Stepper motor: arbejde princip diagram beskrivelse, karakteristika

I moderne elektrisk brug masser af forskellige indretninger, hvoraf nogle er designet til at automatisere processen operationer. Så er en stepmotor. Princippet for betjeningen af denne enhed og den enhed, der beskrives i artiklen.

Hvad er det?

Såkaldte elektromekanisk indretning til at transmittere et styresignal til mekanisk bevægelse af rotoren. Hver bevægelse slutter i en strengt forudbestemt fastgørelsesposition. Indretningen er en kantet eller lineær. Det er værd at huske, at stepper motor, princippet om der vil blive forklaret nedenfor, er en synkron anordning.

Kontrolsystemer med åben sløjfe (uden feedback)

Oftest er dette udstyr styres af en særlig elektronisk kredsløb. Den lever kun AC kilde. Sådanne motorer anvendes ofte i kredsløb, der kræver frekvensstyring rotation. Dette eliminerer behovet for dyre og komplekse feedback-sløjfe, og motorværn er lettere (behøver kun at yde hurtig de-energigivende).

Dette princip om operation anvendes i systemer med åben kommunikation. Det bør erindres, at nævnte kredsløb (uden feedback loop) er fordelagtig ud fra et økonomisk synspunkt, men det har nogle væsentlige begrænsninger.

Således drejning af rotoren er relativt ustabilt, oscillerende, forårsager rotationsfrekvensen og andre karakteristika for bevægelse i alle omstændigheder må ikke være så korrekt som muligt, som de er i jævnstrømsmotorer med en tilbagekoblingssløjfe. For at udvide omfanget af den stepmotor der kræves for at søge måder at reducere vibrationer.

systemkonfiguration

For bedre at forstå strukturen af stepmotoren og dens virkemåde, er det muligt at betragte driften af indretningen under dens kontrol kredsløb, som er ca. 20 år siden blev anvendt til fremstilling af hulkort. Til dette formål almindeligt anvendte tre- og fire-faset stepmotor. Vi betragter nu den ordning af den første operation.

Vi har allerede nævnt, at motorens rotor roteres ved en forudbestemt afstand ved hver styreimpuls. Værdien af denne rotation er udtrykt i grader og kaldes et trin. Det logiske kredsløb er aktiveret under erhvervelse signal, og derefter straks bestemme den korrekte fase til aktivering. Efter dette, sender den et signal til omformeren, ladestrøm, som anvendes stepmotorer. Kendetegnene for dette udstyr kræver brug af forskellige former for kontrol ordninger. Som regel er de sidstnævnte monteret i offentlige transistorer, selv om relativt nylig anvendt til dette formål integrerede kredsløb. Med sit høje potentielle output automatisk ønskes fase magnetiseringsviklingen (første, for eksempel). Hvis potentialet er reduceret, der er en automatisk deaktivering af fasen. Så implementeret motorbeskyttelse.

Faserne betegnet med ordenstal 1, 2, 3, osv eller ved bogstaverne A, B, C, osv Den sidste mulighed er kun brugt i tilfælde af nogle to-fasede motorer. Således, på et givet tidspunkt kun én fase aktiveres fra to, tre eller fire tilgængelig (afhængigt af motortype). Forklare principperne for driften af en sådan indretning det er permanent nævnte omstændighed, men det skal forstås, at dette kredsløb er ikke en perfekt processtyring.

Og trin tilvækst

Den enkleste løsning er at fodre de enkelte impulser fra styrekredsløbet. I dette tilfælde, for eksempel, at motoren er på én gang vender drevet kædehjul samlebåndet i nogen afstand forude. Det skal bemærkes, at ved anvendelsen massiv mekanisme fremad kun et skridt yderligere forværret problemet med vibrationer, og en betydelig inerti gør sig gældende.

I sådanne tilfælde, meget mere berettiget at anvende en stepmotor, som kan være en enkelt kontrol puls at gøre et par bevægelser. Også gør ikke ondt at bruge en stjerne med en fin tand kam. Af den måde, er hvert sådant bevægelse kaldet tilvækst.

