Kawalan motor stepper

Motor elektrik menukar tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal, dan bagi motor stepper, ia menukar tenaga impuls elektrik kepada pergerakan berputar rotor. Pergerakan yang dihasilkan oleh tindakan setiap nadi dimulakan dan diulang dengan ketepatan tinggi, menjadikan motor bola sebagai pemacu yang cekap untuk peranti yang memerlukan kedudukan yang tepat.

Motor stepper magnet kekal termasuk: pemutar magnet kekal, belitan stator dan teras magnet. Gegelung tenaga mencipta kutub utara dan selatan magnet seperti yang ditunjukkan. Medan magnet stator yang bergerak memaksa pemutar untuk sejajar dengannya pada setiap masa. Medan magnet berputar ini boleh ditala dengan mengawal pengujaan siri gegelung pemegun untuk memutar pemutar.

Rajah menunjukkan gambar rajah kaedah pengujaan biasa untuk motor dua fasa. Dalam fasa A dua gegelung pemegun ditenagakan dan ini menyebabkan pemutar menarik dan terkunci kerana kutub magnet bertentangan menarik antara satu sama lain.Apabila belitan fasa A dimatikan, belitan fasa B dihidupkan, pemutar berputar mengikut arah jam (Bahasa Inggeris CW — ikut arah jam, CCW — lawan jam) 90 °.

Kemudian fasa B dimatikan dan fasa A dihidupkan, tetapi kutubnya kini bertentangan dengan keadaan pada mulanya. Ini membawa kepada pusingan 90 ° seterusnya. Fasa A kemudian dimatikan, fasa B dihidupkan dengan kekutuban terbalik. Mengulangi langkah ini akan menyebabkan pemutar berputar mengikut arah jam dalam kenaikan 90°.

Kawalan berperingkat yang ditunjukkan dalam rajah dipanggil kawalan fasa tunggal. Cara kawalan melangkah yang lebih boleh diterima ialah kawalan aktif dua fasa, di mana kedua-dua fasa motor sentiasa hidup, tetapi kekutuban dalam salah satu daripadanya berubah, seperti yang ditunjukkan dalam rajah.

Kawalan ini menyebabkan pemutar motor stepper bergerak supaya ia sejajar dengan setiap langkah di tengah kutub utara dan selatan yang terbentuk, antara tonjolan litar magnetik. Oleh kerana kedua-dua fasa sentiasa hidup, kaedah kawalan ini memberikan 41.4% lebih tork daripada kawalan dengan satu fasa aktif, tetapi memerlukan dua kali ganda kuasa elektrik.

Separuh langkah

Motor stepper juga boleh "separuh langkah", kemudian peringkat tersandung ditambah semasa peralihan fasa. Ini memotong sudut pic kepada separuh. Sebagai contoh, bukannya 90 °, motor stepper boleh membuat putaran 45 ° pada setiap «separuh langkah», seperti yang ditunjukkan dalam rajah.

Tetapi mod separuh langkah memperkenalkan kehilangan tork sebanyak 15-30%, berbanding dengan kawalan langkah dengan dua fasa aktif, kerana salah satu belitan tidak aktif semasa separuh langkah dan ini akhirnya membawa kepada kehilangan daya elektromagnet , bertindak pada pemutar, iaitu kehilangan tork bersih.

Gegelung bipolar

Kawalan langkah dua fasa menganggap kehadiran belitan stator dua kutub. Setiap fasa mempunyai gegelung sendiri, dan apabila arus diterbalikkan melalui gegelung, kekutuban elektromagnet juga berubah. Peringkat awal adalah tipikal pemandu dua fasa ditunjukkan dalam rajah. Skim kawalan ditunjukkan dalam jadual. Ia dapat dilihat betapa mudahnya dengan menukar arah arus melalui gegelung adalah mungkin untuk menukar kekutuban magnet dalam fasa.

Gegelung kutub tunggal

Satu lagi jenis gegelung tipikal ialah gegelung unipolar. Di sini gegelung terbahagi kepada dua bahagian dan apabila satu bahagian gegelung ditenagakan, kutub utara tercipta, apabila bahagian lain ditenagakan, kutub selatan tercipta. Penyelesaian ini dipanggil gegelung unipolar kerana kekutuban elektrik yang bertanggungjawab untuk arus tidak pernah berubah. Peringkat kawalan ditunjukkan dalam rajah.

Reka bentuk ini membolehkan blok elektronik yang lebih ringkas digunakan. Walau bagaimanapun, hampir 30% tork hilang di sini berbanding dengan gegelung bipolar kerana gegelung mempunyai separuh wayar sebagai gegelung bipolar.

Sudut kecondongan lain

Untuk mendapatkan sudut pic yang lebih kecil, adalah perlu untuk mempunyai bilangan kutub yang lebih besar pada kedua-dua rotor dan stator. Rotor 7.5° mempunyai 12 pasang kutub dan teras magnet stator mempunyai 12 tonjolan. Dua telinga gelendong dan dua gegelung.

Ini memberikan 48 tiang untuk setiap langkah 7.5°. Dalam rajah anda boleh melihat lugs 4-tiang dalam bahagian. Sudah tentu mungkin untuk menggabungkan langkah-langkah untuk mencapai anjakan besar, contohnya enam langkah 7.5° akan menghasilkan putaran pemutar 45°.

Ketepatan

Ketepatan motor stepper adalah 6-7% setiap langkah (tanpa pengumpulan). Motor pelangkah dengan langkah 7.5° akan sentiasa berada dalam 0.5° daripada kedudukan yang diramalkan secara teori, tidak kira berapa banyak langkah yang telah diambil. Ralat tidak akan terkumpul kerana secara mekanikal setiap 360 ° diulang langkah demi langkah. Tanpa beban, kedudukan fizikal stator dan kutub pemutar relatif antara satu sama lain akan sama pada setiap masa.

Resonans

Motor stepper mempunyai frekuensi resonan mereka sendiri kerana ia adalah berat spring seperti sistem. Apabila irama adalah sama dengan frekuensi resonans semula jadi motor, bunyi yang dihasilkan oleh motor boleh didengari dan getaran dikuatkan.

Titik resonans bergantung pada aplikasi motor, bebannya, tetapi secara amnya frekuensi resonans berkisar antara 70 hingga 120 langkah sesaat. Dalam kes yang paling teruk, motor akan kehilangan ketepatan kawalan jika ia masuk ke dalam resonans.

Cara mudah untuk mengelakkan masalah resonans sistem ialah menukar irama dari titik resonans. Dalam mod separuh atau mikro, masalah resonans dikurangkan kerana titik resonans ditinggalkan apabila kelajuan meningkat.

Tork

Tork motor stepper ialah fungsi: kelajuan langkah, arus belitan stator, jenis motor. Kuasa motor stepper tertentu juga berkaitan dengan tiga faktor ini.Tork motor stepper ialah hasil tambah tork geseran dan tork inersia.

Tork geseran dalam gram per sentimeter ialah daya yang diperlukan untuk menggerakkan beban seberat bilangan gram tertentu dengan lengan tuil sepanjang 1 cm. Adalah penting untuk diperhatikan bahawa apabila kelajuan langkah motor meningkat, EMF belakang dalam motor , iaitu, voltan yang dihasilkan oleh motor meningkat. Ini mengehadkan arus dalam belitan stator dan mengurangkan tork.