Kontrol ng stepper motor

Ang mga de-koryenteng motor ay nagko-convert ng elektrikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya, at para sa mga stepper motors, sila ay nagko-convert ng enerhiya ng mga electrical impulses sa mga rotary na paggalaw ng rotor. Ang paggalaw na nabuo ng pagkilos ng bawat pulso ay sinisimulan at inuulit nang may mataas na katumpakan, na ginagawang mahusay ang mga motor ng bola para sa mga device na nangangailangan ng tumpak na pagpoposisyon.

Ang mga permanenteng magnet stepper motor ay kinabibilangan ng: isang permanenteng magnet rotor, stator windings at isang magnetic core. Ang energy coils ay lumilikha ng magnetic north at south pole gaya ng ipinapakita. Pinipilit ng gumagalaw na magnetic field ng stator ang rotor na ihanay dito sa lahat ng oras. Ang umiikot na magnetic field na ito ay maaaring ibagay sa pamamagitan ng pagkontrol sa serye ng paggulo ng stator coils upang iikot ang rotor.

Ang figure ay nagpapakita ng isang diagram ng isang tipikal na paraan ng paggulo para sa isang dalawang-phase na motor. Sa phase A ang dalawang stator coils ay pinalakas at ito ay nagiging sanhi ng rotor upang makaakit at nakakandado habang ang magkasalungat na magnetic pole ay umaakit sa isa't isa.Kapag ang windings ng phase A ay naka-off, ang windings ng phase B ay naka-on, ang rotor ay umiikot clockwise (English CW — clockwise, CCW — counterclockwise) 90 °.

Pagkatapos ay ang phase B ay naka-off at ang phase A ay naka-on, ngunit ang mga pole ay kabaligtaran na ngayon sa kung ano ang mga ito sa pinakadulo simula. Ito ay humahantong sa susunod na 90 ° na pagliko. Pagkatapos ay ini-off ang Phase A, naka-on ang phase B na may reverse polarity. Ang pag-uulit sa mga hakbang na ito ay magiging sanhi ng pag-ikot ng rotor sa clockwise sa 90° na mga pagtaas.

Ang stepwise control na ipinapakita sa figure ay tinatawag na single-phase control. Ang isang mas katanggap-tanggap na paraan ng stepping control ay two-phase active control, kung saan ang parehong mga phase ng motor ay palaging naka-on, ngunit ang polarity sa isa sa mga ito ay nagbabago, tulad ng ipinapakita sa figure.

Ang kontrol na ito ay nagiging sanhi ng paggalaw ng rotor ng stepper motor upang ito ay nakahanay sa bawat hakbang sa gitna ng nabuong north at south pole, sa pagitan ng magnetic circuit protrusions. Dahil ang parehong mga phase ay palaging naka-on, ang paraan ng kontrol na ito ay nagbibigay ng 41.4% na higit na torque kaysa sa kontrol na may isang aktibong yugto, ngunit nangangailangan ng dalawang beses ang lakas ng kuryente.

Kalahating hakbang

Ang isang stepper motor ay maaari ding "semi-stepped", pagkatapos ay isang tripping stage ay idinagdag sa panahon ng phase transition. Pinutol nito ang anggulo ng pitch sa kalahati. Halimbawa, sa halip na 90 °, ang isang stepper motor ay maaaring gumawa ng 45 ° na pag-ikot sa bawat «kalahating hakbang», tulad ng ipinapakita sa figure.

Ngunit ang half step mode ay nagpapakilala ng torque loss na 15-30%, kumpara sa step control na may dalawang aktibong phase, dahil ang isa sa mga windings ay hindi aktibo sa kalahati ng hakbang at ito sa huli ay humahantong sa pagkawala ng electromagnetic force , na kumikilos sa ang rotor, ibig sabihin, netong pagkawala ng metalikang kuwintas.

Bipolar coil

Ipinapalagay ng two-phase step control ang pagkakaroon ng two-pole stator winding. Ang bawat yugto ay may sariling likid, at kapag ang kasalukuyang ay nababaligtad sa pamamagitan ng mga likid, nagbabago rin ang mga electromagnetic polarities. Ang paunang yugto ay tipikal dalawang-phase na driver ipinapakita sa figure. Ang control scheme ay ipinapakita sa talahanayan. Ito ay makikita kung gaano kasimple sa pamamagitan ng pagbabago ng direksyon ng kasalukuyang sa pamamagitan ng mga coils posible na baguhin ang magnetic polarity sa mga phase.

