Bir aktüatör olarak,adım motoruÇeşitli otomasyon kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılan mekatroniğin temel ürünlerinden biridir. Mikroelektronik ve bilgisayar teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, adım motorlarına olan talep her geçen gün artmakta ve bu motorlar 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 yönlendirmesi, hızı ve dönüş açısı kontrol edilebilir. Konum algılamalı kapalı devre geri beslemeli bir kontrol sistemi kullanılmadan, bir adım motoru ve ona eşlik eden sürücüden oluşan basit ve düşük maliyetli bir 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 derecelik iki fazlı bir adım motorunu ele alalım: Her iki sargı da enerjilendirilip uyarıldığında, motor çıkış mili sabit ve sabit konumda olacaktır. Motoru nominal akımda kilitli tutacak maksimum tork, tutma torkudur. Sargılardan birindeki akım yönlendirilirse, motor belirli bir yönde bir adım (1,8 derece) dönecektir.
Benzer şekilde, diğer sargıdaki akım yön değiştirirse, motor ilkinin tersi yönde bir adım (1,8 derece) dönecektir. Bobin sargılarından geçen akımlar sırayla uyarmaya yönlendirildiğinde, motor verilen yönde çok yüksek bir hassasiyetle sürekli bir adımla dönecektir. İki fazlı bir step motorun 1,8 derecelik dönüşü için bir haftalık dönüş 200 adımdır.
İki fazlı adım motorları iki tip sargıya sahiptir: bipolar ve unipolar. Bipolar motorlarda faz başına yalnızca bir sargı bobini bulunur. Motorun sürekli dönmesi için aynı bobindeki akımın sıralı değişken uyartımlı olması gerekir. Sürücü devresinin tasarımı, sıralı anahtarlama için sekiz elektronik anahtar gerektirir.
Tek kutuplu motorlar, her fazda zıt kutupluluğa sahip iki sargı bobinine sahiptir ve motor
Aynı fazdaki iki sargı bobinini dönüşümlü olarak enerjilendirerek sürekli döner.
Sürücü devresi yalnızca dört elektronik anahtar gerektirecek şekilde tasarlanmıştır. Bipolar devrede
Sürüş modunda, motorun çıkış torku, öncekine kıyasla yaklaşık %40 oranında artırılmıştır.
Tek kutuplu sürücü modu, her fazın sargı bobinlerinin %100 uyarılmış olmasıdır.
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 başlatma alanı
Adım motorunun doğrudan çalıştırılıp durdurulabileceği alan.
C. Sürekli çalışma alanı
Bu alanda, adım motoru doğrudan çalıştırılamaz veya durdurulamaz. Adım motorlarıBu alan önce kendi kendine başlama alanından geçmeli ve ardından ulaşmak için hızlandırılmalıdırÇalışma alanı. Benzer şekilde, bu alandaki adım motoru doğrudan frenlenemez.Aksi takdirde adım motorunun adım dışı kalmasına neden olmak kolaydır, önce yavaşlatılması gerekirkendi kendine başlayan alana geçip ardından fren yapıyor.
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 adım kaybetmeden çalışması için uyarıldığı maksimum darbe frekansıyük altında değilken.
F. Adım motoru başlangıç torku / çekme torku
Adım motorunun belirli bir darbe frekansında çalışmasını sağlamak ve çalıştırmak için,maksimum yük torkunun adımlarını kaybediyor.
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 böyleceMotorun etkin çalışma süresi çok kritiktir.
Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, adım motorunun dinamik tork karakteristik eğrisidüşük hızda yatay düz bir çizgi; yüksek hızda eğri üstel olarak azalırendüktansın etkisinden dolayı.
Adım motorunun yükünün TL olduğunu biliyoruz, diyelim ki F0'dan F1'e hızlanmak istiyoruz.en kısa süre (tr), en kısa süre 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 yeterlidir
hesaplanmış.
06 adım motoru titreşimi ve gürültüsü
Genel olarak, adım motoru boşta çalışırken, motor çalışma frekansımotor rotorunun doğal frekansına yakın veya eşitse rezonansa girecektir, ciddi biradım dışı bir fenomen meydana gelir.
Rezonans için çeşitli çözümler:
A. Titreşim bölgesinden kaçının: böylece motorun çalışma frekansı belirtilen aralığın dışına çıkmaz.titreşim aralığı
B. Alt bölüm sürüş modunu benimseyin: Titreşimi azaltmak için mikro adım sürüş modunu kullanın
her birinin çözünürlüğünü artırmak için orijinal adımı birden fazla adıma bölmek
Motor adımı. Bu, motorun faz-akım oranının ayarlanmasıyla elde edilebilir.
Mikro adımlama adım açısının doğruluğunu artırmaz, ancak motorun daha fazla çalışmasını sağlar
pürüzsüz ve daha az gürültülü. Tork, yarım adımlı çalışma için genellikle %15 daha düşüktür
tam adımlı çalışmaya göre %30 daha düşük ve sinüs dalgası akım kontrolü için %30 daha düşüktür.
Gönderim zamanı: 09-11-2022