Що таке інтегрований кроковий двигун?

У світі точного контролю та руху, Інтегровані крокові двигуни - це найважливіші компоненти, які поєднують передові технології з компактною конструкцією. Ці двигуни пропонують високоточні та надійні показники, що робить їх незамінними в різних промислових та споживчих програмах. Ця стаття заглиблюється в тонкощі інтегрованих крокових двигунів, підкреслюючи їх функції, типи, переваги та використання реального світу. 

Розуміння крокових двигунів

Що таке кроковий двигун?

Поступальний двигун - це тип електродвигуна, який рухається дискретними кроками, а не постійно обертається. Це робить крокові двигуни ідеальними для додатків, де необхідний точний контроль положення обертання, швидкості та напрямку. На відміну від звичайних двигунів постійного струму, які постійно під час живлення, крокові двигуни ділять повне обертання на кілька менших рівних кроків. Кожен крок відповідає певному куту обертання, що дозволяє забезпечити тонкий контроль.

Як працює кроковий мотор?

Поступальний двигун працює через взаємодію його статора та ротора. Статор - це нерухома частина двигуна, що містить котушки дроту, які створюють магнітні поля при напрузі. Ротор - це обертова частина двигуна, зазвичай виготовлена ​​з магнітного матеріалу.

Ось як працює кроковий двигун в основному:

1. Котушки статора під напругою в певній послідовності, створюючи магнітне поле.

2. Це магнітне поле взаємодіє з ротором, внаслідок чого воно рухається невеликими кроками.

3. Ротор рухається, щоб вирівнятись з магнітним полем, завершуючи один крок за один раз.

4. Змінюючи послідовність енергізації котушок, ротор може бути зроблений для обертання в будь -якому напрямку, що дозволяє точно контролювати його положення.

Що таке інтегрований кроковий двигун?

АН Інтегрований кроковий двигун  - це тип крокового двигуна, де двигун та пов'язаний з ним електроніка (наприклад, водій та контролер) поєднуються в єдиний компактний блок. Ця інтеграція спрощує систему двигуна, усуваючи необхідність зовнішніх драйверів, контролерів та додаткової проводки, що полегшує встановлення, експлуатацію та підтримку двигуна. Інтегровані крокові двигуни використовуються в додатках, де точні контроль руху, ефективність простору та легкість налаштування є важливими.

Ключові компоненти інтегрованого крокового двигуна

АН Інтегрований кроковий двигун  зазвичай поєднує такі основні компоненти:

1. Кроковий двигун - первинний компонент, який забезпечує обертальний рух у дискретних кроках.

2. Драйвер двигуна - електроніка, яка керує живленням, що подається до котушок двигуна. Водій диктує напрямок, швидкість та положення двигуна.

3. Контролер - Часто вбудована в ланцюг драйвера, контролер інтерпретує контрольні сигнали та послідовно, що підсилює котушки двигуна, забезпечуючи гладкий, точний рух.

4. Блок живлення - забезпечує необхідну електричну енергію двигуна та його водія, як правило, джерела живлення постійного струму.

Інтегруючи ці компенсації в єдиний пакет, інтегрований кроковий двигун зменшує складність, що бере участь у проводці, зменшує загальний слід рухової системи та підвищує її надійність.

Типи інтегрованих крокових двигунів

Інтегровані крокові двигуни поставляються в різних конфігураціях, кожна з яких розроблена для задоволення конкретних вимог. Найпоширеніші типи включають:

1. Уніполярний інтегрований кроковий двигун

Уніполярний кроковий двигун має обмоту для кожної фази, що дозволяє простіше дизайн драйвера. Цей тип інтегрованого двигуна часто використовується в додатках з низькою потужністю, де ефективність та розмір є ключовими міркуваннями.

2. Біполярний інтегрований кроковий двигун

Навпаки, біполярний Інтегрований кроковий двигун  не має центрального натискання на свої обмотки, що дозволяє досягти більш високого крутного моменту та кращої продуктивності з більшою швидкістю. Ці двигуни часто віддають перевагу в додатках, де продуктивність важливіша за енергетику.

3. Гібридний інтегрований кроковий двигун

Гібридні крокові двигуни поєднують функції як з однополярних, так і з біполярних двигунів, пропонуючи найкращі з обох світів з точки зору крутного моменту, швидкості та ефективності. Вони зазвичай використовуються в промисловій автоматизації та робототехніці, де потрібні як точність, так і потужність.

