As 'n aktuator,stapmotoris een van die sleutelprodukte van megatronika, wat wyd gebruik word in verskeie outomatiseringsbeheerstelsels. Met die ontwikkeling van mikro-elektronika en rekenaartegnologie neem die vraag na stapmotors daagliks toe, en hulle word in verskeie nasionale ekonomiese velde gebruik.
01 Wat is 'nstapmotor
'n Stapmotor is 'n elektromeganiese toestel wat elektriese pulse direk in meganiese beweging omskakel. Deur die volgorde, frekwensie en aantal elektriese pulse wat op die motorspoel toegepas word, te beheer, kan die stapmotor se stuur-, spoed- en rotasiehoek beheer word. Sonder die gebruik van 'n geslote-lus terugvoerbeheerstelsel met posisiewaarneming, kan presiese posisie- en spoedbeheer bereik word deur 'n eenvoudige, laekoste oop-lus beheerstelsel te gebruik wat bestaan uit 'n stapmotor en sy gepaardgaande drywer.
02 stapmotorbasiese struktuur en werkbeginsel
Basiese struktuur:
Werkbeginsel: die stappermotorbestuurder beheer die stappermotor se windings volgens die eksterne beheerpuls en rigtingsein deur middel van sy interne logikakring in 'n sekere tydsvolgorde, waar die motor vorentoe of agtertoe geaktiveer word, sodat die motor vorentoe/agtertoe roteer of sluit.
Neem 'n 1.8 grade tweefase-stapmotor as voorbeeld: wanneer beide windings geaktiveer en opgewek word, sal die motor se uitsetas stilstaan en in posisie gesluit wees. Die maksimum wringkrag wat die motor by die nominale stroom gesluit sal hou, is die houwringkrag. As die stroom in een van die windings herlei word, sal die motor een stap (1.8 grade) in 'n gegewe rigting draai.
Net so, as die stroom in die ander winding van rigting verander, sal die motor een stap (1.8 grade) in die teenoorgestelde rigting van eersgenoemde draai. Wanneer die strome deur die spoelwindings opeenvolgend na opwekking herlei word, sal die motor in 'n deurlopende stap in die gegewe rigting met baie hoë akkuraatheid draai. Vir 1.8 grade van 'n tweefase-stapmotor neem rotasie van 'n week 200 stappe.
Tweefase-stapmotors het twee tipes windings: bipolêr en unipolêr. Bipolêre motors het slegs een windingspoel per fase, die motor se deurlopende rotasie van die stroom in dieselfde spoel om opeenvolgend veranderlike opwekking te hê, die ontwerp van die aandryfkring vereis agt elektroniese skakelaars vir opeenvolgende skakeling.
Unipolêre motors het twee wikkelingspoele van teenoorgestelde polariteit op elke fase, en die motor
roteer aanhoudend deur afwisselend die twee wikkelingspoele op dieselfde fase te aktiveer.
Die aandrywingskring is ontwerp om slegs vier elektroniese skakelaars te benodig. In die bipolêre
aandrywingsmodus, word die uitsetwringkrag van die motor met ongeveer 40% verhoog in vergelyking met die
unipolêre aandryfmodus omdat die wikkelingspoele van elke fase 100% opgewek is.
03, Stapmotorlas
A. Momentbelasting (Tf)
Tf = G * r
G: Laai gewig
r: radius
B. Traagheidslas (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (kg * cm)
M: Laaimassa
R1: Radius van die buitenste ring
R2: Radius van die binneste ring
dω/dt: Hoekversnelling
04, stapmotor spoed-wringkrag kurwe
Die spoed-wringkragkurwe is 'n belangrike uitdrukking van die uitset-eienskappe van 'n stapmotor
motors.
A. Steppermotor-bedryfsfrekwensiepunt
Die spoedwaarde van die stapmotormotor op 'n sekere punt.
n = q * Hz / (360 * D)
n: omwentelinge/sek
Hz: Frekwensiewaarde
D: Interpolasiewaarde van die aandrywingskring
q: stapmotor se staphoek
Byvoorbeeld, 'n stapmotor met 'n hellingshoek van 1.8°, met 'n 1/2 interpolasie-aandrywing(d.w.s. 0.9° per stap), het 'n spoed van 1.25 r/s teen 'n bedryfsfrekwensie van 500 Hz.
