Bir aktüatör olarak,adım motorumekatroniğin temel ürünlerinden biridir ve çeşitli otomasyon kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılır. Mikroelektronik ve bilgisayar teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, adım motorlarına olan talep her geçen gün artmakta ve çeşitli ulusal ekonomik alanlarda kullanılmaktadır.
01 Nedir?adım motoru
Adım motoru, elektrik darbelerini doğrudan mekanik harekete dönüştüren bir elektromekanik cihazdır. Motor bobinine uygulanan elektrik darbelerinin sırası, frekansı ve sayısı kontrol edilerek adım motorunun direksiyonu, hızı ve dönüş açısı kontrol edilebilir. Konum algılama özelliğine sahip kapalı devre geri besleme kontrol sistemi kullanılmadan, adım motoru ve ona eşlik eden sürücüden oluşan basit, düşük maliyetli açık devre kontrol sistemi kullanılarak hassas konum ve hız kontrolü sağlanabilir.
02 adım motorutemel yapı ve çalışma prensibi
Temel yapı：
Çalışma prensibi: Step motor sürücüsü, harici kontrol darbesine ve yön sinyaline göre, dahili mantık devresi aracılığıyla, step motor sargılarını belirli bir zamanlama sırasına göre ileri veya geri enerjilendirerek kontrol eder, böylece motor ileri / geri döner veya kilitlenir.
Örnek olarak 1,8 derece iki fazlı adım motorunu ele alalım: her iki sargı da enerjilendirildiğinde ve uyarıldığında, motor çıkış mili sabit olacak ve konumunda kilitlenecektir. Motoru nominal akımda kilitli tutacak maksimum tork, tutma torkudur. Sargılardan birindeki akım yeniden yönlendirilirse, motor belirli bir yönde bir adım (1,8 derece) dönecektir.
Benzer şekilde, diğer sargıdaki akım yön değiştirirse, motor ilkinin zıt yönünde bir adım (1,8 derece) dönecektir. Bobin sargılarından geçen akımlar uyarılmaya sıralı olarak yönlendirildiğinde, motor verilen yönde çok yüksek doğrulukla sürekli bir adımda dönecektir. 1,8 derecelik iki fazlı adım motorunun bir haftalık dönüşü 200 adım alır.
İki fazlı adım motorları iki tip sargıya sahiptir: bipolar ve unipolar. Bipolar motorlar faz başına sadece bir sargı bobinine sahiptir, motorun aynı bobindeki akımın sürekli dönmesi için sıralı değişken uyarma olması gerekir, tahrik devresinin tasarımı sıralı anahtarlama için sekiz elektronik anahtar gerektirir.
Tek kutuplu motorların her fazında zıt kutupluluğa sahip iki sargı bobini bulunur ve motor
aynı fazdaki iki sargı bobinini dönüşümlü olarak enerjilendirerek sürekli döner.
Sürücü devresi yalnızca dört elektronik anahtar gerektirecek şekilde tasarlanmıştır. Bipolar'da
sürüş modunda, motorun çıkış torku, öncekine kıyasla yaklaşık %40 oranında artırılmıştır.
tek kutuplu sürücü modu, her fazın sargı bobinlerinin %100 uyarılmış olması nedeniyledir.
03, Adım motoru yükü
A. Moment yükü (Tf)
Tf = G * r
G: Yük ağırlığı
r: yarıçap
B. Atalet yükü (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12 + R22) / 2 (Kg * cm)
M: Yük kütlesi
R1: Dış halkanın yarıçapı
R2: İç halkanın yarıçapı
dω/dt: Açısal ivme
04, adım motoru hız-tork eğrisi
Hız-tork eğrisi, adım motorunun çıkış karakteristiklerinin önemli bir ifadesidir
motorlar.
A. Adım motorunun çalışma frekans noktası
Adım motorunun belirli bir noktadaki hız değeri.
n = q * Hz / (360 * D)
n: devir/sn
Hz: Frekans değeri
D: Sürücü devresi enterpolasyon değeri
s: adım motoru adım açısı
Örneğin, 1/2 enterpolasyon tahrikli, 1,8° eğim açılı bir adım motoru(yani adım başına 0,9°), 500 Hz çalışma frekansında 1,25 r/s hıza sahiptir.
