Stepper motor: locul de muncă principiu descriere diagramă, caracteristicile

În loturile moderne folosesc electrice de dispozitive diferite, dintre care unele sunt concepute pentru a automatiza operațiunile de proces. Deci, este un motor pas cu pas. Principiul de funcționare al acestui dispozitiv și dispozitivul descris în articol.

Ce este?

Deci , numit dispozitiv electro-mecanic pentru transmiterea unui semnal de comandă la mișcarea mecanică a rotorului. Fiecare mișcare se termină într-o poziție de fixare strict predeterminată. Aparatul este un unghiulară sau liniară. Este demn de amintit faptul că pas cu pas Motorul, mecanismul de principiu , care va fi explicat mai jos, este un dispozitiv sincron.

Sisteme de control cu buclă deschisă (fără feedback)

Cel mai adesea, acest echipament este controlat de un circuit electronic special. Se hrănește numai sursa de curent alternativ. Aceste motoare sunt adesea folosite în circuite care necesită rotația de control al frecvenței. Acest lucru evită necesitatea de costisitoare și complexe feedback-ul buclă, și un motor de protecție este mai ușor (numai necesitatea de a furniza rapid de-energizant).

Acest principiu de funcționare este utilizat în sisteme cu comunicare deschisă. Trebuie amintit că respectivul circuit (fără buclă de feedback-ul) este benefică din punct de vedere economic, dar are unele limitări semnificative.

Astfel, rotația rotorului este relativ instabil, oscilatorie, determinând frecvența de rotație și alte caracteristici ale mișcării, în orice caz, nu poate fi cât mai corect, pe care acestea sunt în motoare de curent continuu cu o buclă de feedback. Pentru a extinde domeniul de aplicare al motorului pas cu pas necesar să caute modalități de a reduce vibrațiile.

configurarea sistemului

Pentru a înțelege mai bine structura de motor pas cu pas și de principiul de funcționare, este posibil să se ia în considerare funcționarea dispozitivului sub său de control al circuitului, care este de aproximativ 20 ani în urmă a fost utilizat pentru fabricarea de carduri perforate. În acest scop, utilizate în mod obișnuit cu motor cu trei și patru faze pas cu pas. Considerăm acum schema primei operațiuni.

Avem deja menționat că motorul rotorului este rotit la o distanță predeterminată, ca răspuns la fiecare control puls. Valoarea acestei rotație este exprimată în grade și se numește un pas. Circuitul logic este activat în timpul achiziției semnalului și apoi determină imediat faza corectă pentru activarea. După aceea, acesta trimite un semnal la invertor, curentul de incarcare, care este utilizat pentru motoare pas cu pas. Caracteristicile acestui echipament necesită utilizarea diferitelor tipuri de scheme de control. De regulă, acestea din urmă sunt montate în comun cu tranzistori, deși relativ recent , utilizate în acest scop integrate circuite. Cu randamentul potențial ridicat este dorit în mod automat faza de înfășurare (mai întâi, de exemplu) de excitație. În cazul în care potențialul este redusă, există o dezactivarea automată a fazei. Deci, cu motor de protecție pus în aplicare.

Fazele notate cu numerele ordinale 1, 2, 3, etc. sau prin literele A, B, C, etc. Ultima opțiune este folosită numai în cazul unor motoare cu două faze. Astfel, în orice moment dat numai o singură fază alimentată de două, trei sau patru disponibile (în funcție de tipul de motor). În explicarea principiilor de funcționare a unui astfel de dispozitiv acesta este permanent menționat circumstanță, dar trebuie să se înțeleagă că acest circuit nu este un proces de control perfectă.

Și pas creștere

Cea mai simplă opțiune este de a alimenta impulsuri singulare din circuitul de comandă. În acest caz, de exemplu, motorul este în același timp se transformă linia de asamblare de antrenare a pinionului la o oarecare distanță în față. Trebuie remarcat faptul că atunci când se aplică masiv mecanism înainte de un singur pas mai departe exacerbat problema de vibrație și o considerabilă inerție se face simțită.

În astfel de cazuri mult mai justificat de a utiliza un motor pas cu pas, care poate într - un singur impuls de conducere pentru a face mai multe mișcări. De asemenea, nu strică să folosească o stea cu un pieptene cu dinti fini. Apropo, fiecare astfel de mișcare se numește creștere.

