Nella moderna ingegneria elettrica è usatoinsieme dei più svariati dispositivi, alcuni sono destinati all'automazione delle operazioni tecnologiche. Questo è anche un motore passo-passo. Il principio di funzionamento e il dispositivo di questo dispositivo sono descritti nell'articolo.
Molto spesso questa apparecchiatura è controllatauno speciale circuito elettronico. Si alimenta solo da una fonte CA. Tali motori sono spesso utilizzati in circuiti in cui è richiesto il controllo della velocità. Ciò evita la necessità di utilizzare un ciclo di feedback costoso e complesso e la protezione del motore diventa più semplice (è necessario solo prevedere una rapida diseccitazione).
Questo principio di lavoro è usato negli schemi concomunicazione aperta. Va ricordato che questo schema (senza un ciclo di feedback) è economicamente vantaggioso, ma ha un numero di limitazioni significative.
Quindi, girare il rotore è sufficienteinstabile, oscillatorio, perché la velocità e le altre caratteristiche del movimento non possono in alcun modo essere accurate come nei motori a corrente continua con anello di retroazione. Per espandere la portata del motore passo-passo, è necessario trovare modi per ridurre le vibrazioni.
Per capire meglio lo stepper del dispositivomotore e il principio del suo funzionamento, è possibile considerare lo schema del dispositivo sotto il suo controllo, che è stato utilizzato 20 anni fa per produrre schede perforate. A tale scopo, le SD a tre e quattro fasi sono state applicate universalmente. Ora considereremo lo schema del primo.
Le fasi sono indicate dai numeri ordinali 1, 2, 3 e così via.ecc., o le lettere A, B, C, ecc. Quest'ultima opzione è utilizzata solo nel caso di alcuni motori bifase. Pertanto, solo una fase di due, tre o quattro disponibili (a seconda del tipo di motore) è eccitata in un determinato momento. Nello spiegare i principi di funzionamento di un tale dispositivo, questa circostanza è menzionata costantemente, ma è necessario capire che questo schema non è affatto un metodo di controllo ideale.
L'opzione più semplice è quella di nutrireimpulsi singoli dal circuito di controllo. In questo caso, ad esempio, il motore alla volta gira il pignone principale del trasportatore per una certa distanza in avanti. Va notato che quando il meccanismo massiccio viene alimentato solo di un passo, il problema della vibrazione viene ulteriormente aggravato e la considerevole inerzia si fa sentire.
In questi casi è molto più giustificatoUtilizzare un motore passo-passo in grado di eseguire più movimenti in un unico impulso di controllo. Inoltre non fa male usare un asterisco con denti più piccoli. A proposito, ogni movimento è chiamato incremento.
Nei casi descritti da noi, l'incremento è unoe diversi passaggi, rispettivamente. Dopo ogni ciclo, il motore si ferma per un po ', dopodiché tutto viene ripetuto di nuovo. Questo è chiamato rispettivamente movimento incrementale e controllo incrementale.
Per un incremento, il numero di passaggi è maggiore di quattroè necessario in alcune linee di produzione, trasportatori. Quando i dati dal dispositivo di memorizzazione (memoria flash interna, disco rigido del computer) vengono inviati al controller, vengono eseguiti blocco per blocco. Ognuno di essi contiene un numero rigorosamente definito di simboli (32, 48 o 64) e in diversi sistemi e per scopi diversi del dispositivo questa cifra può variare notevolmente.
Non sorprende che negli ultimi anni,I prodotti fatti in casa basati sul microcomputer Arduino sono comuni. Il motore passo-passo in questo design è l'ideale, poiché in un tale insieme può essere adattato sia come una centrale elettrica per un giocattolo, sia per un'apparecchiatura industriale piuttosto complessa.
Il blocco dati viene trasferito prima di essere utilizzatonella memoria del semiconduttore sul controller, dopo di che il movimento inizierà secondo le istruzioni che sono state scritte nel primo blocco di informazioni (prima di collegare il motore, è necessario scoprire queste caratteristiche).
