Mikä on askelmoottori: tyypit ja sen toiminta

Askelmoottori on sähkömekaaninen laite, joka muuntaa sähkövoiman mekaaniseksi voimaksi. Se on myös harjaton, synkroninen sähkömoottori, joka voi jakaa täydellisen pyörimisen laajaan portaiden määrään. Moottorin asemaa voidaan hallita tarkasti ilman takaisinkytkentämekanismia, kunhan moottori on huolellisesti mitoitettu sovelluksen mukaan. Askelmoottorit ovat samanlaisia ​​kuin kytkettävät vastahakoisuusmoottorit. Askelmoottori käyttää magneettien toimintateoriaa saadakseen moottorin akselin kääntymään tarkalle etäisyydelle, kun sähköpulssi annetaan. Staattorissa on kahdeksan napaa ja roottorissa on kuusi napaa. Roottori vaatii 24 sähköpulssia siirtääkseen 24 askelta yhden täydellisen kierroksen tekemiseksi. Toinen tapa sanoa tämä on, että roottori liikkuu tarkalleen 15 ° kutakin moottorin vastaanottamaa sähköpulssia kohti.

Rakentaminen ja toimintaperiaate

askelmoottorin rakentaminen on melko suhteessa a DC-moottori . Se sisältää kestomagneetin, kuten roottorin, joka on keskellä ja se kääntyy, kun voima vaikuttaa siihen. Tämä roottori on suljettu nro. staattorin, joka on kiedottu magneettikäämin läpi. Staattori on järjestetty roottorin lähelle siten, että staattoreiden magneettikentät voivat hallita roottorin liikettä.

Askelmoottori

Askelmoottoria voidaan ohjata syöttämällä jokaista staattoria yksitellen. Joten staattori magnetoituu ja toimii kuin sähkömagneettinen napa, joka käyttää roottorissa olevaa vastenmielistä energiaa eteenpäin siirtymiseen. Staattorin vaihtoehtoinen magnetointi ja demagnetointi siirtävät roottoria asteittain ja antavat sen kääntyä erinomaisella ohjauksella.

askelmoottorin toimintaperiaate on sähkömagneettisuus. Se sisältää roottorin, joka on valmistettu kestomagneeteista, kun taas staattorissa on sähkömagneetteja. Kun syöttö syötetään staattorin käämitykseen, magneettikenttä kehittyy staattorin sisällä. Nyt moottorin roottori alkaa liikkua staattorin pyörivän magneettikentän mukana. Joten tämä on tämän moottorin perusperiaate.

Askelmoottorirakenne

Tässä moottorissa on pehmeä rauta, joka on suljettu sähkömagneettisten staattoreiden läpi. Staattorin ja roottorin navat eivät riipu askelmoijan tyypistä. Kun tämän moottorin staattoreihin on kytketty jännite, roottori pyörii linjaamaan itsensä staattoriin, muuten se kääntyy siten, että staattorin läpi on pienin rako. Tällä tavalla staattorit aktivoidaan sarjaan askelmoottorin pyörittämiseksi.

Ajotekniikat

Askelmoottorin ajo tekniikka Ne voivat olla mahdollisia joillakin erityispiireillä niiden monimutkaisen suunnittelun vuoksi. Tämän moottorin käyttämiseksi on useita tapoja, joista joitain käsitellään jäljempänä ottamalla esimerkki nelivaiheisesta askelmoottorista.

Yhden virityksen tila

Perusvaihe askelmoottorin käyttämisessä on yksi viritystila. Se on vanha menetelmä, jota ei tällä hetkellä käytetä paljon, mutta on tiedettävä tästä tekniikasta. Tässä tekniikassa jokainen vaihe muuten staattorit vierekkäin laukaistaan ​​yksitellen vaihtoehtoisesti erityisellä piirillä. Tämä magnetoi ja demagnetisoi staattorin roottorin siirtämiseksi eteenpäin.

Täysi askel

Tässä tekniikassa kaksi staattoria aktivoituu kerrallaan yhden sijasta hyvin lyhyessä ajassa. Tämä tekniikka tuottaa suuren vääntömomentin ja antaa moottorin käyttää suurta kuormaa.

