Step motorun çalışma prensibi
Adım motoru, tek kutuplu bir DC güç kaynağı kullanan dört fazlı bir adım motorudur. Adım motorunun faz sargıları uygun zaman sırasına göre enerjilendirildiği sürece, adım motoru adım adım döndürülebilir. Şekil 1, dört fazlı reaktif adım motorunun çalışma prensibinin şematik bir diyagramıdır.
Başlangıçta SB anahtarı açılır, SA, SC ve SD kapatılır ve B-fazı manyetik kutuplar rotorun 0 ve 3 dişleri ile hizalanır.Aynı zamanda rotorun 1., 4. dişleri ve C ve D fazı sargı manyetik kutupları yanlış dişlere sahiptir. 2 ve 5 numaralı dişler, D ve A faz sargılarının manyetik kutuplarıyla yanlış dişe sahiptir. SC anahtarı açıldığında ve SB, SA ve SD kapalı olduğunda, rotor, C-fazı sargısının manyetik alan çizgileri ve 1. ve 4. dişler arasındaki manyetik alan çizgileri nedeniyle dönecek ve 1. ve 4. dişlerin manyetik kutupları ve C-fazı sargısı hizalanacaktır. . 0,3 diş ve A, B fazı sargılarının dişleri yanlış, 2,5 dişi ve A, D fazı sargı manyetik kutuplarının dişleri yanlış. Benzer şekilde, A, B, C ve D dört fazlı sargılar güç sağlamak için sırayla alır ve rotor A, B, C ve D yönlerinde dönecektir.
Dört fazlı step motor üç çalışma moduna ayrılabilir: güç sırasına göre tek dört vuruş, çift dört vuruş ve sekiz vuruş. Tek dörtlü ve çift dörtlünün adım açısı eşittir, ancak tek dörtlünün dönme torku küçüktür. Sekiz vuruşlu çalışma modunun adım açısı, tekli dört vuruşlu ve çift dört vuruşlu olanın yarısıdır.Bu nedenle, sekiz vuruşlu çalışma modu daha yüksek bir dönme torkunu koruyabilir ve kontrol doğruluğunu artırabilir.
Tek dört vuruşlu, çift dört vuruşlu ve sekiz vuruşlu çalışma modlarının güç dizisi ve dalga formu sırasıyla Şekil 2.a, b ve c'de gösterilmektedir:
a. Tek dört vuruş b. Çift dört vuruş c Sekiz vuruş
51 tek çipli mikrobilgisayar sürüş step motor yöntemi:
Sürüş voltajı 12V ve adım açısı 7,5 derecedir. 360 derecelik bir dairenin tamamlanması için 48 atış gerekir!
Step motorun aşağıdaki sıraya göre düzenlenmiş 6 ucu vardır: 1: kırmızı, 2: kırmızı, 3: turuncu, 4: kahverengi, 5: sarı, 6: siyah. Sürmek için ULN2003'ü sürmek için 51'i kullanın.
ULN2003 sürücüsü doğrudan tek çipli sistemin 5V gerilimini kullanır ve tork çok büyük değildir.Sürücü gerilimini kendiniz 12 V'a yükseltebilirsiniz.
Adım motoru, elektriksel darbe sinyallerini açısal yer değiştirmeye veya doğrusal yer değiştirmeye dönüştüren açık döngülü bir kontrol elemanıdır. Aşırı yüklenmemiş olması durumunda, motorun hızı ve durma konumu yalnızca darbe sinyalinin frekansına ve darbe sayısına bağlıdır ve yük değişiminden etkilenmez, yani motora bir darbe sinyali eklendiğinde, motor bir adım açısı boyunca dönecektir. Bu doğrusal ilişkinin varlığı, yalnızca periyodik hatalara sahip olan ve kümülatif hatalar içermeyen step motorun özellikleriyle birleştiğinde. Bu, hızı, konumu ve diğer kontrol alanlarını kontrol etmek için step motorları kullanmayı çok kolaylaştırır. Kademeli motor yaygın olarak kullanılmasına rağmen, kademeli motor sıradan bir DC motor gibi değildir ve geleneksel olarak AC motor kullanılmaktadır. Kullanılmadan önce bir kontrol sistemi oluşturmak için çift halkalı bir darbe sinyali, güç sürücü devresi vb .'den oluşmalıdır. Bu nedenle step motoru iyi kullanmak kolay değildir.Makine, elektrikli makine, elektronik ve bilgisayar gibi pek çok profesyonel bilgiyi içerir. Şu anda gerçekten çok sayıda step motor üreticisi var, ancak onları kendi başlarına geliştirebilecek profesyonel ve teknik personelleri var, ancak çok az üretici var.Üreticilerin çoğu sadece bir veya yirmi kişiden oluşuyor ve en temel ekipmana bile sahip değiller. Sadece kör bir taklit aşamasında. Bu da kullanıcılar için ürün seçimi ve kullanımında pek çok sıkıntıya neden olmaktadır. Yukarıdaki durum göz önüne alındığında, örnek olarak çok çeşitli endüksiyon step motorları almaya karar verdik. Temel çalışma prensibini açıklayın. Tüm makinenin seçiminde, kullanımında ve iyileştirilmesinde kullanıcıların çoğuna yardımcı olacağını umuyoruz.
