden sonsuz yüksek tork seviyeleri sergilemediklerini açıklıyor. Motorun her sargısının farklı endüktans ve direnç değerleri vardır. Henry cinsinden ölçülen endüktansın ohm cinsinden dirence bölünmesi, bir zaman sabiti (saniye cinsinden) ile sonuçlanır. Bu zaman sabiti, bobinin nominal akımının %63'üne ulaşmasının ne kadar sürdüğünü gösterir. Örneğin, motor 1 amper olarak derecelendirilmişse, bir zaman sabitinden sonra bobin yaklaşık 0,63 ampere ulaşacaktır. Bobinin tam akıma (1 amp) ulaşması genellikle yaklaşık dört ila beş zaman sabiti alır. Tork akımla orantılı olduğundan, eğer akım yalnızca %63'e ulaşırsa, motor bir zaman sabitinden sonra maksimum torkunun yaklaşık %63'ünü üretecektir.
Düşük hızlarda, akım oluşumundaki bu gecikme bir sorun değildir, çünkü akım bobinlere etkili bir şekilde hızlı bir şekilde girip çıkabilir ve bu da motorun nominal torkunu sağlamasına olanak tanır. Ancak yüksek hızlarda akım bir sonraki faza geçmeden önce yeterince hızlı artamaz ve bu da torkun azalmasına neden olur.
Sürücü voltajı, bir sürücünün yüksek hız performansını önemli ölçüde etkiler. step motor . Sürücü voltajının motor voltajına daha yüksek bir oranı, gelişmiş yüksek hız yeteneklerine yol açar. Bunun nedeni, yüksek voltajların, akımın sarımlara daha önce tartışılan %63 eşiğinden daha hızlı akmasına izin vermesidir.
Bir step motor bir adımdan diğerine geçerken rotor anında hedef konumda durmaz. Bunun yerine, son konumu geçer, sonra geri çekilir, ters yönde aşar ve sonunda durana kadar ileri geri salınmaya devam eder. 'Çınlama' olarak adlandırılan bu olay, motorun attığı her adımda meydana gelir (aşağıdaki etkileşimli şemaya bakın). Tıpkı bir ip gibi, rotorun momentumu onu durma noktasının ötesine taşır ve dinlenmeden önce 'sıçramasına' neden olur. Ancak çoğu durumda motora, tamamen durmadan bir sonraki adıma geçmesi talimatı verilir.
Aşağıdaki grafikler, çeşitli yükleme koşulları altında bir step motorun çınlama davranışını göstermektedir. Motor yüksüz olduğunda, belirgin bir çınlama ortaya çıkar ve bu da titreşimin artmasına neden olur. Bu aşırı titreşim, motorun yüksüz veya hafif yüklü olduğunda senkronizasyonunu kaybedebileceğinden durmasına neden olabilir. Bu nedenle, her zaman bir testin yapılması önemlidir. step motor . Uygun yüke sahip
Diğer iki grafik motorun yüklendiğindeki performansını göstermektedir. Motorun düzgün şekilde yüklenmesi, çalışmasının stabil hale getirilmesine ve titreşimin azaltılmasına yardımcı olur. İdeal olarak yük, motorun maksimum tork çıkışının %30 ila %70'ini gerektirmelidir. Ayrıca yükün rotora atalet oranı 1:1 ile 10:1 arasında olmalıdır. Daha kısa ve hızlı hareketler için bu oranın 1:1 ila 3:1'e yakın olması tercih edilir.
BesFoc'un uygulama uzmanları ve mühendisleri uygun motor boyutlandırma konusunda yardımcı olmaya hazırdır.
A step motor önemli ölçüde artan titreşimlerle karşılaşacaktır. Giriş darbe frekansı, rezonans olarak bilinen bir olay olan doğal frekansıyla çakıştığında, Bu genellikle 200 Hz civarında meydana gelir. Rezonansta, rotorun hedef dışına çıkması ve yetersiz kalması büyük oranda artar ve adımların atlanma olasılığı artar. Spesifik rezonans frekansı yük ataletine göre değişse de, genellikle 200 Hz civarında seyreder.
2 fazlı adım motorları yalnızca dörtlü gruplardaki adımları kaçırabilir. Dördün katlarında adım kaybı oluştuğunu fark ederseniz, bu, titreşimlerin motorun senkronizasyonunu kaybetmesine neden olduğunu veya yükün aşırı olabileceğini gösterir. Tersine, kaçırılan adımlar dördün katlarında değilse, darbe sayısının yanlış olduğuna veya elektriksel gürültünün performansı etkilediğine dair güçlü bir gösterge vardır.
