Stepper motor: jobbe prinsippet diagram beskrivelse, karakteristikk

I moderne elektrisk bruk mange forskjellige enheter, hvorav noen er designet for å automatisere prosessen operasjoner. Så er en stepper motor. Prinsippet for virkemåten av denne anordning og anordningen som er beskrevet i artikkelen.

Hva er det?

Såkalte elektromekanisk anordning for å sende et styresignal til den mekaniske bevegelsen av rotoren. Hver bevegelse ender i en strengt forutbestemt fikseringsstillingen. Anordningen er en vinkelformet eller lineær. Det er verdt å huske at stepper motor, prinsippet om som vil bli forklart nedenfor, er en synkron enhet.

Styresystemer med åpen sløyfe (uten tilbakeføring)

Oftest er dette utstyret kontrollert av en spesiell elektronisk krets. Det strømmer kun strømkilden. Slike motorer er ofte benyttes i kretser som krever frekvensstyring rotasjon. Dette unngår behovet for kostbare og komplekse tilbakekoblingssløyfe, og motorvern er lettere (trenger bare å gi hurtig de-energigivende).

Dette prinsippet for operasjonen blir brukt i systemer med åpen kommunikasjon. Det bør huskes at nevnte krets (uten feedback loop) er fordelaktig fra et økonomisk synspunkt, men det har noen vesentlige begrensninger.

Således vil rotasjon av rotoren er forholdsvis ustabilt, oscillerende, slik at rotasjonsfrekvensen og andre kjennetegn ved bevegelse i alle fall ikke være så korrekt som mulig, der de er i likestrømsmotorer med en tilbakekoblingssløyfe. For å utvide omfanget av skrittmotoren som kreves for å finne måter for å redusere vibrasjoner.

systemkonfigurasjon

For bedre å forstå strukturen i stepping motor og sitt prinsipp om operasjon, er det mulig å vurdere driften av enheten under sin kontroll krets, som er ca 20 år siden ble brukt til fremstilling av hullkort. For dette formål, som vanligvis brukes tre- og firefaset trinnmotor. Vi anser nå ordningen med den første operasjonen.

Det er allerede nevnt at motorrotoren roterer med en forutbestemt avstand i respons på hver styrepuls. Verdien av denne rotasjon er uttrykt i grader og kalles et trinn. Den logiske kretsen er aktivert under signalinnhentingen og deretter straks bestemme riktig fase for aktivering. Etter det, sender den et signal til inverteren, ladestrøm, som anvendes stegmotorer. Det som kjennetegner dette utstyret krever bruk av forskjellige typer av styresystemer. Som en regel er den sistnevnte montert i vanlige transistorer, selv om forholdsvis nylig benyttet for dette formål integrerte kretser. Med sin høye produksjonspotensialet automatisk ønskede fase eksiteringsvikling (første, for eksempel). Dersom potensialet er redusert, er det en automatisk deaktivering av fasen. Så implementert motorvern.

Fasene betegnet med ordenstall 1, 2, 3, etc. eller med bokstavene A, B, C, etc. Det siste alternativet er kun brukt i tilfelle noen to-fase motorer. Således, til enhver tid bare én fase mates fra to, tre eller fire tilgjengelig (avhengig av type motor). For å forklare prinsippene for drift av en slik anordning er den permanent nevnte forhold, men det skal forstås at denne kretsen er ikke en perfekt prosesskontroll.

Og trinn tilvekst

Det enkleste alternativ er å mate de enkelte pulser fra styrekretsen. I dette tilfellet, for eksempel, er motoren på en gang dreier drivhjulet samlebåndet i en viss avstand fremover. Det bør bemerkes at ved anvendelse massiv mekanisme fremover bare ett skritt videre forverret problemet ved vibrasjon, og en betydelig treghet som gjør seg gjeldende.

I slike tilfeller mye mer berettiget å bruke en stepping motor, som kan i en drivende puls til å gjøre flere bevegelser. Også skader ikke å bruke en stjerne med en fin tann kam. For øvrig er hver slik bevegelse kalt inkrement.

