Sebagai penggerak,motor stepperadalah salah satu produk utama mekatronik, yang digunakan secara meluas dalam pelbagai sistem kawalan automasi. Dengan perkembangan mikroelektronik dan teknologi komputer, permintaan untuk motor stepper semakin meningkat dari hari ke hari, dan ia digunakan dalam pelbagai bidang ekonomi negara.
01 Apakah itu amotor stepper
Motor stepper ialah peranti elektromekanikal yang secara langsung menukar denyutan elektrik kepada gerakan mekanikal. Dengan mengawal urutan, kekerapan dan bilangan denyutan elektrik yang digunakan pada gegelung motor, stereng, kelajuan dan sudut putaran motor stepper boleh dikawal. Tanpa penggunaan sistem kawalan maklum balas gelung tertutup dengan pengesan kedudukan, kawalan kedudukan dan kelajuan yang tepat boleh dicapai menggunakan sistem kawalan gelung terbuka yang mudah dan kos rendah yang terdiri daripada motor pelangkah dan pemacu yang disertakan.
02 motor stepperstruktur asas dan prinsip kerja
Struktur asas：
Prinsip kerja: pemandu motor stepper mengikut nadi kawalan luaran dan isyarat arah, melalui litar logik dalamannya, mengawal belitan motor stepper dalam urutan masa tertentu ke hadapan atau belakang bertenaga, supaya motor ke hadapan / putaran belakang, atau kunci.
Ambil motor stepper dua fasa 1.8 darjah sebagai contoh: apabila kedua-dua belitan dihidupkan dan teruja, aci keluaran motor akan pegun dan terkunci pada kedudukannya. Tork maksimum yang akan memastikan motor terkunci pada arus terkadar ialah tork pegangan. Jika arus dalam salah satu belitan dialihkan, motor akan berputar satu langkah (1.8 darjah) ke arah tertentu.
Begitu juga, jika arus dalam belitan yang lain bertukar arah, motor akan berputar satu langkah (1.8 darjah) ke arah yang bertentangan dengan yang pertama. Apabila arus melalui belitan gegelung dialihkan secara berurutan kepada pengujaan, motor akan berputar dalam langkah berterusan dalam arah yang diberikan dengan ketepatan yang sangat tinggi. Untuk 1.8 darjah putaran motor stepper dua fasa seminggu mengambil 200 langkah.
Motor stepper dua fasa mempunyai dua jenis belitan: bipolar dan unipolar. Motor bipolar hanya mempunyai satu gegelung penggulungan setiap fasa, motor putaran berterusan semasa dalam gegelung yang sama untuk pengujaan berubah secara berurutan, reka bentuk litar pemacu memerlukan lapan suis elektronik untuk pensuisan berjujukan.
Motor unipolar mempunyai dua gegelung penggulungan kekutuban bertentangan pada setiap fasa, dan motor
berputar secara berterusan dengan memberi tenaga secara berselang-seli kepada dua gegelung belitan pada fasa yang sama.
Litar pemacu direka untuk memerlukan hanya empat suis elektronik. Dalam bipolar
mod pemacu, tork keluaran motor meningkat kira-kira 40% berbanding dengan
mod pemacu unipolar kerana gegelung penggulungan setiap fasa adalah 100% teruja.
03, Beban motor stepper
A. Beban momen (Tf)
Tf = G * r
G: Muatkan berat
r: jejari
B. Beban inersia (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (Kg * cm)
M: Muatkan jisim
R1: Jejari gelang luar
R2: Jejari cincin dalam
dω/dt: Pecutan sudut
04, lengkung tork kelajuan motor stepper
Keluk kelajuan-torsi ialah ungkapan penting bagi ciri keluaran stepper
motor.
A. Titik kekerapan operasi motor stepper
Nilai kelajuan motor stepper pada titik tertentu.
n = q * Hz / (360 * D)
n: putaran/saat
Hz: Nilai kekerapan
D: Nilai interpolasi litar pemacu
q: sudut langkah motor stepper
Contohnya, motor stepper dengan sudut pic 1.8°, dengan pemacu interpolasi 1/2(iaitu, 0.9° setiap langkah), mempunyai kelajuan 1.25 r/s pada frekuensi operasi 500 Hz.
