As in aktuator,stappenmotoris ien fan 'e wichtichste produkten fan mechatronika, dat in soad brûkt wurdt yn ferskate automatisearringskontrôlesystemen. Mei de ûntwikkeling fan mikro-elektroanika en kompjûtertechnology nimt de fraach nei stappenmotors dei nei dei ta, en se wurde brûkt yn ferskate nasjonale ekonomyske sektoaren.
01 Wat is instappenmotor
In stappenmotor is in elektromechanysk apparaat dat elektryske pulsen direkt omset yn meganyske beweging. Troch de folchoarder, frekwinsje en it oantal elektryske pulsen dy't tapast wurde op 'e motorspoel te kontrolearjen, kinne de stjoering, snelheid en rotaasjehoek fan 'e stappenmotor kontroleare wurde. Sûnder it brûken fan in sletten-loop feedbackkontrôlesysteem mei posysjedeteksje kin krekte posysje- en snelheidskontrôle berikt wurde mei in ienfâldich, goedkeap iepen-loop kontrôlesysteem besteande út in stappenmotor en de byhearrende bestjoerder.
02 stappenmotorbasisstruktuer en wurkprinsipe
Basisstruktuer:
Wurkprinsipe: de stappenmotorbestjoerder kontrolearret de stappenmotor neffens it eksterne kontrôlepuls- en rjochtingssignaal fia syn ynterne logika-sirkwy, en kontrolearret de stappenmotorwikkelingen yn in bepaalde timingsekwinsje foarút of efterút, sadat de motor foarút/efterút rotearret of blokkearret.
Nim in 1,8-graden twafase stappenmotor as foarbyld: as beide windingen bekrêftige en oanstutsen binne, sil de útfieras fan 'e motor stilstean en yn posysje fêstset wêze. It maksimale koppel dat de motor op 'e nominale stroom fêsthâldt, is it hâldkoppel. As de stroom yn ien fan 'e windingen omlaat wurdt, sil de motor ien stap (1,8 graden) yn in bepaalde rjochting draaie.
Op deselde wize, as de stroom yn 'e oare winding fan rjochting feroaret, sil de motor ien stap (1,8 graden) yn 'e tsjinoerstelde rjochting fan 'e earste draaie. As de streamingen troch de spoelwindingen sekwinsjeel omlaat wurde nei oanstjoering, sil de motor yn in trochgeande stap yn 'e opjûne rjochting draaie mei in heul hege krektens. Foar 1,8 graden fan in twafaze stappenmotor duorret de rotaasje fan in wike 200 stappen.
Twafase stappenmotors hawwe twa soarten wikkelingen: bipolare en unipolare. Bipolare motors hawwe mar ien wikkelingspoel per faze, wêrtroch't de motor trochgeande rotaasje fan 'e stroom yn deselde spoel sekwinsjeel fariabele oanstjoering hat, en it ûntwerp fan it oandriuwsirkwy fereasket acht elektroanyske skeakels foar sekwinsjeel skeakeljen.
Unipoalmotors hawwe twa wikkelspoelen fan tsjinoerstelde polariteit op elke faze, en de motor
draait kontinu troch ôfwikseljend de twa wikkelspoelen op deselde faze te aktivearjen.
It oandriuwsirkwy is ûntworpen om mar fjouwer elektroanyske skeakels te fereaskjen. Yn it bipolare systeem
oandriuwmodus, wurdt it útfierkoppel fan 'e motor mei sawat 40% ferhege yn ferliking mei de
unipolaire oandriuwmodus, om't de wikkelingsspoelen fan elke faze 100% oanstutsen binne.
03, Stapmotorlading
A. Momintbelêsting (Tf)
Tf = G * r
G: Gewicht fan 'e lading
r: straal
B. Traachheidslast (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (Kg * sm)
M: Laadmassa
R1: Radius fan 'e bûtenste ring
R2: Radius fan 'e binnenring
dω/dt: Hoekfersnelling
04, stappenmotor snelheid-koppelkromme
De snelheid-koppelkromme is in wichtige útdrukking fan 'e útfierkarakteristiken fan in stepper
motors.
A. Steppermotor wurkfrekwinsjepunt
De snelheidswearde fan 'e stappenmotormotor op in bepaald punt.
n = q * Hz / (360 * D)
n: omw/sek
Hz: Frekwinsjewearde
D: Ynterpolaasjewearde fan it oandriuwsirkwy
q: staphoek fan 'e stappenmotor
Bygelyks, in stappenmotor mei in hellingshoek fan 1,8°, mei in 1/2 ynterpolaasje-oandriuwing(d.w.s. 0,9° per stap), hat in snelheid fan 1,25 r/s by in wurkfrekwinsje fan 500 Hz.
