Çin'de Hibrid Step Motor Üreticisi - Besfoc

Step Motorunun Giriş

Step motor nedir？

A Steper motor, normal bir motor gibi sürekli olarak 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.

Step motorlar, elektrik enerjisini dikkate değer bir hassasiyetle dönme hareketine dönüştüren bir elektrik motoru türüdür. Sürekli rotasyon sağlayan normal elektrik motorlarının aksine, step motorlar ayrı adımlarla döner, bu da onları doğru konumlandırma gerektiren uygulamalar için ideal hale getirir.

Sürücüsünden bir step motora gönderilen her elektrik darbesi, hassas bir hareketle sonuçlanır - her darbe belirli bir adıma karşılık gelir. Motorun dönme hızı bu darbelerin frekansıyla doğrudan ilişkilidir: darbeler ne kadar hızlı gönderilirse, dönme o kadar hızlı.

Temel avantajlarından biri Stepper motor s onların kolay kontrolüdür. Çoğu sürücü, ortak entegre devrelerle uyumlu olan 5 volt darbelerle çalışır. Bu darbeleri oluşturmak için bir devre tasarlayabilir veya BESFOC gibi şirketlerden bir darbe jeneratörü kullanabilirsiniz.

Ara sıra yanlışlıklarına rağmen - standart step motorları yaklaşık ± 3 ark dakika (0.05 °) doğruluğuna sahiptir - bu hatalar birden fazla adımla birikmez. Örneğin, standart bir step motor bir adım atarsa, 1.8 ° ± 0.05 ° döner. Bir milyon adımdan sonra bile, toplam sapma hala sadece ± 0.05 ° 'dır, bu da onları uzun mesafelerde hassas hareketler için güvenilir hale getirir.

Ek olarak, step motorlar, düşük rotor ataletleri nedeniyle hızlı tepki ve ivmeleri ile bilinir ve hızlı hızlar elde etmelerine izin verir. Bu, onları kısa, hızlı hareketler gerektiren uygulamalar için özellikle uygun hale getirir.

Bir step motor nasıl çalışır?

A Stepper motor, tam bir dönüşü bir dizi eşit adımda bölen ederek çalışır. Küçük, kontrollü artışlarla hareket yaratmak için elektromıknatıs kullanır.

1. Step motorun içinde

Bir step motorunun iki ana parçası vardır:

• Stator - Bobinlerle (elektromıknatıslar) sabit kısım.

• Rotor - Dönen kısım, genellikle bir mıknatıs veya demirden yapılmış.

2. Manyetik alanlara göre hareket

• Elektrik akımı stator bobinlerinden aktığında, manyetik alanlar oluşturur.

• Bu alanlar rotoru çeker.

• Bobinleri belirli bir sırayla açıp kapatarak, rotor dairesel bir hareketle adım adım çekilir.

3. adım adım dönüş

• Bir bobine her enerji verildiğinde, rotor küçük bir açıyla hareket eder (adım olarak adlandırılır).

• Örneğin, bir motor devrim başına 200 adım varsa, her adım rotor 1.8 ° hareket eder.

• Motor, bobinlere gönderilen darbelerin sırasına bağlı olarak ileri veya geri dönebilir.

4. Bir sürücü tarafından kontrol edilir

• A Step motor sürücüsü motor bobinlerine elektrik darbeleri gönderir.

• Ne kadar darbe olursa, motor o kadar çok döner.

• Mikrodenetleyiciler (Arduino veya Raspberry Pi gibi) bu sürücüleri motoru hassas bir şekilde hareket ettirmek için kontrol edebilir.

Step motor sistemi

Aşağıdaki resim, birlikte çalışan birkaç temel bileşenden oluşan standart bir step motor sistemini göstermektedir. Her elemanın performansı sistemin genel işlevselliğini etkiler.

1. Bilgisayar veya PLC:

Sistemin merkezinde bilgisayar veya programlanabilir mantık denetleyicisi (PLC) bulunur. Bu bileşen beyin olarak hareket eder, sadece step motorunu değil, aynı zamanda tüm makineyi de kontrol eder. Bir asansör yetiştirme veya bir konveyör bandını hareket ettirme gibi çeşitli görevler yapabilir. Gerekli karmaşıklığa bağlı olarak, bu denetleyici sofistike bir PC veya PLC'den basit bir operatör itme düğmesine kadar değişebilir.

