Stepper motor: werk beginsel grafiek beskrywing, die eienskappe

In moderne elektriese gebruik baie verskillende toestelle, waarvan sommige is ontwerp om die proses operasies te outomatiseer. So is 'n stepper motor. Die beginsel van werking van hierdie toestel en die in die artikel beskryf toestel.

Wat is dit?

Sogenaamde elektro-meganiese toestel vir die oordrag van 'n beheer sein na die meganiese beweging van die rotor. Elke beweging eindig in 'n streng voorafbepaalde vasstelling posisie. Die toestel is 'n hoek of lineêre. Dit is die moeite werd om te onthou dat die stepper motor, die beginsel van wat onder sal wees verduidelik, is 'n sinkrone toestel.

Beheerstelsels met ooplus (sonder terugvoer)

Dikwels word hierdie toerusting beheer deur 'n spesiale elektroniese kring. Dit voed net die WS-bron. Soos enjins word dikwels gebruik in kringe wat frekwensie beheer rotasie vereis. Dit vermy die behoefte aan duur en komplekse terugvoerlus, en beskerming motor is makliker (net nodig het om 'n vinnige-de besielende verskaf).

Hierdie beginsel van werking gebruik word in stelsels met 'n oop kommunikasie. Daar moet onthou word dat gesê kring (sonder terugvoerlus) is voordelig uit 'n ekonomiese oogpunt, maar dit het 'n paar beduidende beperkings.

So, rotasie van die rotor is relatief onstabiel, ossillasie, wat veroorsaak dat die rotasiefrekwensie en ander eienskappe van die beweging in elk geval nie so korrek as moontlik, wat hulle in DC motors met 'n terugvoerlus wees. Om die omvang van die versterking motor wat nodig is om maniere te vibrasie te verminder soek uit te brei.

stelsel opset

Om beter te verstaan die struktuur van die versterking motor en sy beginsel van werking, is dit moontlik om die werking van die toestel te oorweeg onder sy beheer kring, wat sowat 20 jaar gelede gebruik is vir die vervaardiging van gat kaarte. Vir hierdie doel, wat algemeen gebruik word drie- en vier-fase stepper motor. Ons het nou oorweeg om die skema van die eerste operasie.

Ons het reeds genoem dat die motor rotor roteer teen 'n voorafbepaalde afstand in reaksie op elke beheer pols. Die waarde van hierdie rotasie word uitgedruk in grade en is 'n stap genoem. Die logikakring geaktiveer tydens sein verkryging, en dan onmiddellik die korrekte fase bepaal vir aktiveer. Daarna het dit stuur 'n sein na die inverter, hef huidige, wat gebruik word stepper motors. Die kenmerke van hierdie toerusting vereis dat die gebruik van verskillende tipes beheer skemas. As 'n reël, die laasgenoemde is gemonteer in gemeen transistors, hoewel relatief onlangs vir dié doel gebruik geïntegreerde stroombane. Met sy hoë potensiële produksie is outomaties gewenste fase opwekking likwidasie (eerste, byvoorbeeld). As die potensiaal verminder, daar is 'n outomatiese aanskakel van die fase. So geïmplementeer beskerming motor.

Die fases aangedui deur ordinale getalle 1, 2, 3, ens of deur die letters A, B, C, ens Die laaste opsie is slegs gebruik in die geval van 'n paar twee-fase motors. So, op enige gegewe tyd net een fase energie uit twee, drie of vier beskikbaar (afhangende van die tipe van die enjin). In die verduideliking van die beginsels van die werking van so 'n toestel dit is permanent genoem omstandighede, maar dit moet verstaan word dat hierdie kring is nie 'n perfekte proses beheer.

En stap inkrement

Die eenvoudigste opsie is om die enkele polse te voed uit die beheerkring. In hierdie geval, byvoorbeeld, die enjin is in 'n keer draai die stasie sprocket vergadering reël op 'n sekere afstand wat voorlê. Daar moet kennis geneem word dat wanneer jy aansoek doen massiewe meganisme vorentoe net 'n stap verder die probleem van vibrasie vererger, en 'n aansienlike traagheid maak self gevoel.

In sulke gevalle baie meer geregverdig om 'n gebruik versterking motor, wat kan in een ry pols tot 'n paar bewegings maak. Ook maak nie seer om 'n ster te gebruik met 'n boete tand kam. By the way, is elke sodanige beweging genoem inkrement.