Dopo aver completato le istruzioni, il sistema si avvialeggi la seconda serie di informazioni. Se ogni movimento consiste in molti piccoli passi, è necessario montare una cascata aggiuntiva davanti al controller principale. Molto spesso le sue funzioni sono eseguite dal controller di input. Invia i dati al secondo loop di controllo ad un intervallo specificato dal sistema (Arduino). Il motore passo-passo in questo caso è protetto dal sovraccarico da richieste.
Vi parleremo di alcune delle sfumature dell'utilizzo dei motori passo-passo e forniremo anche una definizione dei termini usati spesso in questo campo:
- Un piccolo angolo di passo. Come già sapete, dopo ogni impulso di controllo, il rotore del motore ruota in una certa misura. Più piccolo è il passo, maggiore è la velocità diretta. È importante sapere che i motori passo-passo possono fornire un passo molto piccolo. Il numero di step in questo caso è il numero di rivoluzioni per step e questo valore è molto importante per gli ingegneri. Viene calcolato secondo la seguente formula:
S = 360 / θS, dove S - numero del passo, θ - angolo del passo (angolo di rotazione).
Nella maggior parte dei casi, l'azionamento del motore passo-passopuò eseguire 96, 128 o 132 passi in un giro. I modelli a quattro fasi hanno talvolta un valore di 200. Rari tipi di motori di precisione in un solo giro possono eseguire 500 o 1000 passi alla volta. Tuttavia, per le varietà semplici questo è irraggiungibile, poiché il loro angolo di rotazione è 90, 45 o 15 °.
La distanza tra rotore e denti dello statore è sempreè reso minimo per aumentare la rigidità della fissazione. La precisione del posizionamento dipende dalle caratteristiche del solo inverter, poiché altri fattori lo influenzano in misura molto minore.
E ora è necessario considerare un numero di importanticaratteristiche e concetti, come il momento statico massimo, le posizioni del rotore "morto" e l'accuratezza del posizionamento di tutte queste posizioni. Per la definizione dei termini di cui sopra, ci sono contemporaneamente due concetti comuni generalmente accettati.
Come abbiamo già detto, ha due posizioni contemporaneamente:
Maggiore è la coppia di tenuta, più bassala probabilità che si verifichino errori di posizionamento causati da un carico imprevedibile (i condensatori per motori elettrici, ad esempio, non funzionano). Una coppia di fissaggio completa è possibile solo in quei modelli di motore in cui vengono utilizzati i magneti permanenti.
Ci sono tre posizioni alla volta, in cui il rotore si ferma completamente:
Importante! Trova le informazioni normative per ogni categoria di motori passo-passo può essere sia sulla pagina ufficiale dei loro produttori, sia dalla documentazione di riferimento che è allegata a tali prodotti. Di norma, il valore dell'errore è compreso nell'intervallo compreso tra +0,08 e -0,03 °. In poche parole, la precisione di posizionamento viene calcolata come la somma di questi due indicatori: 0,08 ° + 0,03 ° = 0,11 °.
Pertanto, il motore passo-passo, il principio di funzionamento di cui descriviamo, si riferisce alle apparecchiature ad alta precisione.
Come puoi immaginare, dal motore passo-passoè necessario avviare il movimento il più presto possibile dopo che l'impulso di controllo è stato ricevuto sul controller. Dovrebbe fermarsi altrettanto rapidamente, con un'elevata precisione di posizionamento. Se durante il movimento la sequenza di impulsi di comando viene interrotta, il motore smetterà di funzionare nella posizione determinata dall'ultimo impulso.
Va inoltre tenuto presente che il rapporto tra il momento elettromagnetico e il momento di inerzia del rotore nel SH dovrebbe essere molto più alto di quello dei motori elettrici convenzionali.
Poiché la velocità di rotazione della SD è in effettirappresenta il numero di passi per unità di tempo, invece del termine "frequenza di rotazione" nella letteratura specializzata, spesso si incontra la definizione di "velocità di passo". Prima di collegare il motore, è necessario leggere queste sfumature.
