Stepper motor: wurkje prinsipe grafyk beskriuwing, de eigenskippen

Yn moderne elektryske gebrûk soad ferskate apparaten, guon dêrfan binne ûntwurpen om automate it proses operaasjes. Sa is in stepper motor. It prinsipe fan de wurking fan dit apparaat en it apparaat beskreaun yn it artikel.

Wat is it?

Sa neamd electro-meganyske apparaat foar transmitting in kontrôle sinjaal nei it meganyske beweging fan de Rotor. Elke beweging einiget yn in strang foarbeskaaide fixing posysje. It apparaat is in angular of lineêre. It is de muoite wurdich ûnthâlden dat de stepper motor, it prinsipe fan hokker sil ferklearre wurde hjirûnder, is in syngroane apparaat.

Control systemen mei iepen loop (sûnder feedback)

Meast faak, dy apparatuer wurdt regele troch in spesjale elektroanyske sirkwy. It allinne fuorret de AC boarne. Sokke motors wurde faak brûkt yn rûnten dy't nedich frekwinsje kontrôle rotaasje. Dit mijt de needsaak fan djoer en kompleks feedback lus, en motor beskerming is makliker (allinnich hoege te bieden Rapid de-energizing).

Dit prinsipe fan eksploitaasje wurdt brûkt yn systemen mei iepen kommunikaasje. Dêrby moat betocht wurde dat sein circuit (sûnder feedback lus) is heilsum út ekonomysk eachpunt, mar it hat in pear wichtige beheinings.

Sa, rotaasje fan de rotor is relatyf ynstabyl, oscillatory, wêrtroch de rotational frekwinsje en oare skaaimerken fan de moasje yn alle gefallen meie net sa korrekt mooglik, dat se binne yn DC motors mei in feedback lus. Om útwreidzje it tapassingsgebiet fan de stepping motor nedich om te sykjen manieren te ferminderjen Vibration.

systeem konfiguraasje

Om better begripe de struktuer fan 'e stepping motor en syn grûnbegjinsel fan de operaasje, is it mooglik om beskôgje de wurking fan it apparaat ûnder syn kontrôle circuit, dat giet oer 20 jier lyn waard brûkt foar it meitsjen fan Punched kaarten. Foar dit doel, algemien brûkte three- en fjouwer-fase stepper motor. We no beskôgje it skema fan 'e earste operaasje.

Wy hawwe al neamd dat de Rotor motor wurdt draaid troch in foarbeskaaide ôfstân nei oanlieding fan eltse kontrôle Pulse. De wearde fan dizze rotaasje wurdt útdrukt yn graden en hjit in stap. De logika circuit is aktivearre tidens sinjaal winnen, en dan fuortendaliks bepale de goede faze foar it aktivearjen. Dêrnei, stjoert it in sinjaal nei de INVERTER, biswar hjoeddeistige, dy't brûkt wurdt stepper motors. De skaaimerken fan dizze apparatuer nedich it brûken fan ferskillende soarten kontrôle regelings. As regel, de lêsten wurde fêstmakke mien transistors, hoewol't relatyf koartlyn brûkte foar dit doel yntegrearre circuits. Mei syn hege potinsjele output wurdt automatysk winske fase excitation winding (earste, bygelyks). As de mooglikheden wurdt fermindere, der is in automatyske Utskeakelje fan de faze. Sa ymplemintearre motor beskerming.

De fazen oantsjutten mei rangtelwurd nûmers 1, 2, 3, ensfh of troch de letters A, B, C, ensfh De lêste opsje wurdt allinne brûkt yn it gefal fan guon twa-fase motors. Sa, op elk opjûne tiid mar ien faze energized út twa, trije of fjouwer beskikber (ôfhinklik fan it type motor). By it ferklearjen fan de útgongspunten fan de wurking fan sa'n apparaat wurdt it permanint neamd omstannichheid, mar it moat wêze begrepen dat dit circuit is net in perfekte proses kontrôle.

En stap increment

De ienfâldichste opsje is om feed de single pulses út de kontrôle sirkwy. Yn dit gefal, bygelyks, de motor is tagelyk draait dit stasjon te Sprocket gearkomste line op in ôfstân foarút. Dêrby moat betocht wurde dat it tapassen massive meganisme foarút mar ien stap fierder exacerbated it probleem fan trilling, en in grutte inertia makket himsels fielde.

Yn sokke gefallen folle mear ferantwurde om te brûken op in stepping motor, dat kin yn ien driuwende Pulse om ferskate bewegings. Ek net sear te brûken in stjer mei in boete tosk kam. Troch de wei, elk sa'n beweging hjit increment.

