Гібридний виробник моторних моторів у Китаї - BESFOC

Введення крокового двигуна

Що таке кроковий двигун？

Крок -двигун - це тип електродвигуна, який рухається точними, фіксованими кроками, а не постійно обертається, як звичайний двигун. Він зазвичай використовується в додатках, де потрібно точне управління положеннями, такі як 3D -принтери, машини з ЧПУ, робототехніку та платформи камери.

Steper Motors - це тип електричного двигуна, який з значною точністю перетворює електричну енергію в обертальний рух. На відміну від звичайних електродвигунів, які забезпечують постійне обертання, крокові двигуни перетворюються на дискретні кроки, що робить їх ідеальними для додатків, що вимагають точного позиціонування.

Кожен імпульс електроенергії, що надсилається до крокового двигуна з його водія, призводить до точного руху - кожен імпульс відповідає конкретному кроку. Швидкість, з якою двигун обертається, безпосередньо корелює з частотою цих імпульсів: чим швидше надсилаються імпульси, тим швидше обертання.

Одна з ключових переваг Steper Motor S - це їх легкий контроль. Більшість водіїв працюють з 5-вольтовими імпульсами, сумісними із загальними інтегрованими ланцюгами. Ви можете проектувати схему для генерації цих імпульсів, або використовувати генератор імпульсу від таких компаній, як Besfoc.

Незважаючи на їх випадкові неточності - стандартні крокові двигуни мають точність приблизно ± 3 дугові хвилини (0,05 °) - ці помилки не накопичуються з декількома кроками. Наприклад, якщо стандартний кроковий двигун робить один крок, він обертається 1,8 ° ± 0,05 °. Навіть після мільйона кроків загальне відхилення все ще становить лише ± 0,05 °, що робить їх надійними для точних рухів на великі відстані.

Крім того, крокові двигуни відомі своєю швидкою реакцією та прискоренням через їх низьку інерцію ротора, що дозволяє їм швидко досягти високих швидкостей. Це робить їх особливо підходящими для додатків, які потребують коротких, швидких рухів.

Як працює кроковий мотор?

кроковий двигун працює, ділячи повне обертання на ряд рівних кроків. Він використовує електромагнети для створення руху з невеликими контрольованими кроками.

1. Всередині крокового мотора

Крок -двигун має дві основні частини:

• СТАТОР - стаціонарна частина котушок (електромагнети).

• Ротор - обертова частина, часто магніт або виготовлений із заліза.

2. Рух магнітними полями

• Коли електричний струм протікає через котушки статора, він створює магнітні поля.

• Ці поля приваблюють ротор.

• Увімкнувши та вимикаючи котушки в певній послідовності, ротор витягується крок за кроком круговим рухом.

3. Крок за кроком обертання

• Кожен раз, коли котушка під напругою, ротор рухається невеликим кутом (називається кроком).

• Наприклад, якщо двигун має 200 кроків за оберт, кожен крок рухає ротором 1,8 °.

• Двигун може обертатися вперед або назад залежно від порядку імпульсів, що надсилаються до котушок.

4. Контрольований водієм

• Степний драйвер двигуна надсилає електричні імпульси до котушок двигуна.

• Чим більше імпульсів, тим більше обертається двигун.

• Мікроконтролери (як Arduino або Raspberry Pi) можуть контролювати ці драйвери, щоб точно переміщувати мотор.

Система ступінчастого двигуна

На наведеній нижче ілюстрації зображено стандартну крокову моторну систему, яка складається з декількох основних компонентів, які працюють разом. Продуктивність кожного елемента впливає на загальну функціональність системи.

1. Комп'ютер або PLC:

В основі системи знаходиться комп'ютер або програмований логічний контролер (PLC). Цей компонент діє як мозок, керуючи не тільки кроковим двигуном, але й усією машиною. Він може виконувати різні завдання, такі як підняття ліфта або переміщення конвеєра. Залежно від необхідної складності, цей контролер може варіюватися від складного ПК або PLC до простої кнопки оператора.