Single pole coil

Ang isa pang tipikal na uri ng coil ay isang unipolar coil. Dito ang mga coils ay nahahati sa dalawang bahagi at kapag ang isang bahagi ng coil ay na-energize, isang north pole ang nalilikha, kapag ang kabilang bahagi ay na-energize, isang south pole ang nalilikha. Ang solusyon na ito ay tinatawag na unipolar coil dahil ang electrical polarity na responsable para sa kasalukuyang ay hindi nagbabago. Ang mga yugto ng kontrol ay ipinapakita sa figure.

Ang disenyong ito ay nagbibigay-daan sa isang mas simpleng elektronikong bloke na magamit. Gayunpaman, halos 30% ng metalikang kuwintas ay nawala dito kumpara sa isang bipolar coil dahil ang mga coils ay may kalahati ng wire bilang isang bipolar coil.

Iba pang mga anggulo ng pagtabingi

Upang makakuha ng mas maliit na mga anggulo ng pitch, kinakailangan na magkaroon ng mas malaking bilang ng mga pole sa parehong rotor at stator. Ang 7.5° rotor ay may 12 pole pairs at ang stator magnetic core ay may 12 protrusions. Dalawang bobbin ears at dalawang coils.

Nagbibigay ito ng 48 pole para sa bawat hakbang na 7.5°. Sa figure makikita mo ang 4-pole lugs sa seksyon. Siyempre, posible na pagsamahin ang mga hakbang upang makamit ang malalaking displacement, halimbawa, anim na hakbang na 7.5° ang magreresulta sa pag-ikot ng rotor na 45°.

Katumpakan

Ang katumpakan ng mga stepper motor ay 6-7% bawat hakbang (nang walang akumulasyon). Ang isang stepper motor na may 7.5° na hakbang ay palaging nasa loob ng 0.5° ng theoretically predicted na posisyon, gaano man karaming hakbang ang nagawa na. Ang error ay hindi maiipon dahil mekanikal bawat 360 ° ay paulit-ulit na hakbang-hakbang. Nang walang load, ang pisikal na posisyon ng stator at rotor pole na may kaugnayan sa isa't isa ay magiging pareho sa lahat ng oras.

Resonance

Ang mga stepper motor ay may sariling resonant frequency dahil ang mga ito ay spring weight tulad ng mga system. Kapag ang ritmo ay pareho sa natural na resonance frequency ng motor, ang ingay na nabuo ng motor ay maririnig at ang vibration ay pinalakas.

Ang resonance point ay depende sa motor application, ang load nito, ngunit sa pangkalahatan ang resonance frequency ay umaabot mula 70 hanggang 120 steps per second. Sa pinakamasamang kaso, mawawalan ng katumpakan ng kontrol ang motor kung mapupunta ito sa resonance.

Ang isang madaling paraan upang maiwasan ang mga problema sa resonance ng system ay upang baguhin ang ritmo palayo sa resonance point. Sa half- o micro-step mode, ang problema sa resonance ay nababawasan dahil ang resonance point ay inabandona habang tumataas ang bilis.

Torque

Ang metalikang kuwintas ng isang stepper motor ay isang function ng: bilis ng hakbang, stator winding current, uri ng motor. Ang kapangyarihan ng isang partikular na stepper motor ay nauugnay din sa tatlong salik na ito.Ang metalikang kuwintas ng isang stepper motor ay ang kabuuan ng frictional torque at ang inertial torque.

Ang frictional torque sa gramo bawat sentimetro ay ang puwersa na kinakailangan upang ilipat ang isang load na tumitimbang ng isang tiyak na bilang ng mga gramo na may isang braso ng lever na 1 cm ang haba. Mahalagang tandaan na habang tumataas ang bilis ng hakbang ng motor, ang likod na EMF sa motor , iyon ay, ang boltahe na nabuo ng motor ay tumataas. Nililimitahan nito ang kasalukuyang sa windings ng stator at binabawasan ang torque.