Aktuator sifatida,step motorimexatronikaning asosiy mahsulotlaridan biri bo'lib, u turli avtomatlashtirish boshqaruv tizimlarida keng qo'llaniladi. Mikroelektronika va kompyuter texnologiyalari rivojlanishi bilan step motorlariga talab kundan-kunga ortib bormoqda va ular turli milliy iqtisodiyot sohalarida qo'llaniladi.
01 A nima?step motori
Bosqichli motor - bu elektr impulslarini mexanik harakatga to'g'ridan-to'g'ri aylantiradigan elektromexanik qurilma. Motor g'altakchasiga qo'llaniladigan elektr impulslarining ketma-ketligi, chastotasi va sonini boshqarish orqali step motorining boshqaruvi, tezligi va aylanish burchagi boshqarilishi mumkin. Pozitsiyani aniqlashga ega yopiq tsiklli teskari aloqa boshqaruv tizimidan foydalanmasdan, step motori va unga hamroh bo'lgan drayverdan tashkil topgan oddiy, arzon ochiq tsiklli boshqaruv tizimi yordamida aniq pozitsiya va tezlikni boshqarishga erishish mumkin.
02 step motoriasosiy tuzilishi va ish printsipi
Asosiy tuzilma:
Ish printsipi: tashqi boshqaruv pulsi va yo'nalish signaliga muvofiq, step motor haydovchisi ichki mantiqiy sxemasi orqali step motorining sargilarini ma'lum bir vaqt ketma-ketligida oldinga yoki teskari energiya bilan boshqaradi, shunda motor oldinga / teskari aylanadi yoki qulflanadi.
Misol tariqasida 1,8 gradusli ikki fazali stepper motorini olaylik: ikkala o'rash ham quvvatlangan va qo'zg'atilganda, dvigatelning chiqish vali harakatsiz bo'ladi va o'z holatida qulflanadi. Motorni nominal tokda qulflangan holda ushlab turadigan maksimal moment ushlab turish momentidir. Agar o'rashlardan biridagi tok yo'naltirilsa, motor ma'lum bir yo'nalishda bir qadam (1,8 gradus) aylanadi.
Xuddi shunday, agar boshqa o'rashdagi tok yo'nalishini o'zgartirsa, dvigatel birinchisiga teskari yo'nalishda bir qadam (1,8 daraja) aylanadi. G'altak o'rashlari orqali o'tadigan tok ketma-ket qo'zg'alishga yo'naltirilganda, dvigatel berilgan yo'nalishda juda yuqori aniqlikda uzluksiz qadam bilan aylanadi. Ikki fazali 1,8 darajali pog'onali motor uchun bir haftalik aylanish 200 qadamni oladi.
Ikki fazali stepper motorlari ikki xil o'rashga ega: bipolyar va unipolyar. Bipolyar motorlar har bir fazada faqat bitta o'rash bobini bor, dvigatel bir xil bobindagi tokning uzluksiz aylanishi ketma-ket o'zgaruvchan qo'zg'alish bo'lishi uchun, qo'zg'alish sxemasini loyihalash ketma-ket almashtirish uchun sakkizta elektron kalitni talab qiladi.
Unipolyar motorlar har bir fazada qarama-qarshi qutbli ikkita o'rash g'altagiga ega va motor
bir fazadagi ikkita o'rash g'altagini navbatma-navbat quvvatlantirish orqali uzluksiz aylanadi.
Drayv sxemasi faqat to'rtta elektron kalitni talab qilish uchun mo'ljallangan. Bipolyar holatda
haydash rejimida, dvigatelning chiqish momenti avvalgisiga nisbatan taxminan 40% ga oshiriladi
unipolyar qo'zg'alish rejimi, chunki har bir fazaning o'rash bobinlari 100% qo'zg'aladi.
03, Stepper motorining yuki
A. Moment yuki (Tf)
Tf = G * r
G: Yuk og'irligi
r: radius
B. Inertiya yuki (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (Kg * sm)
M: Yuk massasi
R1: Tashqi halqaning radiusi
R2: Ichki halqaning radiusi
dω/dt: Burchak tezlanishi
04, step motorining tezlik-moment egri chizig'i
Tezlik momenti egri chizig'i stepperning chiqish xususiyatlarining muhim ifodasidir
motorlar.
A. Stepper motorining ish chastotasi nuqtasi
Muayyan nuqtada step motorining tezlik qiymati.
n = q * Hz / (360 * D)
n: aylanish/soniya
Hz: Chastota qiymati
D: Haydovchi elektron interpolyatsiya qiymati
q: step motorining qadam burchagi
Masalan, 1,8° burchak burchagiga ega, 1/2 interpolyatsiya haydovchisiga ega step motori(ya'ni, har bir qadamda 0,9°), 500 Gts ish chastotasida 1,25 r/s tezlikka ega.