2. Індексатор або PLC -карта:

Далі - індексер або PLC -карта, яка передає конкретні інструкції до кроковий двигун . Він генерує необхідну кількість імпульсів для руху і регулює частоту імпульсу для контролю прискорення, швидкості та уповільнення двигуна. Індексатор може бути автономним блоком, як, наприклад, BESFOC, або карта генератора імпульсу, яка підключається до PLC. Незалежно від його форми, цей компонент має вирішальне значення для роботи двигуна.

3. Драйвер двигуна:

Драйвер двигуна складається з чотирьох ключових частин:

• Логіка для управління фазами: Цей логічний блок отримує імпульси від індексу та визначає, яка фаза двигуна повинна бути активована. Енергінг фаз повинно дотримуватися певної послідовності для забезпечення належної роботи двигуна.

• Логічне джерело живлення: це низька напруга, яка забезпечує інтегровані схеми (ICS) у водія, як правило, працює близько 5 вольт, виходячи з набору або конструкції мікросхеми.

• Блок живлення двигуна: Ця живлення забезпечує необхідну напругу для живлення двигуна, як правило, близько 24 В постійного струму, хоча це може бути вищим залежно від програми.

• Підсилювач потужності: Цей компонент складається з транзисторів, які дозволяють струму протікати через фази двигуна. Ці транзистори вмикаються та вимикаються у правильній послідовності, щоб полегшити рух двигуна.

4. Навантаження:

Нарешті, всі ці компоненти працюють разом для переміщення навантаження, яке може бути свинцевим гвинтом, дисковим або конвеєрним поясом, залежно від конкретного застосування.

Типи крокових двигунів

Існує три основні типи крокових двигунів:

Змінні небажання (VR) крокові двигуни

Ці двигуни мають зуби на роторі та статорі, але не включають постійний магніт. Як результат, їм не вистачає крутного моменту, тобто вони не займають своє положення, коли вони не піддаються енергії.

Постійний магніт (PM) Steper Motors

PM Steper Motors мають постійний магніт на роторі, але не мають зубів. Хоча вони, як правило, виявляють меншу точність у кутах кроків, вони забезпечують крутний момент затримки, що дозволяє їм підтримувати положення, коли потужність вимикається.

Гібридні крокові двигуни

Besfoc спеціалізується виключно в гібриді кроковий двигун s. Ці двигуни об'єднують магнітні властивості постійних магнітів із зубчастою конструкцією змінних двигунів небажання. Ротор акційально намагнічується, це означає, що в типовому конфігурації верхня половина - північний полюс, а нижня половина - південний полюс.

Ротор складається з двох зубчастих чашок, кожна з яких має 50 зубів. Ці чашки компенсуються на 3,6 °, що забезпечує точне розташування. Якщо переглянути зверху, ви можете побачити, що зуб на чашці Північного полюса вирівнюється з зубом на Кубок Південного полюса, створюючи ефективну систему передач.

Гібридні крокові двигуни працюють на двофазній конструкції, при цьому кожна фаза містить чотири полюси, розташовані на 90 ° один від одного. Кожен полюс у фазі поранений таким чином, що полюси на 180 ° один від одного мають однакову полярність, тоді як полярності протилежні на 90 ° один від одного. Повернувши струм на будь -якій фазі, полярність відповідного полюса статора також може бути відмінена, що дозволяє двигун перетворювати будь -який полюс статора на північний або південний полюс.

Ротор крокового руху має 50 зубів, з кроком 7,2 ° між кожним зубом. По мірі роботи двигуна вирівнювання зубів ротора з зубами статора може відрізнятися-зокрема, його можна компенсувати на три чверті зубного кроку, половину зубного кроку або чверть зубного кроку. Коли двигун крокує, він, природно, робить найкоротший шлях до себе, що означає рух 1,8 ° на крок (оскільки 1/4 7,2 ° дорівнює 1,8 °).

