Động cơ bước: làm việc nguyên tắc mô tả biểu đồ, các đặc điểm

Trong rất nhiều sử dụng điện hiện đại của các thiết bị khác nhau, một số trong đó được thiết kế để tự động hóa các quá trình hoạt động. Vì vậy, là một động cơ bước. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị này và các thiết bị được mô tả trong bài viết.

nó là gì?

Vì vậy, gọi là thiết bị cơ điện dùng để truyền tín hiệu điều khiển để các chuyển động cơ học của rotor. Mỗi phong trào kết thúc ở một vị trí cố định được xác định trước nghiêm ngặt. Thiết bị này là một góc hoặc tuyến tính. Điều đáng ghi nhớ rằng stepper motor, nguyên tắc này sẽ được giải thích dưới đây, là một thiết bị đồng bộ.

hệ thống điều khiển với vòng lặp mở (không có thông tin phản hồi)

Thông thường, thiết bị này được điều khiển bởi một mạch điện tử đặc biệt. Nó chỉ nguồn cấp dữ liệu nguồn AC. động cơ như vậy thường được sử dụng trong các mạch đòi hỏi luân chuyển kiểm soát tần số. Điều này tránh sự cần thiết của vòng phản hồi tốn kém và phức tạp, và bảo vệ động cơ là dễ dàng hơn (chỉ cần cung cấp nhanh chóng de-cung cấp năng lượng).

Nguyên tắc này hoạt động được sử dụng trong các hệ thống với giao tiếp cởi mở. Nên nhớ rằng nói mạch (không có vòng lặp phản hồi) là có lợi từ một quan điểm kinh tế, nhưng nó có một số hạn chế đáng kể.

Như vậy, vòng quay của rotor là tương đối ổn định, dao động, làm cho tần số quay và các đặc điểm khác của sự chuyển động trong mọi trường hợp có thể không được như đúng càng tốt, mà họ đang có trong DC động cơ với một vòng lặp thông tin phản hồi. Để mở rộng phạm vi của động cơ bước cần thiết để tìm mọi cách để giảm độ rung.

cấu hình hệ thống

Để hiểu rõ hơn về cấu trúc của động cơ bước và nguyên tắc hoạt động của nó, người ta có thể xem xét các hoạt động của thiết bị theo mạch điều khiển của nó, đó là khoảng 20 năm trước đây đã được sử dụng để sản xuất thẻ đục lỗ. Với mục đích này, thường được sử dụng động cơ bước ba và bốn giai đoạn. Bây giờ chúng ta xem xét các kế hoạch của hoạt động đầu tiên.

Chúng tôi đã đề cập rằng rotor động cơ được quay ở một khoảng cách định trước để đáp ứng với mỗi xung điều khiển. Giá trị của xoay này được thể hiện ở các mức độ và được gọi là một bước tiến. Các mạch logic được kích hoạt trong quá trình thu tín hiệu, và sau đó ngay lập tức xác định giai đoạn đúng để kích hoạt. Sau đó, nó sẽ gửi một tín hiệu đến bộ biến tần, phí hiện hành, được sử dụng động cơ bước. Các đặc tính của thiết bị này đòi hỏi việc sử dụng các loại khác nhau của các chương trình kiểm soát. Như một quy luật, sau này được gắn trong các transistor thông thường, mặc dù tương đối gần đây sử dụng cho mục đích này tích hợp mạch. Với sản lượng tiềm năng của nó được tự động mong muốn giai đoạn kích thích quanh co (đầu tiên, ví dụ). Nếu khả năng bị giảm, có một vô hiệu hóa tự động của các giai đoạn. Vì vậy, thực hiện bảo vệ động cơ.

Các giai đoạn biểu hiện bằng số thứ tự 1, 2, 3, vv hoặc bằng các chữ cái A, B, C, vv Tùy chọn cuối cùng chỉ được sử dụng trong trường hợp của một số động cơ hai giai đoạn. Do đó, bất cứ lúc nào chỉ có một giai đoạn tràn đầy sinh lực từ hai, ba hoặc bốn sẵn (tùy thuộc vào loại động cơ). Trong việc giải thích các nguyên tắc hoạt động của một thiết bị như vậy nó được đề cập vĩnh viễn hoàn cảnh, nhưng nó phải được hiểu rằng mạch này không phải là một điều khiển quá trình hoàn hảo.

