Motoare Stepper

Motoarele Stepper rezolvă cu ușurință problema poziționării precise fără a cheltui o mulțime de bani. Motoarele sunt mai des folosite în roboți, mașini-unelte cu program de control. Luați în considerare dispozitivul și acțiunea motoarelor.

dispozitiv

Motoarele Stepper sunt motoare care transferă energia electrică în mișcare mecanică. Principala diferență între el și alte motoare electrice în modul de funcționare. Datorită acestei metode, arborele se rotește. Motoarele cu spațiere sunt proiectate pentru rotație intermitentă, în care diferă de celelalte. Rotația lor constă în pași, acest lucru dă numele.

Pasul face parte din rotirea arborelui motorului. Dimensiunea pasului depinde de partea mecanică a motorului și de metoda de control. Motoarele Stepper sunt conectate la diferite tipuri de energie. Spre deosebire de omologii lor, motorul pas cu pas are un control asupra impulsurilor, care sunt convertite în grade și apoi în rotație. De exemplu, un motor pas cu pas de 2,2 ° rotește arborele cu 2,20 cu fiecare impuls aplicat. Această caracteristică dă motive să le numim digitale.

Metoda de acțiune

Înfășurările în cantitate de 4 bucăți stau într-un cerc uniform între ele pe stator. În funcție de modul în care sunt conectate aceste înfășurări, se va determina tipul de motor pas cu pas. În cazul nostru, înfășurările sunt separate, motorul cu un pas, un unghi de rotație de 90 de grade. Înfășurările sunt conectate într-un cerc. Procedura de conectare pentru direcția de rotație a motorului în trepte. Figura arată că arborele se rotește cu 90 de grade în timp ce curentul intră în bobină după o secundă. Componentele standard ale motoarelor pas cu pas sunt rotorul și statorul. Rotorul include miezuri realizate din magneți. Prezentată schematic o imagine.

Moduri de control

Cu o sursă diferită de curent la bobine, arborele motorului se rotește în moduri diferite.

Controlul valurilor

Metoda este practic considerată de noi, acțiunea valurilor pe bobină. Curentul trece printr-o bobină. Această metodă este rar utilizată, se caracterizează printr-un consum redus de energie, face posibilă obținerea unui cuplu mai mic de 50% din cuplul motorului. Motoarele Stepper nu pot rezista acestei sarcini grele. Există patru pași pe rotație ale arborelui.

Control complet al pasului

Metoda utilizată pe scară largă este full-step. Prin această metodă, tensiunea de alimentare a bobinelor este furnizată în perechi. Din modul în care sunt conectate înfășurările, motorul are nevoie de un curent dublu. Motorul electric în cadrul unei astfel de scheme va da 100% din momentul rotației la valoarea nominală.

Revoluția completă a motorului corespunde a patru etape, numărul de trepte în funcție de valoarea nominală.

Modul în jumătate de pas

Aceasta este metoda originală de obținere a preciziei de poziționare dublă, fără a schimba designul motorului. Pentru a lucra la această metodă, conectați simultan toate perechile disponibile. Rotorul este rotit cu 0,5 pași. Această metodă are loc atunci când se utilizează două sau una bobine.

Mod cu 1 mod de înfășurare cu 2 înfășurări

Conform acestei metode, același motor poate da pași de câte 2 ori pe revoluție. Aceasta înseamnă că sistemul de poziționare funcționează cu o precizie dublă. Motorul nostru produce opt pași pe revoluție.

Modul microsteptare

Semnificația microstepului este de a alimenta bobinele motorului cu o tensiune de semnal de o anumită formă, similară cu o sinuă, mai degrabă decât cu impulsuri. Prin această metodă de schimbare a poziției este posibilă obținerea unei deplasări netede.

Datorită modului micro-stepping, motoarele pas cu pas sunt utilizate pe scară largă în poziționarea mașinilor cu comandă software. Piesele care lucrează cu motorul, jeturile mecanismului în sine sunt coborâte. În modul microstep, motorul se rotește ușor, cum ar fi motoarele cu curent continuu.

Configurația graficului curentului care trece prin înfășurare este similară curbei sinusoidale. Semnalele digitale sunt utilizate în funcționare. Exemplele lor sunt prezentate în figuri.

Metoda de microsteptare este conectarea puterii motorului, nu controlul bobinelor.

Rezultă că microstepul este folosit pentru tipul de undă.

În tipul microstep, pașii nu cresc, deși apare vizual. Pentru a spori acuratețea mecanismului, se folosesc unelte cu dinți trapezoidali pentru a asigura o funcționare fără probleme.

Tipuri de motoare

Motor cu magnet permanent

Rotorul este echipat cu un magnet de disc permanent cu mai mulți poli. Funcționează pe același principiu ca motorul microstep. Bobinele statorului resping și atrage un magnet situat pe rotor, formând un cuplu.

Dimensiunea pasului cu un magnet permanent este cuprinsa intre 45 si 90 de grade.

Motoare cu trepte cu rezistență variabilă

Rotorul nu are magneți permanenți. În schimb, miezul rotorului este fabricat din metal, similar cu un disc cu dinți sau cu unelte. Pe stator există înfășurări în cantitate mai mare de 4 bucăți. Bobinele sunt legate între ele în perechi.

Cuplul scade, deoarece nu există magneți permanenți. Cu toate acestea, există o parte pozitivă - motoarele pas nu au momentul de oprire. Cuplul de oprire este creat de magneți permanenți care sunt atrași de carcasa statorului cu sursa de alimentare deconectată în bobine.

Puteți să stabiliți ce punct, dacă încercați să opriți motorul detașat. Imediat, veți înțelege clicurile perceptibile din motor la fiecare pas. Aceste sentimente și va fi momentul de fixare. Momentul atrage magneții corpului. Figura arată acțiunea motorului.