Çeşitli stratejiler rezonans etkilerinin azaltılmasına yardımcı olabilir. En basit yaklaşım, rezonans hızında çalışmaktan tamamen kaçınmaktır. 200 Hz, 2 fazlı bir motor için yaklaşık 60 RPM'ye karşılık geldiğinden çok yüksek bir hız değildir. En Step motorların maksimum başlangıç hızı saniyede yaklaşık 1000 darbedir (pps). Bu nedenle birçok durumda motorun çalışmasını rezonans frekansından daha yüksek bir hızda başlatabilirsiniz.
Motoru rezonans frekansının altında bir hızda çalıştırmanız gerekiyorsa, titreşimin etkilerini en aza indirmek için rezonans aralığı boyunca hızla hızlanmak önemlidir.
Bir diğer etkili çözüm ise daha küçük bir adım açısı kullanmaktır. Daha büyük adım açıları, daha fazla hedef dışına çıkma ve yetersiz atışla sonuçlanma eğilimindedir. Motorun hareket mesafesi kısaysa, önemli ölçüde aşmaya yetecek kadar kuvvet (tork) üretmez. Adım açısının azaltılmasıyla motor daha az titreşim yaşar. Yarım adım ve mikro adım tekniklerinin titreşimleri azaltmada bu kadar etkili olmasının bir nedeni de budur.
Motoru yük gereksinimlerine göre seçtiğinizden emin olun. Doğru motor boyutlandırması daha iyi bir genel performansa yol açabilir.
Damperler dikkate alınması gereken başka bir seçenektir. Bu cihazlar, titreşim enerjisinin bir kısmını absorbe etmek için motorun arka miline takılabilir ve böylece titreşimli bir motorun çalışmasını uygun maliyetli bir şekilde kolaylaştırmaya yardımcı olur.
Nispeten yeni bir gelişme Step motor teknolojisi 5 fazlı step motordur. 2 fazlı ve 5 fazlı motorlar arasındaki en göze çarpan fark (aşağıdaki etkileşimli şemaya bakın) stator kutuplarının sayısıdır: 2 fazlı motorlarda 8 kutup bulunur (faz başına 4), 5 fazlı motorlarda ise 10 kutup bulunur (faz başına 2). Rotor tasarımı 2 fazlı motora benzer.
2 fazlı motorda her faz rotoru 1/4 diş adımı kadar hareket ettirirken, 5 fazlı motorda rotor tasarımı gereği diş adımının 1/10'u kadar hareket eder. 7,2°'lik diş adımıyla 5 fazlı motorun adım açısı 0,72° olur. Bu yapı, 2 fazlı motorun devir başına 200 adıma kıyasla 5 fazlı motorun devir başına 500 adıma ulaşmasını sağlar ve 2 fazlı motora göre 2,5 kat daha yüksek bir çözünürlük sağlar.
Daha yüksek çözünürlük, daha küçük adım açısına yol açarak titreşimi önemli ölçüde azaltır. 5 fazlı motorun adım açısı 2 fazlı motora göre 2,5 kat daha küçük olduğundan çok daha az çınlama ve titreşim yaşanır. Her iki motor tipinde de rotorun adımları kaçırması için 3,6°'den fazla aşması veya altına düşmesi gerekir. 5 fazlı motorun yalnızca 0,72°'lik adım açısıyla, motorun bu kadar fazla aşması veya yetersiz kalması neredeyse imkansız hale gelir ve bu da senkronizasyonu kaybetme olasılığının çok düşük olmasına neden olur.
Dört birincil tahrik yöntemi vardır. step motor :
Dalga Tahrikli (Tam Adım)
2 Faz Açık (Tam Adım)
1-2 Faz Açık (Yarım Adım)
Mikro adım
Aşağıdaki şemada dalga tahrik yöntemi, ilkelerini göstermek için basitleştirilmiştir. Çizimde gösterilen her 90°'lik dönüş, gerçek bir motorda 1,8°'lik rotor dönüşünü temsil eder.
1 fazlı ON yöntemi olarak da bilinen dalga tahrik yönteminde aynı anda yalnızca bir faza enerji verilir. A fazı etkinleştirildiğinde rotorun kuzey kutbunu çeken bir güney kutbu oluşturulur. Daha sonra A fazı kapatılıp B fazı açılarak rotorun 90° (1,8°) dönmesi sağlanır ve bu işlem her faza ayrı ayrı enerji verilmesiyle devam eder.
