Mis on samm-mootor: tüübid ja selle töö

Sammmootor on elektromehaaniline seade, mis muundab elektrienergia mehaaniliseks jõuks. Samuti on see harjadeta sünkroonne elektrimootor, mis suudab jagada kogu pöörde ulatuslikuks sammude arvuks. Mootori asukohta saab täpselt reguleerida ilma tagasisidemehhanismita, kui mootor on rakenduse jaoks hoolikalt mõõdetud. Stepper-mootorid on sarnased lülitatutele vastumeelsusmootorid. Sammmootor kasutab magnetite tööteooriat, et panna mootori võll pöörlema ​​täpsele kaugusele, kui elektriimpulss on tagatud. Staatoril on kaheksa ja rootoril kuus poolust. Rootoril on vaja 24 impulssi elektrit 24 sammu liigutamiseks ühe täieliku pöörde saamiseks. Teine võimalus seda öelda on see, et rootor liigub täpselt 15 ° iga mootori vastuvõetud elektriimpulsi kohta.

Ehitus ja tööpõhimõte

The samm-mootori ehitus on üsna seotud a Alalisvoolumootor . See sisaldab püsimagnetti nagu rootor, mis on keskel ja see pöörleb, kui jõud sellele mõjub. See rootor on suletud nr. staatori külge, mis on keritud läbi kogu magnetpooli. Staator on paigutatud rootori lähedale, nii et staatorite magnetväljad saaksid rootori liikumist juhtida.

Samm-mootor

Samm-mootorit saab juhtida iga staatori ükshaaval pingutamisega. Nii et staator magnetiseerib ja töötab nagu elektromagnetiline poolus, mis kasutab rootori tõukejõudu edasiliikumiseks. Staatori alternatiivne magnetiseerimine ja demagnetiseerimine nihutab rootorit järk-järgult ja võimaldab sellel suurepärast juhtimist.

The samm-mootori tööpõhimõte on elektromagnetism. See sisaldab rootorit, mis on valmistatud püsimagnetiga, staator aga elektromagnetitega. Kui staatori mähis on varustatud, tekib staatoris magnetväli. Nüüd hakkab mootori rootor staatori pöörleva magnetväljaga liikuma. Nii et see on selle mootori peamine tööpõhimõte.

Samm-mootori ehitus

Selles mootoris on pehme raud, mis on suletud läbi elektromagnetiliste staatorite. Nii staatori kui ka rootori poolused ei sõltu astmeliigist. Kui selle mootori staatorid on pingestatud, pöörleb rootor end staatoriga joondumiseks, muidu pöördub nii, et staatori kaudu oleks kõige vähem tühikuid. Nii aktiveeritakse staatorid järjestikku, et pöörata samm-mootorit.

Sõidutehnika

Samm-mootoriga sõidutehnika Need võivad olla keerukate konstruktsioonide tõttu võimalikud mõne spetsiaalse vooluahelaga. Selle mootori juhtimiseks on mitu meetodit, millest mõnda käsitletakse allpool, võttes näiteks neljafaasilise samm-mootori näite.

Ühe ergutusrežiim

Samm-mootori juhtimise põhimeetod on üks ergastusrežiim. See on vana meetod ja seda pole praegu palju kasutatud, kuid selle tehnika kohta peab teadma. Selles tehnikas käivitatakse iga faas, muidu staator üksteise kõrval, ükshaaval alternatiivina spetsiaalse vooluringiga. See magnetiseerib ja magnetiseerib staatori rootori edasiliikumiseks.

Täisammuline sõit

Selles tehnikas aktiveeritakse korraga kaks staatorit ühe asemel väga lühikese aja jooksul. Selle tehnika tulemuseks on suur pöördemoment ja see võimaldab mootoril töötada suure koormusega.

Pooletapiline sõit

See tehnika on üsna seotud täissammulise ajamiga, kuna kaks staatorit paigutatakse üksteise kõrvale nii, et see aktiveeritakse kõigepealt, kolmas aga pärast seda. Selline tsükkel kahe staatori vahetamiseks kõigepealt ja pärast seda kolmandat staatorit juhib mootorit. Selle tehnika tulemuseks on samm-mootori parem eraldusvõime, vähendades samal ajal pöördemomenti.