Puolivaiheinen ajomatka

Tämä tekniikka liittyy melko täyden aseman ajoon, koska kaksi staattoria järjestetään vierekkäin siten, että se aktivoidaan ensin, kun taas kolmas aktivoituu sen jälkeen. Tällainen sykli kahden staattorin vaihtamiseksi ensin ja kolmannen staattorin jälkeen ajaa moottoria. Tämä tekniikka johtaa askelmoottorin parempaan resoluutioon ja vähentää samalla vääntömomenttia.

Micro Stepping

Tätä tekniikkaa käytetään yleisimmin sen tarkkuuden vuoksi. Vaihteleva porrasvirta toimitetaan askelmoottorin ohjainpiiri kohti staattorikäämiä sinimuotoisen aaltomuodon muodossa. Jokaisen askeleen tarkkuutta voidaan parantaa tällä pienellä askelvirralla. Tätä tekniikkaa käytetään laajasti, koska se tarjoaa suuren tarkkuuden ja vähentää melua suuressa määrin.

Askelmoottoripiiri ja sen toiminta

Askelmoottorit toimivat eri tavalla kuin DC-harjamoottorit , jotka pyörivät, kun niiden liittimiin syötetään jännitettä. Toisaalta askelmoottoreissa on käytännössä useita hammastettuja sähkömagneetteja, jotka on järjestetty keskivaihteen muotoisen rautapalan ympärille. Sähkömagneetit saavat virran ulkoisesta ohjauspiiristä, esimerkiksi mikrokontrollerista.

Askelmoottorin piiri

Jotta moottorin akseli pyörii, ensin annetaan sähkömagneetti tehoa, mikä saa vaihteen hampaat magneettisesti vetämään sähkömagneetin hampaisiin. Pisteessä, jolloin vaihdelaitteen hampaat ovat siten linjassa ensimmäisen sähkömagneetin kanssa, ne siirtyvät hieman seuraavasta sähkömagneetista. Joten kun seuraava sähkömagneetti kytketään PÄÄLLE ja ensimmäinen kytketään pois päältä, vaihde pyörii hieman kohdistuakseen seuraavaan ja sieltä prosessi toistetaan. Kutakin näistä pienistä kierroksista kutsutaan askeliksi, jolloin kokonaislukumäärä askelia muodostaa täydellisen kierroksen.

Tällä tavalla moottoria voidaan kääntää tarkalla. Askelmoottori ei pyöri jatkuvasti, vaan pyörii portaittain. On 4 kelaa, joissa on 90^taistaattoriin kiinnitetty kulma toistensa välillä. Askelmoottorin liitännät määräytyvät kelojen yhteenliittämisen avulla. Askelmoottorissa kelat eivät ole kytkettyinä. Moottorissa on 90^taipyörimisvaihe kelojen virran ollessa syklisessä järjestyksessä, mikä määrittää akselin pyörimissuunnan.

Tämän moottorin toiminta näkyy kytkimen avulla. Käämit aktivoidaan sarjaan 1 sekunnin välein. Akseli pyörii 90^taijoka kerta, kun seuraava kela aktivoidaan. Sen hidas vääntömomentti vaihtelee suoraan virran mukaan.

Askelmoottorin tyypit

Askelmoottoreita on kolme päätyyppiä:

• Pysyvä magneettinen askelmoottori
• Hybridi synkroninen askelmoottori
• Vaihteleva haluttomuusaskel

Pysyvä magneetti-askelmoottori

Kestomagneettimoottorit käyttävät roottorissa kestomagneettia (PM) ja toimivat roottorin PM: n ja staattorin sähkömagneettien välisessä vetovoimassa tai työntymisessä.

Tämä on yleisin askelmoottorityyppi verrattuna markkinoilla oleviin erityyppisiin askelmoottoreihin. Tämä moottori sisältää kestomagneetteja moottorin rakenteessa. Tällainen moottori tunnetaan myös nimellä tölkki / tölkki-moottori. Tämän askelmoottorin tärkein etu on pienemmät valmistuskustannukset. Jokaisessa vallankumouksessa sillä on 48–24 askelta.

Vaihteleva haluttomuus askelmoottori

Vaihtelevalla reluktanssilla (VR) varustetuissa moottoreissa on tavallinen rauta-roottori ja ne toimivat sen periaatteen mukaan, että pienin haluttomuus esiintyy pienimmällä rakolla, joten roottorin pisteet houkuttelevat staattorin magneettinavat kohti.

