Stepper motor: gumana prinsipyo paglalarawan chart, ang mga katangian

Sa modernong mga de-koryenteng paggamit ng maraming iba't ibang mga aparato, ang ilan sa kung saan ay dinisenyo upang i-automate ang mga pagpapatakbo ng proseso. Kaya ay isang stepper motor. Ang prinsipyo ng operasyon ng device na ito at ang aparato na inilalarawan sa artikulo.

Ano ito?

Kaya tinatawag na galing koryente makina aparato para sa pagpapadala ng isang control signal sa makina na kilos ng rotor. Ang bawat pagkilos ay nagtatapos sa isang mahigpit na paunang-natukoy na pag-aayos ng posisyon. Ang aparato ay isang angular o linear. Ito ay nagkakahalaga ng pagtanda na ang stepper motor, sa prinsipyo ng kung saan ay ipinaliwanag sa ibaba, ay isang hindi sabaysabay na aparato.

Control systems na may bukas na loop (walang feedback)

Karamihan sa mga madalas, ang kagamitang ito ay kinokontrol ng isang espesyal na elektronikong circuit. Ito ay lamang feed ang AC source. Ang nasabing engine ay kadalasang ginagamit sa circuits na nangangailangan ng pag-ikot ng dalas control. Ito avoids ang kailangan para sa mahal at kumplikadong feedback loop, at motor proteksyon ay mas madali (kailangan lamang upang magbigay ng mabilis na pag-de-energizing).

Ang prinsipyo ng operasyon ay ginagamit sa mga sistema na may bukas na komunikasyon. Dapat ito ay remembered na sinabi circuit (walang feedback loop) ay kapaki-pakinabang mula sa isang pang-ekonomiyang point ng view, ngunit ito ay may ilang mga makabuluhang limitasyon.

Kaya, pag-ikot ng rotor ay relatibong matatag, oscillatory, na nagdudulot sa paikot na dalas at iba pang mga katangian ng ang galaw sa anumang kaso ay hindi maaaring maging kasing tamang panahon, kung saan ang mga ito ay DC Motors na may isang feedback loop. Upang palawakin ang saklaw ng stepping motor na kinakailangan upang humingi ng mga paraan upang mabawasan ang vibration.

system configuration

Upang mas mahusay na maunawaan ang mga istraktura ng stepping motor at ang prinsipyo ng operasyon, ito ay posible na isaalang-alang ang pagpapatakbo ng aparato sa ilalim ng control circuit, na kung saan ay tungkol sa 20 taon na ang nakaraan ay ginamit para sa paggawa ng punched cards. Para sa layuning ito, karaniwang ginagamit na tatlong-at apat-phase stepper motor. Kami ngayon ay isaalang-alang ang scheme ng unang operasyon.

Nakapagpadala na kami ng nabanggit na ang motor rotor ay pinaikot sa isang predetermined distance bilang tugon sa bawat pulso control. Ang halaga ng pag-ikot na ito ay ipinahayag sa mga degree at ay tinatawag na isang hakbang. Ang logic circuit ay aktibo sa panahon signal acquisition, at pagkatapos ay agad na matukoy ang tamang phase para sa pag-activate. Pagkatapos nito, ito ay nagpapadala ng isang senyas sa inverter, sisingilin kasalukuyang, na kung saan ay ginagamit stepper motors. Ang mga katangian ng kagamitang ito nangangailangan ng paggamit ng iba't ibang uri ng control scheme. Bilang isang panuntunan, ang huli ay naka-mount sa karaniwan transistors, bagaman relatibong kamakailang ginamit para sa layuning ito integrated circuits. Sa pamamagitan ng mataas na potensyal na output ay awtomatikong ninanais phase paggulo paikot-ikot (una, halimbawa). Kung ang mga potensyal na ay nabawasan, may isang awtomatikong hindi pagpapagana ng phase. Kaya ipinatupad motor proteksyon.

Ang phase-denote sa pamamagitan ng Ordinal numero 1, 2, 3, atbp o ang mga titik A, B, C, at iba pa Ang huling pagpipilian ay lamang ginagamit sa kaso ng ilang mga dalawang-phase Motors. Kaya, sa anumang naibigay na oras lamang ng isang phase energized mula sa dalawa, tatlo o apat na magagamit (depende sa uri ng engine). Sa nagpapaliwanag ng mga prinsipyo ng operasyon ng tulad ng isang aparato permanente na itong nabanggit na pangyayari, ngunit ito ay dapat na nauunawaan na circuit na ito ay hindi isang perpektong proseso control.