Pasul este egal cu intervalul de la 5 la 15 grade.

Motorul pas cu pas de tip hibrid

Motoarele Stepper se numesc "hibride", deoarece includ diferite tipuri de caracteristici. Au momente bune, dimensiuni mici, de la 0,9 la 5 grade. În același timp, oferă o precizie ridicată.

Structura mecanică se rotește la viteze considerabile. Astfel de tipuri de motoare sunt utilizate în mașini-unelte cu control programabil, în roboți. Dezavantajul este prețul ridicat. Motorul obișnuit cu opt bobine.

Din cauza imposibilității de a realiza un magnet, au găsit soluția originală. Am luat două discuri cu 50 de dinți, un magnet permanent. Au sudat discurile la poli. Sa dovedit că cele două discuri au fiecare pol, respectiv.

Originalitatea designului este aceea că discurile sunt așezate astfel încât, privindu-le deasupra, arată ca un disc cu 100 de dinți. Vârful dintelui pe un disc coincide cu depresia. Figura arată acțiunea motorului hibrid cu 75 trepte pe revoluție. Șase înfășurări sunt realizate în perechi, care au o bobină pe marginile opuse. Prima pereche este o pereche de la partea superioară și inferioară a înfășurării, apoi a doua pereche este deplasată cu un unghi de 60 + 5 grade față de prima, iar a treia este deplasată cu 65 de grade față de cea de-a doua.

Diferența dintre unghiuri permite rotirea arborelui motorului. Modurile de control sunt utilizate ca moduri de undă pentru economisirea energiei electrice.

Când bobina este cuplată, există trei poli pozitivi la 5 grade din spate, sunt atrași de direcția de rotație și trei poli negativi sunt cu 5 grade în față, împingând rotorul spre rotația arborelui. Bobina de lucru este întotdeauna localizată între polii pozitivi și negativi.

Schemă de conectare a înfășurărilor

Motoarele pas sunt ale motoarelor cu mai multe faze. Cele mai multe faze, motorul este mai moale, dar mai mare. Momentul rotației nu depinde de numărul de faze. O cerere deosebită a fost acordată motoarelor cu 2 faze. Motoarele sunt conectate prin trei tipuri de circuite pentru motoarele pas cu pas cu 2 faze. Bobinele sunt conectate între ele, pentru a conecta motorul la controler se utilizează un număr diferit de fire.

Bipolar motor

Acesta este cel mai simplu design, patru fire sunt utilizate pentru a conecta motorul la controler. Bobinele sunt conectate în paralel sau în serie.

Conexiune paralelă sau serial

Motorul are 4 contacte. Două ecrane galbene conectează o bobină verticală, două cele roz - orizontale. Problema este schimbarea polarității, puteți schimba direcția curentului, șoferul va deveni mai dificil.

Motorul unipolar

Aplicând un fir comun, schimbați polii magneților. Dacă conectați firul comun la sol, unul și celălalt ieșire al bobinei la sursa de alimentare, atunci poliii se vor schimba. Schema de conectare a motorului bipolar este ușor de înțeles, de obicei constă în 2 tranzistoare pe o singură fază.

Conectarea cu un fir comun

Dezavantajul este utilizarea unei jumătăți de bobine, ca în cazul controlabilității valurilor de către un motor electric. Cuplul este obținut egal cu jumătate din valoarea posibilă. Motoarele electrice unipolare trebuie să fie fabricate în dimensiuni duble pentru a asigura un cuplu comparabil. Motorul electric polar poate fi folosit ca motor bipolar. În acest scop, firul trebuie deconectat.

Motoarele stepper unipolare au mai multe opțiuni de conectare.

Sârmă comună este conectată intern

Stepper motor cu 8 știfturi

Acesta este un motor cu o conexiune flexibilă, înfășurările fiind prevăzute cu terminale pe ambele părți. Puteți conecta motorul prin orice metodă:

Unipolar cu 5 sau 6 pini.
Bipolar cu circuit secvențial.
Bipolar cu circuit paralel.
Bipolar cu curent redus.

Conectarea a 4 înfășurări

Etapele Motoarelor Laveta

Motoarele lui Lavet sunt folosite în ceasurile electrice. Designul lor este realizat pentru funcționarea cu un semnal de fază unică. Motoarele din Laveta au capacitatea de a realiza designul lor miniatural, ele sunt folosite pentru partea executivă a ceasului de purtare manuală. Acest tip de motor a fost inventat de inginerul Marius Lavet. În numele său, a fost numit tipul de motoare pas cu pas.

Lavet - absolvent al școlii electrice, a inventat motorul, care ia dat faima în întreaga lume. Statorul este similar cu un stator al unui electromotor cu polii despărțitori. Există o singură bobină, stâlpi sunt creați prin rotație cu un fir dintr-o venă de cupru de secțiune groasă, sunt situați pe un fir magnetic, formând o fază necesară. Curenții de inducție formează cuplul necesar.

Câmpul magnetic se propagă cu o întârziere, este utilizat pentru a schimba fazele, la un unghi drept de 90 de grade, pentru a simula tensiunea din cele două faze. Rotorul este proiectat ca un magnet permanent. Construcțiile de acest tip au un domeniu larg de aplicare în tehnica pentru viața de zi cu zi (mixere, mixere). Motoarele din Lavet se disting prin faptul că, datorită dinților, arborele este blocat cu un anumit pas. Rezultatul este mișcarea mâinii secunde. Varietatea motorului Laeveta nu este proiectată pentru o funcționare reversibilă, la fel ca cele mai multe motoare pas cu pas.