Askelmoottorin kaltainen muuttuva haluttomuus on moottorin perustyyppi ja sitä on käytetty viime vuosien ajan. Kuten nimestä voi päätellä, roottorin kulma-asema riippuu pääasiassa magneettipiirin haluttomuudesta, joka voidaan muodostaa staattorin hampaiden sekä roottorin välillä.

Hybridi synkroninen askelmoottori

Hybridi-askelmoottorit on nimetty, koska ne käyttävät kestomagneetti (PM) ja vaihteleva haluttomuus (VR) -tekniikoita maksimaalisen tehon saavuttamiseksi pienissä pakkauskokoissa.

Suosituin moottorityyppi on hybridi-askelmoottori koska se antaa hyvän suorituskyvyn verrattuna kestomagneettiroottoriin nopeuden, askelresoluution ja pitomomentin suhteen. Mutta tämän tyyppiset askelmoottorit ovat kalliita verrattuna kestomagneettisiin askelmoottoreihin. Tämä moottori yhdistää sekä kestomagneetin että muuttuvan haluttomuuden askelmoottoreiden ominaisuudet. Näitä moottoreita käytetään, kun tarvitaan vähemmän askelkulmaa, kuten 1,5, 1,8 ja 2,5 astetta.

Kuinka valita askelmoottori?

Ennen askelmoottorin valitsemista vaatimuksellesi on erittäin tärkeää tutkia moottorin vääntömomentin ja nopeuden käyrä. Joten nämä tiedot ovat saatavissa moottorin suunnittelijalta, ja se on graafinen symboli moottorin vääntömomentista määrätyllä nopeudella. Moottorin vääntömomentin ja käyrän on vastattava tarkasti sovelluksen tarpeita, muuten järjestelmän odotettua suorituskykyä ei voida saavuttaa.

Johdotustyypit

Askelmoottorit ovat yleensä kaksivaiheisia moottoreita, kuten unipolaarisia, muuten kaksisuuntaisia. Jokaista unipolaarisen moottorin vaihetta varten on kaksi käämiä. Täällä keskellä napautettu on yleinen johto kahden käämityksen välillä napaa kohti. Yksinapaisessa moottorissa on 5-8 johtoa.

Rakenteessa, jossa kahden navan yhteinen on jaettu keskikohtaisesti, tämä askelmoottori sisältää kuusi johtoa. Jos kaksinapaiset keskihanat ovat sisällä lyhyitä, moottorissa on viisi johtoa. 8-johtiminen Unipolar helpottaa sekä sarja- että rinnakkaisliitäntää, kun taas viidellä tai kuudella johtimella varustetulla moottorilla on staattorikäämin sarjayhteys. Yksinapaisen moottorin toimintaa voidaan yksinkertaistaa, koska niitä käytettäessä ei ole vaatimusta vaihtaa virran virtausta käyttöpiirissä, joka tunnetaan kaksisuuntaisina moottoreina.

Bipolaarisessa askelmoottorissa on kullekin napalle yksi käämi. Syöttösuunnan on muututtava käyttöpiirin läpi, jotta siitä tulee monimutkainen, joten näitä moottoreita kutsutaan yksisuuntaisiksi moottoreiksi.

Askelmoottorin ohjaus vaihtelevilla kellopulsseilla

Askelmoottorin ohjaus piiri on yksinkertainen ja edullinen piiri, jota käytetään pääasiassa pienitehoisissa sovelluksissa. Piiri on esitetty kuvassa, joka koostuu 555 ajastimesta IC vakaana monivibraattorina. Taajuus lasketaan käyttämällä annettua suhdetta.

Taajuus = 1 / T = 1,45 / (RA + 2RB) C jossa RA = RB = R2 = R3 = 4,7 kilo-ohmia ja C = C2 = 100 uF.

Askelmoottorin ohjaus vaihtelevilla kellopulsseilla

Ajastimen lähtöä käytetään kellona kahdelle 7474 kaksois-D-varvastossulle (U4 ja U3), jotka on määritetty soittolaskuriksi. Kun virta kytketään alun perin päälle, asetetaan vain ensimmäinen kiikku (ts. Q-ulostulo U3: n nastassa 5 on logiikassa '1') ja muut kolme kiipeä nollataan (ts. Q: n lähtö on looginen 0). Saatuaan kellopulssin ensimmäisen kiikun looginen ulostulo '1' siirtyy toiseen kiikaan (U3: n nasta 9).

