step motor kontrolü

Elektrik motorları, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür ve adım motorlarında olduğu gibi, elektrik darbelerinin enerjisini rotorun dönme hareketlerine dönüştürürler. Her darbenin eylemiyle üretilen hareket, yüksek hassasiyetle başlatılır ve tekrarlanır, bu da bilyalı motorları hassas konumlandırma gerektiren cihazlar için verimli tahrikler yapar.

Sabit mıknatıslı kademeli motorlar şunları içerir: sabit mıknatıslı bir rotor, stator sargıları ve bir manyetik çekirdek. Enerji bobinleri gösterildiği gibi manyetik kuzey ve güney kutupları oluşturur. Statorun hareketli manyetik alanı, rotoru her zaman onunla hizalanmaya zorlar. Bu dönen manyetik alan, rotoru döndürmek için stator bobinlerinin seri uyarımı kontrol edilerek ayarlanabilir.

Şekil, iki fazlı bir motor için tipik bir uyarma yönteminin bir diyagramını göstermektedir. A fazında iki stator bobinine enerji verilir ve bu, zıt manyetik kutuplar birbirini çekerken rotorun çekmesine ve kilitlenmesine neden olur.A fazının sargıları kapatıldığında, faz B'nin sargıları açılır, rotor saat yönünde (İngilizce CW - saat yönünde, CCW - saat yönünün tersine) 90 ° döner.

Sonra faz B kapanır ve faz A açılır, ancak kutuplar artık en baştakinin tersidir. Bu, sonraki 90 ° dönüşe yol açar. Daha sonra A fazı kapatılır, B fazı ters polarite ile açılır.Bu adımların tekrarlanması, rotorun 90°'lik artışlarla saat yönünde dönmesine neden olur.

Şekilde gösterilen kademeli kontrol, tek fazlı kontrol olarak adlandırılır. Adımlı kontrolün daha kabul edilebilir bir yolu, şekilde gösterildiği gibi motorun her iki fazının da her zaman açık olduğu ancak birindeki polaritenin değiştiği iki fazlı aktif kontroldür.

Bu kontrol, kademeli motorun rotorunun, manyetik devre çıkıntıları arasında oluşturulan kuzey ve güney kutuplarının merkezinde her adımda hizalanacak şekilde hareket etmesine neden olur. Her iki faz da her zaman açık olduğundan, bu kontrol yöntemi tek aktif fazlı kontrole göre %41,4 daha fazla tork sağlar, ancak iki kat elektrik gücü gerektirir.

yarım adım

Bir kademeli motor ayrıca "yarı kademeli" olabilir, ardından faz geçişi sırasında bir açma aşaması eklenir. Bu, adım açısını yarıya indirir. Örneğin bir step motor, şekilde gösterildiği gibi her bir «yarım adımda» 90° yerine 45° dönüş yapabilir.

Ancak yarım adım modu, iki aktif fazlı adım kontrolüne kıyasla %15-30'luk bir tork kaybı sağlar, çünkü sargılardan biri adımın yarısı boyunca aktif değildir ve bu sonuçta elektromanyetik kuvvet kaybına yol açar. rotor, yani net tork kaybı.

çift ​​kutuplu bobin

İki fazlı kademeli kontrol, iki kutuplu bir stator sargısının varlığını varsayar. Her fazın kendi bobini vardır ve bobinler üzerinden akım tersine çevrildiğinde elektromanyetik polariteler de değişir. İlk aşama tipiktir iki fazlı sürücü şekilde gösterilmiştir. Kontrol şeması tabloda gösterilmiştir. Bobinlerden geçen akımın yönünü değiştirerek fazlardaki manyetik polariteyi değiştirmenin ne kadar basit bir şekilde mümkün olduğu görülebilir.

Tek kutuplu bobin

Bir diğer tipik bobin tipi ise unipolar bobindir.Burada bobinler ikiye ayrılır ve bobinin bir kısmına enerji verildiğinde kuzey kutbu, diğer kısmına enerji verildiğinde ise güney kutbu oluşur. Bu çözüme tek kutuplu bobin denir, çünkü akımdan sorumlu elektriksel kutup asla değişmez. Kontrol aşamaları şekilde gösterilmiştir.

Bu tasarım, daha basit bir elektronik bloğun kullanılmasına izin verir. Bununla birlikte, iki kutuplu bir bobine kıyasla torkun neredeyse %30'u burada kaybolur çünkü bobinler telin yarısı iki kutuplu bir bobin olarak bulunur.

Diğer eğim açıları

Daha küçük adım açıları elde etmek için, hem rotor hem de stator üzerinde daha fazla sayıda kutba sahip olmak gerekir. 7.5° rotorun 12 kutup çifti ve stator manyetik çekirdeğinin 12 çıkıntısı vardır. İki bobin kulağı ve iki bobin.

Bu, her 7,5°'lik adım için 48 kutup verir. Şekilde 4 kutuplu pabuçları kesit olarak görebilirsiniz. Büyük yer değiştirmeler elde etmek için adımları birleştirmek elbette mümkündür, örneğin 7,5°'lik altı adım, 45°'lik bir rotor dönüşü ile sonuçlanacaktır.

Kesinlik

Adım motorlarının doğruluğu adım başına %6-7'dir (biriktirme olmadan). 7,5° adımlı bir kademeli motor, halihazırda kaç adım atılmış olursa olsun, her zaman teorik olarak tahmin edilen konumun 0,5° içinde olacaktır. Mekanik olarak her 360°'de bir adım adım tekrarlandığı için hata birikmez. Yüksüz durumda, stator ve rotor kutuplarının birbirine göre fiziksel konumu her zaman aynı olacaktır.

Rezonans

Kademeli motorlar yay ağırlığı benzeri sistemler oldukları için kendi rezonans frekanslarına sahiptirler. Ritim, motorun doğal rezonans frekansı ile aynı olduğunda, motor tarafından üretilen gürültü duyulabilir ve titreşim güçlendirilir.

Rezonans noktası, motor uygulamasına ve yüküne bağlıdır, ancak genellikle rezonans frekansı saniyede 70 ila 120 adım aralığındadır. En kötü durumda, motor rezonansa girerse kontrol doğruluğunu kaybeder.

Sistem rezonans problemlerinden kaçınmanın kolay bir yolu, ritmi rezonans noktasından uzağa değiştirmektir. Yarım veya mikro adım modunda, hız arttıkça rezonans noktası terk edildiğinden rezonans sorunu azalır.

tork

Bir kademeli motorun torku, adım hızının, stator sargı akımının, motor tipinin bir fonksiyonudur. Belirli bir kademeli motorun gücü de bu üç faktörle ilgilidir.Bir kademeli motorun torku, sürtünme torku ile atalet torkunun toplamıdır.

Santimetre başına gram cinsinden sürtünme torku, belirli bir gram ağırlığındaki bir yükü 1 cm uzunluğunda bir manivela kolu ile hareket ettirmek için gereken kuvvettir.Motorun adım hızı arttıkça, motordaki geri EMF'nin not edilmesi önemlidir. , yani motor tarafından üretilen voltaj artar. Bu, stator sargılarındaki akımı sınırlar ve torku azaltır.