Крутний момент і точність в На крокові двигуна S впливає кількість полюсів (зуби). Як правило, більш високий кількість полюсів призводить до покращення крутного моменту та точності. BESFOC пропонує 'високу роздільну здатність ' крокові двигуни, які мають половину зубного кроку своїх стандартних моделей. Ці ротори з високою роздільною здатністю мають 100 зубів, в результаті чого кут 3,6 ° між кожним зубом. З цією установкою рух 1/4 зубного кроку відповідає меншому кроку 0,9 °.

Як результат, моделі 'Висока роздільна здатність ' забезпечують подвійну роздільну здатність стандартних двигунів, досягаючи 400 кроків за революцію порівняно з 200 кроками за революцію в стандартних моделях. Менші кути кроків також призводять до нижчих вібрацій, оскільки кожен крок менш виражений і поступовий.

Структура

Діаграма нижче ілюструє поперечний переріз 5-фазового крокового двигуна. Цей двигун в першу чергу складається з двох основних частин: статора та ротора. Сам ротор складається з трьох компонентів: чашка 1 ротора, чашка 2 ротора та постійний магніт. Ротор намагнічується в осьовому напрямку; Наприклад, якщо чашка 1 ротора буде позначена як Північний полюс, чашка 2 ротора буде Південним полюсом.

Статор має 10 магнітних полюсів, кожен з яких оснащений дрібними зубами та відповідними обмотками. Ці обмотки розроблені таким чином, щоб кожен був з'єднаний з обмоткою протилежного полюса. Коли струм протікає через пару обмоток, полюси вони з'єднують намагніку в одному напрямку - або на півночі, або на південь.

Кожна протилежна пара полюсів утворює одну фазу двигуна. Зважаючи на те, що загалом 10 магнітних полюсів, це призводить до п'яти різних фаз у цій 5-фазі кроковий мотор.

Важливо, що кожна чашка ротора має 50 зубів уздовж зовнішнього периметра. Зуби на чашці 1 та чашці ротора 2 механічно компенсуються один від одного на половину зуба, що дозволяє точно вирівняти та рух під час роботи.

Швидкісний

Розуміння, як читати криву швидкості, є вирішальним, оскільки вона дає зрозуміти, що мотор здатний досягти. Ці криві представляють характеристики продуктивності конкретного двигуна при поєднанні з певним драйвером. Після того, як двигун працює, на його вихідний момент впливає тип приводу та застосовану напругу. Як результат, один і той же двигун може демонструвати значно різні криві швидкості швидкості, залежно від використовуваного водія.

BESFOC забезпечує ці криві швидкісного торуса як орієнтир. Якщо ви використовуєте двигун з драйвером, який має подібні показники напруги та струму, ви можете очікувати порівнянних показників. Для інтерактивного досвіду зверніться до кривої швидкісного торусу, наданої нижче:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для роботи в межах області між витягуванням та крутним моментом двигун повинен спочатку запускатись у області старту/зупинки. Коли двигун починає працювати, швидкість імпульсу поступово збільшується до досягнення бажаної швидкості. Щоб зупинити двигун, швидкість зменшується, поки вона не впаде нижче кривої крутного моменту.

Крутний момент прямо пропорційний струму та кількості дротяних поворотів у двигуні. Для збільшення крутного моменту на 20%струм також повинен збільшуватися приблизно на 20%. І навпаки, для зменшення крутного моменту на 50%, струм слід зменшити на 50%.

Однак, через магнітну насиченість, немає користі для збільшення струму, що перевищує вдвічі більше, ніж за цей момент, подальше збільшення не збільшить крутний момент. Працюючи приблизно в десять разів, рейтингове струм становить ризик демагнетизації ротора.

Усі наші двигуни оснащені ізоляцією класу B, яка може протистояти температурі до 130 ° C до того, як ізоляція почне деградувати. Для забезпечення довговічності ми рекомендуємо підтримувати температуру диференціал 30 ° C зсередини назовні, тобто температура зовнішнього випадку не повинна перевищувати 100 ° C.