Siten logiikan 1 ulostulo muuttuu pyöreästi jokaisen kellopulssin kanssa. Kaikkien neljän kiikun Q-ulostulot vahvistetaan Darling-tonnin transistoriryhmillä ULN2003: n sisällä (U2) ja kytketään askelmoottorin käämeihin oranssilla, ruskealla, keltaisella, mustalla ULN2003: n 16, 15, 14, 13 ja punaisella - + tarjonta.

Käämityksen yhteinen piste on kytketty + 12 V DC-syöttöön, joka on myös kytketty ULN2003: n napaan 9. Käämeissä käytetty värikoodi voi vaihdella merkistä toiseen. Kun virta kytketään päälle, kolmen muun kiikun ensimmäisen kiikun ja CLR-nastan SET-nastaan ​​kytketty ohjaussignaali menee aktiiviseksi 'matalaksi' (R1: n muodostaman virran palautuspiirin takia) -C1-yhdistelmä) asettaa ensimmäisen kiikun ja nollata loput kolme kiipeä.

Palautettaessa IC3: n Q1 menee 'korkeaksi', kun taas kaikki muut Q-lähdöt menevät 'mataliksi'. Ulkoinen nollaus voidaan aktivoida painamalla nollauskytkintä. Painamalla nollauskytkintä voit pysäyttää askelmoottorin. Moottori alkaa jälleen pyöriä samaan suuntaan vapauttamalla nollauskytkimen.

Ero askelmoottorin ja servomoottorin välillä

Servomoottorit soveltuvat suuriin vääntömomentteihin ja nopeussovelluksiin, kun taas askelmoottori on halvempi, joten niitä käytetään silloin, kun vaaditaan suurta pitomomenttia, kiihtyvyyttä matalasta keskitasoon, avointa muuten suljetun piirin joustavuutta. Askelmoottorin ja servomoottorin ero sisältää seuraavat.

Askelmoottori vs. tasavirtamoottori

Sekä askelmoottoreita että tasavirtamoottoreita käytetään erilaisissa teollisissa sovelluksissa, mutta näiden kahden moottorin tärkeimmät erot ovat hieman hämmentäviä. Tässä luetellaan joitain yhteisiä piirteitä näiden kahden mallin välillä. Kutakin ominaisuutta käsitellään jäljempänä.

Askelmoottorin parametrit

Askelmoottorin parametrit sisältävät pääasiassa askelkulman, askeleet jokaiselle kierrokselle, askeleet sekunnille ja kierrosluvun.

Askelkulma

Askelmoottorin askelkulma voidaan määritellä kulmaksi, jossa moottorin roottori pyörii, kun staattorin tulolle annetaan yksi pulssi. Moottorin resoluutio voidaan määritellä moottorin portaiden lukumääränä ja roottorin kierrosten lukumääränä.

Resoluutio = Vaiheiden määrä / Roottorin kierrosluku

Moottorin järjestely voidaan päättää askelkulman avulla ja se ilmaistaan ​​asteina. Moottorin resoluutio (askelnumero) on no. vaiheet, jotka suoritetaan roottorin yhden kierroksen sisällä. Kun moottorin askelmakulma on pieni, resoluutio on suuri tämän moottorin järjestelyä varten.

Tämän moottorin läpi kulkevien esineiden järjestelyjen tarkkuus riippuu pääasiassa resoluutiosta. Kun tarkkuus on korkea, tarkkuus on pieni.

Jotkut tarkkuusmoottorit voivat luoda 1000 askelta yhden kierroksen sisällä, mukaan lukien 0,36 asteen kulmapistettä. Tyypillinen moottori sisältää 1,8 astekulmaa ja 200 askelta jokaista kierrosta kohden. Eri askelmakulmat, kuten 15 astetta, 45 astetta ja 90 astetta, ovat hyvin yleisiä normaalimoottoreissa. Kulmien lukumäärä voi muuttua kahdesta kuuteen ja pieni askelkulma voidaan saavuttaa uritettujen napaosien kautta.