2. dizin veya plc kartı:

Sırada, belirli talimatları ileten dizin veya PLC kartı Step motor . Hareket için gerekli sayıda darbe üretir ve motorun hızlanmasını, hızını ve yavaşlamasını kontrol etmek için darbe frekansını ayarlar. Dizinci ya BESFOC gibi bağımsız bir birim veya bir PLC'ye takılan bir darbe jeneratör kartı olabilir. Formundan bağımsız olarak, bu bileşen motorun çalışması için çok önemlidir.

3. Motorlu Sürücü:

Motor sürücüsü dört anahtar parçadan oluşur:

• Faz kontrolü için mantık: Bu mantık ünitesi indeksleyiciden darbeler alır ve motorun hangi fazının etkinleştirilmesi gerektiğini belirler. Fazların enerji verilmesi, uygun motor çalışmasını sağlamak için belirli bir diziyi izlemelidir.

• Mantık Güç Kaynağı: Bu, çip setine veya tasarımına dayalı olarak, tipik olarak 5 volt çalışan sürücü içindeki entegre devrelere (ICS) güç veren düşük voltajlı bir beslemedir.

• Motor Güç Kaynağı: Bu besleme, motora güç vermek için gerekli voltajı sağlar, genellikle 24 VDC civarında, ancak uygulamaya bağlı olarak daha yüksek olabilir.

• Güç amplifikatörü: Bu bileşen, akımın motor fazlarından akmasını sağlayan transistörlerden oluşur. Bu transistörler, motorun hareketini kolaylaştırmak için doğru sırada açılır ve kapatılır.

4. Yük:

Son olarak, tüm bu bileşenler, belirli uygulamaya bağlı olarak bir kurşun vidası, bir disk veya bir konveyör bant olabilecek yükü hareket ettirmek için birlikte çalışır.

Step Motor Türleri

Üç ana tür step motor vardır:

Değişken isteksizlik (VR) step motorlar

Bu motorlar rotor ve stator üzerindeki dişlere sahiptir, ancak kalıcı bir mıknatıs içermez. Sonuç olarak, tespit torku yoktur, yani enerji verilmediğinde konumlarını tutmazlar.

Kalıcı Mıknatıs (PM) Step Motorlar

PM step motorlarının rotorda kalıcı bir mıknatıs vardır, ancak dişleri yoktur. Tipik olarak adım açılarında daha az hassasiyet sergilerken, güç kapatıldığında pozisyonu korumalarına izin vererek tespit torku sağlarlar.

Hibrit Step Motorlar

Besfoc sadece hibrid konusunda uzmanlaşmıştır step motor s. Bu motorlar, değişken isteksizlik motorlarının dişli tasarımı ile kalıcı mıknatısların manyetik özelliklerini birleştirir. Rotor eksenel olarak mıknatıslanır, yani tipik bir konfigürasyonda, üst yarının kuzey kutbu ve alt yarısı bir güney kutbudur.

Rotor, her biri 50 dişi olan iki dişli bardaktan oluşur. Bu bardaklar 3,6 ° dengelenir ve hassas konumlandırmaya izin verir. Yukarıdan bakıldığında, Kuzey Kutbu Kupası'ndaki bir dişin Güney Kutbu Kupası'ndaki bir dişle hizalandığını ve etkili bir dişli sistemi oluşturduğunu görebilirsiniz.

Hibrit step motorlar, her bir faz 90 ° aralıklarla aralıklı dört kutup içeren iki fazlı bir yapı üzerinde çalışır. Bir fazdaki her kutup, kutupların aynı polariteye sahip olacağı şekilde yaralanır, kutuplar 90 ° aralıklarla zıttır. Herhangi bir fazda akımı tersine çevirerek, karşılık gelen stator kutbunun polaritesi de tersine çevrilebilir, bu da motorun herhangi bir stator kutbunu bir kuzey veya güney kutbuna dönüştürmesini sağlar.

Step motorunun rotoru, her diş arasında 7.2 ° zift olan 50 dişe sahiptir. Motor çalıştıkça, rotor dişlerinin stator dişleri ile hizalanması değişebilir-özellikle bir diş aralığının dörtte üçü, yarım diş perdesi veya dörtte bir diş perdesi ile dengelenebilir. Motor basamaklarında, doğal olarak kendisini yeniden hizalamak için en kısa yolu alır, bu da adım başına 1.8 ° 'lik bir hareket anlamına gelir (çünkü 7.2 °' nin 1/4'ü 1.8 ° 'e eşittir.