B. Stepper motorining o'z-o'zini ishga tushirish maydoni
Stepper motorini to'g'ridan-to'g'ri ishga tushirish va to'xtatish mumkin bo'lgan joy.
C. Uzluksiz ishlash maydoni
Bu sohada step motorini to'g'ridan-to'g'ri ishga tushirish yoki to'xtatish mumkin emas. Step motorlari ichkaridabu maydon avval o'z-o'zidan ishga tushirish maydonidan o'tishi va keyin unga yetib borish uchun tezlashtirilishi kerakish maydoni. Xuddi shunday, bu sohadagi step motorini to'g'ridan-to'g'ri tormozlash mumkin emas,aks holda, step motorini ishdan chiqarish oson, avval uni sekinlashtirish kerako'z-o'zidan ishga tushadigan maydonni bosib, keyin tormozladi.
D. Stepper motorining maksimal ishga tushirish chastotasi
Bosqichli motorning bosqichma-bosqich ishlashini yo'qotmasligini ta'minlash uchun motorning yuksiz holatimaksimal impuls chastotasi.
E. Stepper motorining maksimal ish chastotasi
Motor bir qadam ham yo'qotmasdan ishlashga qo'zg'aladigan maksimal impuls chastotasiyuk ostida.
F. Stepper motorining ishga tushirish momenti / tortish momenti
Stepper motorini ma'lum bir impuls chastotasida ishga tushirish va ishga tushirish uchun, u holdamaksimal yuk momentining yo'qotish bosqichlari.
G. Stepper motorining ish momenti/tortish momenti
Bosqich motorining barqaror ishlashini ta'minlaydigan maksimal yuk momentiqadamni yo'qotmasdan ma'lum bir impuls chastotasi.
05 Stepper motorining tezlanish/sekinlashuv harakatini boshqarish
Stepper motorining ish chastotasi uzluksiz tezlik-moment egri chizig'ida bo'lgandaish maydoni, motorni ishga tushirish yoki tezlanish yoki sekinlashishni qanday qisqartirish kerakvaqt, shunda motor eng yaxshi tezlik holatida uzoqroq ishlaydi va shu bilan birga kuchayadiDvigatelning samarali ishlash vaqti juda muhimdir.
Quyidagi rasmda ko'rsatilganidek, step motorining dinamik moment xarakteristikasi egri chizig'i quyidagichapast tezlikda gorizontal to'g'ri chiziq; yuqori tezlikda egri chiziq eksponent ravishda kamayadiinduktivlik ta'siri tufayli.
Biz step motorining yuki TL ekanligini bilamiz, deylik, biz F0 dan F1 gacha tezlanishni xohlaymizeng qisqa vaqt (tr), eng qisqa vaqt tr ni qanday hisoblash mumkin?
(1) Odatda, TJ = 70% Tm
(2) tr = 1.8 * 10 -5 * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/tr + F0, 0
B. Yuqori tezlik sharoitida eksponensial tezlanish
(1) Odatda
TJ0 = 70%Tm0
TJ1 = 70%Tm1
TL = 60%Tm1
(2)
tr = F4 * [(TJ 0-TL)/(TJ 1-TL)] da
(3)
F (t) = F2 * [1 - e^(-t/F4)] + F0, 0
F2 = (TL-TJ 0) * (F1-F0)/TJ 1-TJ 0)
F4 = 1,8 * 10-5 * J * q * F2/(TJ 0-TL)
Eslatmalar.
J yuk ostida motor rotorining aylanish inersiyasini ko'rsatadi.
q - har bir qadamning aylanish burchagi, ya'ni step motorining qadam burchagi
butun haydovchi holati.
Sekinlashuv operatsiyasida yuqoridagi tezlanish pulsining chastotasini teskari aylantirish mumkin
hisoblangan.
06 step motorining tebranishi va shovqini
Umuman olganda, motorning ish chastotasi yuksiz ishlayotganda, step motorimotor rotorining ichki chastotasiga yaqin yoki teng bo'lsa, jiddiy rezonanslashadibosqichma-bosqich hodisasi yuzaga keladi.
Rezonans uchun bir nechta yechimlar:
A. Tebranish zonasidan qoching: shunda motorning ish chastotasi ichkariga kirmayditebranish diapazoni
B. Bo'linma haydash rejimini qabul qiling: Vibratsiyani kamaytirish uchun mikro-bosqich haydash rejimidan foydalaning
har birining aniqligini oshirish uchun asl bir bosqichni bir nechta bosqichlarga bo'lish
motor qadami. Bunga motorning faza-tok nisbatini sozlash orqali erishish mumkin.
Mikroqadam qadam burchagi aniqligini oshirmaydi, lekin motorni ko'proq ishlaydi
silliq va kamroq shovqin bilan. Yarim bosqichli ishlash uchun moment odatda 15% ga pastroq
to'liq bosqichli ishlashga qaraganda va sinus to'lqinli tokni boshqarish uchun 30% pastroq.
Nashr vaqti: 2022-yil 9-noyabr