At step increment

Ang pinakasimpleng opsyon ay upang supply ng isang solong pulse mula sa drive circuit. Sa kasong ito, halimbawa, ang engine ay sabay-sabay ay lumiliko ang drive sprocket assembly line sa ilang distansya maaga. Dapat ito ay nabanggit na kapag inilalapat napakalaking mekanismo pasulong lamang ng isang hakbang karagdagang exacerbated ang problema ng vibration, at isang malaki inertia gumagawa mismo nadama.

Sa mga naturang kaso mas justify na gumamit ng isang stepping motor, na maaaring sa isa sa pagmamaneho pulse upang gumawa ng ilang mga paggalaw. Gayundin ay hindi nasaktan upang gamitin ang isang bituin na may isang pinong magsuklay ngipin. Sa pamamagitan ng ang paraan, ang bawat isa tulad kilusan ay tinatawag na pagdagdag.

Sa inilarawan kaso, dinagdagan namin ay katumbas ng isang at ilang mga hakbang na ito, ayon sa pagkakabanggit. Pagkatapos ng bawat cycle, ang engine sa anumang oras stop, at pagkatapos ay lahat ng bagay ay paulit-ulit na muli. Ito ay tinatawag na incremental trapiko at incremental control, ayon sa pagkakabanggit.

Kung ang anumang kilusan ay tapos na sa loob ng ilang mga hakbang (tulad ng nabanggit sa itaas), at ang imbayog ng ang rotor ay hindi maaaring maging. Kapag ang isa-step na kilusan, oscillations ay quenched na may isang espesyal na elektronikong aparato. Sa pangkalahatan stepper motors (ang mga katangian ng kung saan isinasaalang-alang namin) ay mataas na teknolohiya aparato para sa kanilang trabaho ay nangangailangan ng isang pulutong ng mga komplikadong electronic "Pagpupuno".

Pangkalahatang control prinsipyo

Para sa isang increment ng bilang ng mga hakbang sa ibabaw ng apat na parokya sa ilang mga linya ng produksyon, pagpupulong linya. Kapag ang data mula sa storage device (ang panloob na flash memory, hard drive ng computer) ay ipinadala sa controller, sila ay natupad block ng block. Ang bawat isa sa kanila ay naglalaman ng isang nakapirming numero ng mga character (32, 48 o 64), at sa iba't ibang mga system at sa iba't ibang mga aparato patutunguhan, ito tayahin ay maaaring mag-iba seryoso.

Hindi nakakagulat na sa mga nakaraang taon ay naging karaniwang lutong bahay batay microcomputer Arduino. Ang isang stepper motor ay perpekto sa ito disenyo, dahil sa naturang bonded maaari itong tumanggap ng parehong bilang pagpapaandar sistema para sa mga laruan, at para sa halip kumplikadong pang-industriya na kagamitan.

Ang isang bloke ng data ay inililipat bago ang kanyang paggamit sa isang semiconductor memory ng controller, at pagkatapos ay nagsisimula sa paggalaw alinsunod sa mga tagubilin na na-record sa unang data block (bago sa pagkonekta sa motor na de koryente ay kinakailangan upang malaman ang mga katangian).

Pagkatapos ng pagtuturo pagpapatupad ng sistema ay nagsisimula sa pagbasa ng ikalawang array data. Kung ang bawat kilusan ay binubuo ng isang mayorya ng mga maliliit na hakbang na ito, pagkatapos ay ang pangunahing controller bago ang pangangailangan na i-mount karagdagang kaskad. Karamihan sa mga madalas na ito ay ang function na ginanap sa pamamagitan ng pag-input controller. Ito ay nagpapadala ng data sa ikalawang control loop na may isang tiyak na agwat ng tinukoy system (Arduino). Stepper motor sa kasong ito ay protektado laban sa mga kahilingan Sobra.

Ang ilan sa mga pagtutukoy ng paggamit ng SM

Sasabihin namin sa iyo ang tungkol sa ilan sa mga nuances ng paggamit ng stepper Motors, pati na rin ang magbigay ng isang kahulugan ng mga karaniwang ginagamit na mga tuntunin sa lugar na ito:

- Maliit na pitch anggulo. Tulad ng alam mo, pagkatapos ng bawat pagmamaneho pulse motor rotor ay pinaikot sa ilang tiyak na antas. pitch ay mas mababa, ang mas mataas na maaaring maging agarang bilis. Ito ay mahalaga upang malaman na ang stepper motors ay maaaring na rin ay nagbibigay ng isang napaka-maliit na hakbang. Stepper numero sa kasong ito ay ang bilang ng mga liko sa isang hakbang, at ang halaga na ito ay napakahalaga para sa mga inhinyero. Ito ay kinakalkula gamit ang mga sumusunod na formula:

S = 360 / θS, kung saan S - ang step number, θ - step anggulo (anggulo pag-ikot).