Yn de beskreaune gefallen, wy increment is gelyk oan ien en ferskate stappen, resp. Nei eltse syklus, de motor op elts momint halte, dan alles wurdt werhelle op 'e nij. Dit hjit Ferbining ferkear en Ferbining kontrôle, resp.

As eltse beweging wurdt dien yn in pear stappen (lykas sein hjirboppe), de Rotor trillingen kin net wêze. As de iene-stap beweging, oscillations hawwe quenching mei in spesjale elektroanyske apparaat. Algemien Stepper motors (de skaaimerken fan dêr't wy binne deroer) binne hege technology apparaten foar harren wurk freget in soad komplekse elektroanysk "stuffing".

Totale kontrôle prinsipe

Foar ien increment fan it oantal stappen oer de fjouwer parochys yn guon produksje rigels, montage linen. Wannear't gegevens út de opslach apparaat (de ynterne flash ûnthâld, kompjûter hurde skiif) wurdt stjoerd oan de controller, se wurde útfierd blok fan blok. Elts fan harren befettet in fêst tal fan symboalen (32, 48 of 64), en yn ferskate systemen en yn ferskillende opdracht apparaat dit sifer kin serieus ferskille.

Net ferrassend, basearre op zelfgemaakte microcomputer Arduino wurden gewoan yn de ôfrûne jierren. In stepper motor is ideaal yn dizze ûntwerp, want yn sa'n bonded kin biede sawol as oandriuwing systeem foar boartersguod, en foar frijwat yngewikkeld yndustriële apparatuer.

In data blok wurdt oerdroegen foarôfgeand oan syn brûken yn in semiconductor oantinken oan 'e controller, en dan begjint de beweging yn oerienstimming mei ynstruksjes dy't binne fêstlein yn de earste data block (foardat it ferbinen fan de elektryske motor is nedich om út te sykjen dizze eigenskippen).

Nei de ynstruksje útfiering systeem begjint lêzen de twadde gegevens array. As elke beweging bestiet út in mearfâldichheid fan lytse stappen, dan de wichtichste controller foardat de needsaak om te mount ekstra cascade. Meast faak it is de funksje útfierd troch de ynbring Controller. It stjoert gegevens nei de twadde kontrôle lus mei in bepaalde ynterfal oantsjutte systeem (Arduino). Stepper motor yn dit gefal wurdt beskerme tsjin overload fersiken.

Guon fan 'e specifics fan it brûken fan SM

Wy fertelle jo oer guon fan de nuânses fan it gebrûk stepper motors, likegoed as jouwe in definysje fan algemien brûkte termen yn dit gebiet:

- Lytse pitch hoek. Sa't jo witte, neidat elke driuwende Pulse motor Rotor wurdt draaid op in beskate graad. It fjild is minder, de hegere kin wêze de neiste snelheid. It is wichtich om te witten dat de stepper motors kinne wol in hiel lyts stap. Stepper getal yn dit gefal is it tal bochten yn ien stap, en dizze wearde is tige wichtich foar yngenieurs. It wurdt berekkene mei help fan de folgjende formule:

S = 360 / θS, dêr't S - de stap nûmer, θ - stap angle (rotaasje hoek).

Yn de measte gefallen, it stepper motor drive kin útfiere 96, 128 of 132 stappen per revolúsje. Fjouwer-fase model is soms in ferskil yn 200. Rare soarten fan precision motors foar mar ien omset kin dien wurde fuortendaliks nei 500 of 1000 stappen. Lykwols, foar ienfâldige soarten is bûten berik omdat se rotation hoek is 90, 45 of 15 °.

- High presyzje snelheid. It is dit parameter bepaalt de totale kwaliteit fan it apparaat. Jo al witte dat it wurk fan 'e stepper motor freget him ophâlde en slot op in beskate posysje nei de gegevens blok. Fansels, gewoane mechanica fertelt ús dúdlik dat fanwege inertia, wriuwing krêften en oare faktoaren kinne allerhanne ôfwikingen fan de ynstelde parameters.

De striid tsjin ûngeunstige events

It gat tusken de rotor en Stator tosken is altyd in minimum te fergrutsjen it rigidity fan fixatie. It tige posisjonearring krektens hinget ôf fan de skaaimerken fan 'e INVERTER allinne, lykas oare faktoaren it is beynfloede oan in folle mindere mjitte.