B. Adım motorunun kendi kendine başlama alanı
Adım motorunun doğrudan çalıştırılıp durdurulabildiği alandır.
C. Sürekli çalışma alanı
Bu alanda, adım motoru doğrudan başlatılamaz veya durdurulamaz. Adım motorlarıBu alan önce kendi kendine başlama alanından geçmeli ve ardından hızlanarak hedefe ulaşmalıdır.çalışma alanı. Benzer şekilde, bu alandaki adım motoru doğrudan frenlenemez,Aksi takdirde adım motorunun adım dışına çıkması kolaydır, önce yavaşlatılması gerekirkendi kendine başlayan alan ve ardından frenleme.
D. Adım motorunun maksimum başlangıç frekansı
Adım motorunun adım çalışmasını kaybetmemesini sağlamak için motor yüksüz durumumaksimum darbe frekansı.
E. Adım motorunun maksimum çalışma frekansı
Motorun bir adım kaybetmeden çalışması için uyarıldığı maksimum darbe frekansıyük altında değilken.
F. Adım motorunun başlangıç torku / çekme torku
Adım motorunun belirli bir darbe frekansında çalışmasını sağlamak ve başlatmak için,Maksimum yük torkunun adımlarını kaybetmek.
G. Adım motoru çalışma torku/çekme torku
Adım motorunun kararlı çalışmasını sağlayan maksimum yük torkuadım kaybı olmadan belirli bir darbe frekansı.
05 Adım motoru hızlanma/yavaşlama hareket kontrolü
Sürekli motorun hız-tork eğrisindeki adım motorunun çalışma frekans noktasıçalışma bölgesi, motorun başlama veya durma hızlanması veya yavaşlaması nasıl kısaltılırböylece motor en iyi hız durumunda daha uzun süre çalışır ve bu sayedeMotorun etkin çalışma süresi çok kritiktir.
Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi, adım motorunun dinamik tork karakteristik eğrisi;düşük hızda yatay düz bir çizgi; yüksek hızda eğri üstel olarak azalırendüktansın etkisinden dolayı.
Adım motorunun yükünün TL olduğunu biliyoruz, F0'dan F1'e hızlanmak istediğimizi varsayalım.En kısa zaman (tr), en kısa zaman tr nasıl hesaplanır?
(1) Normalde, 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. Yüksek hız koşullarında üstel ivmelenme
(1) Normalde
TJ0 = %70Tm0
TJ1 = %70Tm1
TL = %60Tm1
(2)
tr = F4 * [(TJ 0-TL)/(TJ 1-TL)] içinde
(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)
Notlar.
J, yük altında motor rotorunun dönme ataletini gösterir.
q, adım motorunun adım açısı olan her adımın dönüş açısıdır.
tüm sürücünün durumu.
Yavaşlama işleminde, yukarıdaki hızlanma darbesi frekansını tersine çevirmek yeterli olabilir
hesaplanmış.
06 step motor titreşimi ve gürültüsü
Genel olarak, adım motoru yüksüz çalışmada, motor çalışma frekansımotor rotorunun doğal frekansına yakın veya eşitse rezonans meydana gelecektir, ciddiAdım dışı bir fenomen meydana gelir.
Rezonans için çeşitli çözümler:
A. Titreşim bölgesinden kaçının: böylece motorun çalışma frekansı, titreşim bölgesinin dışına çıkmaz.titreşim aralığı
B. Alt bölüm tahrik modunu benimseyin: Titreşimi azaltmak için mikro adım tahrik modunu kullanın
her birinin çözünürlüğünü artırmak için orijinal bir adımı birden fazla adıma bölmek
motor adımı. Bu, motorun faz-akım oranının ayarlanmasıyla elde edilebilir.
Mikrostepleme adım açısının doğruluğunu artırmaz, ancak motorun daha fazla çalışmasını sağlar
düzgün ve daha az gürültüyle. Tork genellikle yarım adımlı çalışma için %15 daha düşüktür
tam adımlı çalışmaya göre %30 daha düşük ve sinüs dalgası akım kontrolüne göre %30 daha düşüktür.
Yayın zamanı: 09-Kas-2022