Isip usa ka aktuator,motor nga stepperusa sa mga nag-unang produkto sa mechatronics, nga kaylap nga gigamit sa lainlaing mga sistema sa pagkontrol sa automation. Uban sa pag-uswag sa microelectronics ug teknolohiya sa kompyuter, ang panginahanglan alang sa mga stepper motor nagkadaghan matag adlaw, ug kini gigamit sa lainlaing mga natad sa ekonomiya sa nasud.
01 Unsa ang usa kamotor nga stepper
Ang stepper motor usa ka electromechanical device nga direktang nag-convert sa electrical pulses ngadto sa mechanical motion. Pinaagi sa pagkontrol sa sequence, frequency, ug gidaghanon sa electrical pulses nga gigamit sa motor coil, ang steering, speed, ug rotation angle sa stepper motor mahimong makontrol. Kung wala ang paggamit sa closed-loop feedback control system nga adunay position sensing, ang tukma nga position ug speed control makab-ot gamit ang simple, barato nga open-loop control system nga gilangkoban sa stepper motor ug sa kauban niining driver.
02 motor nga steppersukaranan nga istruktura ug prinsipyo sa pagtrabaho
Sukaranan nga istruktura：
Prinsipyo sa Pagtrabaho: Ang stepper motor driver nagkontrol sa external control pulse ug direksyon sa signal, pinaagi sa internal logic circuit niini, nga nagkontrol sa windings sa stepper motor sa usa ka piho nga timing sequence nga gipaandar sa unahan o baliktad, aron ang motor mo-forward/reverse rotation, o mo-lock.
Pananglitan ang 1.8 degree two-phase stepper motor: kung ang duha ka winding gi-energize ug gi-excite, ang output shaft sa motor magpabilin nga stationary ug naka-lock sa posisyon. Ang maximum torque nga magpugong sa motor nga naka-lock sa rated current mao ang holding torque. Kung ang current sa usa sa mga winding i-redirect, ang motor mo-rotate og usa ka step (1.8 degrees) sa usa ka gihatag nga direksyon.
Susama, kon ang kuryente sa pikas nga winding mausab ang direksyon, ang motor motuyok og usa ka ang-ang (1.8 degrees) sa atbang nga direksyon sa una. Kon ang mga kuryente nga moagi sa mga winding sa coil sunod-sunod nga ibalhin 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 nga two-phase stepper motor, ang pagtuyok sa usa ka semana mokabat og 200 ka lakang.
Ang two-phase stepper motors adunay duha ka klase sa windings: bipolar ug unipolar. Ang bipolar motors adunay usa ra ka winding coil kada phase, ang motor padayon nga nagtuyok sa kuryente sa parehas nga coil aron mahimong sequentially variable excitation, ang disenyo sa drive circuit nanginahanglan walo ka electronic switches para sa sequential switching.
Ang mga unipolar motor adunay duha ka winding coil nga magkaatbang ang polarity sa matag phase, ug ang motor
padayon nga nagtuyok pinaagi sa pagpuli-puli sa paghatag og enerhiya sa duha ka winding coil sa samang hugna.
Ang drive circuit gidisenyo nga magkinahanglan lang og upat ka electronic switch. Sa bipolar
drive mode, ang output torque sa motor nadugangan og mga 40% kon itandi sa
unipolar drive mode tungod kay ang mga winding coil sa matag hugna 100% nga excited.
03, Karga sa stepper motor
A. Karga sa higayon (Tf)
Tf = G * r
G: Timbang sa karga
r: radius
B. Karga sa inersiya (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (Kg * cm)
M: Mass sa karga
R1: Radius sa gawas nga singsing
R2: Radius sa sulod nga singsing
dω/dt: Angular nga pagpadali
04, kurba sa speed-torque sa stepper motor
Ang speed-torque curve usa ka importante nga ekspresyon sa output characteristics sa stepper.
mga motor.
A. Punto sa frequency sa operasyon sa stepper motor
Ang bili sa katulin sa stepper motor sa usa ka piho nga punto.
n = q * Hz / (360 * D)
n: rev/segundo
Hz: Bili sa frequency
D: Bili sa interpolasyon sa drive circuit
q: anggulo sa lakang sa stepper motor
Pananglitan, usa ka stepper motor nga adunay pitch angle nga 1.8°, nga adunay 1/2 interpolation drive(ie, 0.9° kada lakang), adunay gikusgon nga 1.25 r/s sa operating frequency nga 500 Hz.