Dalga sürücüsü, motoru döndürmek için dört adımlı bir elektrik dizisiyle çalışır.
'2 Faz Açık' sürüş yönteminde motorun her iki fazına da sürekli enerji verilir.
Aşağıda gösterildiği gibi, her 90°'lik dönüş, 1,8°'lik rotor dönüşüne karşılık gelir. A ve B fazlarının her ikisine de güney kutupları olarak enerji verildiğinde, rotorun kuzey kutbu her iki kutba da eşit şekilde çekilerek doğrudan ortaya hizalanmasına neden olur. Sıra ilerledikçe ve fazlar etkinleştirildikçe rotor, enerji verilen iki kutup arasındaki hizalamayı korumak için dönecektir.
'2 Faz Açık' yöntemi, motoru döndürmek için dört adımlı bir elektrik dizisi kullanarak çalışır.
BesFoc'un standart 2 fazlı ve 2 fazlı M tipi motorları bu '2 Faz Açık' tahrik yöntemini kullanır.
'2 Faz Açık' yönteminin '1 Faz Açık' yöntemine göre temel avantajı torktur. '1 Faz Açık' yönteminde, aynı anda yalnızca bir faz etkinleştirilir ve bunun sonucunda rotora tek bir birim tork etki eder. Buna karşılık, '2 Faz Açık' yöntemi her iki faza aynı anda enerji vererek iki birim tork üretir. Tork vektörlerinden biri saat 12 konumunda, diğeri ise saat 3 konumunda etki eder. Bu iki tork vektörü birleştirildiğinde, 45° açıyla tek bir vektörünkinden %41,4 daha büyük bir bileşke vektör oluştururlar. Bu, '2 Faz Açık' yöntemini kullanmanın, %41 daha fazla tork sağlarken '1 Faz Açık' yöntemiyle aynı adım açısını elde etmemize olanak sağladığı anlamına gelir.
Ancak beş fazlı motorlar biraz farklı çalışır. '2 Faz Açık' yöntemini kullanmak yerine '4 Faz Açık' yöntemini kullanıyorlar. Bu yaklaşımda, motor her adım attığında dört faz aynı anda etkinleştirilir.
Sonuç olarak, beş fazlı motor, çalışma sırasında 10 adımlı bir elektrik sırasını takip eder.
Yarım adımlama olarak da bilinen '1-2 Aşama Açık' yöntemi, önceki iki yöntemin ilkelerini birleştirir. Bu yaklaşımda öncelikle A fazına enerji vererek rotorun hizalanmasını sağlarız. A fazını enerjili tutarken daha sonra B fazını aktif hale getiriyoruz. Bu noktada rotor her iki kutba eşit şekilde çekilir ve ortada hizalanır, bu da 45° (veya 0,9°) dönüşle sonuçlanır. Daha sonra B fazına enerji vermeye devam ederken A fazını kapatıyoruz ve motorun bir adım daha atmasını sağlıyoruz. Bu süreç, bir faza ve iki faza enerji verilmesi arasında geçiş yaparak devam eder. Bunu yaparak adım açısını etkili bir şekilde yarıya indiriyoruz, bu da titreşimlerin azaltılmasına yardımcı oluyor.
5 fazlı bir motor için, 4 faz açık ve 5 faz açık arasında geçiş yaparak benzer bir strateji kullanıyoruz.
Yarım adım modu sekiz adımlı bir elektrik dizisinden oluşur. '4-5 Faz Açık' yöntemini kullanan beş fazlı motor durumunda, motor 20 adımlı bir elektrik dizisinden geçer.
(Gerekirse mikro adımlama hakkında daha fazla bilgi eklenebilir.)
Mikro adım atma, daha küçük adımları daha da ince hale getirmek için kullanılan bir tekniktir. Adımlar ne kadar küçük olursa çözünürlük o kadar yüksek olur ve motorun titreşim özellikleri o kadar iyi olur. Mikro adım atmada bir faz ne tamamen açık ne de tamamen kapalıdır; bunun yerine kısmen enerji verilir. Sinüs dalgaları, 90° (veya beş fazlı bir modelde 0,9°) faz farkıyla hem Faz A hem de Faz B'ye uygulanır. step motor ).