B. Stapmotor selfbeginarea
Die area waar die stapmotor direk begin en gestop kan word.
C. Deurlopende bedryfsarea
In hierdie area kan die stapmotor nie direk begin of gestop word nie. Stapmotors inhierdie area moet eers deur die selfbeginarea gaan en dan versnel word om die te bereikbedryfsarea. Net so kan die stapmotor in hierdie area nie direk gerem word nie,andersins is dit maklik om die stapmotor uit pas te laat, moet eers vertraag word nadie selfaanvangarea en toe gerem.
D. Maksimum aanvangsfrekwensie van die stappermotor
Motor se geenlastoestand, om te verseker dat die stapmotor nie die stapwerking van diemaksimum pulsfrekwensie.
E. Maksimum bedryfsfrekwensie van die stappermotor
Die maksimum pulsfrekwensie waarteen die motor opgewonde is om te loop sonder om 'n stap te verlooronder geen las nie.
F. Stapmotor-aanvangswringkrag / intrekwringkrag
Om die stapmotor in 'n sekere pulsfrekwensie te ontmoet om te begin en te begin loop, sonderverloor stappe van die maksimum las wringkrag.
G. Stapmotor se loopmoment/intrekmoment
Die maksimum laswringkrag wat voldoen aan die stabiele werking van die stapmotor teen 'nsekere pulsfrekwensie sonder verlies van stap.
05 Stapmotor versnelling/vertraging bewegingsbeheer
Wanneer die bedryfsfrekwensie van die stapmotor in die spoed-wringkragkurwe van die deurlopende punt isbedryfsgebied, hoe om die motor se begin- of stopversnelling of vertraging te verkorttyd, sodat die motor langer in die beste spoedtoestand loop, waardeur dieDie effektiewe looptyd van die motor is baie krities.
Soos in die figuur hieronder getoon, is die dinamiese wringkragkarakteristieke kurwe van die stapmotor'n horisontale reguit lyn teen lae spoed; teen hoë spoed neem die kromme eksponensieel afas gevolg van die invloed van induktansie.
Ons weet dat die stapmotorlas TL is, veronderstel ons wil versnel van F0 na F1 indie kortste tyd (tr), hoe bereken mens die kortste tyd tr?
(1) Normaalweg is TJ = 70% Tm
(2) tr = 1.8 * 10-5 * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/t + F0, 0
B. Eksponensiële versnelling in hoëspoedtoestande
(1) Normaalweg
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)
Notas.
J dui die rotasietraagheid van die motorrotor onder las aan.
q is die rotasiehoek van elke stap, wat die staphoek van die stappermotor in die is
die geval van die hele aandrywing.
In die vertragingsoperasie, kan die bogenoemde versnellingspulsfrekwensie net omgekeer word.
bereken.
06 stapmotor vibrasie en geraas
Oor die algemeen, 'n stapmotor in geen laswerking, wanneer die motor se bedryfsfrekwensienaby of gelyk aan die motorrotor se inherente frekwensie is, sal dit resoneer, ernstige salbuite-stap verskynsel voorkom.
Verskeie oplossings vir resonansie:
A. Vermy die vibrasiesone: sodat die motor se bedryfsfrekwensie nie binne val niedie vibrasiebereik
B. Neem onderverdelingsaandryfmodus aan: Gebruik mikrostap-aandryfmodus om vibrasie te verminder deur
die oorspronklike een stap in verskeie stappe onderverdeel om die resolusie van elkeen te verhoog
motorstap. Dit kan bereik word deur die fase-tot-stroomverhouding van die motor aan te pas.
Mikrostap verhoog nie die staphoekakkuraatheid nie, maar laat die motor meer loop
glad en met minder geraas. Die wringkrag is oor die algemeen 15% laer vir halfstap-werking
as vir volstap-werking, en 30% laer vir sinusgolfstroombeheer.
Plasingstyd: 9 Nov 2022