2. Asenkron alt tip step motorun çalışma prensibi
(1) Reaktif adım motoru
Çünkü reaktif step motorun çalışma prensibi nispeten basittir. Aşağıdaki ilk önce üç fazlı reaktif adım motorunun prensibini açıklamaktadır.
1. Yapı: Motorun rotoru, birçok küçük dişle eşit olarak dağıtılmıştır ve stator dişleri, geometrik eksenleri rotor dişlerinin ekseninden sırayla kaymış olan üç uyarma sargısına sahiptir. 0, 1/3 , 2/3 , (iki bitişik rotorun diş eksenleri arasındaki mesafe, in ile ifade edilen diş hatvesidir), yani, A diş 1 ile hizalıdır ve B sağa 1/3 kadar ofsettir, C ve diş 3, sağa 2/3 oranında kademeli olarak gösterilir, A 'diş 5 ile hizalanır (A', A'dır, diş 5, diş 1'dir) Aşağıdaki, stator ve rotorun genişletilmiş bir görünümüdür:
2. Rotasyon: Örneğin, faz A'ya enerji verildiğinde ve faz B ve C'ye enerji verilmediğinde, diş 1, manyetik alanın etkisine bağlı olarak A ile hizalanır (aynısı, rotor herhangi bir kuvvete maruz kalmadığında da geçerlidir). Faz B'ye enerji verilmişse ve faz A ve C'ye enerji verilmemişse, 2. diş B ile hizalanmalıdır. Bu sırada rotor 1/3 sağa hareket eder ve diş 3 ve C'nin ofseti 1/3 , diş 4 ve A'dır. Ofset ( -1/3 ) = 2/3 . Faz C'ye enerji verilmişse, faz A ve B'ye enerji verilmemişse, diş 3, C ile hizalanmalıdır. Bu sırada rotor sağa 1/3 hareket eder ve diş 4 ve A'nın ofseti 1/3 hizalıdır. Faz A'ya enerji verilmişse, B ve C fazlarına enerji verilmemişse, diş 4, A ile hizalanır ve rotor 1/3 sağa hareket eder, böylece A, B, C ve A'ya enerji verildikten sonra, diş 4 (yani diş 1'den önceki diş) ) A fazına geçin, motor rotoru bir diş aralığı boyunca sağa döner, eğer A, B, C, A ... tuşlarına basmaya devam ederseniz ve enerji verirseniz, motor her adımda (darbe başına) 1/3 sağa dönecektir. Enerji vermek için A, C, B, A ... tuşlarına basarsanız, motor geri dönecektir. Motorun konumu ve hızının, iletim sayısı (darbe sayısı) ile frekans arasında bire bir karşılık geldiği görülebilir. Yön, iletim sırasına göre belirlenir. Bununla birlikte, tork, kararlılık, gürültü ve açı azalması dikkate alındığında. A-AB-B-BC-C-CA-A'nın iletkenlik durumu sıklıkla kullanılır, böylece her adımın orijinal 1 / 3'ü 1 / 6'ya değiştirilir. İki fazlı akımların farklı kombinasyonlarında bile, 1/3 , motor alt bölüm sürüşünün temel teorik temeli olan 1/12 , 1/24 olur. Çıkarılması zor değil: Motor statorunda m-fazlı uyarma sargısı var ve ekseni rotor diş ekseninden 1 / m, 2 / m ... (m-1) / m, 1 kadar ofset. Ve belirli bir faz sırasına göre elektrik iletimi, motor ileri ve geri kontrol edilebilir - bu, step motor dönüşünün fiziksel durumudur. Bu koşul karşılandığı sürece, teorik olarak herhangi bir fazın step motorlarını üretebiliriz.Maliyet ve diğer hususlar için, piyasada genellikle iki, üç, dört ve beşten fazla faz vardır.