I de beskrevne tilfælde, vi tilvækst lig én og flere trin, hhv. Efter hver cyklus, motoren til enhver tid stoppe, så alt bliver gentaget igen. Dette kaldes trinvis trafik og trinvis kontrol hhv.

Hvis nogen bevægelse sker i et par trin (som nævnt ovenfor), kan rotoren vibrationer ikke være. Når et-trins bevægelse, har svingninger standsning med en særlig elektronisk anordning. Generelt stepper motorer (hvis kendetegn vi overvejer) er højteknologiske enheder for deres arbejde kræver en masse af komplekse elektroniske "fyld".

Princippet Samlet kontrol

For et trin af antallet af trin i de fire sogne i nogle produktionslinjer, samlebånd. Når data fra lagerindretningen (den interne flash-hukommelse, computers harddisk) sendes til styreenheden, udføres de blok for blok. Hver af dem indeholder et fast antal symboler (32, 48 eller 64), og i forskellige systemer og i forskellige opgave anordning dette tal kan alvorligt variere.

Ikke overraskende, er baseret på hjemmelavet mikrocomputer Arduino blevet almindelig i de senere år. Stepper motor i dette design er ideel, da dette bundt du kan justere både som et fremdriftssystem til legetøj, og for ganske komplekst industrielt udstyr.

En datablok overført før dets anvendelse i en halvleder styreenhedens hukommelse, og derefter starter bevægelsen i overensstemmelse med instruktionerne, der er optaget i den første datablok (før tilslutning elektromotoren er påkrævet for at finde ud disse karakteristika).

Efter instruktion udførelse systemet begynder at læse den anden data array. Hvis hver bevægelse består af mange små skridt, foran den vigtigste controller er nødvendigt at montere en ekstra scene. Oftest er den funktion, som input controller. Det sender data til det andet reguleringssløjfe med et vist interval specificeret systemet (Arduino). Stepper motor i dette tilfælde er beskyttet mod overbelastning anmodninger.

Nogle af de særlige træk ved brugen af SM

Vi vil fortælle dig om nogle af nuancerne i brug stepmotorer, samt give en definition af almindeligt anvendte udtryk på dette område:

- Lille stigningsvinkel. Som du ved, efter hver kørsel puls motor roterer rotoren på nogle vis grad. Banen er mindre, jo højere kan være den umiddelbare hastighed. Det er vigtigt at vide, at de stepmotorer vel kan give en meget lille skridt. Stepper nummer i dette tilfælde er det antal omgange i ét trin, og denne værdi er meget vigtigt for ingeniører. Det beregnes efter følgende formel:

S = 360 / θS, hvor S - trinnummeret, θ - trin vinkel (drejningsvinkel).

I de fleste tilfælde kan stepmotoren drevet udføre 96, 128 eller 132 trin pr omdrejning. Fire-fase model er til tider en forskel i 200. Sjældne arter af præcision motorer for kun én omsætningen kan ske umiddelbart til 500 eller 1000 trin. Men for simple arter er uopnåelig fordi de drejningsvinklen er 90, 45 eller 15 °.

- Høj præcision hastighed. Det er denne parameter bestemmer den samlede kvalitet af enheden. Du ved allerede, at arbejdet i den stepmotor kræver ham til at stoppe og lås ved en bestemt position efter datablokken. Selvfølgelig almindelige mekanik fortæller os tydeligt, at på grund af inerti, friktionskræfter og andre faktorer kan alle mulige afvigelser fra de forudindstillede parametre.

Kampen mod bivirkninger

Mellemrummet mellem rotoren og statoren tænder er altid et minimum for at forøge stivheden af fiksering. Den meget positioneringsnøjagtighed afhænger for vekselretteren kun, som andre faktorer den påvirkes i langt mindre grad.

Og nu nødt til at overveje en række vigtige funktioner og begreber, såsom den maksimale statiske øjeblik, at bestemmelserne i de "døde" rotor og positioneringsnøjagtighed af alle disse bestemmelser. For at bestemme de ovennævnte vilkår, er der to straks accepteret fælles koncept.