Індуктивність відіграє значну роль у високошвидкісних показниках крутного моменту. Це пояснює, чому двигуни не виявляють нескінченно високого рівня крутного моменту. Кожна обмотка двигуна має чіткі значення індуктивності та опору. Індуктивність, виміряна в Генрісі, розділеній на опір в Ом, призводить до постійної часу (за лічені секунди). Цього разу постійна вказує, скільки часу потрібно, щоб котушка досягла 63% її рейтингового струму. Наприклад, якщо двигун буде оцінений за 1 ампер, після одноразової постійної котушка досягне приблизно 0,63 ампер. Зазвичай для котушки потрібно близько чотирьох -п’яти разів, щоб досягти повного струму (1 ампер). Оскільки крутний момент пропорційний струму, якщо струм досягне лише 63%, двигун вироблятиме близько 63% свого максимального крутного моменту після одноразової постійної.

На низьких швидкостях ця затримка накопичення поточного накопичення не є проблемою, оскільки струм може ефективно входити та швидко вийти з котушок, що дозволяє двигун забезпечити його номінальний крутний момент. Однак на високих швидкостях струм не може збільшуватися досить швидко до наступних фазових комутаторів, що призводить до зменшення крутного моменту.

Вплив напруги драйвера

Напруга драйвера суттєво впливає на швидкісні показники кроковий двигун . Більш високе співвідношення напруги приводу до напруги двигуна призводить до покращених високошвидкісних можливостей. Це пояснюється тим, що підвищені напруги дозволяють струм надходити в обмотки швидше, ніж 63% -ний поріг, що раніше обговорювався.

Вібрація

Коли кроковий двигун переходить від одного кроку до іншого, ротор не зупиняється миттєво в цільовому положенні. Натомість він рухається повз остаточне положення, потім відтягується назад, переодягається у зворотному напрямку і продовжує коливатися вперед і назад, поки в кінцевому підсумку не зупиниться. Це явище, яке називається 'дзвоном, ' відбувається з кожним кроком, який робить двигун (див. Інтерактивну схему нижче). Так само, як і шнур з банджі, імпульс ротора переносить його за межі його зупинки, внаслідок чого він 'відскакує ', перш ніж оселитися в спокої. Однак у багатьох випадках двигун доручається перейти до наступного кроку, перш ніж він повністю припиниться.

Наведені нижче графіки ілюструють поведінку дзвінка крокового двигуна в різних умовах завантаження. Коли двигун вивантажений, він демонструє значний дзвін, що означає посилення вібрації. Ця надмірна вібрація може призвести до зупинки двигуна, коли вона або вивантажена, або злегка завантажена, оскільки вона може втратити синхронізацію. Тому важливо завжди тестувати кроковий двигун з відповідним навантаженням.

Інші два графіки зображують продуктивність двигуна при завантаженні. Правильне завантаження двигуна допомагає стабілізувати свою роботу та зменшити вібрацію. В ідеалі навантаження повинно вимагати від 30% до 70% максимального виходу крутного моменту двигуна. Крім того, співвідношення інерції навантаження на ротор повинно падати між 1: 1 і 10: 1. Для коротших і швидших рухів бажано, щоб це співвідношення було ближче до 1: 1 до 3: 1.

Допомога від BESFOC

Фахівці та інженери BESFOC доступні, щоб допомогти при правильному розмірі двигуна.

Резонанс та вібрація

Степний двигун буде відчувати значно збільшення вібрацій, коли частота вхідного імпульсу збігається з його природною частотою, явищем, відомим як резонанс. Це часто відбувається близько 200 Гц. За резонансом, надмірно розгортання та підкладка ротора значно посилюються, збільшуючи ймовірність відсутності кроків. Хоча конкретна резонансна частота може змінюватись залежно від навантаження, вона, як правило, коливається близько 200 Гц.

