Toimilaitteenaaskelmoottorion yksi mekatroniikan keskeisistä tuotteista, jota käytetään laajalti erilaisissa automaatio-ohjausjärjestelmissä. Mikroelektroniikan ja tietokonetekniikan kehittyessä askelmoottoreiden kysyntä kasvaa päivä päivältä, ja niitä käytetään useilla kansantalouden aloilla.
01 Mikä onaskelmoottori
Askelmoottori on sähkömekaaninen laite, joka muuntaa sähköpulssit suoraan mekaaniseksi liikkeeksi. Ohjaamalla moottorin käämiin syötettyjen sähköpulssien järjestystä, taajuutta ja lukumäärää voidaan ohjata askelmoottorin ohjausta, nopeutta ja pyörimiskulmaa. Ilman suljetun silmukan takaisinkytkentäohjausjärjestelmää, jossa on paikkatunnistus, tarkka paikan ja nopeuden säätö voidaan saavuttaa käyttämällä yksinkertaista ja edullista avoimen silmukan ohjausjärjestelmää, joka koostuu askelmoottorista ja siihen liittyvästä ajurista.
02 askelmoottoriperusrakenne ja toimintaperiaate
Perusrakenne:
Toimintaperiaate: Askelmoottorin ohjain ohjaa askelmoottorin käämejä tietyssä ajoitusjärjestyksessä eteen- tai taaksepäin ulkoisen ohjauspulssin ja suuntasignaalin avulla sisäisen logiikkapiirinsä kautta, jolloin moottori pyörii eteen- tai taaksepäin tai lukittuu.
Otetaan esimerkkinä 1,8 asteen kaksivaiheinen askelmoottori: kun molemmat käämit ovat jännitteisiä ja viritettyjä, moottorin lähtöakseli on paikallaan ja lukittu asentoonsa. Suurin vääntömomentti, joka pitää moottorin lukittuna nimellisvirralla, on pitovääntömomentti. Jos toisen käämin virta suunnataan uudelleen, moottori pyörii yhden askeleen (1,8 astetta) tiettyyn suuntaan.
Vastaavasti, jos toisen käämin virta muuttaa suuntaa, moottori pyörii yhden askeleen (1,8 astetta) vastakkaiseen suuntaan kuin ensin mainittu. Kun kelakäämien läpi kulkevat virrat ohjataan peräkkäin magnetointiin, moottori pyörii jatkuvalla askeleella annettuun suuntaan erittäin suurella tarkkuudella. Kaksivaiheisen askelmoottorin 1,8 asteen käännökselle viikon pyörähdys vaatii 200 askelta.
Kaksivaiheisissa askelmoottoreissa on kahdenlaisia käämejä: bipolaarisia ja unipolaarisia. Bipolaarisissa moottoreissa on vain yksi käämi vaihetta kohden, joten moottorin virta pyörii jatkuvasti samassa käämissä peräkkäin muuttuvan herätteen aikaansaamiseksi. Käyttöpiirin suunnittelussa vaaditaan kahdeksan elektronista kytkintä peräkkäistä kytkentää varten.
Yksinapaisissa moottoreissa on kaksi vastakkaisen napaisuuden omaavaa käämikelaa kussakin vaiheessa, ja moottori
pyörii jatkuvasti syöttämällä vuorotellen virtaa kahteen samassa vaiheessa olevaan käämikelaan.
Käyttöpiiri on suunniteltu siten, että se vaatii vain neljä elektronista kytkintä. Bipolaarisessa järjestelmässä
käyttötilassa moottorin lähtövääntömomentti kasvaa noin 40 % verrattuna
unipolaarinen käyttötila, koska kunkin vaiheen käämit ovat 100 % viritettyjä.
03, Askelmoottorin kuormitus
A. Momenttikuorma (Tf)
Tf = G * r
G: Kuorman paino
r: säde
B. Hitauskuorma (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12 + R22) / 2 (kg * cm)
M: Kuorman massa
R1: Ulkorenkaan säde
R2: Sisärenkaan säde
dω/dt: Kulmakiihtyvyys
04, askelmoottorin nopeus-vääntömomenttikäyrä
Nopeus-vääntömomenttikäyrä on tärkeä askelmoottorin lähtöominaisuuksien ilmaus.
moottorit.
A. Askelmoottorin toimintataajuuspiste
Askelmoottorin moottorin nopeusarvo tietyssä pisteessä.
n = q * Hz / (360 * D)
n: kierrosta sekunnissa
Hz: Taajuusarvo
D: Käyttöpiirin interpolointiarvo
q: askelmoottorin askelkulma
Esimerkiksi askelmoottori, jonka nousukulma on 1,8° ja interpolointimoottori 1/2.(eli 0,9° askelta kohden), sen nopeus on 1,25 r/s 500 Hz:n toimintataajuudella.
