 |
| Οι βηματικοί κινητήρες (Stepper Motor) |
Οι βηματικοί κινητήρες είναι μία άλλη κατηγορία κινητήρων που μπορούμε να ελέγχουμε με ακρίβεια την θέση τους.
Η σημαντικότερη διαφορά με τους σερβοκινητήρες είναι πως δεν χρειάζονται κάποιο μηχανισμό ανατροφοδότησης.
Η συνηθέστερη μορφή βηματικών κινητήρων αποτελούνται από έναν οδοντωτό μαγνητικό ρότορα και από 2 (bipolar κινητήρας) ή 4 (unipolar κινητήρας) πηνία (στάτορας). Ο ποιο εύκολος τρόπος να καταλάβετε πως είναι είναι να δείτε τις παρακάτω φωτογραφίες
Όπως όλους τους κινητήρες, οι κινητήρες stepper αποτελείται από ένα στάτορα ένα ένα ρότορα. Ο ρότορας φέρει ένα σύνολο από μόνιμους μαγνήτες, και ο στάτης έχει τις σπείρες.
Το πολύ βασικό σχέδιο ενός βηματικού κινητήρα θα είναι ως εξής:
Υπάρχουν 4 σπείρες με 90 o γωνία μεταξύ τους σταθερά στο στάτη. Ο τρόπος που τα στοιχεία είναι αλληλένδετα, θα χαρακτηρίζει τελικά το είδος της σύνδεσης κινητήρα stepper. Στο παραπάνω σχήμα, τα πηνία δεν συνδέονται μεταξύ τους.
Ο παραπάνω κινητήρας έχει 90 o βήμα περιστροφής.
Τα πηνία ενεργοποιούνται σε μία κυκλική σειρά, ένα-ένα. Η κατεύθυνση περιστροφής του άξονα καθορίζεται από τη σειρά που οι σπείρες ενεργοποιηθεί.
Υπάρχουν 4 σπείρες με 90 o γωνία μεταξύ τους σταθερά στο στάτη. Ο τρόπος που τα στοιχεία είναι αλληλένδετα, θα χαρακτηρίζει τελικά το είδος της σύνδεσης κινητήρα stepper. Στο παραπάνω σχήμα, τα πηνία δεν συνδέονται μεταξύ τους.
Ο παραπάνω κινητήρας έχει 90 o βήμα περιστροφής.
Τα πηνία ενεργοποιούνται σε μία κυκλική σειρά, ένα-ένα. Η κατεύθυνση περιστροφής του άξονα καθορίζεται από τη σειρά που οι σπείρες ενεργοποιηθεί.
Τα πηνία ενεργοποιούνται σε σειρά, με περίπου 1sec διάστημα.
Ο πρώτος τρόπος είναι αυτή που περιγράφεται προηγουμένως.
Αυτό ονομάζεται Single-πηνίο διέγερσης , και σημαίνει ότι μόνο ένα πηνίο ενεργοποιείται κάθε φορά.
Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται σπάνια, γενικά όταν η εξοικονόμηση ενέργειας είναι απαραίτητη. Παρέχει λιγότερο από το μισό της ονομαστικής ροπής στρέψης του κινητήρα, ως εκ τούτου, το φορτίο του κινητήρα δεν μπορεί να είναι υψηλό.
Η δεύτερη και πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος, είναι η πλήρης μονάδα βήμα .
Σύμφωνα με τη μέθοδο αυτή, τα πηνία ενεργοποιούνται σε ζεύγη.Σύμφωνα με τη σύνδεση των πηνίων (σειρά ή παράλληλα) ο κινητήρας θα απαιτήσει διπλάσιο της τάσης ή διπλασιάσει το ρεύμα για να λειτουργήσει που χρειάζεται κατά την οδήγηση με Single-πηνίο διέγερσης
. Ωστόσο, παράγει 100% της ονομαστικής ροπής του κινητήρα.
Αυτός ο κινητήρας θα έχει 4 βήματα ανά πλήρη κύκλο, δηλαδή η ονομαστική αριθμό βημάτων ανά κύκλο.
μισό stepping
Αυτό είναι ένα πολύ ενδιαφέρον τρόπος για να επιτευχθεί διπλή την ακρίβεια του συστήματος εντοπισμού θέσης, χωρίς να αλλάζει τίποτα από το υλικό!Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο, όλα τα ζεύγη πηνίο μπορεί να ενεργοποιείται ταυτόχρονα, προκαλώντας το στροφείο να περιστρέφεται το ήμισυ τον τρόπο ως ένα κανονικό βήμα. Η μέθοδος αυτή μπορεί να είναι single-πηνίο ή δύο-πηνίο διέγερσης, καθώς και. Οι ακόλουθες κινήσεις κάνει αυτό σαφές:
Με τη μέθοδο αυτή, ο ίδιος κινητήρας θα έχουν διπλά τα βήματα ανά επαναστάσεις, έτσι διπλασιάσει την ακρίβεια στα συστήματα εντοπισμού θέσης. Για παράδειγμα, αυτό το μοτέρ θα έχει 8 βήματα ανά κύκλο!
microstepping
Microstepping είναι η πιο κοινή μέθοδος για τον έλεγχο των κινητήρων stepper στις μέρες μας
. Η ιδέα της microstepping, είναι να τροφοδοτήσει τις σπείρες του κινητήρα ΟΧΙ με παλμούς, αλλά με μια κυματομορφή Με αυτό τον τρόπο, η τοποθέτηση από το ένα στάδιο στο άλλο είναι ομαλότερη, καθιστώντας το βηματικό κινητήρα κατάλληλο για να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές υψηλής ακρίβειας, όπως τα συστήματα εντοπισμού θέσης CNC
.Επίσης, η πίεση των τμημάτων που συνδέονται στο μοτέρ, καθώς και το άγχος για το ίδιο το μοτέρ είναι σημαντικά μειωμένη.