Інтегрований кроковий двигун BESFOC:

Особливості:

1、Cortex-M4 Core високоефективний 32-бітний  мікроконтролер

2 、 Найвища частота реакції імпульсу може досягти 200 кГц

3 、 Вбудований у функції захисту, ефективно забезпечуючи безпечне використання пристрою

4 、 Регулювання інтелектуального струму для зменшення вібрації, шуму та генерації тепла

5 、 Прийняття МО низької внутрішньої резистентності, нагрівання зменшується на 30% порівняно зі звичайними продуктами

6 、 Діапазон напруги: DC12V-36V

7 、 Інтегрована конструкція з інтегрованим двигуном приводу, легкою установкою, невеликим слідом та простим проводкою

8 、 оснащена функцією анти зворотного з'єднання

 

Метод зв'язку:

1 、 Тип імпульсу

2 、 RS485 Modbus RTU Network Type

3 、 Тип мережі Canopen

Рівень захисту:

Водонепроникний тип: IP30, IP54, IP65, необов'язково

Інтегровані параметри двигуна BESFOC:

Модель	Крок кута (1,8 °)	Фазовий струм (a)	Номінальний опір (ω)	Оцінений крутний момент (нм)	Загальна висота тіла L (мм)	Кодер	Метод управління (необов’язково)
BFISS42-P01A	1.8	1.3	2.1	0.22	54	1000PPR/17bit	пульс	RS485	Канопен
BFISS42-P02A	1.8	1.68	1.65	0.42	60	1000PPR/17bit	пульс	RS485	Канопен
BFISS42-P03A	1.8	1.68	1.65	0.55	68	1000PPR/17bit	пульс	RS485	Канопен
BFISS42-P04A	1.8	1.7	3	0.8	80	1000PPR/17bit	пульс	RS485	Канопен

Модель	Крок кута (1,8 °)	Фазовий струм (a)	Номінальний опір (ω)	Оцінений крутний момент (нм)	Загальна висота тіла L (мм)	Кодер	Метод управління (необов’язково)
BFISS57-P01A	1.8	2	1.4	0.55	65	1000PPR/17bit	пульс	RS485	Канопен
BFISS57-P02A	1.8	2.8	0.9	1.2	80	1000PPR/17bit	пульс	RS485	Канопен
BFISS57-P03A	1.8	2.8	1.1	1.89	100	1000PPR/17bit	пульс	RS485	Канопен
BFISS57-P04A	1.8	3	1.2	2.2	106	1000PPR/17bit	пульс	RS485	Канопен
BFISS57-P05A	1.8	4.2	0.75	2.8	124	1000PPR/17bit	пульс	RS485	Канопен
BFISS57-P06A	1.8	4.2	0.9	3	136	1000PPR/17bit	пульс	RS485	Канопен

                             

                         

Як працює інтегрований кроковий двигун

АН Інтегрований кроковий двигун  працює тим самим фундаментальним способом, що і звичайний кроковий двигун, але з додатковою вбудованою електронікою для управління роботою двигуна. Основна відмінність полягає в тому, що інтегрований кроковий двигун поєднує двигун з його драйвером та контролером в єдиний блок, що спрощує процес налаштування та експлуатації.

Ось як детально працює інтегрований кроковий двигун:

1. Введення сигналів управління

Робота інтегрованого крокового двигуна починається з контрольних сигналів. Ці сигнали, як правило, генеруються мікроконтролером або контролером вищого рівня, як комп'ютер або програмований логічний контролер (PLC), який визначає потрібний рух.

• Контролер надсилає імпульси або цифрові команди на двигун.

• Кожен імпульс відповідає одному дискретному етапу MOT або, і положення двигуна зміниться відповідно до числа та частоти отриманих імпульсів.

2. Обробка сигналів інтегрованим контролером

Одна з ключових особливостей Інтегровані крокові двигуни -вбудований контролер. У традиційному налаштуванні моторного мотора зовнішні драйвери та контролери інтерпретували б ці імпульси та генерують необхідну послідовність енергійних котушок. У інтегрованому крокові двигун контролер вбудований всередині самого двигуна, усуваючи потребу в окремих компонентах.

• Контролер всередині інтегрованого двигуна інтерпретує вхідні сигнали (наприклад, ширина імпульсу, частота та напрямок).