Poiché nella maggior parte dei motori passo-passo questola frequenza è uguale al numero di impulsi di comando, non sorprende che sia insolita la sua designazione nei manuali tecnici di riferimento. Più precisamente, per tali motori, l'unità di misura è spesso un hertz (Hz).
n = 60f / S, dove n è la velocità di rotazione, espressa in giri al minuto; f - velocità del passo; S è il numero di passaggi.
A proposito, come determinare i condensatori necessari per i motori elettrici? È molto semplice! Basta usare questa formula:
С = 66 · Рном
È facile intuire che sotto Rnom è la potenza nominale del motore elettrico in kW.
E ora considereremo la connessione più semplice di un motore passo-passo usando come esempio il modello EM-178, che è ampiamente utilizzato nelle stampanti industriali.
Fase 0 | Controller bianco |
Fase 1 | arancione |
Fase 2 | Il motore passo-passo è collegato al controller rosso |
Fase 3 | Collegato al connettore blu |
Alimentazione generale "+" | Controller marrone |
Non è possibile scrivere semplicemente il lavoro più semplicemente perché ci sono milioni di modelli molto diversi le cui caratteristiche hanno differenze significative.
Attualmente vengono utilizzati vari tipi di motori elettrici di questo design. In questo articolo discuteremo il più comune.
È questa varietà di dispositivi che è ovunqueè abituato a questo giorno. In effetti, questo è quasi un motore trifase standard, sullo statore che ha sei denti. In poche parole, ogni due poli che si contrappongono appartengono alla stessa fase. Viene utilizzata la connessione seriale o parallela delle bobine.
Per quanto riguarda il rotore, si trova su di essosolo quattro poli. Molto spesso, i fabbricanti di statori e rotori producono materiali morbidi magnetici, ma è spesso possibile incontrare rotori semplicemente massicci fatti di metalli ordinari. Il fatto è che c'è un solo requisito importante per le sostanze che vanno nella loro produzione: devono fornire la migliore conduttività del campo magnetico. Questo è estremamente importante se discutiamo del motore passo-passo: il principio di funzionamento è direttamente correlato alla forza del campo magnetico.
Il rotore è un magneteforma cilindrica, lo statore ha anche quattro denti con un singolo avvolgimento. Per ridurre ulteriormente l'angolo di passo, in questi modelli di motori passo-passo è necessario aumentare sia il numero di poli del rotore che il numero di denti sullo statore. Tuttavia, va ricordato che entrambi questi parametri presentano limitazioni fisiche piuttosto rigide. Nell'ultimo paragrafo del nostro articolo ci sono informazioni sulla loro progettazione alternativa (motore passo-passo bipolare), ma tali modelli non possono essere trovati così spesso.
Come abbiamo già detto, con i dispositivi passo-passoi magneti permanenti si fermano in una posizione rigorosamente fissa, anche nei casi in cui la tensione viene rimossa dagli avvolgimenti. In questo caso, viene attivato lo stesso meccanismo di blocco di cui abbiamo discusso in precedenza, la posizione di fissazione.
L'uso di magneti permanenti è giustificato conmolti punti di vista, ma allo stesso tempo, la loro applicazione può portare immediatamente a diversi problemi. Innanzitutto, il loro prezzo è tutt'altro che abbordabile. A proposito, quanto è un tale motore passo-passo? Il prezzo dei modelli con magneti permanenti supera i 100 mila rubli.
In secondo luogo, la massima densità del campo magneticopotrebbe non essere troppo alto, poiché questo valore è limitato dalla magnetizzazione della portante stessa. Pertanto, i magneti permanenti in ferrite relativamente economici non consentono di ottenere una forza di campo più o meno sufficiente. E quali sono gli altri tipi di motori elettrici che funzionano su questo principio?
Il rotore ha quasi la stessa costruzione dela un jet SHD, ma qui gli avvolgimenti sono fatti su un altro schema. Il fatto è che ad ogni polo l'avvolgimento è solo in una bobina (SD trifase). Non è difficile immaginare che due bobine siano già avvolte nei modelli a quattro fasi. L'avvolgimento viene eseguito secondo lo schema bifilare. La particolarità è che durante l'eccitazione sulle bobine viene creato un campo magnetico di diverse polarità (motore stepper bipolare).
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