En no moatte rekken hâlde mei in oantal wichtige skaaimerken en begripen, lykas de maksimale statyske momint, it bepaalde yn 'e "deade" Rotor en posisjonearring krektens fan al dy foarsjennings. Fêst te stellen it boppesteande betingsten, binne der twa fuortendaliks akseptearre mienskiplik konsept.

Maksimum statyske effekt

As wy hawwe al sein, it hat mar twa posysjes:

• Retaining. Dit is it maksimale effekt dat kin teoretysk wurde tapast om de pylk fan 'e stepper motor is al entûsjast sûnder wêrtroch beweging.
• Fixing. Accordingly, is it ek de maksimum statyske effekt dat kin teoretysk wurde tapast om de net-excited motor skacht sûnder wêrtroch fierdere rotaasje.

De holding koppel is heger, wat leger de kâns fan foarkommen fan positioning flaters feroarsake troch ûnfoarsisber load (denied capacitors foar elektryske motors, bygelyks). Folsleine fixing punt is mooglik allinne yn dy modellen fan motoaren dy't brûke permaninte magnets.

"Dea" Rotor posysje

Der binne mar trije plakken dêr't it Rotor hâldt hielendal:

• It lykwicht posysje. It giet om in folsleine stop fan oansleine stepper motor.
• Fixation. Ek, in steat wêryn it Rotor stoppet. Mar dizze term wurdt brûkt allinnich foar dy motoaren dy't in permaninte magneet design.
• Yn moderne modellen fan stepper motors dy't foldogge oan alle noarmen fan miljeu- en enerzjy feiligens, as de Rotor wurdt stoppe hielendal de-energized en slingerjende.

Oer posysjonearring accuracy

As lêste litte wy prate oer de meast wichtige begripen. It giet oer posysjonearring krektens. Jo kinne tink hoe wichtich it is as operating komplekse yndustriële apparatuer. Der binne twa wichtige terms:

• Flater angular posysje. It is definiearre as de posityf of negatyf fertrek út de standert angular steat, dat wurdt faak sjoen yn gefallen fan oerdracht fan it Rotor fan de iene posysje nei it oare. As regel, lekje de inertia en minne montage dielen.
• posysjonearring accuracy. Dat is de maksimale wearde fan it angular posysje fan it Rotor fan flater dy foarkomme yn de hiele perioade fan 'e stepping beweging.

Wichtich! Fine de wet- en regeljouwing ynformaasje foar eltse kategory fan stepper motors kinne sawol op 'e offisjele webside fan de fabrikant en it referinsjepunt dokumintaasje dy mei dit soarte fan produkten. Kenmerkjend is de fout wearde is yn it oanbod fan fan 0,08 oant -0,03 °. Simply set, de posisjonearring accuracy wurdt berekkene as de som fan dy twa figueren: 0,08 ° + 0,03 ° = 0,11 °.

Sa, de stepping motor, dêr't wy beskriuwe de wurkjende prinsipe ferwiist nei in hege-precision apparatuer.

In hege ferhâlding fan de elektromagnetyske momint ta momint fan inertia

As jo al fertsjintwurdigje, troch in stepper motor is fereaske sa gau mooglik te begjinnen mei ferpleatsen fuort nei ûntfangst fan de controller fan de kontrôle pols. It moat wêze as fluch te stopjen, it hawwen fan in hege posysjonearring krektens. As yn beweging kontrôle Pulse folchoarder ûnderbrutsen, de motor sil ophâlde te operearjen yn 'e posysje bepaald troch it lêste pols.

It moat ek droegen wurde foar eagen dat de elektromagnetyske koppel ferbân mei it momint fan inertia yn 'e SE moat wêze folle heger as foar konvinsjonele elektryske motors.

Stepping rotation frekwinsje en frekwinsje fan pulses

Sûnt de rotaasje snelheid yn it SM is eins in oantal stappen per ienheid tiid yn stee fan de term "faasje" yn de literatuer faak mooglik om oan de definysje fan "Stepping snelheid". Foardat it ferbinen fan de motor, dy nuânses moatte-lêze.

Sûnt de mearderheid fan stepper motors, dit frekwinsje is gelyk oan it oantal kontrôle pulses, dogge net ferrast ûngebrûklike syn oantsjutting yn technyske hantliedingen. Mear spesifyk, hwent sokke motors is faak it tastel Hertz (Hz).