B. Lugar nga awtomatikong magsugod ang stepper motor
Ang lugar diin ang stepper motor mahimong direktang masugdan ug mapahunong.
C. Padayon nga operasyon nga lugar
Niini nga dapit, ang stepper motor dili direktang masugdan o mapahunong. Ang mga stepper motor naa sakini nga lugar kinahanglan una nga moagi sa self-start area ug dayon paspasan aron makaabot salugar nga gigamit. Sa susama, ang stepper motor niining dapita dili direktang mapreno,kung dili, dali ra nga ma-out of step ang stepper motor, kinahanglan una nga i-decelerate aronang self-starting area ug dayon mipreno.
D. Pinakataas nga frequency sa pagsugod sa stepper motor
Walay karga nga kahimtang sa motor, aron masiguro nga ang stepper motor dili mawad-an sa step operation sapinakataas nga frequency sa pulso.
E. Pinakataas nga frequency sa operasyon sa stepper motor
Ang pinakataas nga frequency sa pulso diin ang motor naghinamhinam nga modagan nga dili mawad-an og usa ka lakangubos sa walay karga.
F. Torque sa pagsugod sa stepper motor / torque sa pagbira
Aron mahimamat ang stepper motor sa usa ka piho nga pulse frequency aron magsugod ug magsugod sa pagdagan, nga walapagkawala sa mga lakang sa pinakataas nga load torque.
G. Stepper motor nga nagpadagan sa torque/draw-in torque
Ang pinakataas nga torque sa karga nga makatagbaw sa lig-on nga operasyon sa stepper motor sa usa kapiho nga frequency sa pulso nga walay pagkawala sa lakang.
05 Pagkontrol sa paglihok sa stepper motor para sa pagpadali/paghinay
Kung ang stepper motor operating frequency point sa speed-torque curve sa padayon ngarehiyon sa operasyon, unsaon pagpamubo sa pagsugod o paghunong sa pagpadali o paghinay sa motororas, aron ang motor modagan og mas dugay sa pinakamaayong tulin, sa ingon nagdugang saAng epektibo nga oras sa pagdagan sa motor kritikal kaayo.
Sama sa gipakita sa hulagway sa ubos, ang dinamikong torque characteristic curve sa stepper motor mao angusa ka pinahigda nga tul-id nga linya sa hinay nga tulin; sa taas nga tulin, ang kurba mokunhod nga eksponensyaltungod sa impluwensya sa inductance.
Nahibal-an nato nga ang load sa stepper motor kay TL, pananglit gusto nato nga mopaspas gikan sa F0 ngadto sa F1 saang pinakamubo nga oras (tr), unsaon pagkalkulo sa pinakamubo nga oras 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. Eksponensiyal nga pagpadali sa kondisyon sa taas nga tulin
(1) Kasagaran
TJ0 = 70%Tm0
TJ1 = 70%Tm1
TL = 60%Tm1
(2)
tr = F4 * In [(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.
ang q mao ang anggulo sa pagtuyok sa matag lakang, nga mao ang anggulo sa lakang sa stepper motor sa
kaso sa tibuok drive.
Sa operasyon sa pag-decelerate, balihon lang ang nahisgutang acceleration pulse frequency.
gikalkulo.
06 nga pag-uyog ug kasaba sa stepper motor
Sa kinatibuk-an, ang stepper motor sa operasyon nga walay karga, kung ang frequency sa operasyon sa motorhapit o katumbas sa inherent frequency sa motor rotor mo-resonate, seryoso ngamahitabo ang out-of-step nga panghitabo.
Pipila ka mga solusyon para sa resonance:
A. Likayi ang vibration zone: aron ang operating frequency sa motor dili mahulog sulod saang gilapdon sa pag-vibrate
B. Pagsagop sa subdivision drive mode: Gamita ang micro-step drive mode aron makunhuran ang vibration pinaagi sa
pagbahin sa orihinal nga usa ka lakang ngadto sa daghang mga lakang aron madugangan ang resolusyon sa matag usa
lakang sa motor. Mahimo kini pinaagi sa pag-adjust sa phase ngadto sa current ratio sa motor.
Ang microstepping dili makadugang sa katukma sa anggulo sa lakang, apan makapahimo sa motor nga mas modagan
hapsay ug gamay ra ang kasaba. Ang torque kasagaran 15% nga mas ubos para sa tunga-tunga nga operasyon
kaysa sa full-step nga operasyon, ug 30% nga mas ubos para sa sine wave current control.
Oras sa pag-post: Nob-09-2022