B. Steppermotor selsstartgebiet
It gebiet dêr't de stappenmotor direkt starte en stoppe wurde kin.
C. Gebiet foar trochgeande operaasje
Yn dit gebiet kin de stappenmotor net direkt starte of stoppe wurde. Stapmotors yndit gebiet moat earst troch it selsstartgebiet gean en dan fersneld wurde om it te berikkenwurkgebiet. Op deselde wize kin de stappenmotor yn dit gebiet net direkt remd wurde,oars is it maklik om de stappenmotor út stap te krijen, moat earst fertrage wurde neiit selsstartgebiet en doe remde.
D. Maksimale startfrekwinsje fan 'e stappenmotor
Motor sûnder lading, om te soargjen dat de stappenmotor de stapoperaasje fan 'emaksimale pulsfrekwinsje.
E. Maksimale wurkfrekwinsje fan 'e stappenmotor
De maksimale pulsfrekwinsje wêrmei't de motor oanstutsen wurdt om te draaien sûnder in stap te ferliezenûnder gjin lading.
F. Startkoppel / ynlûkkoppel fan 'e stappenmotor
Om de stapmotor yn in bepaalde pulsfrekwinsje te moetsjen om te begjinnen en te begjinnen mei rinnen, sûnderferliezende stappen fan it maksimale ladingkoppel.
G. Stapmotor rinnend koppel/ynlûkkoppel
It maksimale ladingkoppel dat foldocht oan 'e stabile wurking fan' e stappenmotor by inin bepaalde pulsfrekwinsje sûnder ferlies fan stap.
05 Steppermotor fersnelling/fertraging bewegingskontrôle
As de wurkfrekwinsje fan 'e stappenmotor yn 'e snelheid-koppelkromme fan trochgeande beweging leitoperaasjegebiet, hoe kinne jo de motorstart of stop fersnelling of fertraging ynkoartetiid, sadat de motor langer yn 'e bêste snelheidssteat rint, wêrtroch't deDe effektive rintiid fan 'e motor is tige kritysk.
Lykas te sjen is yn 'e ûndersteande ôfbylding, is de dynamyske koppelkarakteristike kromme fan 'e stappenmotorin horizontale rjochte line by lege snelheid; by hege snelheid nimt de kromme eksponentiell ôffanwegen de ynfloed fan induktânsje.
Wy witte dat de lading fan 'e stappenmotor TL is, stel dat wy fan F0 nei F1 fersnelle wolle ynde koartste tiid (tr), hoe kin ik de koartste tiid tr berekkenje?
(1) Normaal is 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. Eksponinsjele fersnelling yn hege snelheid
(1) Normaal
TJ0 = 70%Tm0
TJ1 = 70%Tm1
TL = 60%Tm1
(2)
tr = F4 * Yn [(TJ 0-TL)/(TJ 1-TL)]
(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)
Notysjes.
J jout de rotaasjetraagheid fan 'e motorrotor ûnder lading oan.
q is de rotaasjehoeke fan elke stap, dat is de staphoeke fan 'e stappenmotor yn 'e
gefal fan 'e hiele oandriuwing.
Yn 'e fertragingsoperaasje kin gewoan de boppesteande fersnellingspulsfrekwinsje omkeard wurde
berekkene.
06 trilling en lûd fan 'e stappenmotor
Yn 't algemien, stapmotor yn gjin lading, as de wurkfrekwinsje fan 'e motoris tichtby of gelyk oan de ynherinte frekwinsje fan 'e motorrotor sil resonearje, serieuze wilfoarkomme út stap ferskynsel.
Ferskate oplossingen foar resonânsje:
A. Foarkom de trillingsône: sadat de wurkfrekwinsje fan 'e motor net binnen faltit trillingsberik
B. Adoptearje ûnderferdielingsoandriuwmodus: Brûk mikro-stap oandriuwmodus om trilling te ferminderjen troch
it ûnderferdielen fan 'e orizjinele iene stap yn meardere stappen om de resolúsje fan elk te fergrutsjen
motorstap. Dit kin berikt wurde troch de faze-stroomferhâlding fan 'e motor oan te passen.
Mikrostepping fergruttet de krektens fan 'e staphoek net, mar makket de motor mear draaiend
soepel en mei minder lûd. It koppel is oer it algemien 15% leger foar healstapoperaasje
as foar folsleine-stap operaasje, en 30% leger foar sinusgolfstroomkontrôle.
Pleatsingstiid: 9 novimber 2022