Kao aktuator,koračni motorje jedan od ključnih proizvoda mehatronike, koji se široko koristi u raznim sistemima automatizacije upravljanja. Razvojem mikroelektronike i računarske tehnologije, potražnja za koračnim motorima raste iz dana u dan, a oni se koriste u raznim nacionalnim ekonomskim oblastima.
01 Šta jekoračni motor
Koračni motor je elektromehanički uređaj koji direktno pretvara električne impulse u mehaničko kretanje. Kontroliranjem redoslijeda, frekvencije i broja električnih impulsa primijenjenih na zavojnicu motora, mogu se kontrolirati upravljanje, brzina i ugao rotacije koračnog motora. Bez upotrebe sistema upravljanja povratnom vezom u zatvorenoj petlji sa senzorom položaja, precizna kontrola položaja i brzine može se postići korištenjem jednostavnog, jeftinog sistema upravljanja u otvorenoj petlji koji se sastoji od koračnog motora i njegovog pratećeg drajvera.
02 koračni motorosnovna struktura i princip rada
Osnovna struktura：
Princip rada: upravljački program koračnog motora, u skladu sa vanjskim kontrolnim impulsom i signalom smjera, putem svog internog logičkog kola, kontrolira namotaje koračnog motora u određenom vremenskom slijedu, pod naponom naprijed ili nazad, tako da se motor okreće naprijed/nazad ili blokira.
Uzmimo za primjer dvofazni koračni motor od 1,8 stepeni: kada su oba namotaja pod naponom i pobuđena, izlazno vratilo motora će biti nepomično i zaključano u položaju. Maksimalni obrtni moment koji će držati motor zaključanim na nazivnoj struji je obrtni moment zadržavanja. Ako se struja u jednom od namotaja preusmjeri, motor će se rotirati za jedan korak (1,8 stepeni) u datom smjeru.
Slično tome, ako struja u drugom namotaju promijeni smjer, motor će se rotirati za jedan korak (1,8 stepeni) u suprotnom smjeru od prethodnog. Kada se struje kroz namotaje zavojnice sekvencijalno preusmjere na pobudu, motor će se rotirati u kontinuiranom koraku u datom smjeru sa vrlo visokom tačnošću. Za 1,8 stepeni dvofaznog koračnog motora, rotacija od sedmice traje 200 koraka.
Dvofazni koračni motori imaju dvije vrste namotaja: bipolarne i unipolarne. Bipolarni motori imaju samo jedan namotaj po fazi, motor kontinuirano rotira strujom u istom namotu kako bi se sekvencijalno promjenjivo pobudilo, a dizajn pogonskog kola zahtijeva osam elektroničkih prekidača za sekvencijalno prebacivanje.
Unipolarni motori imaju dvije zavojnice namotaja suprotnog polariteta na svakoj fazi, a motor
kontinuirano se okreće naizmjeničnim napajanjem dva namotaja na istoj fazi.
Pogonski krug je dizajniran tako da zahtijeva samo četiri elektronska prekidača. U bipolarnom
U režimu pogona, izlazni obrtni moment motora se povećava za oko 40% u poređenju sa
unipolarni način rada jer su zavojnice namotaja svake faze 100% pobuđene.
03, Opterećenje koračnog motora
A. Moment opterećenja (Tf)
Tf = G * r
G: Težina tereta
r: poluprečnik
B. Inercijsko opterećenje (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12 + R22) / 2 (kg * cm)
M: Masa tereta
R1: Poluprečnik vanjskog prstena
R2: Poluprečnik unutrašnjeg prstena
dω/dt: Ugaono ubrzanje
04, kriva brzine i obrtnog momenta koračnog motora
Kriva brzine i momenta je važan izraz izlaznih karakteristika stepera.
motori.
A. Tačka radne frekvencije koračnog motora
Vrijednost brzine koračnog motora u određenom trenutku.
n = q * Hz / (360 * D)
n: okretaji/sek
Hz: Vrijednost frekvencije
D: Vrijednost interpolacije pogonskog kola
q: ugao koraka koračnog motora
Na primjer, koračni motor s kutom nagiba od 1,8°, s pogonom interpolacije 1/2(tj. 0,9° po koraku), ima brzinu od 1,25 r/s pri radnoj frekvenciji od 500 Hz.
