Ingon usa ka actuator,stepper motormao ang usa sa mga yawe nga produkto sa mechatronics, nga kaylap nga gigamit sa nagkalain-laing mga sistema sa pagkontrol sa automation. Sa pag-uswag sa microelectronics ug teknolohiya sa kompyuter, ang panginahanglan alang sa mga stepper motor nagkadako adlaw-adlaw, ug kini gigamit sa lainlaing nasyonal nga natad sa ekonomiya.
01 Unsa ang astepper motor
Ang stepper motor usa ka electromechanical device nga direktang nag-convert sa electrical pulses ngadto sa mechanical motion. Pinaagi sa pagpugong sa pagkasunodsunod, frequency ug gidaghanon sa mga electrical pulse nga gipadapat sa motor coil, ang steering, speed ug rotation angle sa stepper motor mahimong makontrol. Kung wala ang paggamit sa usa ka closed-loop feedback control system nga adunay position sensing, tukma nga posisyon ug speed control mahimong makab-ot gamit ang usa ka yano, barato nga open-loop control system nga gilangkuban sa usa ka stepper motor ug ang kauban niini nga drayber.
02 stepper motorbatakang istruktura ug prinsipyo sa pagtrabaho
Panguna nga istruktura:
Prinsipyo sa pagtrabaho: stepper motor driver sumala sa eksternal nga kontrol pulso ug direksyon signal, pinaagi sa iyang internal logic circuit, kontrola ang stepper motor windings sa usa ka piho nga timing han-ay sa unahan o reverse kusog, aron ang motor sa unahan / reverse rotation, o lock.
Dad-a ang 1.8 degree nga two-phase stepper motor ingon usa ka pananglitan: kung ang duha nga windings kusog ug naghinam-hinam, ang motor output shaft mahimong wala’y hunong ug naka-lock sa posisyon. Ang labing kadaghan nga torque nga magpadayon nga naka-lock ang motor sa rate nga kasamtangan mao ang pagkupot sa torque. Kung ang kasamtangan sa usa sa mga windings gi-redirect, ang motor motuyok usa ka lakang (1.8 degrees) sa usa ka direksyon.
Sa susama, kon ang kasamtangan sa laing winding mausab sa direksyon, ang motor motuyok usa ka lakang (1.8 degrees) sa atbang nga direksyon sa kanhi. Sa diha nga ang mga sulog pinaagi sa coil windings sunod-sunod nga gi-redirect ngadto sa excitation, ang motor motuyok sa usa ka padayon nga lakang sa gihatag nga direksyon nga adunay taas kaayo nga katukma. Alang sa 1.8 degrees sa duha ka hugna nga stepper motor rotation sa usa ka semana nagkinahanglan og 200 ka mga lakang.
Ang duha ka hugna nga stepper motor adunay duha ka matang sa windings: bipolar ug unipolar. Ang mga motor nga bipolar adunay usa lamang ka winding coil matag hugna, ang motor padayon nga pagtuyok sa kasamtangan sa parehas nga coil aron mahimong sunud-sunod nga variable excitation, ang disenyo sa drive circuit nanginahanglan walo ka electronic switch para sa sequential switching.
Unipolar motors adunay duha ka winding coils sa atbang nga polarity sa matag hugna, ug ang motor
padayon nga nagtuyok pinaagi sa alternately pagpakusog sa duha ka winding coils sa samang hugna.
Ang drive circuit gidisenyo nga magkinahanglan lamang og upat ka electronic switch. Sa bipolar
drive mode, ang output torque sa motor misaka sa mga 40% itandi sa
unipolar drive mode tungod kay ang winding coils sa matag hugna 100% excited.
03, Stepper motor load
A. Moment load (Tf)
Tf = G * r
G: Timbang sa load
r: radius
B. Inertia load (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (Kg * cm)
M: load mass
R1: Radius sa gawas nga singsing
R2: Radius sa sulod nga singsing
dω/dt: Angular nga pagpatulin
04, stepper motor speed-torque curve
Ang speed-torque curve usa ka importante nga pagpahayag sa mga kinaiya sa output sa stepper
mga motor.
A. Stepper motor operating frequency punto
Ang gikusgon nga bili sa stepper motor motor sa usa ka punto.
n = q * Hz / (360 * D)
n: rev/sec
Hz: Frequency value
D: Drive circuit interpolation nga bili
q: stepper motor nga anggulo sa lakang
Pananglitan, usa ka stepper motor nga adunay anggulo sa pitch nga 1.8 °, nga adunay 1/2 nga interpolation drive(ie, 0.9° kada lakang), adunay gikusgon nga 1.25 r/s sa operating frequency nga 500 Hz.