3. Tork: Motora enerji verildiğinde, stator ve rotor arasında bir manyetik alan (manyetik akı ) üretilecektir.Rotor ve stator belirli bir açıyla kademelendirildiğinde, F kuvveti (d / d) ile orantılıdır.
Manyetik akısı = Br * S Br manyetik yoğunluktur, S manyetik alan, F L * D * Br ile orantılıdır, L demir çekirdeğin etkin uzunluğu, D rotor çapıdır, Br = N · I / RN · I uyarma sargı direncidir Amper dönüş sayısı (akım ve dönüş sayısı) R manyetik dirençtir. Tork = Kuvvet * Yarıçap Tork, motorun etkin hacmiyle orantılıdır * Amper dönüşler * Manyetik yoğunluk (yalnızca doğrusal durum dikkate alınır) Bu nedenle, motorun etkin hacmi ne kadar büyükse, uyarma amper dönüşlerinin sayısı o kadar fazla, stator ile rotor arasındaki hava boşluğu o kadar küçük ve motor torku Daha büyük ve tam tersi.
(2) İndüksiyon kademeli motor
1. Özellikler: Geleneksel reaktif step motor ile karşılaştırıldığında, endüksiyon alt tipi step motor, yumuşak manyetik malzemelerin çalışma noktasını sağlamak için rotor yapısına eklenen kalıcı mıknatıslara sahipken, stator uyarımı sadece bunu sağlamak yerine değişen bir manyetik alan sağlamalıdır. Manyetik malzemenin çalışma noktasının enerji tüketimi, bu nedenle motorun yüksek verimi, düşük akımı ve düşük ısısı vardır. Sabit mıknatısların varlığından dolayı, motorun güçlü bir arka EMF'si vardır ve kendi sönümleme etkisi nispeten iyidir, bu da onu çalışma sırasında nispeten kararlı hale getirir, düşük gürültü ve düşük frekanslı titreşim. Endüksiyon alt tipi step motor, bir dereceye kadar düşük hızlı senkron motor olarak kabul edilebilir. Dört fazlı çalışma veya iki fazlı çalışma için dört fazlı bir motor kullanılabilir. (İki kutuplu bir voltajla çalıştırılmalıdır), reaktif motorlarda durum böyle değildir. Örneğin: dört fazlı, sekiz aşamalı çalışma (A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A) tamamen iki fazlı sekiz vuruşlu çalışma modunu benimseyebilir. Koşulların C =, D = olduğunu bulmak zor değildir. İki fazlı motorların iç sargıları dört fazlı motorlarla tamamen aynıdır.Küçük güçlü motorlar genellikle doğrudan iki fazlı motorlara bağlanır.Daha yüksek güce sahip motorlar için, kullanımı kolaylaştırmak ve motorun dinamik özelliklerini esnek bir şekilde değiştirmek için, harici kablolama genellikle sekiz uçtur. (Dört fazlı), bu şekilde kullanıldığında, dört fazlı bir motor olarak kullanılabilir ve seri veya paralel olarak iki fazlı bir motor sargısı olarak kullanılabilir.
2. Sınıflandırma: Asenkron alt tip step motor, faz sayısına göre iki fazlı motor, üç fazlı motor, dört fazlı motor, beş fazlı motor vb. Olarak ayrılabilir. Çerçeve numarasına (motor dış çapı) göre, şu bölümlere ayrılabilir: 42BYG (BYG, endüksiyon adımlı motorun kodudur), 57BYG, 86BYG, 110BYG, (uluslararası standart) ve 70BYG, 90BYG, 130BYG, vb. Hepsi yerli standartlardır.