• Він обробляє ці сигнали, щоб визначити відповідну послідовність для енергійної котушки в двигуні. Контролер часто здатний обробляти розширені алгоритми управління рухом, такі як мікростепінг , щоб забезпечити плавний та точний рух.

3. Питуючи котушки двигуна

Після того, як контролер обробляє вхідні сигнали, він надсилає відповідну потужність у ланцюг драйвера всередині інтегровані крокові двигуни . Водій відповідає за управління струмом, що постачається до котушок двигуна.

• Котушки в статорі послідовно напружуються в правильному порядку.

• Це напруження створює магнітне поле, яке взаємодіє з ротором і змушує його рухатися поетапно.

4. Рух ротора

Коли котушки напружуються, ротор крокового двигуна вирівнюється з магнітними полями, створеними статором. Потім ротор рухається дискретними кроками, як правило, з кроком 1,8 ° або 0,9 ° на крок, залежно від конструкції двигуна. Точна крокована роздільна здатність залежить від кількості полюсів у роторі та статорі.

• Для однополярних двигунів ротор, як правило, намагнічується в одному напрямку, а енергія перемикається через різні котушки для переміщення ротора.

• Для біполярних двигунів спрямований напрямок в котушках, що генерує сильніше магнітне поле і, як правило, призводить до більш високого крутного моменту.

5. Зворотній зв'язок та коригування (необов’язково)

В той час Інтегровані крокові двигуни, як правило, використовуються в системах управління відкритим циклом (тобто без зовнішнього зворотного зв’язку), деякі моделі можуть включати механізми зворотного зв'язку або датчики для моніторингу положення ротора.

• У більш вдосконалених інтегрованих крокових двигунах можуть бути включені такі функції, як кодери або датчики залів, щоб забезпечити зворотній зв'язок для контролера.

• Ці датчики допомагають виправити будь -які помилки, які можуть статися через зміни навантаження або пропущений STE PS, забезпечуючи точну продуктивність двигуна навіть у більш вимогливих програмах.

Особливості управління інтегрованими кроковими двигунами

Інтегровані крокові двигуни оснащені вбудованими функціями, які підвищують їх продуктивність, особливо з точки зору плавності та точності:

1. Мікростепінг

Багато Інтегровані крокові двигуни підтримують мікростеппінг, що є технікою, коли кожен повний крок підрозділяється на менші кроки. Ця методика розгладжує рух двигуна, збільшуючи кількість кроків за революцію, тим самим зменшуючи вібрацію і роблячи рух більш рідким.

• Мікростепінг зазвичай використовується в таких програмах, як 3D -друк та машини ЧПУ, де точний і плавний рух є критичним.

• Інтегрований контролер регулює струм, що подається до кожної котушки, щоб досягти цих рухів, що надають більш тонкий контроль над положенням ротора.

2. Крок управління роздільною здатністю

Інтегрований контролер також може дозволити користувачеві регулювати роздільну здатність кроку, що дозволяє двигун працювати в різних режимах, таких як повна крок, напівпроти або мікростеп. Ця гнучкість забезпечує різні компроміси між крутним моментом, швидкістю та плавністю.

• Повногранна робота дає стандартну кількість дискретних кроків за обертання.

• Напіветапна робота дає подвійну роздільну здатність роботи повного кроку, вдвічі зменшила відстань з кожним імпульсом.

• Експлуатація Microstep може розділити кожен етап на ще менші прискорення , забезпечуючи надухлий рух, але з нижчим крутним моментом на крок.

3. Контроль швидкості та напрямку

З Інтегрований контролер крокових двигунів може регулювати як швидкість, так і напрямок ротора. Змінюючи частоту та терміни контрольних сигналів (імпульси), контролер може збільшити або зменшити швидкість обертання.

• Рух за годинниковою стрілкою або проти годинникової стрілки керується зміною напрямку послідовності імпульсу.

• Контроль швидкості досягається шляхом зміни частоти імпульсів, що надсилаються до двигуна.

Переваги інтегрованих крокових двигунів

1. Компактний дизайн

Однією з найбільш значущих переваг інтегрованих крокових двигунів є їх компактний дизайн. Поєднуючи двигун та драйвер в єдиний блок, ці двигуни економлять простір та зменшують кількість компонентів, якими потрібно керувати. Це особливо вигідно в додатках з обмеженим наявним простором, наприклад, у компактних машинах або вбудованих системах.