Tork ve doğruluk Step motorlar, kutup sayısından (dişler) etkilenir. Genel olarak, daha yüksek bir kutup sayısı tork ve doğruluğa yol açar. Besfoc, standart modellerinin diş aralığının yarısına sahip 'yüksek çözünürlüklü ' step motorlar sunar. Bu yüksek çözünürlüklü rotorların 100 dişi vardır, bu da her diş arasında 3.6 ° açıyla sonuçlanır. Bu kurulumla, bir diş perdesinin 1/4'ü hareketi 0.9 ° 'lik daha küçük bir adımla karşılık gelir.

Sonuç olarak, 'yüksek çözünürlüklü ' modelleri standart motorların çözünürlüğünü sağlar ve devrim başına 400 adım elde ederek standart modellerde devrim başına 200 adım. Daha küçük adım açıları da daha düşük titreşimlere yol açar, çünkü her adım daha az belirgin ve daha kademelidir.

Yapı

Aşağıdaki şemada, 5 fazlı bir step motorun bir kesitini göstermektedir. Bu motor öncelikle iki ana parçadan oluşur: stator ve rotor. Rotorun kendisi üç bileşenden oluşur: Rotor Kupası 1, Rotor Kupası 2 ve kalıcı bir mıknatıs. Rotor eksenel yönde mıknatıslanmıştır; Örneğin, Rotor Kupası 1 Kuzey Kutbu olarak belirlenirse, Rotor Kupası 2 Güney Kutbu olacaktır.

Stator, her biri küçük dişler ve karşılık gelen sargılarla donatılmış 10 manyetik kutup içerir. Bu sargılar, her biri karşı kutbunun sarısına bağlanacak şekilde tasarlanmıştır. Akım bir çift sargıyı akarken, bağlandıkları direkler mıknatıslar aynı yönde - her kuzey veya güney.

Her karşıt kutup çifti motorun bir fazını oluşturur. Toplamda 10 manyetik kutup olduğu göz önüne alındığında, bu 5 fazlı bu beş farklı aşama ile sonuçlanır step motor.

Daha da önemlisi, her rotor bardağı dış çevre boyunca 50 diş vardır. Rotor Kupası 1 ve Rotor Kupası 2 üzerindeki dişler, çalışma sırasında hassas hizalama ve harekete izin veren yarım diş aralığından mekanik olarak dengelenir.

Hızlı

Bir motorun neye ulaşabileceğine dair bilgiler sağladığı için hızlı bir tork eğrisinin nasıl okunacağını anlamak çok önemlidir. Bu eğriler, belirli bir sürücü ile eşleştirildiğinde belirli bir motorun performans özelliklerini temsil eder. Motor çalıştığında, tork çıkışı tahrik tipinden ve uygulanan voltajdan etkilenir. Sonuç olarak, aynı motor kullanılan sürücüye bağlı olarak önemli ölçüde farklı hızlı tork eğrileri sergileyebilir.

BESFOC bu hız torku eğrilerini referans olarak sağlar. Benzer voltaj ve akım derecelendirmeleri olan bir sürücüye sahip bir motor kullanıyorsanız, karşılaştırılabilir performans bekleyebilirsiniz. Etkileşimli bir deneyim için, lütfen aşağıda verilen hız tork eğrisine bakın:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Çekme ve çekme torku arasındaki bölge içinde çalışabilmek için motor başlangıçta başlangıç/stop bölgesinde başlamalıdır. Motor çalışmaya başladığında, istenen hız elde edilene kadar nabız hızı kademeli olarak arttırılır. Motoru durdurmak için hız, çekme tork eğrisinin altına düşene kadar azalır.

Tork, akım ve motordaki telin sayısı ile doğru orantılıdır. Torku%20 arttırmak için akım da yaklaşık%20 oranında artırılmalıdır. Tersine, torku%50 azaltmak için akım%50 azaltılmalıdır.

Bununla birlikte, manyetik doygunluk nedeniyle, akımı nominal akımın iki katının ötesinde artırmanın bir yararı yoktur, çünkü bu noktanın ötesinde, daha fazla artış torku artırmaz. Nominal akımın yaklaşık on katında faaliyet gösteren rotorun demantajı riskini oluşturur.

Tüm motorlarımız, yalıtım bozulmaya başlamadan önce 130 ° C'ye kadar sıcaklıklara dayanabilen B sınıfı yalıtım ile donatılmıştır. Uzun ömür sağlamak için, 30 ° C'lik bir sıcaklık farkını içeriden dışarıya sürdürmenizi öneririz, yani dış kasa sıcaklığı 100 ° C'yi geçmemelidir.