I de beskrevne tilfellene vi øke tilsvarer ett og flere trinn, henholdsvis. Etter hver syklus, motoren når som helst stoppe, så alt gjentas igjen. Dette kalles inkrementell trafikk og inkrementell kontroll hhv.

Dersom noen bevegelse er gjort i noen få trinn (som nevnt ovenfor), kan vibrasjoner rotoren ikke være. Når ett-trinns bevegelse, har oscillasjoner bråkjøling med en spesiell elektronisk enhet. Vanligvis stepper motorer (egenskapene som vi vurderer) er høyteknologiske enheter for deres arbeid krever mye komplisert elektronisk "stuffing".

Samlet kontrollprinsippet

For en økning av antallet trinn i løpet av de fire sokn i enkelte produksjonslinjer, samlebånd. Når data fra lagringsenheten (den interne flash-minne, harddisk maskinens) blir sendt til styreenheten, blir de utført blokk for blokk. Hver av dem inneholder et fast antall av symboler (32, 48 eller 64), og i ulike systemer og i forskjellig tilordningsinnretningen dette tallet kan variere alvorlig.

Ikke overraskende, basert på hjemmelaget mikro Arduino blitt vanlig de siste årene. En trinnmotor er ideelt i denne konstruksjon, fordi i et slikt bundet det kan romme både som et fremdriftssystem for leker, og for forholdsvis komplisert industrielt utstyr.

En datablokk overføres før den anvendes i et halvlederlager av kontrolleren, og deretter starter bevegelsen i overensstemmelse med instruksjoner som er registrert i den første datablokk (før tilkobling av den elektriske motor er nødvendig for å finne ut disse egenskapene).

Etter utførelse av instruksjoner systemet begynner å lese den andre dataoppstillingen. Hvis hver bevegelse består av en flerhet av små skritt, da hovedkontroller før behovet for å montere ytterligere kaskade. Oftest er det funksjonen som utføres av inngangsstyreenheten. Det sender data til de andre styresløyfe med et visst intervall spesifisert system (Arduino). Stepper motor i dette tilfellet er beskyttet mot overbelastning forespørsler.

Noen av detaljene i bruk av SM

Vi vil fortelle deg om noen av nyansene for å bruke stepper motorer, samt gi en definisjon av vanlig brukte begreper i dette området:

- Liten banen vinkel. Som du vet, etter hvert kjører puls motor rotor roteres på noen viss grad. Tonehøyden er mindre, jo høyere kan være den umiddelbare hastighet. Det er viktig å vite at de stepper motorer kan godt gi et svært lite skritt. Stepper nummer i dette tilfellet er antall omdreininger i ett trinn, og denne verdien er svært viktig for ingeniører. Den beregnes ved hjelp av følgende formel:

S = 360 / øs, hvor S - trinnantallet, θ - trinn vinkel (rotasjonsvinkel).

I de fleste tilfeller kan en trinnmotor utføre 96, 128 eller 132 trinn pr omdreining. Fire-fase modellen er noen ganger en forskjell i 200. Sjeldne arter av presisjon motorer for bare en omsetning kan gjøres umiddelbart til 500 eller 1000 trinn. Imidlertid, for enkle art er uoppnåelig fordi de dreievinkel er 90, 45 eller 15 °.

- Høy presisjon hastighet. Det er denne parameteren bestemmer den totale kvaliteten av anordningen. Du vet allerede at arbeidet med stepper motor krever ham til å stoppe og låse på en viss posisjon etter datablokk. Selvfølgelig vanlige mekanikere forteller oss klart at på grunn av treghet, friksjonskrefter og andre faktorer kan alle slags avvik fra de forhåndsinnstilte parametre.

Kampen mot uønskede hendelser

Mellomrommet mellom rotoren og statoren tenner er alltid et minimum for å øke stivheten av fiksering. Den meget posisjonering nøyaktighet avhenger av egenskapene av vekselretter, som andre faktorer som den påvirkes i mye mindre grad.

Og nå må vurdere en rekke viktige funksjoner og begreper, slik som maksimal statisk øyeblikket, bestemmelsene i "døde" rotor og posisjonering nøyaktighet på alle disse bestemmelsene. For å bestemme vilkårene ovenfor, er det to umiddelbart akseptert felles konsept.