In die beskryf gevalle, ons inkrementeer gelyk aan een en 'n paar stappe, onderskeidelik. Na elke siklus, die enjin te eniger tyd stop, dan is alles weer herhaal. Dit staan bekend as inkrementele verkeer en inkrementele beheer, onderskeidelik.

Indien enige beweging gedoen in 'n paar stappe (soos hierbo genoem), kan die rotor vibrasies nie. Wanneer die een-stap beweging, ossillasies het blus met 'n spesiale elektroniese toestel. Oor die algemeen stepper motors (die eienskappe waarvan ons oorweeg) is 'n hoë-tegnologie toerusting vir hul werk baie komplekse elektroniese "vulsel" vereis.

Algehele beheer beginsel

Vir een inkrement van die aantal stappe oor die vier gemeentes in 'n paar produksie lyne, monteerlyne. Wanneer data uit die stoor toestel (die interne flash memory, hardeskyf rekenaar se) aan die beheerder gestuur het, is dit blok uitgevoer deur blok. Elkeen van hulle bevat 'n vaste aantal simbole (32, 48 of 64), en in verskillende stelsels en in verskillende opdrag toestel dié syfer kan ernstig wissel.

Nie verrassend nie, wat gebaseer is op tuisgemaakte mikrorekenaar Arduino word algemeen in die afgelope jaar. A stepper motor is ideaal in hierdie ontwerp, want in so 'n gebonde dit kan akkommodeer beide as 'n aandrywingstelsel vir speelgoed, en vir nogal ingewikkeld industriële toerusting.

A data blok oorgedra voor die gebruik daarvan in 'n halfgeleier geheue van die kontroles, en dan begin die beweging in ooreenstemming met voorskrifte wat aangeteken is in die eerste data blok (voor die koppeling van die elektriese motor is wat nodig is om uit te vind hierdie eienskappe).

Na die uitvoering opdrag stelsel begin lees van die tweede data skikking. As elke beweging bestaan uit 'n pluraliteit van klein stappe, dan is die belangrikste kontroles voor die behoefte om bykomende waterval berg. Meestal is dit die funksie wat uitgevoer word deur die insette kontroles. Dit stuur data na die tweede beheerlus met 'n sekere interval gespesifiseer stelsel (Arduino). Stepper motor in hierdie geval is beskerm teen oorlading versoeke.

Sommige van die besonderhede van die gebruik van SM

Ons sal jou vertel oor 'n paar van die nuanses van die gebruik van stepper motors, asook gee 'n definisie van algemeen gebruikte terme in hierdie gebied:

- Klein toonhoogte hoek. Soos u weet, na elke ry pols motor rotor roteer op 'n sekere mate. Die kolfblad is minder, hoe hoër kan die onmiddellike spoed wees. Dit is belangrik om te weet dat die stepper motors goed kan verskaf 'n baie klein stap. Stepper aantal in hierdie geval is die aantal beurte in 'n stap, en hierdie waarde is baie belangrik vir ingenieurs. Dit word bereken deur die volgende formule te gebruik:

S = 360 / θS, waar S - die stap nommer, θ - stap hoek (rotasie hoek).

In die meeste gevalle kan die stepper motor ry 96, 128 of 132 treë per revolusie uit te voer. Vier-fase model is soms 'n verskil in 200. Skaars spesies van presisie motors vir slegs een omset kan onmiddellik gedoen word om 500 of 1000 stappe. Maar vir 'n eenvoudige spesies is onbereikbaar omdat hulle rotasie hoek is 90, 45 of 15 °.

- Hoë akkuraatheid spoed. Dit is hierdie parameter bepaal die algehele gehalte van die toestel. Jy weet reeds dat die werk van die stepper motor vereis hom om te stop en sluit by 'n sekere posisie nadat die data blok. Natuurlik, gewone werktuigkundiges sê vir ons duidelik dat as gevolg van traagheid, wrywingskragte en ander faktore kan alle vorme van afwykings van die voorafbepaalde parameters.

Die stryd teen newe-effekte

Die gaping tussen die rotor en stator tande is altyd 'n minimum van die rigiditeit van fiksasie verhoog. Die baie posisionering akkuraatheid hang af van die eienskappe van die inverter net soos ander faktore dit beïnvloed word om 'n baie mindere mate.