Maksimal statisk effekt

Som vi allerede har sagt, det har kun to positioner:

• Fastholdelse. Dette er den maksimale effekt, der kan teoretisk anvendes på akslen af stepmotor er allerede spændt uden at forårsage bevægelse.
• Fastsættelse. Følgelig er det også den maksimale statiske virkning, som teoretisk kan anvendes til den ikke-exciterede motoraksel uden at forårsage yderligere drejning.

Holdemomentet er højere, jo lavere er sandsynligheden for forekomst af positioneringsfejl forårsaget af uforudsigelig belastning (nægtet kondensatorer til elektromotorer, for eksempel). Fuld fastgørelsespunkt er kun mulig i de modeller af motorer, der bruger permanente magneter.

"Dead" rotorposition

Der er kun tre positioner, hvor rotoren stopper helt:

• Ligevægtsstillingen. Det kommer til en komplet stop af ophidset stepmotor.
• Fiksering. Også i hvilken rotoren stopper en stat. Men dette udtryk kun benyttes af sådanne motorer, der har en permanent magnet design.
• I moderne modeller af stepmotorer, der opfylder alle standarder for miljø- og energisikkerhed, når rotoren er stoppet helt strømløs og snoede.

Om positioneringsnøjagtighed

Endelig, lad os tale om de vigtigste begreber. Det handler om positionering nøjagtighed. Du kan gætte, hvor vigtigt det er, når der arbejdes kompleks industrielt udstyr. Der er to vigtige begreber:

• Error vinkelposition. Det er defineret som den positive eller negative afvigelse fra standarden kantet tilstand, hvilket ofte ses i tilfælde af overdragelse af rotoren fra en stilling til en anden. Som regel skylden inerti og dårlige tilpassede emner.
• positioneringsnøjagtighed. Dette er den maksimale værdi af vinkelpositionen af rotoren af fejl der opstår i hele perioden af stepbevægelse.

Vigtigt! Find den lovgivningsmæssige oplysninger for hver kategori af stepmotorer kan være både på den officielle side af deres producenter, samt fra referencen, der følger med denne type produkter. Typisk fejlværdien er i området fra 0,08 til -0,03 °. Simpelthen sat, er positioneringsnøjagtigheden beregnet som summen af disse to tal: 0,08 ° + 0,03 ° = 0,11 °.

Således, stepmotoren, som vi beskriver funktionsprincip henviser til et høj-udstyr.

Et højt forhold mellem den elektromagnetiske øjeblik til inertimoment

Som du allerede repræsenterer, af en stepmotor kræves så hurtigt som muligt at begynde at bevæge sig straks efter modtagelsen af controlleren af kontrol puls. Det skal være så hurtig til at stoppe, har en høj positioneringsnøjagtighed. Hvis der under bevægelse styreimpuls sekvens afbrydes, vil motoren ophøre med at fungere i den position, bestemt af den sidste impuls.

Det bør også erindres, at den elektromagnetiske drejningsmoment relateret til inertimomentet i SE bør være meget højere end for konventionelle elektromotorer.

Stepping rotationsfrekvens og hyppigheden af pulser

Da rotationshastigheden i SM er faktisk en række skridt per tidsenhed i stedet for udtrykket "hastighed" i litteraturen ofte muligt at opfylde definitionen af "Stepping hastighed". Før tilslutning af motoren, disse nuancer skal læse.

Da hovedparten af stepmotorer, denne frekvens er lig med antallet af kontrol impulser, ikke blive overrasket usædvanlig sin betegnelse i tekniske håndbøger. Mere specifikt for sådanne motorer er ofte enheden Hertz (Hz).

Det er vigtigt at forstå, at det trin virkelige motorens hastighed Rotoren drejer i hvert fald afspejler ikke. Eksperter mener, at der ikke er nogen grund til ikke at bruge i beskrivelsen af stepmotor er det samme antal omdrejninger i minuttet, som bruges i beskrivelsen af de tekniske karakteristika for konventionelle motorer. Forholdet mellem den faktiske hastighed og dets analoge stepper ved hjælp af følgende formel:

n = 60f / S, hvor n - rotationshastighed udtrykt i omdrejninger per minut; f - frekvens rotation trin; S - antal trin.