Và tăng bước

Các tùy chọn đơn giản nhất là để nuôi xung duy nhất từ mạch điều khiển. Trong trường hợp này, ví dụ, động cơ là cùng một lúc biến các dây chuyền lắp ráp ổ đĩa xích tại một số khoảng cách phía trước. Cần lưu ý rằng khi áp dụng cơ chế đồ sộ về phía trước chỉ có một bước xa hơn làm trầm trọng thêm vấn đề rung động, và một quán tính đáng kể làm cho bản thân cảm thấy.

Trong trường hợp này nhiều hơn nữa hợp lý để sử dụng một động cơ bước, có thể trong một xung lái xe để thực hiện một số động tác. Cũng không làm tổn thương để sử dụng một ngôi sao với một chiếc lược răng tốt. Bằng cách này, mỗi lần đi như vậy được gọi là tăng.

Trong các trường hợp được mô tả, chúng tôi tăng tương đương với một và vài bước, tương ứng. Sau mỗi chu kỳ, động cơ tại bất kỳ thời gian dừng, sau đó tất cả mọi thứ được lặp lại một lần nữa. Đây được gọi là giao thông gia tăng và kiểm soát gia tăng, tương ứng.

Nếu bất kỳ chuyển động được thực hiện trong một vài bước (như đã đề cập ở trên), các rung động rotor không thể được. Khi phong trào một bước, dao động đã dập tắt với một thiết bị điện tử đặc biệt. động cơ nói chung bước (các đặc điểm mà chúng ta đang xem xét) là các thiết bị công nghệ cao đối với công việc của họ đòi hỏi rất nhiều phức tạp "nhồi nhét" điện tử.

nguyên tắc kiểm soát tổng thể

Đối với một tăng của số lượng các bước trong bốn giáo xứ trong một số dây chuyền sản xuất, dây chuyền lắp ráp. Khi dữ liệu từ thiết bị lưu trữ (bộ nhớ flash, ổ cứng máy tính của) được gửi tới bộ điều khiển, họ đang tiến hành từng khối. Mỗi trong số họ có chứa một số cố định của các biểu tượng (32, 48 hoặc 64), và trong các hệ thống khác nhau và trong thiết bị phân định khác con số này có thể nghiêm trọng khác nhau.

Không ngạc nhiên, dựa trên máy tính siêu nhỏ tự chế Arduino trở nên phổ biến trong những năm gần đây. Một động cơ bước là lý tưởng trong thiết kế này, bởi vì trong đó một ngoại quan có thể chứa cả hai như là một hệ thống động cơ đẩy cho đồ chơi, và cho các thiết bị công nghiệp khá phức tạp.

Một khối dữ liệu được chuyển giao trước khi sử dụng nó trong một bộ nhớ bán dẫn của bộ điều khiển, và sau đó bắt đầu phong trào theo hướng dẫn đã được ghi lại trong khối dữ liệu đầu tiên (trước khi kết nối các mô-tơ điện là cần thiết để tìm hiểu những đặc điểm này).

Sau khi hệ thống thực hiện chỉ thị bắt đầu đọc các mảng dữ liệu thứ hai. Nếu mỗi phong trào bao gồm một đa số bước nhỏ, sau đó bộ điều khiển chính trước khi cần phải gắn thêm tầng. Thông thường nó là chức năng được thực hiện bởi bộ điều khiển đầu vào. Nó sẽ gửi dữ liệu đến các vòng kiểm soát thứ hai với một hệ thống quy định khoảng thời gian nhất định (Arduino). động cơ bước trong trường hợp này được bảo vệ chống lại các yêu cầu quá tải.