Vaiheet jokaiselle vallankumoukselle

Kunkin resoluution vaiheet voidaan määritellä kokonaiskierrokselle tarvittavien askelkulmien lukumääränä. Kaava on 360 ° / Askelkulma.

Vaiheet joka sekunti

Tällaista parametria käytetään pääasiassa sekunnissa käsiteltyjen vaiheiden määrän mittaamiseen.

Vallankumous minuutissa

Kierrosluku on kierros minuutissa. Sitä käytetään mittaamaan kierrostaajuus. Joten tällä parametrilla voimme laskea kierrosten lukumäärän yhdessä minuutissa. Askelmoottorin parametrien pääsuhde on seuraavanlainen.

Askeleet sekunnissa = kierros minuutissa / x askelta kierrosta kohti / 60

Askelmoottori liitetään 8051-mikrokontrolleriin

Askelmoottorin liitäntä 8051: een on hyvin yksinkertaista käyttämällä kolmea tilaa, kuten aalto-, täys- ja puolivaiheinen käyttö, antamalla moottorin neljälle johdolle 0 ja 1 sen mukaan, mikä ajotila meidän on valittava tämän moottorin käyttämiseksi.

Loput kaksi johtoa on kytkettävä jännitesyöttöön. Tässä käytetään yksipolaarista askelmoottoria, jossa kelojen neljä päätä on kytketty mikrokontrollerin portin 2 ensisijaisiin neljään tapiin ULN2003A: n avulla.

Tämä mikro-ohjain ei tuota riittävästi virtaa kelojen käyttämiseksi, joten nykyinen ohjain-IC tykkää ULN2003A: sta. On käytettävä ULN2003A: ta ja se on 7 parin NPN Darlington -transistoreiden kokoelma. Darlington-parin suunnittelu voidaan tehdä kahden bipolaarisen transistorin kautta, jotka on kytketty maksimaalisen virran vahvistuksen saavuttamiseksi.

ULN2003A-ohjain-IC: ssä tulonastat ovat 7, lähtötapit 7, joissa kaksi nastaa on virtalähde- ja maadoitusliittimille. Tässä käytetään 4-tuloisia ja 4-lähtöisiä nastoja. Vaihtoehtona ULN2003A: lle L293D IC: tä käytetään myös virran vahvistamiseen.

Sinun on tarkkailtava kahta tavallista johtoa ja neljää kelajohtoa erittäin tarkasti, muuten askelmoottori ei pyöri. Tämä voidaan havaita mittaamalla vastus yleismittarin läpi, mutta yleismittari ei näytä lukemia johdinvaiheiden välillä. Kun yhteinen johto ja muut kaksi johtoa ovat samassa vaiheessa, sen on osoitettava samanlainen vastus, kun taas saman kelan kaksi kelan loppupistettä osoittavat kaksoisvastuksen verrattuna yhteisen pisteen ja yhden päätepisteen vastukseen.

Ongelmien karttoittaminen

• Vianmääritys on prosessi, jolla tarkistetaan moottorin tila, toimiiko moottori vai ei. Seuraavaa tarkistusluetteloa käytetään askelmoottorin vianmääritykseen.
• Tarkista ensin kytkennät ja piirin koodi.
• Jos se on ok, tarkista seuraavaksi, että moottori saa oikean jännitesyötön tai muuten se yksinkertaisesti värisee, mutta ei pyöri.
• Jos jännitesyöttö on hyvä, tarkista neljän kelan päätepisteet, jotka ovat liittyneet ULN2003A IC: een.
• Löydä ensin kaksi yleistä päätepistettä ja kiinnitä ne 12 voltin virtalähteeseen, minkä jälkeen kiinnitä jäljellä olevat neljä johtoa IC ULN2003A: een. Kokeile kaikkia mahdollisia yhdistelmiä, kunnes askelmoottori käynnistyy. Jos tämän kytkentä ei ole asianmukaista, tämä moottori värisee pyörivän sijasta.

Voivatko Stepper-moottorit toimia jatkuvasti?

Yleensä kaikki moottorit käyvät tai pyörivät jatkuvasti, mutta suurin osa moottoreista ei voi pysähtyä virran ollessa käynnissä. Kun yrität rajoittaa moottorin akselia, kun se on virtalähteessä, se palaa tai rikkoutuu.