Sa karamihan ng mga kaso, ang stepper motor drive ay maaaring gumanap ng 96, 128 o 132 hakbang sa bawat rebolusyon. Four-phase modelo ay minsan isang pagkakaiba sa 200. Rare species ng precision Motors para sa lamang ng isang turnover ay maaaring gawin kaagad upang 500 o 1000 na mga hakbang. Gayunpaman, para sa mga simpleng mga species ay hindi matamo dahil ang mga ito pag-ikot anggulo ay 90, 45 o 15 °.

- Mataas na precision bilis. Ito ay ang parameter na tumutukoy sa pangkalahatang kalidad ng aparato. Alam mo na na ang gawain ng stepper motor ay nangangailangan sa kanya upang ihinto at i-lock sa isang tiyak na posisyon matapos ang bloke ng data. Of course, ordinaryong mekanika nagsasabi sa amin malinaw na dahil sa pagkawalang-galaw, alitan pwersa at iba pang mga kadahilanan ay maaaring ang lahat ng mga uri ng mga deviations mula sa mga preset na mga parameter.

Paglaban sa salungat na mga kaganapan

Ang agwat sa pagitan ng rotor at stator ngipin ay palaging isang minimum na upang madagdagan ang tigas ng pagkapirmi. Ang tunay na pagpoposisyon ng katumpakan ay depende sa mga katangian ng ang inverter lamang, pati na iba pang mga kadahilanan ng ito ay apektado sa isang mas mas mababang antas.

At ngayon ay kailangan mong isaalang-alang ng isang bilang ng mga mahalagang mga tampok at konsepto, gaya ng maximum static sandali, ang mga probisyon ng ang "patay" rotor at pagpoposisyon ng katumpakan ng lahat ng mga probisyon. Upang matukoy ang mga tuntunin sa itaas, mayroong dalawang agad na tinanggap karaniwang konsepto.

Maximum static na epekto

Bilang na namin ang sinabi, ito ay may lamang ng dalawang mga posisyon:

• Napananatili. Ito ang maximum na epekto na maaaring theoretically ay inilapat sa katawan ng poste ng stepper motor ay naka-excited nang walang nagiging sanhi ng paggalaw.
• Ang pag-aayos. Alinsunod dito, ito rin ang maximum na static na epekto na maaaring theoretically ilapat sa mga di-nagaganyak motor baras nang walang nagiging sanhi ng karagdagang pag-ikot.

Ang may hawak na metalikang kuwintas ay mas mataas, mas mababa ang posibilidad ng paglitaw ng mga error sa pagpoposisyon na dulot ng hindi nahuhulaang load (tinanggihan capacitors para sa electric Motors, halimbawa). Buong pag-aayos punto ay posible lamang sa mga modelo ng engine na gumagamit ng permanenteng magneto.

"Dead" rotor posisyon

May mga lamang tatlong mga posisyon kung saan ang rotor tumitigil ganap:

• Ang punto ng balanse posisyon. Nagmumula ito sa isang kumpletong stop ng nagaganyak stepper motor.
• Pagkapirmi. Gayundin, ang isang estado na kung saan ang rotor tumitigil. Ngunit ang term na ito ay ginagamit lamang para sa mga engine na magkaroon ng isang permanenteng magnet disenyo.
• Sa modernong mga modelo ng stepper Motors na matugunan ang lahat ng mga pamantayan ng kapaligiran at enerhiya seguridad, kapag ang rotor ay huminto ganap na de-energized at paliko-likong.

