Sem virkjari,skrefmótorer ein af lykilvörum mekatróník, sem er mikið notuð í ýmsum sjálfvirkum stjórnkerfum. Með þróun örrafeindatækni og tölvutækni eykst eftirspurn eftir skrefmótorum dag frá degi og þeir eru notaðir á ýmsum sviðum þjóðhagsmála.
01 Hvað erskrefmótor
Skrefmótor er rafsegulfræðilegt tæki sem breytir rafpúlsum beint í vélræna hreyfingu. Með því að stjórna röð, tíðni og fjölda rafpúlsa sem beitt er á mótorspóluna er hægt að stjórna stýringu, hraða og snúningshorni skrefmótorsins. Án þess að nota lokað afturvirkt stýrikerfi með staðsetningarskynjun er hægt að ná nákvæmri staðsetningu og hraðastjórnun með einföldu, ódýru opnu stýrikerfi sem samanstendur af skrefmótor og meðfylgjandi drifbúnaði.
02 skrefmótorgrunnbygging og virknisregla
Grunnbygging:
Vinnuregla: Stýrivélin stýrir stigmótornum í samræmi við ytri stjórnpúls og stefnumerki og stýrir vindingum stigmótorsins í ákveðinni tímaröð með því að virkja þá áfram eða afturábak, þannig að mótorinn snúist áfram/aftur eða læsist.
Tökum 1,8 gráðu tveggja fasa skrefmótor sem dæmi: þegar báðar vafningarnar eru orkugefnar og örvaðar, verður útgangsás mótorsins kyrrstæður og læstur í stöðu. Hámarks tog sem heldur mótornum læstum við málstrauminn er haldtogið. Ef straumurinn í annarri vafningunni er beint til baka, snýst mótorinn um eitt skref (1,8 gráður) í tiltekna átt.
Á sama hátt, ef straumurinn í hinni vafningunni breytir um stefnu, mun mótorinn snúast um eitt skref (1,8 gráður) í gagnstæða átt miðað við fyrri vafninginn. Þegar straumarnir í gegnum spóluvafningana eru síðan færðir til örvunar, mun mótorinn snúast í samfelldu skrefi í tiltekna átt með mjög mikilli nákvæmni. Fyrir 1,8 gráðu tvífasa skrefmótor tekur vikuleg snúningur 200 skref.
Tvífasa skrefmótorar eru með tvær gerðir af vöflum: tvípóla og einpóla. Tvípólamótorar hafa aðeins eina vöflunarspólu í hverjum fasa, þannig að straumurinn í sömu spólunni snýst stöðugt og örvast með breytilegri röð. Hönnun drifrásarinnar krefst átta rafrænna rofa til að skipta í röð.
Einpólarmótorar hafa tvær spólur með gagnstæðri pólun á hvorum fasa og mótorinn
snýst stöðugt með því að virkja til skiptis tvær spólur á sama fasa.
Drivrásin er hönnuð til að þurfa aðeins fjóra rafræna rofa. Í tvípólu kerfinu
Í akstursstillingu eykst úttakstog mótorsins um 40% samanborið við
einpóla akstursstilling vegna þess að spólurnar í hverjum fasa eru 100% örvaðar.
03, Álag á skrefmótor
A. Momentálag (Tf)
Tf = G * r
G: Þyngd hleðslu
r: radíus
B. Tregðuálag (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12 + R22) / 2 (kg * cm)
M: Massi hleðslu
R1: Radíus ytri hringsins
R2: Radíus innri hringsins
dω/dt: Hornhröðun
04, hraða-tog ferill skrefmótors
Hraða-tog ferillinn er mikilvæg tjáning á úttakseiginleikum step-vélarinnar.
mótorar.
A. Rekstrartíðni stigmótors
Hraðagildi skrefmótorsmótorsins á ákveðnum tímapunkti.
n = q * Hz / (360 * D)
n: snúningur/sek.
Hz: Tíðnigildi
D: Interpolunargildi drifrásar
q: skrefhorn steppermótors
Til dæmis, skrefmótor með 1,8° hallahorni, með 1/2 interpolation drifi(þ.e. 0,9° á skref), hefur hraðann 1,25 snúningar á sekúndu við rekstrartíðni upp á 500 Hz.