Maksimal statisk effekt

Som vi allerede har sagt, den har bare to posisjoner:

• Støttemur. Dette er den maksimale effekt som kan teoretisk belastning på akselen av trinnmotoren er allerede spent uten å forårsake bevegelse.
• Fikse. Følgelig er det også den maksimale statiske virkning som teoretisk kan påføres den ikke-spente motorakselen uten å forårsake ytterligere rotasjon.

Det dreiningsmoment er høyere, jo lavere vil sannsynligheten for forekomst av posisjoneringsfeil forårsaket av uforutsigbare last (avslåtte kondensatorer for elektriske motorer, for eksempel). Full festepunkt er bare mulig i de modeller av motorer som bruker permanente magneter.

"Død" av rotorposisjonen

Det finnes bare tre posisjoner ved hvilke rotoren stopper fullstendig:

• Den likevektsstilling. Det kommer til en fullstendig stopp spent stepper motor.
• Fiksering. Dessuten er en tilstand hvor rotoren stopper. Men dette begrepet brukes kun for disse motorene som har en permanent magnet design.
• I moderne modeller av trinnmotorer som oppfyller alle krav til miljø og sikkerhet energi, når rotoren er stoppet helt strømløs og viklingen.

Om posisjoneringsnøyaktighet

Til slutt, la oss snakke om de viktigste begrepene. Det handler om posisjoneringsnøyaktighet. Du kan gjette hvor viktig det er når du bruker komplekse industriutstyr. Det er to viktige begreper:

• Feil vinkelstilling. Det er definert som den positive eller negative avvik fra vedkommende standardvinkelformet tilstand, som ofte forekommer i tilfeller av overføring av rotoren fra en posisjon til en annen. Som regel skylde på treghet og dårlig montering deler.
• posisjoneringsnøyaktighet. Dette er den maksimale verdi av vinkelposisjonen til rotoren til feil som oppstår under hele perioden av den skrittbevegelse.

Viktig! Finn informasjon om forskrifter for hver kategori av trinnmotorer kan være både på den offisielle siden til sine produsenter, samt fra referanse dokumentasjonen som følger med denne typen produkter. Typisk er den feilverdi i området fra 0,08 til -0,03 °. Enkelt sagt er posisjoneringsnøyaktigheten beregnet som summen av disse to figurer: 0,08 ° + 0,03 ° = 0,11 °.

Dermed stepping motor, som vi beskriver arbeids prinsippet refererer til en høy presisjon utstyr.

En høy andel av den elektromagnetiske øyeblikk til treghetsmoment

Som man allerede representerer, ved hjelp av en trinnmotor er nødvendig så raskt som mulig for å begynne å bevege seg umiddelbart etter mottak av styreenheten av styrepulsen. Den må være så rask til å stoppe, har en høy posisjoneringsnøyaktighet. Dersom det under bevegelsesstyrepulsrekken er brutt, vil motoren opphører å virke i den stilling som bestemmes av den siste puls.

Det bør også tas i betraktning at den elektromagnetiske dreiemoment relatert til treghetsmomentet i SE bør være mye høyere enn for konvensjonelle elektriske motorer.

Passrotasjonsfrekvensen og frekvensen av pulsene

Ettersom rotasjonshastigheten i SM er faktisk et antall trinn pr tidsenhet i stedet for begrepet "speed" i litteraturen ofte mulig å oppfylle definisjonen av "spring speed". Før du kobler til motoren, disse nyansene må-lese.

Siden de fleste av stepper motorer, er denne frekvensen lik antall kontrollimpulser, ikke bli overrasket uvanlig sin betegnelse i tekniske håndbøker. Mer spesifikt, for slike motorer er ofte enheten Hertz (Hz).

Det er viktig å forstå at trinnet reelle hastigheten på motoren rotoren blir i alle fall ikke reflekterer. Eksperter mener at det er ingen grunn til ikke å bruke i beskrivelsen av stepper motor er samme antall omdreininger per minutt, som brukes i beskrivelsen av de tekniske egenskapene til konvensjonelle motorer. Forholdet mellom den virkelige hastighet og dens analoge stepper beregnes ved hjelp av følgende formel:

n = 60f / S, hvor n - rotasjonshastighet i omdreininger per minutt; f - rotasjon frekvenstrinn; S - antall trinn.