Tungkol sa pagpoposisyon ng katumpakan

Sa wakas, sabihin makipag-usap tungkol sa mga pinaka-mahalagang konsepto. Ito ay tungkol sa nagpoposisyon ng katumpakan. Maaari mong hulaan kung gaano kahalaga ito ay kapag operating kumplikadong pang-industriya na kagamitan. Mayroong dalawang mahahalagang salitang ito:

• Error angular posisyon. Ito ay tinukoy bilang ang positibo o negatibong pag-alis mula sa mga karaniwang angular estado, na kung saan ay madalas na nakikita sa mga kaso ng transfer ng rotor mula sa isang posisyon sa isa pa. Bilang isang panuntunan, sisihin ang pagkawalang-galaw at masamang agpang bahagi.
• pagpoposisyon ng katumpakan. Ito ay ang pinakamataas na halaga ng angular posisyon ng rotor ng mga error na nangyari sa panahon ng buong panahon ng stepping paggalaw.

Mahalaga! Matatagpuan ang impormasyong regulatory para sa bawat kategorya ng stepper Motors ay maaaring maging parehong sa opisyal na pahina ng kanilang mga producer, pati na rin mula sa reference papeles na nanggagaling sa ganitong uri ng mga produkto. Karaniwan, ang mga error na halaga ay nasa hanay ng mga mula sa 0.08 na -0,03 °. Sa madaling sabi, ang pagpoposisyon ng katumpakan ay kinakalkula bilang ang kabuuan ng dalawang numero: 0,08 ° + 0,03 ° = 0,11 °.

Kaya, ang stepping motor, kung saan namin ilarawan ang mga nagtatrabaho prinsipyo ay tumutukoy sa isang high-precision equipment.

Ang isang mataas na ratio ng electromagnetic sandali upang sandali ng pagkawalang-galaw

Bilang ka na kinakatawan, sa pamamagitan ng isang stepper motor ay kinakailangan sa lalong madaling panahon upang simulan ang paglipat kaagad pagkatapos ng resibo ng controller ng pulse control. Dapat ito ay mas mabilis na huminto, pagkakaroon ng isang mataas na pagpoposisyon ng katumpakan. Kung sa panahon ng kilusan control pulso sequence ay interrupted, ang motor ay itigil upang mapatakbo sa posisyon na tinutukoy ng mga huling tibok.

Dapat din itong makitid ang isip sa isip na ang electromagnetic metalikang kuwintas na may kaugnayan sa ang mga sandali ng pagkawalang-kilos sa SE dapat na mas mataas kaysa sa maginoo electric Motors.

Stepping-ikot dalas at dalas ng pulses

Dahil ang pag-ikot ng bilis sa SM ay talagang isang bilang ng mga hakbang bawat yunit ng oras sa halip na ang terminong "bilis" sa panitikan ay madalas na posible upang matugunan ang mga kahulugan ng "Stepping speed". Bago pagkonekta ang motor, ang mga nuances dapat-basahin.

Dahil ang karamihan ng stepper motors, ito dalas ay katumbas ng bilang ng kontrol pulses, hindi magulat hindi pangkaraniwang kanyang pagtatalaga sa mga teknikal na handbooks. Mas partikular, para sa naturang engine ay madalas na ang unit Hertz (Hz).

Ito ay mahalaga na maunawaan na ang mga hakbang na tunay na bilis ng motor rotor lumiliko sa anumang kaso hindi pinakita. Eksperto ay naniniwala na walang dahilan na hindi gamitin sa paglalarawan ng stepper motor ay ang parehong bilang ng mga revolutions kada minuto, na kung saan ay ginagamit sa paglalarawan ng mga teknikal na mga katangian ng maginoo motors. Ang ratio sa pagitan ng aktwal na bilis at ang analogue stepper kinakalkula gamit ang mga sumusunod na formula:

n = 60F / S, kung saan n - paikot na bilis, na ipinahayag sa revolutions kada minuto; f - pag-ikot ng dalas hakbang; S - bilang ng mga hakbang.

Sa pamamagitan ng ang paraan, kung paano upang matukoy ang mga kinakailangang mga capacitors para sa electric Motors? Napaka-simpleng! Magkasiya ito dito upang gamitin ang formula:

C = 66 · Pnom

Ito ay hindi mahirap hulaan kung ano ay sinadya sa ilalim Pnom Rated kapangyarihan ng motor sa KW.

Ang pinakasimpleng motor koneksyon diagram EM-178

At ang tatalakayin natin ngayon ang isang simpleng koneksyon ng stepper motor para sa modelo EM-178, na kung saan ay karaniwang ginagamit sa pang-industriya printer.

phase 0	puting controller
phase 1	kahel
phase 2	ikinonekta mo ang stepper motor controller sa red
phase 3	Ito ay nag-uugnay sa ang mga asul na connector
Kabuuan "+" power	brown controller

Kulayan ang trabaho sa isang mas malaking scale lamang ay hindi gagana, dahil may mga milyon-milyong mga iba't-ibang mga modelo, ang mga katangian ng kung saan ay mayroon ng makabuluhang pagkakaiba.