Một số chi tiết cụ thể về việc sử dụng SM

Chúng tôi sẽ cho bạn biết về một số các sắc thái của việc sử dụng động cơ stepper, cũng như đưa ra một định nghĩa các thuật ngữ thường được sử dụng trong lĩnh vực này:

- góc sân nhỏ. Như bạn đã biết, sau mỗi lần lái xe rotor động cơ xung được quay tại một số mức độ nhất định. Sân là ít hơn, cao hơn có thể là tốc độ ngay lập tức. Điều quan trọng là phải biết rằng động cơ bước cũng có thể cung cấp một bước rất nhỏ. số bước trong trường hợp này là số lượt trong một bước, và giá trị này là rất quan trọng cho các kỹ sư. Nó được tính bằng công thức sau:

S = 360 / θS, trong đó S - số bước, θ - góc bước (góc xoay).

Trong hầu hết các trường hợp, ổ đĩa động cơ bước có thể thực hiện 96, 128 hoặc 132 bước mỗi cuộc cách mạng. mô hình bốn giai đoạn là đôi khi sự khác biệt trong 200. loài hiếm của động cơ chính xác cho chỉ có một doanh thu có thể được thực hiện ngay lập tức đến 500 hoặc 1000 bước. Tuy nhiên, đối với các loài đơn giản là không thể đạt vì họ góc quay là 90, 45 hoặc 15 °.

- Tốc độ chính xác cao. Đó là tham số này xác định chất lượng tổng thể của thiết bị. Bạn đã biết rằng công việc của động cơ bước yêu cầu ông phải dừng lại và nhốt ở một vị trí nhất định sau khi các khối dữ liệu. Tất nhiên, cơ học thông thường cho chúng ta biết rõ rằng do quán tính, lực ma sát và các yếu tố khác có thể tất cả các loại sai lệch từ các thông số cài đặt trước.

Cuộc chiến chống lại các tác dụng phụ

Khoảng cách giữa các cánh quạt và stator răng luôn luôn là một tối thiểu để tăng độ cứng vào việc định hình. Độ chính xác rất vị phụ thuộc vào các đặc tính của biến tần chỉ, như các yếu tố khác, nó bị ảnh hưởng đến một mức độ thấp hơn nhiều.

Và bây giờ cần phải xem xét một số tính năng quan trọng và các khái niệm, chẳng hạn như thời điểm tĩnh tối đa, quy định của "chết" rotor và vị trí chính xác của tất cả các quy định. Để xác định các điều khoản trên, có hai ngay lập tức chấp nhận khái niệm chung.

hiệu lực tĩnh tối đa

Như chúng tôi đã nói, nó chỉ có hai vị trí:

• Giữ. Đây là hiệu quả tối đa mà về mặt lý thuyết có thể được áp dụng cho các trục của động cơ bước là đã vui mừng mà không gây ra chuyển động.
• Sửa. Theo đó, nó cũng là hiệu ứng tĩnh tối đa mà về mặt lý thuyết có thể được áp dụng cho trục động cơ không kích thích mà không gây ra xoay thêm.

Các mô-men xoắn giữ là cao hơn, thấp hơn xác suất xảy ra các lỗi định vị do tải không thể đoán trước (tụ bị từ chối cho động cơ điện, ví dụ). Full ấn định điểm có thể chỉ trong những mô hình động cơ sử dụng nam châm vĩnh cửu.

"Chết" vị trí rotor

Có chỉ là ba vị trí mà tại đó các rotor dừng hoàn toàn:

• Vị trí cân bằng. Nó đến một điểm dừng hoàn toàn của động cơ bước phấn khởi.
• Fixation. Ngoài ra, một trạng thái trong đó rotor dừng. Nhưng thuật ngữ này chỉ được sử dụng cho những động cơ có một thiết kế nam châm vĩnh cửu.
• Trong mô hình hiện đại của động cơ bước đáp ứng tất cả các tiêu chuẩn về an ninh môi trường và năng lượng, khi rotor được ngừng hoàn toàn bỏ tràn đầy sinh lực và quanh co.