În cazurile descrise, am incrementa este egal cu una și mai multe etape, respectiv. După fiecare ciclu, motorul la orice oprire timp, atunci totul se repetă din nou. Aceasta se numește trafic incremental și de control elementare, respectiv.

Dacă orice mișcare se face în câțiva pași (așa cum sa menționat mai sus), vibrațiile ale rotorului nu poate fi. Când mișcarea cu o singură etapă, oscilații au stingerea cu un dispozitiv electronic special. În general, motoare pas cu pas (caracteristicile cărora le au în vedere) sunt dispozitive de înaltă tehnologie pentru munca lor necesită o mulțime de complex de „umplutura“ electronică.

Principiul de control global

Pentru o creștere a numărului de pași peste cele patru parohii în unele linii de producție, linii de asamblare. Atunci când datele de pe dispozitivul de stocare (memoria internă flash, hard disk computer) este trimis la controler, acestea sunt efectuate de bloc cu bloc. Fiecare dintre ele conține un număr fix de caractere (32, 48 sau 64), precum și în diferite sisteme și în diferite dispozitiv de destinație, această cifră poate varia în mod serios.

Nu este surprinzator, bazat pe microcalculator de casă Arduino devin mai frecvente în ultimii ani. Stepper motor în acest design este ideal, deoarece acest pachet puteți ajusta atât ca sistem de propulsie pentru jucării și pentru echipamente industriale destul de complexe.

Un bloc de date este transferat înainte de utilizarea acestuia într-un semiconductor de memorie a controlerului, și apoi începe mișcarea, în conformitate cu instrucțiunile care au fost înregistrate în primul bloc de date (înainte de a conecta este necesară motorul electric pentru a afla aceste caracteristici).

După ce ați urmat instrucțiunile sistemului începe să citească al doilea șir de informații. În cazul în care fiecare mișcare constă dintr-o pluralitate de pași mici, apoi controlerul principal înainte de necesitatea de a monta în cascadă suplimentare. Cel mai adesea este funcția îndeplinită de intrare controler. Acesta trimite datele la al doilea control bucla cu un anumit interval specificat în sistem (Arduino). Stepper cu motor, în acest caz, este protejat împotriva supraîncărcării cereri.

Unele dintre specificul utilizării SM

Vă vom spune despre unele dintre nuanțele folosind motoare pas cu pas, precum și a da o definiție a termenilor utilizați în mod obișnuit în acest domeniu:

- unghi de înclinare mică. După cum știți, după fiecare rotor motor de impuls de conducere este rotit la un anumit grad. Terenul este mai mică, cu atât mai mare poate fi viteza imediată. Este important de știut că motoarele pas cu pas ar putea oferi un pas foarte mic. Numărul stepper în acest caz este numărul de spire într-un singur pas, iar această valoare este foarte importantă pentru ingineri. Acesta este calculat folosind următoarea formulă:

S = 360 / θS, unde S - numărul pas, θ - unghiul de pas (unghiul de rotație).

În cele mai multe cazuri, unitatea de motor pas cu pas poate efectua 96, 128 sau 132 de pași pe rotație. Modelul cu patru faze este, uneori, o diferență de 200. specii rare de motoare de precizie pentru o singură cifră de afaceri se poate face imediat la 500 sau 1000 de trepte. Cu toate acestea, pentru speciile simple, este imposibil de atins, deoarece unghiul de rotație este de 90, 45 sau 15 °.

- Viteza de mare precizie. Este acest parametru determină calitatea generală a dispozitivului. Știți deja că activitatea motorului pas cu pas îi cere să se oprească și să blocheze într-o anumită poziție, după blocul de date. Desigur, mecanicii obișnuite ne spune în mod clar că, din cauza inerției, forțele de frecare și de alți factori pot tot felul de abateri de la parametrii presetate.

Lupta împotriva evenimentelor adverse

Diferența dintre rotor și stator dinți este întotdeauna un minim pentru a crește rigiditatea de fixare. Precizia de poziționare foarte depinde de caracteristicile invertor numai, ca și alți factori este afectat într-o măsură mult mai mică.

Și acum trebuie să ia în considerare o serie de caracteristici importante și concepte, cum ar fi momentul statică maximă, dispozițiile preciziei „mort“ rotor și poziționarea tuturor acestor dispoziții. Pentru a determina termenii de mai sus, există două concept comun acceptat imediat.