Mikrosamm

Seda tehnikat kasutatakse selle täpsuse tõttu kõige sagedamini. Muutuva sammuga voolu annab samm-mootori juhi vooluring staatori poolide suunas sinusoidse lainekuju kujul. Selle väikese sammuvooluga saab parandada iga sammu täpsust. Seda tehnikat kasutatakse laialdaselt, kuna see tagab suure täpsuse ja vähendab suurel määral töömüra.

Astmemootori vooluring ja selle töö

Stepper-mootorid töötavad erinevalt Alalisvooluharja mootorid , mis pöörlevad, kui nende klemmidele pinget rakendatakse. Samm-mootoritel on seevastu mitu hammastega elektromagnetit, mis on paigutatud ümber keskse käigukujulise rauatüki. Elektromagnetid saavad pinge välisest juhtimisahelast, näiteks mikrokontrollerist.

Astmemootori ahel

Mootori võlli pööramiseks pannakse kõigepealt võimsus ühele elektromagnetile, mis muudab hammasratta hambad magnetiliselt elektromagneti hammaste külge. Sel hetkel, kui hammasratta hambad on esimese elektromagnetiga joondatud, on need järgmisest elektromagnetist veidi nihutatud. Niisiis, kui järgmine elektromagnet on sisse lülitatud ja esimene on välja lülitatud, pöörleb hammasratas veidi järgmisega joondamiseks ja sealt protsessi korratakse. Kõiki neid väikeseid pöördeid nimetatakse sammuks, kusjuures täisarv astmeid teeb täispöörde.

Nii saab mootorit täpsusega keerata. Sammmootor ei pöörle pidevalt, vaid pöörleb sammhaaval. Seal on 4 mähist 90-ga^võistaatori külge kinnitatud nurk üksteise vahel. Samm-mootori ühendused määratakse mähiste omavahelise ühendamise viisi järgi. Samm-mootoris pole mähised ühendatud. Mootoril on 90^võipöörlemissamm koos mähiste pingega tsüklilises järjekorras, määrates võlli pöörlemissuuna.

Selle mootori tööd näitab lüliti juhtimine. Mähised aktiveeritakse järjestikku 1-sekundiliste intervallidega. Võll pöörleb 90^võiiga kord, kui järgmine mähis aktiveeritakse. Selle väikese kiirusega pöördemoment varieerub otseselt vooluga.

Stepper-mootori tüübid

Stepper-mootoreid on kolme peamist tüüpi:

• Püsimagnetiga samm-samm
• Hübriidne sünkroonne stepper
• Muutuv vastumeelsus

Püsimagnetiga samm-mootor

Püsimagnetmootorid kasutavad rootoris püsimagnetit (PM) ja töötavad rootori PM ja staatori elektromagnetite vahelisel tõmbel või tõukejõul.

See on kõige tavalisem samm-mootorite tüüp, võrreldes turul saadaolevate erinevat tüüpi samm-mootoritega. See mootor sisaldab mootori ehitamisel püsimagneteid. Sellist mootorit tuntakse ka kui plekk- / purgimootorit. Selle samm-mootori peamine eelis on väiksemad tootmiskulud. Iga pöörde jaoks on sellel 48–24 sammu.

Muutuva vastumeelsusega samm-mootor

Muutuva reluktantsiga (VR) mootoritel on tavaline raudrootor ja need töötavad põhimõttel, et minimaalne vastumeelsus toimub minimaalse vahega, seega tõmbuvad rootori punktid staatori magnetpooluste poole.

Samm-mootor nagu muutuv vastumeelsus on mootori põhitüüp ja seda kasutatakse paljude aastate jooksul. Nagu nimigi ütleb, sõltub rootori nurkpositsioon peamiselt magnetilise voolu tõrksusest, mis võib tekkida nii staatori kui ka rootori hammaste vahel.

Hübriidne sünkroonne samm-mootor

Hübriidsed samm-mootorid on nimetatud seetõttu, et nende maksimaalse võimsuse saavutamiseks väikestes pakendites kasutatakse püsimagnet (PM) ja muutuva vastumeelsuse (VR) tehnikat.

Kõige populaarsem mootoritüüp on hübriidne samm-mootor sest see annab püsimagnetrootoriga võrreldes kiiruse, sammu eraldusvõime ja pidurdusmomendi osas hea jõudluse. Kuid seda tüüpi samm-mootorid on püsimagnetiga samm-mootoritega võrreldes kallid. See mootor ühendab nii püsimagneti kui ka muutuva vastumeelsusega samm-mootorite omadused. Neid mootoreid kasutatakse kohtades, kus on vaja vähem astmelist nurka, näiteks 1,5, 1,8 ja 2,5 kraadi.