Втрата кроку в 2-фазних двигунах

2-фазові крокові двигуни можуть пропустити кроки лише в групах з чотирьох. Якщо ви помічаєте втрату кроку, що виникає в кратних чотирьох, це вказує на те, що вібрації змушують двигун втрачати синхронізацію або що навантаження може бути надмірним. І навпаки, якщо пропущені кроки не знаходяться в кількох чотирьох, є сильна ознака того, що або кількість імпульсів є невірним, або електричний шум впливає на продуктивність.

Пом'якшуючий резонанс

Кілька стратегій можуть допомогти пом'якшити резонансні ефекти. Найпростіший підхід - уникати роботи з резонансною швидкістю взагалі. Оскільки 200 Гц відповідає приблизно 60 об / хв для двофазного двигуна, це не надзвичайно висока швидкість. Найбільше Крок -двигун S має максимальну стартову швидкість близько 1000 імпульсів в секунду (PPS). Тому у багатьох випадках ви можете ініціювати роботу двигуна зі швидкістю, що перевищує резонансну частоту.

Якщо вам потрібно запустити двигун зі швидкістю, що знаходиться нижче резонансної частоти, важливо швидко прискоритись через резонансний діапазон, щоб мінімізувати наслідки вібрації.

Зменшення кута кроку

Ще одне ефективне рішення - використовувати менший кут кроку. Більші кути кроків, як правило, призводять до більшого переоцінки та підкладки. Якщо двигун має невелику відстань для проїзду, він не створить достатньої сили (крутного моменту), щоб значно перевищити. Зменшуючи кут кроку, мотор відчуває менше вібрації. Це одна з причин того, що методи напівпітку та мікростепінгу настільки ефективні для зменшення вібрацій.

Обов’язково виберіть двигун на основі вимог щодо навантаження. Правильне розміщення двигуна може призвести до кращої загальної продуктивності.

За допомогою демпферів

Демпфери - це ще один варіант розглянути. Ці пристрої можна встановити на задній вал двигуна, щоб поглинути частину вібраційної енергії, допомагаючи згладити роботу вібраційного двигуна економічно вигідно.

5-фазний кроковий двигун

Відносно новий прогрес у Steper Motor  Technology-це 5-фазний кроковий двигун. Найбільш помітна відмінність між 2-фазними та 5-фазними двигунами (див. Інтерактивну схему нижче)-кількість полюсів статора: 2-фазові двигуни мають 8 полюсів (4 на фазу), тоді як 5-фазові двигуни мають 10 полюсів (2 на фазу). Конструкція ротора схожа на конструкцію двофазного двигуна.

У двофазному двигуні кожна фаза переміщує ротор на 1/4 зуба, в той час як у 5-фазному двигуні ротор рухається 1/10 зубного кроку завдяки його конструкції. З зубним кроком 7,2 ° кут кроку для 5-фазового двигуна стає 0,72 °. Ця конструкція дозволяє 5-фазовому двигуна досягти 500 кроків за оберт, порівняно з 2-фазовим двигуном на 200 кроків за оберт, забезпечуючи роздільну здатність, яка в 2,5 рази більша, ніж у 2-фазному двигуні.

Більш висока роздільна здатність призводить до меншого кута кроку, що значно зменшує вібрацію. Оскільки кут кроку 5-фазового двигуна в 2,5 рази менший, ніж у 2-фазового двигуна, він відчуває значно нижчий дзвінок і вібрації. В обох типах двигуна ротор повинен переоцінювати або підкреслити більш ніж на 3,6 °, щоб пропустити кроки. З 5-фазовим кроком двигуна лише 0,72 °, мотор стає майже неможливим переоцінка або підкреслення такого запасу, що призводить до дуже низької ймовірності втрати синхронізації.

Методи приводу

Існує чотири первинні методи приводу для Steper Motor S:

1. Хвильовий привід (повний крок)

2. 2 фази на (повний крок)

3. 1-2 фази на (на півкроці)

4. Мікростеп

Хвиля

На діаграмі нижче метод хвильового приводу спрощується, щоб проілюструвати його принципи. Кожен поворот на 90 °, зображений на ілюстрації, являє собою 1,8 ° обертання ротора в реальному двигуні.