Endüktans, yüksek hızlı tork performansında önemli bir rol oynar. Motorların neden sonsuz düzeyde tork göstermediğini açıklar. Motorun her sarması farklı endüktans ve direnç değerlerine sahiptir. Henrys'te ölçülen endüktans, ohm cinsinden dirençle bölünür, bir zaman sabitine (saniye cinsinden) sonuçlanır. Bu zaman sabiti, bobinin nominal akımının% 63'üne ulaşmasının ne kadar sürdüğünü gösterir. Örneğin, motor 1 amper için derecelendirilirse, bir zaman sabitinden sonra bobin yaklaşık 0.63 amper ulaşacaktır. Tipik olarak bobinin tam akıma (1 amper) ulaşması için yaklaşık dört ila beş zaman sabiti alır. Tork akımla orantılı olduğundan, akım sadece% 63'e ulaşırsa, motor bir zaman sabitinden sonra maksimum torkunun yaklaşık% 63'ünü üretecektir.

Düşük hızlarda, mevcut birikimdeki bu gecikme bir sorun değildir, çünkü akım bobinlere hızlı bir şekilde girip çıkabilir ve motorun nominal torkunu vermesine izin verir. Bununla birlikte, yüksek hızlarda, akım bir sonraki faz anahtarlarından önce yeterince hızlı artamaz, bu da torkun azalmasına neden olur.

Sürücü Voltaj Etkisi

Sürücü voltajı, bir Step motor . Tahrik voltajının motor voltajına daha yüksek oranı, yüksek hızlı özelliklerin iyileştirilmesine yol açar. Bunun nedeni, yüksek voltajların akımın, daha önce tartışılan% 63 eşiğinden daha hızlı sargılara akmasına izin vermesidir.

Titreşim

Bir step motor bir adımdan diğerine geçtiğinde, rotor anında hedef konumda durmaz. Bunun yerine, son pozisyonu geçer, daha sonra geri çekilir, ters yönde aşar ve sonunda duruncaya kadar ileri geri salınmaya devam eder. 'Zil' olarak adlandırılan bu fenomen, motorun attığı her adımda meydana gelir (aşağıdaki etkileşimli diyagrama bakın). Bir bungee kablosu gibi, rotorun momentumu onu durdurma noktasının ötesine taşır ve dinlenmeden önce 'sıçrama ' a neden olur. Bununla birlikte, birçok durumda, motora tamamen durmadan önce bir sonraki adıma geçmesi talimatı verilir.

Aşağıdaki grafikler, çeşitli yükleme koşulları altında bir step motorunun zil davranışını göstermektedir. Motor boşaltıldığında, artan titreşim anlamına gelen önemli zil sesi sergiler. Bu aşırı titreşim, senkronizasyonu kaybedebileceği için boş veya hafif yüklendiğinde motor durmasına yol açabilir. Bu nedenle, her zaman bir step motor . Uygun bir yüke sahip

Diğer iki grafik, yüklendiğinde motorun performansını gösterir. Motorun uygun şekilde yüklenmesi, çalışmasını stabilize etmeye ve titreşimi azaltmaya yardımcı olur. İdeal olarak, yük, motorun maksimum tork çıkışının% 30 ila% 70'ini gerektirmelidir. Ek olarak, yükün rotora atalet oranı 1: 1 ve 10: 1 arasında düşmelidir. Daha kısa ve daha hızlı hareketler için, bu oranın 1: 1 ila 3: 1'e daha yakın olması tercih edilir.

Besfoc'tan Yardım

Besfoc'un uygulama uzmanları ve mühendisleri uygun motor boyutlandırmasına yardımcı olmak için mevcuttur.

Rezonans ve titreşim

A Step motor, giriş darbesi frekansı, rezonans olarak bilinen bir fenomen olan doğal frekansına denk geldiğinde önemli ölçüde artan titreşimler yaşayacaktır. Bu genellikle 200 Hz civarında gerçekleşir. Rezonansta, rotorun aşılması ve alt kısmı büyük ölçüde güçlendirilir, bu da eksik adımların olasılığını artırır. Spesifik rezonans frekansı yük ataletine göre değişebilirken, tipik olarak 200 Hz civarında yer alır.

2 fazlı motorlarda adım kaybı

2 fazlı step motorlar sadece dört kişilik gruplardaki adımları kaçırabilir. Dört katlı katlar halinde meydana gelen adım kaybını fark ederseniz, titreşimlerin motorun senkronizasyonu kaybetmesine veya yükün aşırı olabileceğini gösterir. Tersine, kaçırılan adımlar dördün katları değilse, nabız sayısının yanlış olduğunu veya elektriksel gürültünün performansı etkilediğine dair güçlü bir gösterge vardır.