It is fan belang om te begripen dat de stap echte snelheid fan de motor Rotor draait yn alle gefallen net keatsen. Eksperts tinke dat der gjin reden net te brûken yn 'e beskriuwing fan' e stepper motor is it selde oantal revolúsjes de minút, dat brûkt wurdt yn 'e beskriuwing fan' e technyske eigenskippen fan de wenstige motors. De ferhâlding tusken de werklike snelheid en syn Analog stepper berekkene mei help fan de folgjende formule:

n = 60f / S, dêr't n - rotational snelheid, útdrukt yn revolúsjes per minuut; f - rotation frequency stappen; S - oantal stappen.

Troch de wei, hoe om te bepalen de fereaske capacitors foar elektryske motors? Hiel simpel! Folstean it hjir te brûken dy formule:

C = 66 · Pnom

It is net dreech om te rieden wat der bedoeld ûnder Pnom Rated macht fan de motor yn kW.

De ienfâldichste motor ferbining diagram EM-178

En wy sille no rekken in ienfâldige ferbining fan it stepper motor foar it model EM-178, dat is algemien brûkt yn yndustriële printers.

faze 0	white controller
faze 1	oranje
faze 2	Jo ferbine de stepper motor controller oan 'e reade
faze 3	It oanslút op de blauwe Connector
Totaal "+" macht	brún controller

Paint wurk op in gruttere skaal gewoan sil net wurkje, omdat der miljoenen fan de ferskate modellen, de skaaimerken dêrfan hawwe wichtige ferskillen.

Op it stuit, ferskate soarten motors fan dit ûntwerp. Yn dit artikel sille wy beprate de meast foarkommende.

jet motoren

It is dit soarte fan apparaten brûkte hjoed. Yn feite is it hast in standert trije-fase motor, dêr't der binne seis Stator tosken. Simply set, elke twa tosken, ferset tsjin inoar, heart ta deselde faze. Brûkte serial of bylâns ferbining fan de Coils.

Oangeande de rotor, dan is it mar fjouwer tosken. Yn de measte gefallen, fabrikanten Stator en Rotor makke fan magnetyske materiaal, mar kin faak te finen inkeld massive rotors fan wenstige metalen. It ding is dat de stoffen dy't geane yn harren fabrikaazje, der is mar ien wichtige eask: hja moatte biede de bêste mooglik conductivity fan it magnetyske fjild. Dat is tige wichtich as wy beskôgje it stepper motor: operaasje direkt ferbân mei de sterkte fan it magnetyske fjild.

Apparaten mei in permaninte magneet

As brûkt Rotor magneet fan silindryske foarm, it Stator ek hat fjouwer tosken mei yndividuele slingerjende. Om sterk ferminderjen it fjild hoek, yn dizze modellen stepper motors moatte wurde ferhege as it oantal Rotor peallen, en it oantal tosken op de Stator. Lykwols, dan moat betocht wurde dat beide fan dizze opsjes binne hiel strang lichaamlike beheinings. Yn de lêste paragraaf fan dit artikel hat ynformaasje oer it alternatyf fan struktuer (Kalman enkelit stepper motor), mar dizze modellen kinne sjoen wurde net sa faak.

Lykas sein, stepping apparaat mei permaninte magnets wurde stoppe yn in strang fêst posysje sels at fuortsmiten fan de slingerjende spanning. Yn dit gefal, dat foarren brocht deselde skutten mechanisme, dat wy besprutsen boppe - de beskoattele posysje.

It brûken fan permaninte magnets wurdt rjochtfeardige yn in protte manieren, mar op 'e selde tiid, harren gebrûk kin liede ta ferskate problemen. Earst, de priis is fier fan betelbere. By the way, hoefolle is in stepper motor? Priis modellen mei permaninte magnets is mear as 100 tûzen roebel.

Twads, de maksimale tichtheid fan it magnetyske fjild kin net te heech, sûnt dizze wearde wurdt beheind troch de magnetization fan 'e drager sels. Sa, relatyf goedkeape permaninte ferrites magnets net tastean te krijen in mear of minder genôch fjild sterkte. En wat der binne soarten elektryske motors wurkje neffens dit prinsipe?

hybride ynstallaasje

Der is in oar type stepper motor, foar in part mei help fan it selde prinsipe. Hybride modellen wurkje mei help fan sawol jet en magnetyske motors.

It Rotor hat hast deselde struktuer as dy fan 'e reaktive stap motor, mar de windings binne makke fan in wat oare sirkwy. It feit dat elke pole winding hat mar ien coil (trije-fase stepper motor). It is net dreech om te rieden, dat yn 'e fjouwer-fase modellen hawwe twa Coils opwûn. Slingerjende wurdt útfierd troch bifilar skema. De funksje is dat in magnetysk fjild fan ferskate polarities (in Kalman enkelit stepper brom) op excitation fan de Coils.