B. Stepper motor self-start area
Ang lugar diin ang stepper motor mahimong masugdan ug diretso nga mohunong.
C. Padayon nga operasyon nga lugar
Sa niini nga dapit, ang stepper motor dili makasugod o mohunong direkta. Stepper motor sakini nga lugar kinahanglan una nga moagi sa kaugalingon nga pagsugod nga lugar ug dayon gipadali aron maabot angoperating area. Sa susama, ang stepper motor sa niini nga dapit dili direkta braked,kon dili kini mao ang sayon nga hinungdan sa stepper motor gikan sa lakang, kinahanglan una nga decelerated saang lugar nga nagsugod sa kaugalingon ug dayon gipreno.
D. Stepper motor maximum nga pagsugod frequency
Motor walay-load nga estado, aron sa pagsiguro nga ang stepper motor dili mawad-an sa lakang sa operasyon samaximum frequency sa pulso.
E. Stepper motor maximum nga operating frequency
Ang labing kadaghan nga frequency sa pulso diin ang motor naghinamhinam nga modagan nga dili mawala ang usa ka lakangubos sa walay load.
F. Stepper motor nga nagsugod sa torque / pull-in torque
Aron mahimamat ang stepper motor sa usa ka piho nga frequency sa pulso aron magsugod ug magsugod sa pagdagan, nga walapagkawala sa mga lakang sa maximum load torque.
G. Stepper motor nga nagdagan sa torque/draw-in torque
Ang pinakataas nga load torque nga makatagbaw sa stable nga operasyon sa stepper motor sa apiho nga frequency sa pulso nga walay pagkawala sa lakang.
05 Stepper motor acceleration/deceleration motion control
Sa diha nga ang stepper motor operating frequency punto sa speed-torque curve sa padayon ngarehiyon sa operasyon, kung giunsa pagpamubo ang pagsugod sa motor o paghunong sa pagpatulin o pagminusoras, aron ang motor modagan nga mas dugay sa labing kaayo nga kahimtang sa tulin, sa ingon nagdugang angAng epektibo nga oras sa pagdagan sa motor kritikal kaayo.
Ingon sa gipakita sa numero sa ubos, ang dinamikong torque nga kinaiya nga kurba sa stepper motor maousa ka pinahigda nga tul-id nga linya sa ubos nga tulin; sa taas nga tulin, ang kurba mikunhod exponentiallytungod sa impluwensya sa inductance.
Nahibal-an namon nga ang load sa stepper motor mao ang TL, pananglitan gusto namon nga paspasan gikan sa F0 hangtod F1 saang pinakamubo nga panahon (tr), unsaon pagkalkulo sa pinakamubo nga panahon tr ?
(1) Kasagaran, 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. Exponential acceleration sa high speed nga kahimtang
(1) Kasagaran
TJ0 = 70%Tm0
TJ1 = 70%Tm1
TL = 60%Tm1
(2)
tr = F4 * Sa [(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)
Mga nota.
Ang J nagpakita sa rotational inertia sa motor rotor ubos sa load.
q mao ang rotation angle sa matag lakang, nga mao ang step angle sa stepper motor sa
kaso sa tibuok drive.
Sa deceleration nga operasyon, lang balihon ang sa ibabaw acceleration pulso frequency mahimong
kalkulado.
06 stepper motor vibration ug kasaba
Sa kinatibuk-an sa pagsulti, stepper motor sa walay-load nga operasyon, sa diha nga ang motor operating frequencyduol sa o katumbas sa kinaiyanhon frequency sa motor rotor nga molanog, seryoso nga kabubut-onmahitabo out of step phenomenon.
Daghang mga solusyon alang sa resonance:
A. Likayi ang vibration zone: aron ang operating frequency sa motor dili mahulog sa sulodang vibration range
B. Pagsagop sa subdivision drive mode: Gamita ang micro-step drive mode aron makunhuran ang vibration pinaagi sa
pagbahinbahin sa orihinal nga usa ka lakang ngadto sa daghang mga lakang aron madugangan ang resolusyon sa matag usa
lakang sa motor. Kini makab-ot pinaagi sa pag-adjust sa hugna sa kasamtangan nga ratio sa motor.
Ang Microstepping dili makadugang sa katukma sa anggulo sa lakang, apan naghimo sa motor nga mas modagan
hapsay ug gamay ra ang kasaba. Ang torque sa kasagaran 15% nga mas ubos alang sa tunga nga lakang nga operasyon
kay sa full-step nga operasyon, ug 30% nga mas ubos para sa sine wave nga kontrol sa kasamtangan.
Oras sa pag-post: Nob-09-2022