En moet nou 'n aantal belangrike funksies en konsepte, oorweeg soos die maksimum statiese oomblik, die bepalings van die "dooie" rotor en posisionering akkuraatheid van al hierdie bepalings. Om die bogenoemde terme bepaal, is daar twee onmiddellik aanvaar algemene konsep.

Maksimum statiese effek

Soos ons reeds gesê het, dit het net twee posisies:

• Behoud. Dit is die maksimum effek wat teoreties toegepas kan word om die skag van die stepper motor is reeds opgewonde sonder dat beweging.
• Bevestiging. Gevolglik is dit ook die maksimum statiese effek wat teoreties kan toegepas word op die nie-opgewonde motor steel sonder dat verdere rotasie.

Die beheermaatskappy wringkrag is hoër, hoe laer is die waarskynlikheid van posisionering foute wat veroorsaak word deur onvoorspelbare vrag (ontken kapasitors vir elektriese motors, byvoorbeeld). Volle bevestiging punt is slegs moontlik in dié modelle van enjins wat permanente magnete gebruik.

"Dooie" rotor posisie

Daar is net drie posisies waarteen die rotor stop heeltemal:

• Die ewewigsposisie. Dit kom tot 'n stilstand van opgewonde stepper motor.
• Fiksasie. Ook, 'n toestand waarin die rotor tot stilstand kom. Maar hierdie term word slegs gebruik vir diegene enjins wat 'n permanente magneet ontwerp het.
• In die moderne modelle van stepper motors wat voldoen aan al die standaarde van die omgewing en energie sekuriteit, wanneer die rotor gestop heeltemal te de-energie en kronkel.

Oor akkuraatheid posisionering

Ten slotte, laat ons praat oor die belangrikste begrippe. Dit gaan oor die posisionering van akkuraatheid. Jy kan raai hoe belangrik dit is wanneer daar met komplekse industriële toerusting. Daar is twee belangrike terme:

• Fout hoek posisie. Dit word gedefinieer as die positiewe of negatiewe afwyking van die standaard hoek staat, wat dikwels gesien word in gevalle van oordrag van die rotor van een posisie na 'n ander. As 'n reël, blameer die traagheid en swak passing dele.
• akkuraatheid posisionering. Dit is die maksimum waarde van die hoek posisie van die rotor van foute wat tydens die hele tydperk van die versterking beweging.

Belangrik! Vind die regulerende inligting vir elke kategorie van stepper motors kan beide die verwysing dokumentasie wat kom met hierdie soort van produkte by die amptelike bladsy van hul produsente, sowel as uit. Tipies, die fout waarde is in die reeks van uit 0,08 tot -0,03 °. Eenvoudig gestel, is die plasing akkuraatheid bereken as die som van hierdie twee figure: 0,08 ° + 0,03 ° = 0,11 °.

So, die versterking motor, wat ons die werksbeginsel beskryf verwys na 'n hoë-presisie toerusting.

'N Hoë verhouding van die elektromagnetiese oomblik tot oomblik van traagheid

As jy reeds verteenwoordig, deur 'n stepper motor so gou as moontlik nodig is om te begin beweeg onmiddellik na ontvangs van die beheerder van die beheer pols. Dit moet so vinnig wees om op te hou, met 'n hoë posisie akkuraatheid. As tydens beweging beheer pols volgorde onderbreek word, sal die motor ophou om te funksioneer in die bepaal deur die laaste pols posisie.

Dit moet ook in gedagte gehou word dat die elektromagnetiese wringkrag wat verband hou met die traagheidsmoment in die SE veel hoër is as vir konvensionele elektriese motors moet wees.

Stepping rotasie frekwensie en frekwensie van pulse

Sedert die rotasie spoed in die SM is eintlik 'n aantal stappe per eenheid tyd in plaas van die term "spoed" in die literatuur dikwels moontlik om die definisie van "Stepping spoed" te ontmoet. Voor die koppeling van die motor, hierdie nuanses moet-lees.

Aangesien die meerderheid van stepper motors, hierdie frekwensie is gelyk aan die aantal beheer polse, doen nie ongewoon sy aanwysing in tegniese handboeke verbaas wees. Meer spesifiek, vir so 'n enjins is dikwels die eenheid Hertz (Hz).

Dit is belangrik om te verstaan dat die stap real spoed van die motor rotor draai in elk geval weerspieël nie. Kundiges glo dat daar is geen rede om nie te gebruik in die beskrywing van die stepper motor is dieselfde aantal omwentelinge per minuut, wat gebruik word in die beskrywing van die tegniese eienskappe van konvensionele motors. Die verhouding tussen die werklike spoed en sy analoog stepper bereken deur die volgende formule:

n = 60F / S, waar N - rotasiespoed, uitgedruk in omwentelinge per minuut; f - rotasie frekwensie stappe; S - aantal stappe.