Με microstepping, ένα stepper κινητήρα μπορεί να περιστρέφεται σχεδόν συνεχές, όπως απλό μοτέρ DC.
Η κυματομορφή που τα πηνία τροφοδοτούνται με, είναι παρόμοια με μια κυματομορφή AC.
Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν Digital κυματομορφές.Ορίστε μερικά παραδείγματα:
Η μέθοδος microstepping είναι στην πραγματικότητα μια μέθοδος παροχής ηλεκτρικού ρεύματος, παρά μέθοδο οδήγησης του πηνίου.
Αυτό ονομάζεται Single-πηνίο διέγερσης , και σημαίνει ότι μόνο ένα πηνίο ενεργοποιείται κάθε φορά.
Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται σπάνια, γενικά όταν η εξοικονόμηση ενέργειας είναι απαραίτητη. Παρέχει λιγότερο από το μισό της ονομαστικής ροπής στρέψης του κινητήρα, ως εκ τούτου, το φορτίο του κινητήρα δεν μπορεί να είναι υψηλό.
Η δεύτερη και πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος, είναι η πλήρης μονάδα βήμα .
Σύμφωνα με τη μέθοδο αυτή, τα πηνία ενεργοποιούνται σε ζεύγη.Σύμφωνα με τη σύνδεση των πηνίων (σειρά ή παράλληλα) ο κινητήρας θα απαιτήσει διπλάσιο της τάσης ή διπλασιάσει το ρεύμα για να λειτουργήσει που χρειάζεται κατά την οδήγηση με Single-πηνίο διέγερσης
. Ωστόσο, παράγει 100% της ονομαστικής ροπής του κινητήρα.
μισό stepping
Αυτό είναι ένα πολύ ενδιαφέρον τρόπος για να επιτευχθεί διπλή την ακρίβεια του συστήματος εντοπισμού θέσης, χωρίς να αλλάζει τίποτα από το υλικό!Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο, όλα τα ζεύγη πηνίο μπορεί να ενεργοποιείται ταυτόχρονα, προκαλώντας το στροφείο να περιστρέφεται το ήμισυ τον τρόπο ως ένα κανονικό βήμα. Η μέθοδος αυτή μπορεί να είναι single-πηνίο ή δύο-πηνίο διέγερσης, καθώς και. Οι ακόλουθες κινήσεις κάνει αυτό σαφές:
 |
| Single-πηνίο διέγερσης |
 |
| Δύο πηνίο διέγερσης |
Με τη μέθοδο αυτή, ο ίδιος κινητήρας θα έχουν διπλά τα βήματα ανά επαναστάσεις, έτσι διπλασιάσει την ακρίβεια στα συστήματα εντοπισμού θέσης. Για παράδειγμα, αυτό το μοτέρ θα έχει 8 βήματα ανά κύκλο!
microstepping
Microstepping είναι η πιο κοινή μέθοδος για τον έλεγχο των κινητήρων stepper στις μέρες μας
. Η ιδέα της microstepping, είναι να τροφοδοτήσει τις σπείρες του κινητήρα ΟΧΙ με παλμούς, αλλά με μια κυματομορφή Με αυτό τον τρόπο, η τοποθέτηση από το ένα στάδιο στο άλλο είναι ομαλότερη, καθιστώντας το βηματικό κινητήρα κατάλληλο για να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές υψηλής ακρίβειας, όπως τα συστήματα εντοπισμού θέσης CNC
.Επίσης, η πίεση των τμημάτων που συνδέονται στο μοτέρ, καθώς και το άγχος για το ίδιο το μοτέρ είναι σημαντικά μειωμένη.
Με microstepping, ένα stepper κινητήρα μπορεί να περιστρέφεται σχεδόν συνεχές, όπως απλό μοτέρ DC.
Η κυματομορφή που τα πηνία τροφοδοτούνται με, είναι παρόμοια με μια κυματομορφή AC.
Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν Digital κυματομορφές.Ορίστε μερικά παραδείγματα:
 |
| Τροφοδοτώντας με ημιτονοειδές κύμα |
 |
| Τροφοδοτώντας με ψηφιακό σήμα |
 |
| Τροφοδοτώντας με ψηφιακό σήμα υψηλής ανάλυσης |
Ως εκ τούτου, ο microstepping μπορούν να εφαρμοστούν με ενιαίο πηνίο διέγερσης και πλήρη μονάδα βήμα.
Το παρακάτω animation απέδειξε αυτή τη μέθοδο:
Το παρακάτω animation απέδειξε αυτή τη μέθοδο:
Αν και φαίνεται ότι η microstepping αυξάνει ακόμη περισσότερο τα βήματα, συνήθως αυτό δεν συμβαίνει.
Σε εφαρμογές υψηλής ακρίβειας, τα τραπεζοειδή εργαλεία που χρησιμοποιούνται για την αύξηση της ακρίβειας.
Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται για να εξασφαλιστεί η ομαλή κίνηση.
Αναρτήσεις
){kind=link}