B. Askelmoottorin itsekäynnistysalue
Alue, josta askelmoottori voidaan käynnistää ja pysäyttää suoraan.
C. Jatkuvan toiminnan alue
Tällä alueella askelmoottoria ei voida käynnistää tai pysäyttää suoraan. AskelmoottoritTämän alueen on ensin kuljettava itsekäynnistysalueen läpi ja sitten kiihdytettävä saavuttaakseentoiminta-alue. Samoin askelmoottoria ei voida jarruttaa suoraan tällä alueella,muuten askelmoottori voi helposti mennä pois tahdista, joten se on ensin hidastettavaitsekäynnistysalueelta ja jarruttaa sitten.
D. Askelmoottorin suurin käynnistystaajuus
Moottorin kuormittamaton tila, jotta askelmoottori ei menetä askeltoimintaansasuurin pulssitaajuus.
E. Askelmoottorin suurin toimintataajuus
Suurin pulssitaajuus, jolla moottori herää käymään menettämättä askeltakaanilman kuormaa.
F. Askelmoottorin käynnistysmomentti / sisäänvetomomentti
Jotta askelmoottori vastaisi tiettyä pulssitaajuutta käynnistyäkseen ja käynnistyäkseen ilmansuurimman kuormitusmomentin menettämisvaiheet.
G. Askelmoottorin käyntimomentti/vetomomentti
Suurin kuormitusmomentti, joka tyydyttää askelmoottorin vakaan toiminnan tietyllä momentillatietty pulssitaajuus ilman askelhäviötä.
05 Askelmoottorin kiihdytyksen/hidastuvuuden liikkeenohjaus
Kun askelmoottorin toimintataajuuspiste on jatkuvan nopeuden ja vääntömomentin käyrällätoiminta-alueella, miten lyhentää moottorin käynnistys- tai pysäytyskiihdytystä tai -hidastuvuuttaaikaa, jotta moottori käy pidempään parhaalla nopeudella, mikä lisääMoottorin tehokas käyntiaika on erittäin tärkeä.
Kuten alla olevassa kuvassa on esitetty, askelmoottorin dynaaminen vääntömomentin ominaiskäyrä onvaakasuora suora viiva alhaisella nopeudella; suurella nopeudella käyrä pienenee eksponentiaalisestiinduktanssin vaikutuksesta.
Tiedämme, että askelmoottorin kuorma on TL. Oletetaan, että haluamme kiihdyttää F0:sta F1:eenLyhin aika (tr), miten lasketaan lyhin aika tr?
(1) Normaalisti TJ = 70 % Tm:stä
(2) tr = 1,8 * 10⁻⁶ * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/tr + F0, 0
B. Eksponentiaalinen kiihtyvyys suurella nopeudella
(1) Normaalisti
TJ0 = 70 % Tm0
TJ1 = 70 % Tm1
TL = 60 % Tm1
(2)
tr = F4 * In [(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)
Muistiinpanoja.
J osoittaa moottorin roottorin pyörimisinertian kuormituksen alaisena.
q on kunkin askeleen pyörimiskulma, joka on askelmoottorin askelkulma
koko aseman tapauksessa.
Hidastustoiminnossa käännä yllä oleva kiihtyvyyspulssin taajuus päinvastaiseksi
laskettu.
06 askelmoottorin tärinä ja melu
Yleisesti ottaen askelmoottori on kuormittamattomassa käytössä, kun moottorin toimintataajuus onon lähellä tai yhtä suuri kuin moottorin roottorin ominaistaajuus, resonoi, vakava tahtiesiintyy tahdista poikkeava ilmiö.
Useita ratkaisuja resonanssin purkamiseen:
A. Vältä tärinäaluetta: jotta moottorin toimintataajuus ei putoa alueellevärähtelyalue
B. Käytä aliosastointikäyttötilaa: Käytä mikroaskelkäyttötilaa tärinän vähentämiseksi
jakamalla alkuperäinen yksi vaihe useisiin vaiheisiin kunkin resoluution lisäämiseksi
moottorin askel. Tämä voidaan saavuttaa säätämällä moottorin vaihe-virtasuhdetta.
Mikroaskellus ei lisää askelkulman tarkkuutta, mutta saa moottorin käymään nopeammin.
sujuvasti ja hiljaisemmin. Vääntömomentti on yleensä 15 % pienempi puolivaihekäytössä.
kuin täysaskelkäytössä ja 30 % pienempi siniaaltovirran säädössä.
Julkaisun aika: 09.11.2022