У методі хвильового приводу, також відомого як 1-фаза за методом, лише одна фаза під напругою. Коли фаза А активується, вона створює південний полюс, який приваблює північний полюс ротора. Потім фазу A вимкнено, а фазу В увімкнено, внаслідок чого ротор обертається 90 ° (1,8 °), і цей процес продовжується, коли кожна фаза під напругою індивідуально.

Хвильовий привід працює з чотириетапною електричною послідовністю для обертання двигуна.

 

2 фази на

У методі приводу '2 фази на ' обидві фази двигуна постійно піддаються енергії.

Як показано нижче, кожен поворот 90 ° відповідає обертанню ротора 1,8 °. Коли фази A, і B під напругою як південні полюси, північний полюс ротора однаково притягується до обох полюсів, внаслідок чого він вирівнюється безпосередньо посередині. У міру просування послідовності та активації фаз, ротор буде обертатися для підтримки вирівнювання між двома напруженими полюсами.

Метод '2 фази на ' працює за допомогою чотириступеневої електричної послідовності для обертання двигуна.

Стандартний 2-фазний та 2-фазний мотор типу M-фази використовує цю фазу '2 методу приводу '.

Основна перевага методу '2 фази на ' через фазу '1 на ' метод - крутний момент. У методі '1 фази ' активується лише одна фаза, що призводить до однієї одиниці крутного моменту, що діє на ротор. На відміну від цього, '2 фази на ' метод одночасно заряджає обидві фази, виробляючи дві одиниці крутного моменту. Один вектор крутного моменту діє в положенні 12 годин, а другий у положенні 3 години. Коли ці два вектори крутного моменту поєднуються, вони створюють отриманий вектор під кутом 45 ° з величиною, що на 41,4% більше, ніж у одного вектора. Це означає, що використання методу '2 фази на ' дозволяє нам досягти того ж кута кроку, що і фаза '1 на ' метод, забезпечуючи 41% більше крутного моменту.

П’ятифазні двигуни, однак, працюють дещо інакше. Замість того, щоб використовувати метод '2 фази на ', вони використовують фази '4 на методі '. У цьому підході чотири фаз активуються одночасно щоразу, коли двигун робить крок.

Як результат, п'ятифазний двигун слідує за 10-ступінчастою електричною послідовністю під час роботи.

1-2 фази на (на півкроці)

Метод '1-2 фази ', також відомий як наполовину кроку, поєднує принципи попередніх двох методів. У цьому підході ми спочатку підсилюємо фазу А, внаслідок чого ротор вирівнюється. Зберігаючи фазу A енергією, ми потім активуємо фазу В. У цей момент ротор однаково притягується як до полюсів, так і до вирівнювання посередині, що призводить до обертання 45 ° (або 0,9 °). Далі ми вимикаємо фазу А, продовжуючи енергію фази B, що дозволяє двигун зробити ще один крок. Цей процес продовжується, чергуючи між напругою однієї фази та двома фазами. Роблячи це, ми ефективно розрізаємо кут кроку навпіл, що допомагає зменшити вібрації.

Для 5-фазового двигуна ми використовуємо аналогічну стратегію, чергуючи 4 фази на 5 фазах.

Напівплетений режим складається з восьмиетапної електричної послідовності. У випадку п'ятифазного двигуна, використовуючи '4-5 фаз на ' метод, двигун проходить через 20-ступінчасту електричну послідовність.

Мікростеп

(Більше інформації про мікростепінг, якщо це необхідно, можна додати.)

Мікростепінг

Мікростеппінг - це техніка, яка використовується для того, щоб зробити менші кроки ще більш тонкими. Чим менші кроки, тим вище роздільна здатність і чим кращі характеристики вібрації мотора. У мікростепінгу фаза не повністю входить, ні повністю вимикається; Натомість він частково підсилюється. Синові хвилі наносять як до фази А, так і до фази В, з різницею фази 90 ° (або 0,9 ° у п'ятифазі кроковий двигун ).