Rezonansı azaltmak

Birçok strateji rezonans etkilerini azaltmaya yardımcı olabilir. En basit yaklaşım, rezonant hızda tamamen çalışmayı önlemektir. 200 Hz, 2 fazlı bir motor için yaklaşık 60 rpm'ye karşılık geldiğinden, son derece yüksek bir hız değildir. En Step motorlar, saniyede yaklaşık 1000 darbe (PPS) maksimum başlangıç ​​hızına sahiptir. Bu nedenle, birçok durumda, motor işlemini rezonans frekansından daha yüksek bir hızda başlatabilirsiniz.

Motoru rezonans frekansının altında bir hızda başlatmanız gerekiyorsa, titreşimin etkilerini en aza indirmek için rezonant aralığında hızlı bir şekilde hızlanmak önemlidir.

Adım açısını azaltma

Başka bir etkili çözüm daha küçük bir adım açısı kullanmaktır. Daha büyük adım açıları, daha fazla aşma ve vurgulama ile sonuçlanır. Motorun seyahat etmek için kısa bir mesafesi varsa, önemli ölçüde aşmak için yeterli kuvvet (tork) üretmez. Motor adım açısını azaltarak daha az titreşim yaşar. Bu, yarı adımlık ve mikro-noktalama tekniklerinin titreşimleri azaltmada bu kadar etkili olmasının bir nedenidir.

Yük gereksinimlerine göre motoru seçtiğinizden emin olun. Uygun motor boyutlandırması daha iyi genel performansa yol açabilir.

Damperleri Kullanma

Damperçiler dikkate alınması gereken başka bir seçenektir. Bu cihazlar, titreşim enerjisinin bir kısmını emmek için motorun arka şaftına takılabilir ve titreşimli bir motorun maliyet etkin bir şekilde düzeltilmesine yardımcı olur.

5 fazlı step motorlar

Nispeten yeni bir ilerleme Steper motor  teknolojisi 5 fazlı step motordur. 2 fazlı ve 5 fazlı motorlar arasındaki en belirgin fark (aşağıdaki etkileşimli diyagrama bakınız) stator kutuplarının sayısıdır: 2 fazlı motorlar 8 kutup (faz başına 4) vardır, 5 fazlı motorlar 10 kutup (faz başına 2) içerir. Rotor tasarımı 2 fazlı bir motora benzer.

2 fazlı bir motorda, her faz rotoru 1/4 diş perdesi ile hareket ettirirken, 5 fazlı bir motorda, rotor tasarımı nedeniyle bir diş perdesinin 1/10'unu hareket ettirir. 7.2 ° 'lik bir diş perdesi ile 5 fazlı motor için adım açısı 0.72 ° olur. Bu yapı, 5 fazlı motorun devrim başına 500 adım elde etmesine izin verir, 2 fazlı motorun devrim başına 200 adımına kıyasla, 2 fazlı motorunkinden 2,5 kat daha fazla bir çözünürlük sağlar.

Daha yüksek çözünürlük, titreşimi önemli ölçüde azaltan daha küçük bir adım açısına yol açar. 5 fazlı motorun adım açısı 2 fazlı motorunkinden 2,5 kat daha küçük olduğundan, çok daha düşük zil ve titreşimler yaşar. Her iki motor tipinde, rotor, kaçırmak için 3.6 ° 'den fazla aşılmalı veya vurulmalıdır. 5 fazlı motorun sadece 0.72 ° 'lik adım açısı ile, motorun böyle bir marjla aşılması veya altını çizmesi neredeyse imkansız hale gelir ve bu da senkronizasyonu kaybetme ihtimaline neden olur.

Sürücü Yöntemleri

İçin dört ana tahrik yöntemi vardır Step Motor S:

1. Dalga Sürüşü (Tam Adım)

2. 2 aşama (tam adım)

3. 1-2 aşama (yarım adım)

4. Microstep

Dalga sürücü

Aşağıdaki diyagramda, dalga tahrik yöntemi ilkelerini göstermek için basitleştirilmiştir. İllüstrasyonda gösterilen her 90 ° dönüş gerçek bir motorda 1.8 ° rotor rotasyonunu temsil eder.

Yöntem 1 fazlı olarak da bilinen dalga tahrik yönteminde, bir seferde sadece bir faz enerjilendirilir. A fazı aktive edildiğinde, rotorun kuzey kutbunu çeken bir güney kutbu oluşturur. Daha sonra, A fazı kapatılır ve B fazı açılır, bu da rotorun 90 ° (1.8 °) dönmesine neden olur ve bu işlem her fazın ayrı ayrı enerji verilmesiyle devam eder.