Về độ chính xác định vị

Cuối cùng, chúng ta hãy nói về các khái niệm quan trọng nhất. Đó là về vị trí chính xác. Bạn có thể đoán tầm quan trọng của nó là khi vận hành thiết bị công nghiệp phức tạp. Có hai thuật ngữ quan trọng:

• Lỗi vị trí góc. Nó được định nghĩa như sự ra đi tích cực hay tiêu cực từ tình trạng góc tiêu chuẩn, mà thường được nhìn thấy trong trường hợp chuyển nhượng của rotor từ một vị trí khác. Như một quy luật, đổ lỗi cho các quán tính và các bộ phận phù hợp xấu.
• độ chính xác định vị. Đây là giá trị tối đa của vị trí góc của rotor sai sót xảy ra trong suốt thời gian của phong trào bước.

Quan trọng! Tìm thông tin quy định cho từng loại động cơ bước có thể được cả tại trang chính thức của nhà sản xuất của họ, cũng như từ các tài liệu tham khảo mà đi kèm với loại sản phẩm này. Thông thường, giá trị lỗi là trong khoảng từ 0,08 đến -0,03 °. Một cách đơn giản, độ chính xác định vị được tính bằng cách lấy tổng của hai nhân vật này: 0,08 ° + 0,03 ° = 0,11 °.

Như vậy, động cơ bước, mà chúng tôi mô tả nguyên tắc làm việc đề cập đến một thiết bị có độ chính xác cao.

Một tỷ lệ cao trong những khoảnh khắc điện từ để men quán tính

Như bạn đã thể hiện, bởi một động cơ bước được yêu cầu càng nhanh càng tốt để bắt đầu di chuyển ngay sau khi nhận được bộ điều khiển của xung điều khiển. Nó phải được càng nhanh để dừng lại, có một độ chính xác định vị cao. Nếu chuỗi trong phong trào xung điều khiển bị gián đoạn, động cơ sẽ ngừng hoạt động tại vị trí xác định bởi xung ngoái.

Cũng nên nhớ rằng mômen điện từ có liên quan đến men quán tính trong SE sẽ cao hơn nhiều so với động cơ điện thông thường.

Đẩy mạnh tần số quay và tần số của xung

Kể từ khi tốc độ quay trong SM thực sự là một số bước trên một đơn vị thời gian thay vì thuật ngữ "tốc độ" trong các tài liệu thường có thể để đáp ứng định nghĩa về "tốc độ Stepping". Trước khi kết nối động cơ, những sắc thái phải đọc.

Vì phần lớn các động cơ stepper, tần số này bằng với số xung điều khiển, không ngạc nhiên khác thường chỉ định của nó trong cuốn sổ tay kỹ thuật. Cụ thể hơn, đối với động cơ như vậy thường là đơn vị Hertz (Hz).

Điều quan trọng là phải hiểu rằng bước tốc độ thực của rotor động cơ quay trong bất kỳ trường hợp không phản ánh. Các chuyên gia tin rằng không có lý do để không sử dụng trong các mô tả về động cơ bước được cùng số vòng mỗi phút, được sử dụng trong các mô tả về đặc tính kỹ thuật của động cơ thông thường. Tỷ lệ giữa tốc độ thực tế và bước tương tự của nó tính theo công thức sau:

n = 60F / S, trong đó n - tốc độ quay, thể hiện trong vòng mỗi phút; f - bước tần số quay; S - số bước.

Bằng cách này, làm thế nào để xác định các tụ cần thiết cho động cơ điện? Rất đơn giản! Nó đủ vào đây để sử dụng công thức này:

C = 66 · Pnom

Nó không phải là khó đoán những gì có nghĩa là dưới Pnom Công suất định mức của động cơ trong kW.

Sơ đồ kết nối động cơ đơn giản nhất EM-178

Và bây giờ chúng ta sẽ xem xét một kết nối đơn giản của động cơ bước cho mô hình EM-178, mà thường được sử dụng trong máy in công nghiệp.