B. Područje za samostalno pokretanje koračnog motora
Područje gdje se koračni motor može direktno pokrenuti i zaustaviti.
C. Područje neprekidnog rada
U ovom području, koračni motor se ne može direktno pokrenuti ili zaustaviti. Koračni motori uovo područje prvo mora proći kroz područje samostarta, a zatim se ubrzati da bi se dostigloradno područje. Slično tome, koračni motor u ovom području ne može se direktno kočiti,u suprotnom je lako izazvati vantakt koračnog motora, prvo ga je potrebno usporiti da bi sepodručje samostalnog pokretanja, a zatim zakočio.
D. Maksimalna frekvencija pokretanja koračnog motora
Stanje motora u praznom hodu, kako bi se osiguralo da koračni motor ne izgubi korakni radmaksimalna frekvencija impulsa.
E. Maksimalna radna frekvencija koračnog motora
Maksimalna frekvencija impulsa pri kojoj se motor pobuđuje za rad bez gubitka korakabez opterećenja.
F. Početni moment / moment uvlačenja koračnog motora
Da bi se stepper motor pokrenuo i počeo raditi u određenoj frekvenciji impulsa, bezgubljenje koraka maksimalnog momenta opterećenja.
G. Obrtni moment/okretni moment pri uvlačenju koračnog motora
Maksimalni obrtni moment opterećenja koji zadovoljava stabilan rad koračnog motora priodređena frekvencija impulsa bez gubitka koraka.
05 Upravljanje ubrzanjem/usporavanjem pokreta pomoću koračnog motora
Kada se radna frekvencija koračnog motora nalazi na krivulji brzine i momenta kontinuiranogpodručje rada, kako skratiti ubrzanje ili usporavanje pokretanja ili zaustavljanja motoravrijeme, tako da motor radi duže u optimalnom stanju brzine, čime se povećavaEfektivno vrijeme rada motora je veoma kritično.
Kao što je prikazano na slici ispod, karakteristična krivulja dinamičkog momenta koračnog motora jehorizontalna prava linija pri maloj brzini; pri velikoj brzini, krivulja se eksponencijalno smanjujezbog utjecaja induktivnosti.
Znamo da je opterećenje koračnog motora TL, pretpostavimo da želimo ubrzati od F0 do F1 zanajkraće vrijeme (tr), kako izračunati najkraće vrijeme tr?
(1) Normalno, TJ = 70% Tm
(2) tr = 1,8 * 10⁻⁶ * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/tr + F0, 0
B. Eksponencijalno ubrzanje pri velikim brzinama
(1) Normalno
TJ0 = 70%Tm0
TJ1 = 70%Tm1
TL = 60%Tm1
(2)
tr = F4 * U [(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)
Bilješke.
J označava rotacijsku inerciju rotora motora pod opterećenjem.
q je ugao rotacije svakog koraka, što je ugao koraka koračnog motora u
slučaj cijelog pogona.
U operaciji usporavanja, samo obrnite gore navedenu frekvenciju impulsa ubrzanja.
izračunato.
06 vibracije i buka koračnog motora
Generalno govoreći, koračni motor u radu bez opterećenja, kada je radna frekvencija motoraje blizu ili jednaka inherentnoj frekvenciji rotora motora, rezonirat će, ozbiljna ćejavlja se fenomen neusklađenosti.
Nekoliko rješenja za rezonancu:
A. Izbjegavajte zonu vibracija: kako radna frekvencija motora ne bi pala uraspon vibracija
B. Usvojite režim podjele pogona: Koristite režim mikrokoraka pogona za smanjenje vibracija
podjela originalnog jednog koraka na više koraka kako bi se povećala rezolucija svakog od njih
korak motora. To se može postići podešavanjem odnosa faze i struje motora.
Mikrokoračenje ne povećava tačnost ugla koraka, ali ubrzava motor.
glatko i sa manje buke. Obrtni moment je uglavnom 15% niži za rad u polukoraku.
nego za rad u punom koraku, i 30% niže za kontrolu struje sinusnog vala.
Vrijeme objave: 09.11.2022.