Dalga tahriki, motoru döndürmek için dört aşamalı bir elektrik dizisi ile çalışır.

 

2 aşama

'Drive yöntemindeki ' 2 aşamalarında, motorun her iki aşaması da sürekli olarak enerji verilir.

Aşağıda gösterildiği gibi, her 90 ° dönüş 1.8 ° rotor rotasyonuna karşılık gelir. Hem A hem de B fazları Güney kutupları olarak enerji verildiğinde, rotorun kuzey kutbu her iki kutupla eşit olarak çekilir ve doğrudan ortada hizalanmasına neden olur. Dizi ilerledikçe ve fazlar etkinleştirildikçe, iki enerjili kutup arasındaki hizalamayı korumak için rotor dönecektir.

'2 aşaması ' yöntemi, motoru döndürmek için dört aşamalı bir elektrik dizisi kullanarak çalışır.

BESFOC'un standart 2 fazlı ve 2 fazlı m tipi motorlar, '2 aşamasını ' sürücü yöntemini kullanır.

'2 aşamasının ' yöntemi üzerindeki '1 aşaması üzerindeki ' yönteminin ana avantajı torktur. '1 Faz üzerindeki ' yönteminde, bir seferde sadece bir faz etkinleştirilir, bu da rotor üzerinde hareket eden tek bir birim tork ile sonuçlanır. Buna karşılık, '2 aşaması ' yöntemi her iki aşamaya da aynı anda enerji verir ve iki birim tork üretir. Bir tork vektörü saat 12 pozisyonunda, diğeri saat 3 pozisyonunda hareket eder. Bu iki tork vektörü birleştirildiğinde, 45 ° açıyla sonuçta ortaya çıkan bir vektör, tek bir vektörünkinden% 41.4 daha büyük bir büyüklükte oluştururlar. Bu, '2 fazı üzerinde ' yönteminin kullanıldığı,% 41 daha fazla tork verirken '1 fazında ' yöntemiyle aynı adım açısını elde etmemize izin verdiği anlamına gelir.

Ancak beş fazlı motorlar biraz farklı çalışır. '2 aşamasını ' yöntemini kullanmak yerine, '4 aşamasını ' yöntemini kullanırlar. Bu yaklaşımda, motorların dördü, motor her adım attığında aynı anda etkinleştirilir.

Sonuç olarak, beş fazlı motor çalışma sırasında 10 aşamalı bir elektrik dizisini takip eder.

1-2 aşama (yarım adım)

Yarı basamak olarak da bilinen '1-2 aşamaları ' yöntemi, önceki iki yöntemin ilkelerini birleştirir. Bu yaklaşımda, önce A fazına enerji vererek rotorun hizalanmasına neden oluruz. A fazını enerjik tutarken, B fazını etkinleştiririz. Bu noktada, rotor ortada hem kutuplara hem de hizalanmalara eşit olarak çekilir, bu da 45 ° (veya 0.9 °) bir dönüş ile sonuçlanır. Sonra, B fazına enerji vermeye devam ederken A fazını kapatarak motorun başka bir adım atmasına izin veriyoruz. Bu süreç, bir faz ve iki aşama enerji vermek arasında değişerek devam etmektedir. Bunu yaparak, adım açısını yarıya etkili bir şekilde kestik, bu da titreşimleri azaltmaya yardımcı olur.

5 fazlı bir motor için, 4 aşama ve 5 aşama arasında değişerek benzer bir strateji kullanıyoruz.

Yarım adım mod, sekiz aşamalı bir elektrik dizisinden oluşur. '' Yöntemi üzerinde '4-5 fazı kullanan beş fazlı bir motor durumunda, motor 20 aşamalı bir elektrik dizisinden geçer.

Microstep

(Gerekirse mikrostepleme hakkında daha fazla bilgi eklenebilir.)

Mikrostep

Mikro -noktalama, daha küçük adımları daha da ince yapmak için kullanılan bir tekniktir. Adımlar ne kadar küçük olursa, çözünürlük o kadar yüksek ve motorun titreşim özellikleri o kadar iyi olur. Mikro -noktada, bir faz ne tam olarak açık ne de tamamen kapalıdır; Bunun yerine, kısmen enerjilendirilir. Sinüs dalgaları hem A hem de Faz B'ye 90 ° (veya beş fazlı bir step motor ).