Giai đoạn 0	điều khiển trắng
giai đoạn 1	trái cam
giai đoạn 2	Bạn kết nối bộ điều khiển động cơ bước sang sắc đỏ
giai đoạn 3	Nó kết nối với đầu nối màu xanh
Tổng số "+" quyền lực	điều khiển nâu

Sơn làm việc trên một quy mô lớn hơn chỉ đơn giản là sẽ không làm việc, bởi vì có hàng triệu các mô hình khác nhau, đặc điểm trong đó có sự khác biệt đáng kể.

Hiện nay, nhiều loại hình động cơ của thiết kế này. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận phổ biến nhất.

động cơ phản lực

Đây là loại thiết bị thường được sử dụng ngày hôm nay. Trong thực tế, nó gần như là một động cơ ba pha tiêu chuẩn, trên đó có sáu răng stato. Một cách đơn giản, mỗi hai răng, trái ngược nhau, thuộc về giai đoạn tương tự. Sử dụng kết nối nối tiếp hoặc song song của cuộn dây.

liên quan đến các cánh quạt, sau đó nó là chỉ có bốn răng. Trong hầu hết các trường hợp, các nhà sản xuất stator và rotor làm bằng vật liệu từ tính, nhưng thường có thể được tìm thấy chỉ rotor khổng lồ của các kim loại thông thường. Cái này là các chất mà đi vào sản xuất của họ, chỉ có một yêu cầu quan trọng: họ cần cung cấp độ dẫn tốt nhất có thể của từ trường. Đây là cực kỳ quan trọng nếu chúng ta xem xét các động cơ bước: hoạt động liên quan trực tiếp đến sức mạnh của từ trường.

Thiết bị với một nam châm vĩnh cửu

Như được sử dụng nam châm rotor của hình trụ, stato cũng có bốn răng với cá nhân quanh co. Để giảm mạnh góc sân, trong các mô hình động cơ bước phải được tăng lên khi số lượng cực rotor, và số lượng răng trên stato. Tuy nhiên, nên nhớ rằng cả hai tùy chọn là giới hạn vật lý khá nghiêm ngặt. Trong đoạn cuối của bài viết này có thông tin về thay thế cấu trúc (động cơ bước lưỡng cực), nhưng các mô hình này có thể được nhìn thấy không quá thường xuyên.

Như chúng ta đã biết, thiết bị bước với nam châm vĩnh cửu được dừng lại ở một vị trí cố định chặt chẽ ngay cả khi ra khỏi sự căng thẳng quanh co. Trong trường hợp này, nó kích hoạt các cơ chế khóa tương tự, mà chúng tôi đã nói ở trên - vị trí khóa.

Việc sử dụng nam châm vĩnh cửu được biện minh bằng nhiều cách, nhưng đồng thời, việc sử dụng chúng có thể dẫn đến một số vấn đề. Thứ nhất, giá là xa giá cả phải chăng. Bằng cách này, bao nhiêu là một động cơ bước? mô hình giá với nam châm vĩnh cửu là hơn 100 nghìn rúp.

Thứ hai, mật độ tối đa của từ trường không thể quá cao, vì giá trị này bị hạn chế bởi sự từ hóa của người vận chuyển riêng của mình. Như vậy, tương đối rẻ tiền nam châm ferit vĩnh viễn không cho phép để có được một sức mạnh lĩnh vực ít nhiều đủ. Và những gì có nhiều loại động cơ điện làm việc theo nguyên tắc này?

cài đặt lai

Còn có một loại động cơ bước, một phần sử dụng cùng một nguyên tắc. mô hình hybrid hoạt động sử dụng cả máy bay phản lực và động cơ từ tính.

Rotor đã gần như cấu trúc giống như của động cơ bước phản ứng, nhưng các cuộn dây được làm bằng một mạch hơi khác nhau. Thực tế là mỗi cực quanh co chỉ có một cuộn dây (ba pha động cơ bước). Nó không phải là khó để đoán rằng trong mô hình bốn giai đoạn đã hai cuộn dây quấn. Quanh co được thực hiện bởi chương trình bifilar. Tính năng là một từ trường của cực khác nhau (một động cơ bước lưỡng cực) khi kích thích của các cuộn dây.