By the way, hoe om die vereiste kapasitors vir elektriese motors te bepaal? Baie eenvoudig! Dit is voldoende om hier op hierdie formule gebruik:

C = 66 · Pnom

Dit is nie moeilik om te raai wat bedoel onder Pnom Rated krag van die motor in kW.

Die eenvoudigste motor verband diagram EM-178

En ons sal nou oorweeg om 'n eenvoudige verbinding van die stepper motor vir die model EM-178, wat algemeen gebruik word in die industriële drukkers.

fase 0	wit kontroleerder
fase 1	oranje
fase 2	Jy in verbinding bly die stepper motor kontroles om die rooi
fase 3	Dit verbind om die blou connector
Totale "+" krag	bruin kontroleerder

Verf werk op 'n groter skaal eenvoudig sal nie werk nie, want daar is miljoene van die verskillende modelle, die eienskappe van wat 'n beduidende verskille.

Op die oomblik is verskillende tipes van motors van hierdie ontwerp. In hierdie artikel sal ons die mees algemene bespreek.

jet enjins

Dit is hierdie soort toestelle vandag algemeen gebruik word. Trouens, dit is amper 'n standaard driefasemotor, waarop daar ses stator tande. Eenvoudig gestel, elke twee tande, teen mekaar, behoort aan dieselfde fase. Gebruikte reeks of parallel koppeling van die rolle.

Met betrekking tot die rotor, dan is dit net vier tande. In die meeste gevalle, vervaardigers stator en rotor gemaak van magnetiese materiaal, maar kan dikwels gevind word bloot massiewe rotors van konvensionele metale. Die ding is dat die stowwe wat gaan in die vervaardiging, daar is net een belangrike vereiste: hulle moet die beste moontlike geleiding van die magnetiese veld te verskaf. Dit is uiters belangrik as ons kyk na die stepper motor: operasie direk verband hou met die sterkte van die magneetveld.

Toestelle met 'n permanente magneet

Soos gebruik rotor magneet van silindriese vorm, die stator het ook vier tande met individuele likwidasie. Om sterk te verminder die veld hoek, in hierdie modelle stepper motors moet verhoog word as die aantal rotor pale, en die aantal tande op die stator. Dit moet egter in gedagte gehou word dat beide hierdie opsies is baie streng fisiese beperkings. In die laaste paragraaf van hierdie artikel het inligting oor die alternatiewe van struktuur (bipolêre stepper motor), maar hierdie modelle kan gesien nie so dikwels.

Soos ons gesê het, 'n versterking toestel met permanente magnete is gestop in 'n streng vaste posisie, selfs wanneer verwyder uit die likwidasie spanning. In hierdie geval, dit gee aanleiding tot die dieselfde sluitmeganisme, wat ons hierbo bespreek - die geslote posisie.

Die gebruik van permanente magnete geregverdig in baie maniere, maar op dieselfde tyd, kan die gebruik daarvan lei tot verskeie probleme. Eerstens, die prys is ver van bekostigbare. By the way, hoeveel is 'n stepper motor? Prys modelle met permanente magnete is meer as 100 duisend roebel.

In die tweede plek kan die maksimum digtheid van die magnetiese veld nie te hoog wees, aangesien dit waarde is beperk deur die magneti van die draer self. So, moenie relatief goedkoop permanente ferriet magnete nie toelaat om 'n min of meer voldoende veldsterkte verkry. En wat daar tipes elektriese motors werk volgens hierdie beginsel?

hibriede installasie

Daar is 'n ander tipe van stepper motor, deels met behulp van dieselfde beginsel. Hybrid modelle bedrywig met behulp van beide jet en magnetiese motors.

Die rotor het byna dieselfde struktuur as dié van die reaktiewe stap motor, maar die windings is gemaak van 'n effens ander baan. Die feit dat elke paal likwidasie het net een spoel (driefase-stepper motor). Dit is nie moeilik om te raai dat in die vier-fase-modelle het twee rolle wond. Likwidasie geskied deur bifilaire skema. Die funksie is dat 'n magneetveld van verskillende polariteite (a bipolêre stepper motor) op opwekking van die rolle.