B. Kawasan mulakan sendiri motor stepper
Kawasan di mana motor stepper boleh dimulakan dan dihentikan terus.
C. Kawasan operasi berterusan
Di kawasan ini, motor stepper tidak boleh dihidupkan atau dihentikan terus. Motor stepper masukkawasan ini mesti terlebih dahulu melalui kawasan permulaan kendiri dan kemudian dipercepatkan untuk mencapaikawasan operasi. Begitu juga motor stepper di kawasan ini tidak boleh dibrek terus,jika tidak, ia adalah mudah untuk menyebabkan motor stepper keluar dari langkah, mesti terlebih dahulu dinyahpecut kekawasan permulaan sendiri dan kemudian brek.
D. Kekerapan permulaan maksimum motor stepper
Keadaan motor tanpa beban, untuk memastikan bahawa motor stepper tidak kehilangan operasi langkahkekerapan nadi maksimum.
E. Kekerapan operasi maksimum motor stepper
Kekerapan nadi maksimum di mana motor teruja untuk berjalan tanpa kehilangan langkahtanpa beban.
F. Tork permulaan motor stepper / tork tarik masuk
Untuk memenuhi motor stepper dalam frekuensi nadi tertentu untuk memulakan dan mula berjalan, tanpakehilangan langkah tork beban maksimum.
G. Motor stepper berjalan tork/draw-in tork
Tork beban maksimum yang memenuhi operasi stabil motor pelangkah pada afrekuensi nadi tertentu tanpa kehilangan langkah.
05 Kawalan gerakan pecutan/penyahpecutan motor stepper
Apabila motor stepper titik kekerapan operasi dalam keluk kelajuan-torsi berterusankawasan operasi, cara memendekkan permulaan atau hentikan pecutan atau nyahpecutan motormasa, supaya motor berjalan lebih lama dalam keadaan kelajuan terbaik, dengan itu meningkatkanmasa berjalan berkesan motor adalah sangat kritikal.
Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, lengkung ciri tork dinamik motor stepper ialahgaris lurus mendatar pada kelajuan rendah; pada kelajuan tinggi, lengkung berkurangan secara eksponendisebabkan oleh pengaruh induktansi.
Kita tahu bahawa beban motor stepper ialah TL, andaikan kita mahu memecut dari F0 ke F1 dalammasa terpendek (tr), bagaimana untuk mengira masa terpendek tr ?
(1) Biasanya, 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. Pecutan eksponen dalam keadaan kelajuan tinggi
(1) Biasanya
TJ0 = 70%Tm0
TJ1 = 70%Tm1
TL = 60%Tm1
(2)
tr = F4 * Dalam [(TJ 0-TL)/(TJ 1-TL)]
(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)
Nota.
J menunjukkan inersia putaran pemutar motor di bawah beban.
q ialah sudut putaran setiap langkah, iaitu sudut langkah motor stepper dalam
kes keseluruhan pemacu.
Dalam operasi nyahpecutan, hanya terbalikkan frekuensi nadi pecutan di atas boleh
dikira.
06 getaran dan bunyi motor stepper
Secara umumnya, motor stepper dalam operasi tanpa beban, apabila frekuensi operasi motoradalah hampir atau sama dengan frekuensi inherent rotor motor akan bergema, serius akanberlaku fenomena luar langkah.
Beberapa penyelesaian untuk resonans:
A. Elakkan zon getaran: supaya kekerapan operasi motor tidak jatuh ke dalamjulat getaran
B. Gunakan mod pemacu subbahagian: Gunakan mod pemacu langkah mikro untuk mengurangkan getaran dengan
membahagikan satu langkah asal kepada beberapa langkah untuk meningkatkan resolusi setiap satu
langkah motor. Ini boleh dicapai dengan melaraskan nisbah fasa kepada arus motor.
Microstepping tidak meningkatkan ketepatan sudut langkah, tetapi menjadikan motor berjalan lebih
lancar dan kurang bunyi. Tork biasanya 15% lebih rendah untuk operasi separuh langkah
daripada untuk operasi langkah penuh, dan 30% lebih rendah untuk kawalan arus gelombang sinus.
Masa siaran: Nov-09-2022