Efectul maxim static

Așa cum am spus deja, are doar două poziții:

• Reținerea. Acesta este efectul maxim care poate fi, teoretic, aplicată pe axul motorului pas cu pas este deja excitat, fără a provoca mișcarea.
• Fixare. Prin urmare, este, de asemenea, efectul static maxim care poate fi, teoretic, aplicată la arborele motor non-excitat, fără a provoca rotirea suplimentară.

Cuplul deține este mai mare, cu atât mai mică probabilitatea de apariție a erorilor de poziționare cauzate de sarcină imprevizibile (condensatoare negate pentru motoare electrice, de exemplu). Full punct de fixare este posibilă numai în acele modele de motoare care utilizarea magneți permanenți.

Poziția „mort“ rotor

Există doar trei poziții la care rotorul se oprește complet:

• Poziția de echilibru. Se ajunge la o oprire completă a motorului pas cu pas excitat.
• Fixation. De asemenea, o stare în care rotorul se oprește. Dar acest termen este folosit doar pentru acele motoare care au un design magnet permanent.
• La modelele moderne de motoare pas cu pas care îndeplinesc toate standardele de securitate de mediu și energie, atunci când rotorul este oprit complet alimentată cu energie și lichidare.

Despre poziționare de precizie

În cele din urmă, să vorbim despre cele mai importante concepte. Este vorba de poziționare de precizie. Puteți ghici cât de important este atunci când se lucrează cu echipamente industriale complexe. Există doi termeni importanți:

• Eroare poziție unghiulară. Acesta este definit ca plecarea pozitivă sau negativă de la stat unghiular standard, care este adesea văzut în cazurile de transfer al rotorului de la o poziție la alta. De regulă, vina inerția și fitingului rele.
• precizie de poziționare. Aceasta este valoarea maximă a poziției unghiulare a rotorului de erori care apar în timpul întregii perioade a mișcării pas cu pas.

Important! Găsiți informațiile de reglementare pentru fiecare categorie de motoare pas cu pas poate fi atât la pagina oficială a producătorilor lor, precum și din documentația de referință, care vine cu acest tip de produse. De obicei, valoarea erorii este în intervalul de la 0,08 până la -0,03 °. Pur și simplu pune, precizia de poziționare este calculată ca suma dintre aceste două cifre: 0,08 ° + ° = 0,03 ° 0,11.

Astfel, motorul pas cu pas, pe care vom descrie principiul de lucru se referă la un echipament de înaltă precizie.

Un raport mare al momentului electromagnetic la moment de inerție

Pe măsură ce reprezintă deja, de un motor pas cu pas este necesară cât mai repede posibil pentru a pune în mișcare imediat după primirea controlerului de impulsuri de comandă. Acesta trebuie să fie la fel de rapid pentru a opri, având o mare precizie de poziționare. Dacă în timpul mișcării de control al impulsului de secvență este întreruptă, motorul va înceta să mai funcționeze în poziție determinată de ultimul impuls.

De asemenea, trebuie amintit faptul că cuplul electromagnetic legat de momentul de inerție în SE ar trebui să fie mult mai mare decât pentru motoare electrice convenționale.

Intensificarea frecvenței de rotație și frecvența impulsurilor

Deoarece viteza la SM reprezintă de fapt numărul de pași pe unitate de timp, în loc de termenul „viteza“ în literatura de specialitate este adesea posibil pentru a corespunde definiției de „viteza de pași.“ Înainte de a conecta motorul, aceste nuanțe trebuie să-citit.

Deoarece majoritatea motoarelor pas cu pas, această frecvență este egală cu numărul de impulsuri de control, nu fi surprins neobișnuit denumirea sa, în tehnice manuale. Mai precis, pentru astfel de motoare este adesea unitatea Hertz (Hz).

Este important să înțelegem că pas viteza reală a rotorului motorului se transformă, în orice caz, nu reflectă. Experții cred că nu există nici un motiv să nu utilizeze în descrierea motorului pas cu pas este același număr de rotații pe minut, care este utilizat în descrierea caracteristicilor tehnice ale motoarelor convenționale. Raportul dintre viteza reală și stepper său analog calculat folosind următoarea formulă:

n = 60F / S, unde n - viteza de rotație, exprimată în rotații pe minut; f - pași de frecvență de rotație; S - numărul de pași.