B. Sjálfræsingarsvæði skrefmótors
Svæðið þar sem hægt er að ræsa og stöðva skrefmótorinn beint.
C. Svæði fyrir samfellda notkun
Á þessu svæði er ekki hægt að ræsa eða stöðva skrefmótorinn beint. Skrefmótorar íÞetta svæði verður fyrst að fara í gegnum sjálfræsingarsvæðið og síðan vera hraðað til að ná þvírekstrarsvæði. Á sama hátt er ekki hægt að hemla skrefmótorinn beint á þessu svæði,annars er auðvelt að valda því að skrefmótorinn fari úr takti, verður fyrst að hægja á honum til aðsjálfræsingarsvæðið og síðan bremsað.
D. Hámarks ræsingartíðni skrefmótors
Engin álagsstaða mótorsins, til að tryggja að skrefmótorinn missi ekki skrefvirknihámarks púlstíðni.
E. Hámarks rekstrartíðni skrefmótors
Hámarks púlstíðni sem mótorinn örvast við til að ganga án þess að tapa skrefián álags.
F. Ræsingarmoment / inndráttarmoment skrefmótors
Til að mæta ákveðinni púlstíðni skrefmótorsins til að ræsa og byrja að keyra, án þess aðað missa skref af hámarks álags togi.
G. Gangmótor/inntaksmótor
Hámarks álags tog sem uppfyllir stöðuga notkun skrefmótorsins viðákveðin púlstíðni án þess að missa skref.
05 Hreyfingarstýring fyrir hröðun/hraðaminnkun skrefmótors
Þegar rekstrartíðni skrefmótorsins er í hraða-togsferlinum í samfelldrirekstrarsvæði, hvernig á að stytta ræsingu eða stöðvun mótorsins á hröðun eða hraðaminnkuntíma, þannig að mótorinn gangi lengur í besta hraðaástandi og eykur þannigVirkur keyrslutími mótorsins er mjög mikilvægur.
Eins og sést á myndinni hér að neðan er einkennandi ferill fyrir kraftmikið tog stigmótorslárétt bein lína við lágan hraða; við mikinn hraða minnkar ferillinn veldisvísisvegna áhrifa spanns.
Við vitum að álagið á skrefmótorinn er TL, gerum ráð fyrir að við viljum hraða frá F0 til F1 íStysti tíminn (tr), hvernig á að reikna út stysta tímann tr?
(1) Venjulega er 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. Veldishraðalækkun við mikinn hraða
(1) Venjulega
TJ0 = 70%Tm0
TJ1 = 70%Tm1
TL = 60%Tm1
(2)
tr = F4 * Í [(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)
Athugasemdir.
J gefur til kynna snúningstregðu mótorsins undir álagi.
q er snúningshorn hvers skrefs, sem er skrefhorn skrefmótorsins í
tilfelli alls drifsins.
Í hraðaminnkunaraðgerðinni er einfaldlega hægt að snúa við ofangreindri hröðunarpúlstíðni
reiknað.
06 titringur og hávaði frá stigmótor
Almennt séð, þegar stepper mótor er í notkun án álags, þá er rekstrartíðni mótorsinser nálægt eða jafnt og innbyggðri tíðni mótorsins mun óma, alvarleg munkoma fyrir úr takti fyrirbæri.
Nokkrar lausnir fyrir ómun:
A. Forðist titringssvæðið: þannig að rekstrartíðni mótorsins falli ekki innantitringssviðið
B. Notið undirdreifingarakstursstillingu: Notið örþrepaakstursstillingu til að draga úr titringi með því að
að skipta upprunalega skrefinu niður í mörg skref til að auka upplausn hvers skrefs
Skref mótorsins. Þetta er hægt að ná með því að stilla fasa- og straumhlutfall mótorsins.
Örstigsmæling eykur ekki nákvæmni skrefhornsins, en gerir mótorinn virkari
mjúklega og með minni hávaða. Togið er almennt 15% lægra við hálfskrefs notkun
en fyrir heildarstigsaðgerð og 30% lægra fyrir straumstýringu með sínusbylgju.
Birtingartími: 9. nóvember 2022