A Aşamasına maksimum güç uygulandığında, B Aşaması sıfırda olur ve rotorun A Aşaması ile hizalanmasına neden olur. A Aşamasına giden akım azaldıkça, B Aşamasına giden akım artar ve rotorun B Aşamasına doğru küçük adımlar atmasına olanak tanır. Bu süreç, iki faz arasındaki akım döngüleri sırasında devam ederek düzgün mikro adımlı hareketle sonuçlanır.
Bununla birlikte, mikro adımlama, esas olarak doğruluk ve torkla ilgili olarak bazı zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Fazlar yalnızca kısmen enerjilendiğinden, motor genellikle yaklaşık %30'luk bir tork azalmasına maruz kalır. Ek olarak, adımlar arasındaki tork farkı minimum düzeyde olduğundan, motor bir yükün üstesinden gelmekte zorlanabilir ve bu durum, motora gerçekten hareket etmeye başlamadan önce birkaç adım hareket etmesi komutunun verildiği durumlarla sonuçlanabilir. Çoğu durumda, kapalı devre bir sistem oluşturmak için kodlayıcıların dahil edilmesi gerekli olsa da bu, genel maliyeti artırır.
Açık Çevrim Sistemler
Kapalı Çevrim Sistemler
Servo Sistemler
Step motorlar tipik olarak açık döngü sistemleri olarak tasarlanmıştır. Bu konfigürasyonda, bir darbe üreteci faz sıralama devresine darbeler gönderir. Faz sıralayıcı, daha önce tam adım ve yarım adım yöntemlerinde açıklandığı gibi hangi fazların açılması veya kapatılması gerektiğini belirler. Sıralayıcı, motoru etkinleştirmek için yüksek güçlü FET'leri kontrol eder.
Ancak açık döngü sisteminde konum doğrulaması yoktur, yani motorun komut verilen hareketi gerçekleştirip gerçekleştirmediğini doğrulamanın bir yolu yoktur.
Kapalı çevrim sistemi uygulamanın en yaygın yöntemlerinden biri, çift şaftlı bir motorun arka miline bir enkoder eklemektir. Kodlayıcı, verici ile alıcı arasında dönen çizgilerle işaretlenmiş ince bir diskten oluşur. Bu iki bileşen arasından bir hat geçtiğinde, sinyal hatlarında bir darbe oluşur.
Bu çıkış darbeleri daha sonra kontrolöre geri beslenir ve bu da bunların sayısını tutar. Tipik olarak, bir hareketin sonunda kontrolör, sürücüye gönderdiği darbelerin sayısını kodlayıcıdan alınan darbelerin sayısıyla karşılaştırır. Belirli bir rutin yürütülür ve iki sayım farklıysa sistem bu tutarsızlığı düzeltecek şekilde ayarlanır. Sayımların eşleşmesi herhangi bir hatanın oluşmadığını ve hareketin sorunsuz bir şekilde devam edebileceğini gösterir.
Kapalı döngü sisteminin iki ana dezavantajı vardır: maliyet (ve karmaşıklık) ve yanıt süresi. Bir kodlayıcının dahil edilmesi, kontrolörün karmaşıklığının artmasıyla birlikte sistemin genel masrafına katkıda bulunur ve bu da toplam maliyete katkıda bulunur. Ayrıca düzeltmeler yalnızca hareketin sonunda yapıldığından, bu durum sistemde gecikmelere neden olabilir ve tepki sürelerini potansiyel olarak yavaşlatabilir.
Kapalı çevrim step sistemlerine alternatif bir servo sistemdir. Servo sistemler tipik olarak düşük kutup sayısına sahip, yüksek hızlı performans sağlayan ancak doğal konumlandırma yeteneğinden yoksun motorlar kullanır. Bir servoyu konumsal bir cihaza dönüştürmek için, genellikle kontrol döngüleriyle birlikte bir kodlayıcı veya çözümleyici kullanan geri bildirim mekanizmalarına ihtiyaç vardır.
Bir servo sistemde, çözücü belirli bir konuma ulaşıldığını gösterene kadar motor etkinleştirilir ve devre dışı bırakılır. Örneğin, eğer servoya 100 devir hareket etmesi talimatı verildiyse, çözümleyici sayımının sıfırda olmasıyla başlar. Motor, çözümleyici sayısı 100 devire ulaşana kadar çalışır, bu noktada kapanır. Herhangi bir konum kayması varsa, konumu düzeltmek için motor yeniden etkinleştirilir.