Kuidas valida samm-mootorit?

Enne samm-mootori valimist oma vajadustele on väga oluline uurida mootori pöördemomendi ja pöörete kõverat. Nii et see teave on saadaval mootori disainerilt ja see on mootori pöördemomendi graafiline sümbol kindlaksmääratud kiirusel. Mootori pöördemomendi ja pöörete kõver peaks täpselt vastama rakenduse vajadustele, vastasel juhul ei saa süsteemi oodatud jõudlust saavutada.

Juhtmete tüübid

Astmemootorid on tavaliselt kahefaasilised mootorid nagu ühepolaarsed, muidu bipolaarsed. Igas faasis unipolaarses mootoris on kaks mähist. Siin on keskel koputatud tavaline juhe kahe mähise vahel pooluse suunas. Unipolaarsel mootoril on 5 kuni 8 juhtmestikku.

Konstruktsioonis, kus kahe pooluse ühine osa on jaotatud keskele koputamata, sisaldab see samm-mootor kuut juhtmest. Kui kahepooluselised keskkraanid on seest lühikesed, sisaldab see mootor viit juhtmest. 8 juhtmega Unipolar hõlbustab nii seeria- kui ka paralleelset ühendamist, samal ajal kui viie või kuue juhtmega mootoril on staatori pooli seeriaühendus. Ühepolaarse mootori tööd saab lihtsustada, kuna nende käitamise ajal pole nõuet voolu voolu vooluahela ümber pööramiseks, mida nimetatakse kahesuunalisteks mootoriteks.

Bipolaarses samm-mootoris on iga pooluse jaoks üks mähis. Toitesuund peab muutuma läbi vooluahela, nii et see muutub keerukaks, nii et neid mootoreid nimetatakse ühesugusteks mootoriteks.

Stepper-mootori juhtimine erinevate impulsside abil

Samm-mootori juhtimine circuit on lihtne ja odav vooluring, mida kasutatakse peamiselt väikese võimsusega rakendustes. Vooluring on näidatud joonisel, mis koosneb 555 taimerist IC stabiilse mitme vibraatorina. Sagedus arvutatakse antud suhte abil.

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

Stepper-mootori juhtimine erinevate impulsside abil

Taimeri väljundit kasutatakse kellana kahele 7474 kahesugusele D-papule (U4 ja U3), mis on konfigureeritud helina loenduriks. Kui toide on algselt sisse lülitatud, määratakse ainult esimene klapp (st Q väljund U3 tihvti 5 juures on loogika '1') ja ülejäänud kolm flippi lähtestatakse (st Q väljund on loogikas 0). Kellapulssi saabudes nihutatakse esimese plätu loogiline väljund '1' teisele klapile (U3 tihvt 9).

Seega loogika 1 väljund liigub iga kellapulssiga ringikujuliselt. Kõigi nelja papu Q väljundit võimendavad Darling-ton transistori massiivid ULN2003 (U2) sees ja ühendatakse samm-mootori mähistega oranž, pruun, kollane, must kuni ULN2003 16, 15, 14, 13 ja punane kuni + ve pakkumine.

Mähise ühine punkt on ühendatud + 12 V alalisvoolu toiteallikaga, mis on ühendatud ka ULN2003 kontaktiga 9. Mähiste värvikood võib margiti erineda. Kui toide on sisse lülitatud, läheb esimese kolme klapi ja teiste kolme plätude CLR-tihvtiga SET-tihvtiga ühendatud juhtsignaal aktiivseks 'madalaks' (R1 poolt moodustatud toite sisselülitamise ahela tõttu) -C1 kombinatsioon), et määrata esimene flip-flop ja lähtestada ülejäänud kolm flip-floppi.

Lähtestamisel läheb IC3 Q1 kõrgeks, kõik teised Q väljundid aga madalaks. Välise lähtestamise saab aktiveerida lähtestusnuppu vajutades. Lähtestuslüliti vajutades saate samm-mootori peatada. Mootor hakkab uuesti lähtestamislülitist vabastades samas suunas pöörlema.

Erinevus samm-mootori ja servomootori vahel

Servomootorid sobivad suure pöördemomendi ja kiirusega rakendusteks, samas kui samm-mootor on odavam, mistõttu neid kasutatakse seal, kus on vaja suurt pidemismomenti, kiirendust madalast kuni keskmiseni, muul juhul avatud suletud ahelaga paindlikkust. Samm-mootori ja servomootori erinevus sisaldab järgmist.

