Kuinka askelmoottorit toimivat

Tässä viestissä aiomme oppia askelmoottorista. Tutkimme mikä on askelmoottori, sen perustoimintamekanismi, askelmoottorityypit, askelmoodit ja lopuksi sen edut ja haitat.

Mikä on askelmoottori?

Askelmoottori on harjaton moottori, sen pyörivä akseli (roottori) täydentää yhden kierroksen määrätyllä portaiden määrällä. Pyörimisen porrastetun luonteen vuoksi se saa sen nimen askelmoottoriksi.

Askelmoottori tarjoaa tarkka kääntökulman hallinta ja nopeus. Se on avoimen silmukan muotoilu, mikä tarkoittaa, että pyörimisen seuraamiseksi ei ole käytössä palautemekanismia.

Se voi muuttaa nopeuttaan, muuttaa pyörimissuuntaa ja lukittua yhdeksi asennoksi heti. Vaiheiden määrä määräytyy roottorissa olevien hampaiden lukumäärän mukaan. Esimerkiksi: jos askelmoottori koostuu 200 hampaasta,

360 (aste) / 200 (ei hampaita) = 1,8 astetta

Joten jokainen askel on 1,8 astetta. Askelmoottoreita ohjataan mikro-ohjaimilla ja ohjainpiirillä. Sitä käytetään laajalti lasertulostimissa, 3D-tulostimissa, optisissa asemissa, robotiikassa jne.

Perustoimintamekanismi:

Askelmoottori voi koostua useista napoista, jotka on kierretty eristetyllä kuparilangalla, jota kutsutaan staattoriksi, tai moottorin liikkumattomaan osaan. Moottorin liikkuvaa osaa kutsutaan roottoriksi, joka koostuu useista hampaiden lukumääristä.

Kun yksi napa on kytketty jännitteeseen, lähimmät hampaat kohdistuvat tämän jännitteisen napaan ja toinen roottorin hampaat siirtyvät tai ovat linjassa muiden jännitteettömien napojen kanssa.

Seuraava napa saa jännitteen ja edellinen napa virtaa, nyt kohdistamattomat navat kohdistuvat nykyisen jännitteisen napaan, tämä on yksi askel.

Seuraava napa saa virran ja edellinen napa virtaa, tämä tekee uuden vaiheen ja tämä sykli jatkuu useita kertoja yhden täyden pyörimisen suorittamiseksi.

Tässä on toinen hyvin yksinkertainen esimerkki askelmoottorin toiminnasta:

Yleensä roottorin hampaat ovat magneetteja, jotka on järjestetty vuorotellen pohjois- ja etelänavalle. Kuten pylväät hylkäävät ja toisin kuin pylväät houkuttelevat, pylväskäämitys A on jännitteinen ja olettaa, että pylväs on pohjoisnavan ja roottorin etelänapa, tämä houkuttelee roottorin etelänapaa kohti navan A staattoria kuvan osoittamalla tavalla.

Napa A on nyt jännitteettömänä ja napa 'B' jännitteisenä, nyt roottorin etelänapa kohtaa navan 'B'. Samanlainen napa 'C' ja napa 'D' energisoituvat ja poistavat jännitteen samalla tavalla yhden kierroksen suorittamiseksi.

Tähän mennessä ymmärrät kuinka askelmoottori toimii.

Askelmoottorin tyypit:

Askelmoottoreita on kolme tyyppiä:

• Pysyvä magneettinen askelmoottori
• Vaihteleva vastahakoinen askelmoottori
• Hybridi synkroninen askelmoottori

Pysyvä magneetti stepper:

Pysyvät magneettiset askelmoottorit käyttävät roottorissa kestomagneettihampaita, jotka on järjestetty vuorotellen napa-tyyliin (pohjoinen-etelä-pohjoinen-etelä ...), mikä antaa suuremman vääntömomentin.