Forresten, hvordan du finner de nødvendige kondensatorer for elektriske motorer? Veldig enkelt! Det er nok her å bruke formelen:

C = 66 · Pnom

Det er ikke vanskelig å gjette hva som menes i henhold til Pnom Nominell effekt av motoren i kW.

Den enkleste motorkoblingsskjema EM-178

Og vi vil nå vurdere en enkel tilkopling av stepper motor for modellen EM-178, som er mye brukt i industrielle skrivere.

fase 0	hvit kontrolleren
fase 1	orange
fase 2	Du kobler den stepper motor kontrolleren til den røde
fase 3	Den kobles til den blå kontakten
Total "+" power	brun kontrolleren

Maling arbeid i større skala rett og slett ikke vil fungere, fordi det er millioner av de ulike modellene, hvis kjennetegn har betydelige forskjeller.

Foreløpig ulike typer motorer i denne design. I denne artikkelen vil vi diskutere de mest vanlige.

jetmotorer

Det er denne typen enheter som vanligvis brukes i dag. Faktisk er det nesten en standard trefase-motor, på hvilken det er seks statortennene. Enkelt sagt, hver tenner, mot hverandre, tilhører samme fase. Brukte serie- eller parallell av spoler.

Med hensyn til rotoren, så er det bare fire tenner. I de fleste tilfeller produsenter stator og rotor laget av magnetisk materiale, men kan ofte bli funnet: kun massive rotorer med konvensjonelle metaller. Saken er at de stoffene som går inn i sin produksjon, er det bare én viktig krav: de skal gi best mulig ledningsevne magnetfeltet. Dette er ekstremt viktig hvis vi vurdere stepper motor: operasjon direkte relatert til styrken på magnetfeltet.

Enheter med en permanent magnet

Som anvendt rotormagneten har sylindrisk form, har statoren også fire tenner med individuell vikling. Til sterkt å redusere helningsvinkelen, i disse modellene trinnmotorer må økes etter hvert som antall rotor poler, og antall tenner på statoren. Imidlertid bør det bli husket at begge disse alternativene er ganske strenge fysiske begrensninger. I siste avsnitt av denne artikkelen har informasjon om alternativ struktur (bipolar stepper motor), men disse modellene kan ses ikke så ofte.

Som vi har sagt og pass anordning med permanentmagneter blir stoppet i et strengt fiksert stilling selv når det fjernes fra viklingen spenning. I dette tilfellet er det utløste den samme låsemekanisme, som vi har omtalt ovenfor - i låst posisjon.

Bruken av permanente magneter er begrunnet på mange måter, men på samme tid, kan deres bruk føre til flere problemer. For det første er prisen langt fra rimelig. Forresten, hvor mye er en stepper motor? Prismodeller med permanente magneter er mer enn 100 tusen rubler.

For det andre kan den maksimale tettheten av det magnetiske felt ikke være for høy, fordi denne verdien er begrenset av magnetiseringen av selve bæreren. Dermed trenger relativt rimelige permanent ferritmagneter ikke mulig å oppnå en mer eller mindre tilstrekkelig feltstyrke. Og hva er det typer elektriske motorer som arbeider i henhold til dette prinsippet?

hybride installasjonen

Det er en annen type av en trinnmotor, delvis ved bruk av det samme prinsipp. Hybrid-modeller virker ved hjelp av både stråle og magnetmotorer.

Rotoren har nesten den samme struktur som den for den reaktive trinnmotoren, men viklingene er laget av en litt annen krets. Det faktum at hver pol vikling har bare én spole (tre-fasetrinnmotor). Det er ikke vanskelig å gjette at i de fire-fase modeller har to spoler viklet. Winding er utført av bifilar ordningen. Funksjonen er som et magnetfelt med forskjellig polaritet (en bipolar stepper motor) ved eksitering av viklingene.