Faz A'ya maksimum güç uygulandığında, Faz B sıfırdığında, rotorun faz A ile hizalanmasına neden olur. A akımı A'nın A fazına düştükçe, akım B'ye akım artar ve rotorun faz B'ye doğru küçük adımlar atmasına izin verir.

Bununla birlikte, mikrostepleme, esas olarak doğruluk ve torkla ilgili bazı zorluklar sunar. Fazlar sadece kısmen enerjilendirildiğinden, motor tipik olarak yaklaşık%30'luk bir tork azalması yaşar. Ek olarak, basamaklar arasındaki tork farkı minimal olduğundan, motor bir yükün üstesinden gelmek için mücadele edebilir, bu da motorun gerçekten hareket etmeye başlamadan önce birkaç adım hareket etmesi emredildiği durumlara neden olabilir. Birçok durumda, bir kapalı döngü sistemi oluşturmak için kodlayıcıları dahil etmek gerekir, ancak bu genel maliyete katkıda bulunur.

Step motor sistemleri

Açık Döngü Sistemleri
Kapalı Döngü Sistemleri
Servo Sistemleri

Açık döngü

Step motorlar tipik olarak açık döngü sistemleri olarak tasarlanmıştır. Bu konfigürasyonda, bir darbe jeneratörü faz sıralama devresine darbeler gönderir. Faz sıralaması, 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.

Bununla birlikte, açık bir döngü sisteminde, konumun doğrulaması yoktur, yani motorun komuta edilen hareketi yürütüp yürütmediğini doğrulamanın bir yolu yoktur.

Kapalı Döngü

Kapalı döngü sistemi uygulamak için en yaygın yöntemlerden biri, çift şişmiş bir motorun arka şaftına bir kodlayıcı eklemektir. Kodlayıcı, bir verici ve bir alıcı arasında dönen çizgilerle işaretlenmiş ince bir diskten oluşur. Bu iki bileşen arasında bir çizgi her geçtiğinde, sinyal çizgileri üzerinde bir darbe üretir.

Bu çıkış darbeleri daha sonra kontrol cihazına geri beslenir, bu da bunlardan bir sayı tutar. Tipik olarak, bir hareketin sonunda, kontrolör sürücüye gönderdiği darbe sayısını kodlayıcıdan alınan darbe sayısı ile karşılaştırır. İki sayım farklıysa, sistemin tutarsızlığı düzeltmek için ayarladığı belirli bir rutin yürütülür. Sayım eşleşiyorsa, herhangi bir hata oluşmadığını ve hareketin sorunsuz bir şekilde devam edebileceğini gösterir.

Kapalı döngü sistemlerinin dezavantajları

Kapalı döngü sistemi iki ana dezavantajla birlikte gelir: maliyet (ve karmaşıklık) ve yanıt süresi. Bir kodlayıcının dahil edilmesi, toplam maliyete katkıda bulunan kontrolörün artan sofistike olmasıyla birlikte sistemin genel masrafına katkıda bulunur. Ek olarak, düzeltmeler sadece bir hareketin sonunda yapıldığından, bu, sisteme gecikmeler getirerek yanıt sürelerini potansiyel olarak yavaşlatabilir.

Servo Sistemi

Kapalı döngü step sistemlerine bir alternatif bir servo sistemidir. Servo sistemleri tipik olarak düşük kutup sayısına sahip motorlar kullanır, ancak yüksek hızlı performans sağlar, ancak doğal konumlandırma kapasitesinden yoksundur. Bir servoyu konumsal bir cihaza dönüştürmek için, genellikle bir kodlayıcı veya çözücü kullanılarak kontrol döngüleri ile birlikte geri bildirim mekanizmalarına ihtiyaç vardır.

Bir servo sisteminde motor, çözücü belirli bir konuma ulaşıldığını gösterene kadar etkinleştirilir ve devre dışı bırakılır. Örneğin, servo 100 devir hareket ettirmesi talimatı verilirse, çözücü sayısı sıfırla başlar. Motor, çözücü sayısı 100 devirlere ulaşana kadar çalışır, bu noktada kapanır. Herhangi bir konumsal kayma varsa, motor pozisyonu düzeltmek için yeniden etkinleştirilir.

Servo'nun konumsal hatalara yanıtı bir kazanç ayarından etkilenir. Yüksek kazanç ayarı, motorun hatadaki değişikliklere hızlı bir şekilde tepki vermesini sağlarken, düşük kazanç ayarı daha yavaş bir yanıtla sonuçlanır. Bununla birlikte, kazanç ayarlarının ayarlanması, hareket kontrol sistemine zaman gecikmeleri getirerek genel performansı etkileyebilir.