Apropo, modul de determinare a condensatoarelor necesare pentru motoarele electrice? Foarte simplu! Este suficient aici pentru a utiliza această formulă:

C = 66 · Pnom

Nu este greu de ghicit ce se înțelege sub Pnom Putere nominală a motorului în kW.

Cea mai simplă diagrama de conectare a motorului EM-178

Și vom considera acum o simpla conectare a motorului pas cu pas pentru modelul EM-178, care este frecvent utilizat în imprimantele industriale.

Faza de 0	controler alb
faza 1	portocaliu
faza 2	Tu conectați controlerul motor pas cu pas la roșu
faza 3	Se conecteaza la conectorul albastru
Total "+" putere	controler de culoare maro

Vopsea de lucru pe o scară mai mare, pur și simplu nu va funcționa, pentru că există milioane de diferite modele, caracteristicile care au diferențe semnificative.

În prezent, diferite tipuri de motoare de acest design. In acest articol vom discuta despre cele mai frecvente.

cu jet de motoare

Este acest tip de dispozitive utilizate în mod obișnuit astăzi. De fapt, este aproape un standard de trei faze cu motor, pe care există șase dinți statorului. Pur și simplu pune, la fiecare doi dinți, opunându-se, fac parte din aceeași fază. conexiune serială sau paralelă a folosit bobine.

În ceea ce privește rotorul, atunci este doar patru dinți. In cele mai multe cazuri, producătorii și stator rotor realizat din material magnetic, dar pot fi adesea doar rotoarele masive de metale convenționale. Lucru este faptul că substanțele care intră în fabricarea lor, există doar o singură cerință importantă: acestea ar trebui să ofere cea mai bună posibilă a conductivității câmpului magnetic. Acest lucru este extrem de important, dacă luăm în considerare motor pas cu pas: operațiune direct legată de puterea câmpului magnetic.

Dispozitivele cu un magnet permanent

Ca magnet rotor utilizat de formă cilindrică, statorul are de asemenea patru dinți cu înfășurarea individuală. Pentru a reduce puternic unghiul de pas, în aceste modele motoare pas cu pas trebuie să crească pe măsură ce numărul de poli rotor, iar numărul de dinți de pe stator. Cu toate acestea, trebuie amintit faptul că ambele opțiuni sunt limitări fizice destul de stricte. În ultimul paragraf al acestui articol are informații despre alternativa a structurii (motor pas cu pas bipolare), dar aceste modele pot fi văzute nu atât de des.

Așa cum am spus, dispozitivul pas cu pas cu magneți permanenți sunt oprite într-o poziție fixă strict chiar și atunci când sunt scoase din tensiunea de înfășurare. În acest caz, ea a declanșat același mecanism de blocare, pe care am discutat mai sus - poziția blocat.

Utilizarea de magneți permanenți este justificată în multe feluri, dar în același timp, utilizarea lor poate duce la mai multe probleme. În primul rând, prețul este departe de a fi accesibil. Apropo, cât de mult este un motor pas cu pas? Modelele de preț cu magneți permanenți este mai mult de 100 de mii de ruble.

În al doilea rând, densitatea maximă a câmpului magnetic nu poate fi prea mare, deoarece este limitată la valoarea magnetizării mediului. Astfel, relativ puțin costisitoare magneți permanenți din ferită nu permit să se obțină o rezistență mai mult sau mai puțin suficient teren. Și ce există tipuri de motoare electrice de lucru în conformitate cu acest principiu?

instalare hibrid

Există un alt tip de motor pas cu pas, folosind parțial același principiu. Modelele hibrid funcționează utilizând atât jet și motoare magnetice.

Rotorul are aproape aceeași structură ca și cea a motorului pas reactiv, dar înfășurările sunt realizate dintr-un ușor diferit de circuit. Faptul că fiecare pol înfășurare are doar o singură bobină (trei faze motor pas cu pas). Nu este greu de ghicit că în modelele de patru faze au înfășurat două bobine. Bobinaj este realizat de schema bifilar. Caracteristica este că un câmp magnetic de polarități diferite (un motor pas cu pas bipolare) asupra excitației bobinelor.