Sa kasalukuyan, iba't-ibang uri ng Motors ng disenyo. Sa artikulong ito kami ay talakayin ang mga pinaka-karaniwang.

jet engine

Ito ay ganitong uri ng mga aparato na karaniwang ginagamit ngayon. Sa katunayan, ito ay halos isang standard na tatlong-phase motor, kung saan may mga anim na stator ngipin. Maglagay lamang, ang bawat dalawang ngipin, tutol sa bawat isa, nabibilang sa parehong phase. Gamit na serial o parallel na koneksyon ng coils.

Na patungkol sa rotor, pagkatapos ito ay lamang ng apat na ngipin. Sa karamihan ng mga kaso, mga tagagawa stator at rotor gawa sa magnetic materyal, ngunit ay kadalasang maaaring natagpuan lamang napakalaking rotors ng maginoo metal. Bagay ay na ang mga sangkap na pumunta sa kanilang paggawa, mayroon lamang isang mahalagang kinakailangan: Dapat silang magbigay ng pinakamahusay na posibleng kondaktibiti ng magnetic field. Ito ay lubos na mahalaga kung isaalang-alang namin ang stepper motor: ang prinsipyo ng trabaho direktang may kinalaman sa lakas ng magnetic field.

Device na may isang permanenteng magnet

Bilang isang rotor isang magneto ng cylindrical hugis ay ginagamit, sa stator mayroong apat na ngipin na may isang indibidwal na paikot-ikot. Upang mas mabigat ang anggulo ng hakbang, sa mga modelo ng mga stepper motors ito ay kinakailangan upang madagdagan ang parehong bilang ng mga pole ng rotor at ang bilang ng mga ngipin sa stator. Gayunpaman, dapat tandaan na ang parehong mga parameter na ito ay may halip mahigpit na pisikal na mga limitasyon. Sa huling talata ng aming artikulo mayroong impormasyon tungkol sa kanilang alternatibong disenyo (bipolar stepping motor), ngunit ang mga naturang mga modelo ay hindi maaaring matagpuan nang madalas.

Tulad ng nasabi na namin, ang mga stepping device na may mga permanenteng magneto ay huminto sa isang mahigpit na taning na posisyon kahit na sa mga kasong ito kapag ang boltahe mula sa windings ay aalisin. Sa kasong ito, ang parehong mekanismo ng pagla-lock na aming tinalakay sa itaas ay na-trigger ang posisyon ng pagkapirmi.

Ang paggamit ng mga permanenteng magnet ay nabigyan ng katwiran mula sa maraming mga punto ng view, ngunit sa parehong oras, ang kanilang aplikasyon ay maaaring humantong kaagad sa maraming mga problema. Una, ang kanilang presyo ay malayo sa abot-kayang. Sa pamamagitan ng ang paraan, kung magkano ang tulad ng isang stepper motor? Ang presyo ng mga modelo na may permanenteng magnet ay lumampas sa 100 libong rubles.

Pangalawa, ang pinakamataas na densidad ng magnetic field ay maaaring hindi masyadong mataas, dahil ang halaga na ito ay limitado sa pamamagitan ng magnetization ng carrier mismo. Kaya, ang medyo murang permanenteng ferrite magnet ay hindi nagpapahintulot sa pagkuha ng higit pa o kulang sa sapat na lakas ng field. At ano ang iba pang mga uri ng electric motors na nagtatrabaho sa prinsipyong ito?

Hybrid installation

May isa pang uri ng stepper motor, na bahagyang gumagamit ng parehong prinsipyo. Gumagana ang mga hybrid na modelo sa parehong reaktibo at magnetic motors.

Ang rotor ay may halos parehong disenyo bilang reactive SHD, ngunit ang windings ay ginawa sa isang bahagyang iba't ibang paraan. Ang katotohanan ay na sa bawat poste ang paliku-liko ay lamang sa isang likaw (tatlong yugto SD). Madaling hulaan na ang dalawang coils ay na-sugat sa apat na-phase na mga modelo. Ang pag-ilid ay isinasagawa ayon sa bifilar scheme. Ang kakaiba ay sa panahon ng paggulo sa mga coils isang magnetic field ng iba't ibang mga polarities ay nilikha (bipolar stepper motor).