Servonun konumsal hatalara tepkisi kazanç ayarından etkilenir. Yüksek kazanç ayarı, motorun hatadaki değişikliklere hızlı tepki vermesini sağlarken düşük kazanç ayarı, daha yavaş yanıtla sonuçlanır. Ancak kazanç ayarlarının ayarlanması hareket kontrol sisteminde zaman gecikmelerine yol açarak genel performansı etkileyebilir.
AlphaStep, BesFoc'un yenilikçi ürünüdür adım motoru çözümü. Gerçek zamanlı konum geri bildirimi sunan entegre bir çözümleyiciye sahip Bu tasarım, rotorun tam konumunun her zaman bilinmesini sağlayarak sistemin hassasiyetini ve güvenilirliğini artırır.
AlphaStep sürücüsü, sürücüye gönderilen tüm darbeleri izleyen bir giriş sayacına sahiptir. Eş zamanlı olarak çözümleyiciden gelen geri bildirim, rotor konum sayacına yönlendirilerek rotor konumunun sürekli olarak izlenmesine olanak sağlar. Herhangi bir tutarsızlık bir sapma sayacına kaydedilir.
Tipik olarak motor açık döngü modunda çalışır ve motorun takip etmesi için tork vektörleri üretir. Ancak sapma sayacı ±1,8°'den büyük bir tutarsızlık gösterirse faz sıralayıcı, tork yer değiştirme eğrisinin üst kısmındaki tork vektörünü etkinleştirir. Bu, rotorun yeniden hizalanması ve senkronizasyona geri getirilmesi için maksimum tork üretir. Motor birkaç adım kapalıysa sıralayıcı, tork yer değiştirme eğrisinin üst ucunda birden fazla tork vektörüne enerji verir. Sürücü aşırı yük koşullarını 5 saniyeye kadar idare edebilir; bu zaman dilimi içinde senkronizasyonu yeniden sağlayamazsa bir hata tetiklenir ve bir alarm verilir.
AlphaStep sisteminin dikkat çekici bir özelliği, kaçırılan adımlar için gerçek zamanlı düzeltmeler yapabilme yeteneğidir. Herhangi bir hatayı düzeltmek için hareketin sonuna kadar bekleyen geleneksel sistemlerden farklı olarak AlphaStep sürücüsü, rotor 1,8° aralığının dışına çıkar çıkmaz düzeltici eylemde bulunur. Rotor bu sınıra geri döndüğünde sürücü açık döngü moduna döner ve uygun faz enerjilendirmelerine devam eder.
Ekteki grafik, sistemin çalışma modlarını (açık döngü ve kapalı döngü) vurgulayarak tork yer değiştirme eğrisini göstermektedir. Tork yer değiştirme eğrisi, rotor konumu 1,8° saptığında maksimum torka ulaşan tek faz tarafından üretilen torku temsil eder. Bir adım ancak rotorun 3,6°'den fazla aşması durumunda kaçırılabilir. Sapma 1,8°'yi aştığında sürücü tork vektörünün kontrolünü aldığından, motorun 5 saniyeden uzun süren bir aşırı yük yaşamadığı sürece adımları kaçırması pek olası değildir.
Birçok kişi yanlışlıkla AlphaStep motorunun adım doğruluğunun ±1,8° olduğuna inanır. Gerçekte AlphaStep'in adım doğruluğu 5 yay dakikasıdır (0,083°). Sürücü, rotor 1,8° aralığının dışında olduğunda tork vektörlerini yönetir. Rotor bu aralığa düştüğünde rotor dişleri, üretilen tork vektörüyle tam olarak hizalanır. AlphaStep, doğru dişin aktif tork vektörüyle hizalanmasını sağlar.
AlphaStep serisinin çeşitli versiyonları mevcuttur. BesFoc, çözünürlüğü ve torku artırmak veya yansıyan ataleti en aza indirmek için çoklu dişli oranlarına sahip yuvarlak şaftlı ve dişli modeller sunar. Çoğu versiyon arıza korumalı manyetik frenle donatılabilir. Ayrıca BesFoc, ASC serisi adı verilen 24 VDC'lik bir versiyon da sağlar.
Sonuç olarak step motorlar konumlandırma uygulamaları için oldukça uygundur. Darbe sayısını ve frekansını değiştirerek hem mesafenin hem de hızın hassas kontrolünü sağlarlar. Yüksek kutup sayıları, açık çevrim modunda çalışırken bile doğruluk sağlar. Belirli bir uygulama için uygun şekilde boyutlandırıldığında, step motor adımları kaçırmaz. Üstelik konumsal geri bildirim gerektirmedikleri için adım motorları uygun maliyetli bir çözümdür.