3. Adım motorunun statik indeksinin faz sayısı terimi: farklı zıt kutupların N ve S manyetik alanlarını üreten uyarma bobini çiftlerinin sayısı. Yaygın olarak kullanılan m dedi. Vuruşlar: Manyetik alan veya iletim durumunun periyodik bir değişimini tamamlamak için gereken vuruş sayısı n ile temsil edilir veya motorun bir adım açısı boyunca dönmesi için gereken puls sayısı.Örnek olarak dört fazlı bir motoru ele alırsak, dört fazlı dört vuruşlu bir çalışma modu vardır, yani AB -BC-CD-DA-AB, dört fazlı sekiz vuruşlu çalışma modu A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A'dır. Adım açısı: bir darbe sinyaline karşılık gelir, motor rotorunun açısal yer değiştirmesi ile ifade edilir. = 360 derece (rotor dişi sayısı J * çalışan vuruşlar), örnek olarak 50 dişli rotor dişlerine sahip geleneksel iki fazlı ve dört fazlı motorları alır. Dört vuruşlu çalışmada adım açısı = 360 derece / (50 * 4) = 1,8 derece (yaygın olarak tam adım olarak bilinir) ve sekiz vuruşlu çalışmada adım açısı = 360 derece / (50 * 8) = 0,9 derecedir (yaygın olarak Yarım adım). Konumlandırma torku: Motora enerji verilmediğinde, motor rotorunun kendi kilitleme torku (manyetik alan diş profilinin harmonikleri ve mekanik hatalardan kaynaklanır) Statik tork: Motor nominal statik elektriğin altındayken motor dönmez. Milin kilitleme torku. Bu tork, motor hacminin (geometrik boyut) bir ölçüsüdür ve sürüş voltajı ve sürüş gücü ile hiçbir ilgisi yoktur. Statik tork, elektromanyetik uyarma amper dönüşlerinin sayısı ile orantılı olmasına ve stator rotorları arasındaki hava boşluğuyla ilgili olmasına rağmen, statik torku artırmak için hava boşluğunun azaltılması ve uyarma amper dönüşlerinin artırılması tavsiye edilmez. Isı ve mekanik gürültü.
4. Step motorun dinamik indeksi ve terminolojisi:
1. Adım açısı doğruluğu: Adım motoru her döndüğünde gerçek değer ile adım açısının teorik değeri arasındaki hata. Yüzde olarak ifade edilir: hata / adım açısı *% 100. Farklı koşu vuruşlarının değeri farklıdır, dört vuruşta koşarken% 5 içinde ve sekiz vuruşta koşarken% 15 içinde olmalıdır.
2. Adım kaybı: Motor çalışırken çalışan adımların sayısı teorik adım sayısına eşit değildir. Adımdan uzak durun.
3. Yanlış hizalama açısı: Rotor diş ekseninin stator diş ekseninden saptığı açı Motorun ofset açısına sahip olması gerekir Ofset açısının neden olduğu hata, alt bölüm tahriki kullanılarak çözülemez.
4. Maksimum yüksüz başlatma frekansı: Motorun belirli bir sürüş modu, voltaj ve nominal akım altında yük olmadan doğrudan başlatılabileceği maksimum frekans.
5. Maksimum yüksüz çalışma frekansı: Belirli bir sürüş modu, voltaj ve nominal akım altında motorun yüksüz maksimum hız frekansı.
6. Çalışma tork frekansı karakteristikleri: Belirli test koşulları altında ölçülen çıkış torku ile frekans arasındaki ilişkinin eğrisine çalışma torku-frekans karakteristiği denir Bu, motorun birçok dinamik eğrisinin en önemlisi ve motor seçiminin temelidir. Aşağıda gösterildiği gibi
Diğer özellikler arasında atalet frekansı özellikleri, başlangıç frekansı özellikleri vb. Motor seçildikten sonra, motorun statik torku belirlenir, ancak dinamik tork tespit edilmez.Motorun dinamik torku, çalışma sırasında motorun ortalama akımına (statik akıma değil) bağlıdır. Ortalama akım ne kadar büyükse, motorun çıkış torku o kadar büyüktür, Frekans karakteristiği o kadar zor. Aşağıda gösterildiği gibi:
Bunlar arasında eğri 3 en büyük akıma veya en yüksek gerilime sahiptir; eğri 1 en küçük akıma veya en düşük gerilime sahiptir ve eğri ile yükün kesişimi yükün maksimum hız noktasıdır. Ortalama akımı büyütmek için sürücü voltajını mümkün olduğu kadar artırın ve küçük bir endüktans ve büyük akım motoru kullanın.