Коли максимальна потужність застосовується для фази А, фаза В знаходиться на нулі, внаслідок чого ротор вирівнюється з фазою А., оскільки струм до фази A зменшується, струм до фази B збільшується, що дозволяє ротору робити крихітні кроки до фази B. Цей процес продовжується у міру струму циклів між двома фазами, що призводить до плавного руху мікропостійного руху.

Однак Microstepping представляє певні проблеми, головним чином щодо точності та крутного моменту. Оскільки фази лише частково напружуються, руховий, як правило, відчуває зменшення крутного моменту приблизно на 30%. Крім того, оскільки різниця крутного моменту між кроками є мінімальною, двигун може боротися за подолання навантаження, що може призвести до ситуацій, коли двигун наказує рухатися кілька кроків, перш ніж він фактично почне рухатися. У багатьох випадках для створення системи закритого циклу необхідно включити кодери, хоча це додає загальної вартості.

Крокові рухові системи

Системи Servo Systems
Open Loop
Systems Servo

Відкрита петля

Steper Motor S зазвичай розроблені як системи відкритого циклу. У цій конфігурації генератор імпульсів надсилає імпульси до ланцюга фазового послідовності. Фазовий секвенсор визначає, які фази слід увімкнути або вимкнути, як описано раніше в методах повного кроку та на півдорозі. Секвенсор керує високопотужними FET для активації двигуна.

Однак у системі відкритої петлі немає перевірки позиції, тобто немає можливості підтвердити, чи виконував двигун командуваний рух.

Закрита петля

Одним з найпоширеніших методів впровадження системи із закритою петлею є додавання кодера до заднього валу двигуна з подвійним станом. Кодер складається з тонкого диска, позначеного лініями, що обертається між передавачем і приймачем. Кожен раз, коли лінія проходить між цими двома компонентами, вона генерує імпульс на сигнальних лініях.

Потім ці вихідні імпульси подаються назад до контролера, що зберігає їх кількість. Як правило, в кінці руху контролер порівнює кількість імпульсів, які він надіслав драйверу з кількістю імпульсів, отриманих від кодера. Ви виконується конкретна рутина, згідно з тим, якщо два підрахунки відрізняються, система коригується для виправлення невідповідності. Якщо відповідність підрахунків, це вказує на те, що помилка не сталася, а рух може продовжувати плавно.

Недоліки систем закритого циклу

Система із закритим циклом постачається з двома основними недоліками: вартість (і складність) та час відповіді. Включення кодера додає загальних витрат системи, а також підвищеної складності контролера, що сприяє загальній вартості. Крім того, оскільки виправлення здійснюються лише в кінці руху, це може ввести затримки в систему, потенційно уповільнюючи час відгуку.

Серво системи

Альтернативою кроковим системам із закритим циклом є серво системи. Сервосистеми зазвичай використовують двигуни з низькою кількістю полюсів, що забезпечує швидкісну продуктивність, але не вистачає притаманних можливостей позиціонування. Для перетворення сервоприводу в позиційний пристрій потрібні механізми зворотного зв'язку, часто використовуючи кодер або роздільну здатність разом із контрольними петлями.

У сервісній системі двигун активується та деактивується, поки резолютель не вказує, що було досягнуто визначеного положення. Наприклад, якщо серворус буде доручено перемістити 100 революцій, він починається з кількості резолюцій на нуль. Мотор працює, поки кількість резолюцій не досягне 100 обертів, і в цей момент він вимикається. Якщо є якесь позиційне зсув, двигун реактивується для виправлення положення.

На реакцію сервоприводу на позиційні помилки впливає налаштування посилення. Налаштування високого посилення дозволяє двигун швидко реагувати на зміни помилки, тоді як налаштування низького посилення призводить до повільнішої реакції. Однак налаштування параметрів посилення може ввести затримки часу в систему управління рухом, що впливає на загальну продуктивність.