2. Спрощена проводка та установка

Інтегровані крокові двигуни набагато простіше встановити, ніж традиційні крокові двигуни. Оскільки двигун та водій розміщуються разом, немає необхідності у складній проводці та додаткових компонентах для керування двигуном. Ця спрощена установка зменшує шанси на помилки проводки та спрощує технічне обслуговування та усунення несправностей.

3. Підвищена надійність

З меншою кількістю зовнішніх компонентів, Інтегровані крокові двигуни пропонують підвищену надійність. Відсутність зовнішніх підключення проводки знижує ризик механічної несправності, роблячи ці двигуни більш міцними та менш схильними до пошкодження від зносу.

4. Знижена вартість

Незважаючи на те, що інтегровані крокові двигуни можуть мати більш високу початкову вартість порівняно з традиційними двигунами, вони можуть бути більш економічними в довгостроковій перспективі через зменшені витрати на компонент та менші вимоги до встановлення та обслуговування. Інтегрований дизайн призводить до меншої кількості компонентів, зменшуючи загальну вартість системи.

5. Посилений контроль

Інтегровані крокові двигуни забезпечують точний контроль над рухом. За допомогою вбудованих драйверів та контролерів вони можуть обробляти складні схеми управління, такі як мікростеппінг, що дозволяє більш плавно працювати та більш точність позиції.

6. Поліпшена енергоефективність

У багатьох випадках, Інтегровані крокові двигуни розроблені з урахуванням енергоефективності. Внутрішній контролер двигуна оптимізує використання електроенергії, що може призвести до зниження споживання електроенергії порівняно зі старими, окремими системами.

Застосування інтегрованих крокових двигунів

Інтегровані крокові двигуни широко використовуються в різних галузях через їх гнучкість та надійність. Деякі з найпоширеніших додатків включають:

1. Робототехніка

У робототехніці інтегровані крокові двигуни відіграють вирішальну роль у забезпеченні точного руху та позиціонування. Будь то для промислових роботів, робототехнічних озброєнь чи автономних роботів, ці двигуни пропонують необхідний контроль та надійність для високоефективних операцій.

2. Машини ЧПУ

Машини комп'ютерного чисельного управління (ЧПУ) потребують точного, повторюваного руху для вирізання та формування матеріалів з високою точністю. Інтегровані крокові двигуни забезпечують необхідний крутний момент та контроль, щоб забезпечити, щоб ці машини могли виконувати дуже детальні завдання.

3. Медичні пристрої

В медичній галузі, Інтегровані крокові двигуни використовуються в таких обладнаннях, як МРТ -машини, КТ та хірургічні роботи. Точність та надійність цих двигунів є життєво важливими для забезпечення функцій обладнання точно, сприяючи кращим результатам пацієнта.

4. 3D -принтери

3D -принтери вимагають двигунів, які можуть забезпечити послідовні, точні рухи для отримання детальних відбитків. Інтегровані крокові двигуни часто використовуються в 3D-принтерах для контролю руху друкованого ліжка та екструдера, забезпечуючи високоякісні відбитки з мінімальною помилкою.

5. Автоматизація офісу

В офісній автоматизації інтегровані крокові двигуни використовуються в таких пристроях, як годівниці для паперу, факсимільні машини та принтери. Їх здатність забезпечувати точні, контрольовані рухи гарантують, що ці пристрої можуть виконувати завдання без перерви.

6. Аерокосмічна та авіація

Аерокосмічні та авіаційні додатки вимагають найвищого рівня точності та надійності, а інтегровані крокові двигуни використовуються в таких компонентах, як приводи, контролери клаптя та системи позиціонування. Ці двигуни допомагають забезпечити продуктивність критичних систем, дотримуючись стандартів безпеки.

Висновок

Інтегровані крокові двигуни революціонізували спосіб застосування точного контролю в різних галузях. Їх компактний дизайн, простота встановлення та підвищення надійності роблять їх важливим компонентом для багатьох сучасних систем. Незалежно від того, чи ви беруть участь у робототехніці, медичній технології чи автоматизації офісу, Інтегровані крокові двигуни пропонують продуктивність та точність, необхідні для підвищення інновацій та ефективності у ваших програмах.

Для тих, хто шукає більш детальну інформацію про Steper Motors, їх інтеграцію та реальні програми, вивчення подальших ресурсів та тематичних досліджень настійно рекомендується.