Vaihtoehtoisesti askelmoottorit on suunniteltu tekemään erillinen askel, odota sitten uudelleen ja pysy siellä. Jos haluamme saada moottorin pysymään yhdessä paikassa vähemmän aikaa ennen kuin astumme uudelleen, se näyttää pyörivältä jatkuvasti. Näiden moottoreiden virrankulutus on suuri, mutta tehohäviö tapahtuu pääasiassa moottorin pysäyttämisen tai huonon suunnittelun jälkeen, joten on mahdollista ylikuumentua. Tästä syystä moottorin virransyöttö vähenee usein, kun moottori on pidossa pitempään.

Tärkein syy on, että kun moottori pyörii, sen syötetty sähköteho-osa voidaan muuttaa mekaaniseksi tehoksi. Kun moottori pysäytetään pyörimisen aikana, kaikki syöttöteho voidaan muuttaa lämmön kelan sisäpuolelle.

Edut

askelmoottorin edut Sisällytä seuraavat.

• Kestävyys
• Yksinkertainen rakenne
• Voi toimia avoimen piirin ohjausjärjestelmässä
• Huolto on vähäistä
• Se toimii missä tahansa tilanteessa
• Luotettavuus on korkea
• Moottorin pyörimiskulma on verrannollinen tulopulssiin.
• Moottorin vääntömomentti on pysähdyksissä.
• Tarkka paikannus ja liikkeen toistettavuus, koska hyvien askelmoottoreiden tarkkuus on 3-5% askeleesta ja tämä virhe ei ole kumulatiivinen vaiheesta toiseen.
• Erinomainen vaste käynnistykseen, pysäyttämiseen ja peruutukseen.
• Erittäin luotettava, koska moottorissa ei ole kosketusharjoja. Siksi moottorin käyttöikä riippuu yksinkertaisesti laakerin elämästä.
• Moottorin reaktio digitaalisiin tulopulsseihin tarjoaa avoimen silmukan ohjauksen, mikä tekee moottorista yksinkertaisemman ja halvemman hallita.
• On mahdollista saavuttaa erittäin hidas synkroninen kierto kuormalla, joka on kytketty suoraan akseliin.
• Laaja pyörimisnopeusalue voidaan toteuttaa, koska nopeus on verrannollinen tulopulssien taajuuteen.

Haitat

askelmoottorin haitat Sisällytä seuraavat.

• Tehokkuus on heikko
• Moottorin vääntömomentti pienenee nopeasti nopeuden myötä
• Tarkkuus on vähäinen
• Palautetta ei käytetä mahdollisten menetettyjen vaiheiden määrittämiseen
• Pieni vääntömomentti kohti inertiasuhdetta
• Erittäin meluisa
• Jos moottoria ei ohjata kunnolla, voi esiintyä resonansseja
• Tämän moottorin käyttö ei ole helppoa erittäin suurilla nopeuksilla.
• Erillinen ohjauspiiri on välttämätön
• DC-moottoreihin verrattuna se käyttää enemmän virtaa

Sovellukset

askelmoottorin sovellukset Sisällytä seuraavat.

1. Teollisuuden koneet - Askelmoottoreita käytetään autojen mittareissa ja automaattisissa työstökoneissa.
2. Turvallisuus - uudet valvontatuotteet turvallisuusteollisuudelle.
3. Lääketieteellinen - Askelmoottoreita käytetään lääketieteellisten skannerien, näytteenottimien sisällä, ja niitä löytyy myös digitaalisesta hammasvalokuvauksesta, nestepumpuista, hengityssuojaimista ja verianalyysikoneista.
4. Viihde-elektroniikka - Kameroiden askelmoottorit automaattista digitaalikameran tarkennusta ja zoomaustoimintoja varten.

Ja on myös yrityskoneiden sovelluksia, tietokoneiden oheislaitteiden sovelluksia.

Näin ollen kyse on kaikesta yleiskatsaus askelmoottorista kuten rakentaminen, toimintaperiaate, erot, edut, haitat ja sen sovellukset. Nyt sinulla on käsitys supermoottorityypeistä ja niiden sovelluksista, jos sinulla on kysyttävää tästä aiheesta tai sähkö- ja sähköiset projektit jätä kommentit alla.

Valokuvahyvitys

• Askelmoottori MST