Alphastep kapalı döngü step motor sistemleri

Alphastep Besfoc'un yenilikçi step motor çözümü.  Gerçek zamanlı pozisyon geribildirimi sunan entegre bir çözücü içeren Bu tasarım, rotorun kesin konumunun her zaman bilinmesini ve sistemin hassasiyetini ve güvenilirliğini artırmasını sağlar.

Alphastep kapalı döngü step motor sistemleri

Alphastep sürücüsü, sürücüye gönderilen tüm darbeleri izleyen bir giriş sayacı bulunur. Eşzamanlı olarak, çözümleyiciden gelen geri bildirimler, rotor pozisyonunun sürekli izlenmesine izin veren bir rotor konum sayacına yönlendirilir. Herhangi bir tutarsızlık bir sapma sayacında kaydedilir.

Tipik olarak, motor açık döngü modunda çalışır ve motorun takip etmesi için tork vektörleri üretir. Bununla birlikte, sapma sayacı ± 1.8 ° 'den büyük bir tutarsızlığı gösteriyorsa, faz sıralayıcı tork yerinden çıkma eğrisinin üst bölümünde tork vektörünü aktive eder. Bu, rotoru yeniden düzenlemek ve onu senkronizme geri getirmek için maksimum tork üretir. Motor birkaç adımla kapalıysa, sıralayıcı tork yer değiştirme eğrisinin üst ucunda birden fazla tork vektörüne enerji verir. Sürücü, aşırı yük koşullarını 5 saniyeye kadar işleyebilir; Bu zaman diliminde senkronizmi geri yükleyemezse, bir hata tetiklenir ve bir alarm verilir.

Alphastep sisteminin dikkate değer bir özelliği, kaçırılan adımlar için gerçek zamanlı düzeltmeler yapma yeteneğidir. Herhangi bir hatayı düzeltmek için bir hareketin sonuna kadar bekleyen geleneksel sistemlerin aksine, alphastep sürücüsü, rotor 1.8 ° aralığın dışına düşer düşmez düzeltici eylemde bulunur. Rotor bu sınırın içine geri döndükten sonra, sürücü döngü modunu açar ve uygun faz enerjilerine devam eder.

Eşlik eden grafik, sistemin operasyonel modlarını vurgulayarak tork yer değiştirme eğrisini gösterir - open döngüsü ve kapalı döngü. Tork yer değiştirme eğrisi, tek bir faz tarafından üretilen torku temsil eder ve rotor konumu 1.8 ° saptığında maksimum tork elde eder. Bir adım ancak rotor 3,6 ° 'den fazla aşarsa kaçırılabilir. Sürücü, sapma 1,8 ° 'lik aştığında tork vektörünün kontrolünü ele geçirdiğinden, motorun 5 saniyeden fazla süren aşırı yük yaşamadığı sürece adımları kaçırması olası değildir.

Alphastep'in adım doğruluğu

Birçok kişi yanlışlıkla alphastep motorunun adım doğruluğunun ± 1.8 ° olduğuna inanmaktadır. Gerçekte, alphastep'in 5 ark dakika (0.083 °) bir adım doğruluğu vardır. Sürücü, rotor 1.8 ° aralığın dışındayken tork vektörlerini yönetir. Rotor bu aralık içine düştüğünde, rotor dişleri tam olarak üretilen tork vektörü ile hizalanır. Alphastep, doğru dişin aktif tork vektörü ile hizalanmasını sağlar.

Alphastep serisi çeşitli versiyonlarda gelir. Besfoc, çözünürlüğü ve torku artırmak veya yansıyan ataleti en aza indirmek için hem yuvarlak şaft hem de dişli modeller sunar. Çoğu sürüm arızalı bir manyetik frenle donatılabilir. Ek olarak, BESFOC, ASC serisi adı verilen 24 VDC sürümü sunar.

Çözüm

Sonuç olarak, step motorlar konumlandırma uygulamaları için oldukça uygundur. Sadece nabız sayısını ve frekansını değiştirerek hem mesafenin hem de hızın kesin kontrolüne izin verirler. Yüksek kutup sayısı, açık döngü modunda çalışırken bile doğruluğu sağlar. Belirli bir uygulama için uygun şekilde boyutlandırıldığında, Step motor adımları kaçırmayacak. Dahası, konumsal geri bildirim gerektirmedikleri için step motorlar uygun maliyetli bir çözümdür.