Alphastep із закритим петлею кроковими двигунами

Alphastep - інноваційний інноваційний Steper Motor  Solution, що містить інтегрований роздільник, який пропонує зворотний зв'язок позиції в режимі реального часу. Ця конструкція гарантує, що точне положення ротора відоме в усі часи, що підвищує точність та надійність системи.

Alphastep із закритим петлею кроковими двигунами

Драйвер Alphastep має вхідний лічильник, який відстежує всі імпульси, надіслані на привід. Одночасно зворотній зв'язок від резолютора спрямований на лічильник положення ротора, що дозволяє безперервний моніторинг положення ротора. Будь -які розбіжності записуються в лічильнику відхилення.

Зазвичай двигун працює у режимі відкритого циклу, генеруючи вектори крутного моменту для наступного двигуна. Однак, якщо лічильник відхилення вказує на невідповідність, що перевищує ± 1,8 °, фазовий секвенсор активує вектор крутного моменту у верхній частині кривої переміщення крутного моменту. Це генерує максимальний крутний момент, щоб переставити ротор і повернути його в синхронізм. Якщо двигун вимкнено на кілька кроків, секвенсор заряджає кілька векторів крутного моменту на високому кінці кривої переміщення крутного моменту. Драйвер може обробляти умови перевантаження до 5 секунд; Якщо він не відновлює синхронізм протягом цього строку, спрацьовує несправність, і тривога видається.

Чудовою особливістю системи Alphastep є її здатність робити виправлення в реальному часі для будь-яких пропущених кроків. На відміну від традиційних систем, які чекають до кінця руху, щоб виправити будь -які помилки, драйвер Alphastep вживає коригувальних дій, як тільки ротор потрапляє за межі діапазону 1,8 °. Після того, як ротор повернеться в цю межу, драйвер повертається до режиму відкритого циклу і відновлює відповідні фазові енергію.

Супровідний графік ілюструє криву переміщення крутного моменту, підкреслюючи експлуатаційні режими системи - відкрита петля та закрита петля. Крива переміщення крутного моменту являє собою крутний момент, що утворюється однією фазою, досягаючи максимального крутного моменту, коли положення ротора відхиляється на 1,8 °. Крок можна пропустити лише в тому випадку, якщо ротор перевищує більше 3,6 °. Оскільки водій бере контроль над вектором крутного моменту, коли відхилення перевищує 1,8 °, двигун навряд чи пропустить кроки, якщо він не відчуває перевантаження, що триває більше 5 секунд.

Крок точність Alphastep

Багато людей помилково вважають, що точність ступеня двигуна Альфастепа становить ± 1,8 °. Насправді Альфастеп має крокову точність 5 -х хвилинних хвилин (0,083 °). Водій керує векторами крутного моменту, коли ротор знаходиться поза діапазоном 1,8 °. Після того, як ротор потрапляє в цей діапазон, зуби ротора точно вирівнюються з генеруванням вектора крутного моменту. Альфастеп гарантує, що правильний зуб вирівнюється з активним вектором крутного моменту.

Серія Alphastep поставляється в різних версіях. BESFOC пропонує як круглі вали, так і орієнтовані моделі з декількома співвідношеннями передач, щоб покращити роздільну здатність, так і крутний момент, або для мінімізації відбитої інерції. Більшість версій можуть бути оснащені з невдалим магнітним гальмом. Крім того, BESFOC забезпечує 24 В постійну залозу версію під назвою Series ASC.

Висновок

На закінчення, крокові двигуни дуже підходять для позиціонування додатків. Вони дозволяють точно контролювати як відстань, так і на швидкість, просто змінюючи кількість імпульсів і частоти. Їх високий кількість полюсів забезпечує точність, навіть при роботі в режимі відкритого циклу. При правильному розмірі для певної програми, a Steper Motor не пропустить кроки. Більше того, оскільки вони не потребують позиційних відгуків, крокові двигуни-це економічно вигідне рішення.