Vaihteleva vastahakoinen askel:

Vaihteleva vastahakoinen askelmoottori käyttää pehmeää rautamateriaalia roottorina, jossa on useita hampaita, ja se toimii periaatteen mukaan, että vähimmäishaluttava esiintyy vähimmäisraossa, mikä tarkoittaa, että lähimmät roottorin hampaat vetävät puolaan napaa, kun se saa virtaa, kuten metalli houkuttelee kohti magneettia.

Hybridi synkroninen askelmoottori:

Hybridi-askelmoottorissa molemmat yllä mainitut menetelmät yhdistetään maksimaalisen vääntömomentin saamiseksi. Tämä on yleisin askelmoottorityyppi ja myös kallis menetelmä.
Askelmoodit:

Vaihtoehtoja on 3 tyyppiä

• Täysi askel-tila
• Puolivaiheinen tila
• Mikroasennustila

Täysi askel-tila:

Koko askel -tilassa voidaan ymmärtää seuraava esimerkki: jos askelmoottorissa on 200 hampaita, yksi täysi askel on 1,8 astetta (joka on artikkelin alussa), se ei pyöri alle tai 1,8 astetta.

Täysi vaihe on edelleen luokiteltu kahteen tyyppiin:

• Yksivaiheinen tila
• Kaksivaiheinen tila

Molemmissa vaihemoodeissa roottori ottaa yhden täyden vaiheen, näiden kahden välinen perusero on, yksitila antaa vähemmän vääntöä ja kaksivaiheinen tila lisää vääntöä.

• Yhden vaiheen tila:

Yksivaiheisessa tilassa vain yksi vaihe (ryhmä käämiä / napoja) on jännitteellinen tiettynä aikana, se on vähiten energiaa kuluttava menetelmä, mutta se antaa myös vähemmän vääntömomenttia.

• Kaksivaiheinen tila:

Kaksivaiheisessa tilassa kaksi vaihetta (kaksi käämitysryhmää / napaa) virtaa tiettynä ajankohtana, mikä tuottaa enemmän vääntömomenttia (30% - 40%) yksivaiheista tilaa.

Puoletasennustila:

Puolet askelmoodi suoritetaan moottorin kaksinkertaisen tarkkuuden saavuttamiseksi. Puolin askelin, kuten nimestä voi päätellä, se vie puolet yhdestä täydestä vaiheesta, täyden 1,8 asteen sijaan puoli askel kestää 0,9 astetta.
Puolivaihe saavutetaan vaihtamalla vaihtoehtoisesti yksivaiheinen tila ja kaksivaiheinen tila. Se vähentää mekaanisten osien rasitusta ja lisää pyörimisen sileyttä. Puoliportainen vähentää vääntömomenttia noin 15%. Mutta vääntöä voidaan lisätä lisäämällä moottoriin kohdistuvaa virtaa.

Mikroporrastus:

Mikroporrastus tehdään tasaisimmalle pyörimiselle. Yksi täysi askel on jaettu 256 vaiheeseen. Mikroportaalle tarvitaan erityinen mikroportaan ohjain. Sen vääntömomentti on noin 30%.

Kuljettajien on syötettävä sinimuotoinen aalto nesteen pyörimiseksi. Ohjaimet antavat kaksi sinimuotoista tuloa 90 asteen asteittaisella poistumisella.

Se antaa parhaan mahdollisen hallinnan pyörimiselle ja vähentää mekaanista rasitusta merkittävästi ja vähentää toimintamelua.

Askelmoottorin tärkeimmät edut ja haitat voidaan oppia seuraavista kohdista:

Edut:

• Paras kulman pyörimisen hallinta.
• Suuri vääntömomentti hitaalla nopeudella.
• Pyörimissuunnan välitön muutos.
• Minimaalinen mekaaninen rakenne.

Haitat:

• Virtaa kulutetaan myös pyörimättä, kun roottori lukitaan kiinteään asentoon.
• Pyörimisvirheiden korjaamiseksi ja nykyisen sijainnin seuraamiseksi ei ole takaisinkytkentämekanismia.
• Se tarvitsee monimutkaisen ohjainpiirin.
• Vääntömomentti pienenee suuremmalla nopeudella.
• Moottoria ei ole helppo hallita suuremmalla nopeudella.