Af den måde, hvordan man kan bestemme de nødvendige kondensatorer til elektriske motorer? Meget simpelt! Lad det være nok her at bruge denne formel:

C = 66 · Pnom

Det er ikke svært at gætte, hvad der menes under Pnom Mærkeeffekt af motoren i kW.

Den enkleste motortilslutning diagram EM-178

Og vi vil nu overveje en enkel tilslutning af stepmotor for modellen EM-178, der er almindeligt anvendt i industrielle printere.

fase 0	hvid controller
fase 1	appelsin
fase 2	Du slutter stepmotor controller til den røde
fase 3	Det forbinder til det blå stik
Total "+" power	brun controller

Paint arbejde i større skala vil simpelthen ikke arbejde, fordi der er millioner af de forskellige modeller, hvis kendetegn har betydelige forskelle.

I øjeblikket er forskellige typer af motorer i dette design. I denne artikel vil vi diskutere de mest almindelige.

jetmotorer

Det er denne form for udstyr, der almindeligvis anvendes i dag. Faktisk er det næsten en standard trefaset motor, hvor der er seks statortænder. Kort sagt, hver to tænder, over for hinanden, tilhører samme fase. Brugte serie- eller parallelforbindelse af spolerne.

Med hensyn til rotoren, så er det kun fire tænder. I de fleste tilfælde, producenter statoren og rotoren er fremstillet af magnetisk materiale, men kan ofte findes blot massive rotorer med konventionelle metaller. Sagen er, at de stoffer, der går ind i deres fremstilling, er der kun én vigtig forudsætning: de skal yde den bedst mulige ledningsevne af det magnetiske felt. Dette er yderst vigtigt, hvis vi betragter den stepmotor: operation direkte relateret til styrken af det magnetiske felt.

Enheder med en permanent magnet

Som anvendt rotor magnet med cylindrisk form, statoren har også fire tænder med individuel vikling. Til kraftigt reducere stigningsvinklen, i disse modeller stepmotorer skal øges efterhånden som antallet af rotorpoler, og antallet af tænder på statoren. Imidlertid bør det erindres, at begge disse muligheder er ganske strenge fysiske begrænsninger. I det sidste afsnit i denne artikel har oplysninger om den alternative af struktur (bipolar stepmotor), men disse modeller kan ses ikke så ofte.

Som vi har sagt, og går enhed med permanente magneter er stoppet i et strengt fast position selv når den fjernes fra viklingen spænding. I dette tilfælde er det udløste samme låsemekanisme, som vi diskuteret ovenfor - den låste position.

Brugen af permanente magneter er berettiget på mange måder, men på samme tid, kan deres anvendelse føre til flere problemer. Først, at prisen er langt fra overkommelige. Af den måde, hvor meget er en stepmotor? Pris modeller med permanente magneter er mere end 100 tusind rubler.

For det andet kan den maksimale tæthed af magnetfeltet ikke være for høj, da denne værdi er begrænset af magnetiseringen af selve bæreren. Således behøver relativt billige permanente ferrit magneter ikke muligt at opnå en mere eller mindre tilstrækkelig feltstyrke. Og hvad der er typer af elektromotorer, der arbejder efter dette princip?

hybrid installation

Der er en anden type af stepmotor, dels ved hjælp af det samme princip. Hybrid modeller fungerer ved hjælp af både jet- og magnetiske motorer.

Rotoren har næsten samme struktur som den reaktive stepmotor, men vindingerne er fremstillet af et lidt anderledes kredsløb. Det faktum, at hver pol vikling har kun én spole (trefaset stepmotor). Det er ikke svært at gætte, at i de fire-fasede modeller har to spoler viklet. Winding udføres af bifilar ordning. Funktionen er, at et magnetfelt på forskellige poler (en bipolar stepper motor) upon excitation af spolerne.