Samm-mootor vs alalisvoolumootor

Nii stepper- kui ka alalisvoolumootoreid kasutatakse erinevates tööstuslikes rakendustes, kuid nende kahe mootori peamised erinevused on veidi segased. Siin loetleme nende kahe kujunduse vahel mõned ühised omadused. Kõiki omadusi käsitletakse allpool.

Samm-mootori parameetrid

Samm-mootori parameetrid hõlmavad peamiselt astmelist nurka, iga pöörde samme, iga sekundi sammu ja pööret minutis.

Samm nurk

Samm-mootori sammunurka saab määratleda kui nurka, mille juures mootori rootor pöörleb, kui staatori sisendile antakse üks impulss. Mootori eraldusvõimet saab defineerida kui mootori astmete arvu ja rootori pöörete arvu.

Resolutsioon = sammude arv / rootori pöörete arv

Mootori paigutuse saab otsustada astmelise nurga abil ja seda väljendatakse kraadides. Mootori eraldusvõime (astmenumber) on nr. sammudest, mis toimuvad rootori ühe pöörde jooksul. Kui mootori sammunurk on väike, on selle mootori paigutuse jaoks eraldusvõime kõrge.

Selle mootori kaudu objektide paigutuse täpsus sõltub peamiselt eraldusvõimest. Kui eraldusvõime on kõrge, on täpsus madal.

Mõni täpsusmootor võib ühe pöörde jooksul luua 1000 sammu, kaasa arvatud 0,36 astmelist nurka. Tüüpiline mootor sisaldab 1,8 kraadi astmelist nurka ja 200 pööret iga pöörde kohta. Erinevad sammunurgad, näiteks 15, 45 ja 90 kraadi, on tavaliste mootorite puhul väga levinud. Nurkade arv võib muutuda kahelt kuuele ja väikese sammunurga saab saavutada pilu poolustega.

Iga revolutsiooni sammud

Iga eraldusvõime samme saab määratleda täieliku pöörde jaoks vajalike sammunurkade arvuna. Selle valem on 360 ° / sammu nurk.

Sammud iga sekundi jaoks

Sellist parameetrit kasutatakse peamiselt igas sekundis läbitud sammude arvu mõõtmiseks.

Revolutsioon minutis

Pöörete arv on pööret minutis. Seda kasutatakse pöörete sageduse mõõtmiseks. Nii et selle parameetri abil saame arvutada ühe minuti jooksul pöörete arvu. Peamine seos samm-mootori parameetrite vahel on järgmine.

Sammud iga sekundi kohta = pööret minutis x sammu pöörde kohta / 60

Sammmootori liides 8051 mikrokontrolleriga

Astmemootori liides 8051-ga on väga lihtne, kasutades kolme režiimi, nagu laineülekanne, täissammuline ajam ja pooletapp-ajam, andes mootori neljale juhtmele 0 ja 1, lähtudes sellest, millise ajamirežiimi peame selle mootori käitamiseks valima.

Ülejäänud kaks juhtet tuleb ühendada toiteallikaga. Siin kasutatakse unipolaarset samm-mootorit, kus mähiste neli otsa on ULN2003A abil ühendatud mikrokontrolleris oleva pordi-2 peamise nelja tihvtiga.

See mikrokontroller ei anna poolide juhtimiseks piisavalt voolu, nii et praegusele draiveri IC-le meeldib ULN2003A. Kasutada tuleb ULN2003A ja see on NPN Darlingtoni transistoride 7-paari kogum. Darlingtoni paari saab kavandada kahe bipolaarse transistori kaudu, mis on ühendatud maksimaalse voolu võimenduse saavutamiseks.

ULN2003A draiveri IC-s on sisendpistikud 7, väljundpistikud 7, kus kaks kontakti on mõeldud toiteallikaks ja maandusklemmid. Siin kasutatakse 4 sisendiga ja 4 väljundiga tihvte. Alternatiivina ULN2003A-le kasutatakse voolu võimendamiseks ka L293D IC-d.

Peate väga hoolikalt jälgima kahte tavalist juhtmest ja nelja mähisjuhtmest, muidu ei hakka samm-mootor pöörlema. Seda saab jälgida, mõõtes takistust multimeetri kaudu, kuid multimeeter ei näita juhtmete kahe faasi vahel ühtegi näitu. Kui ühine traat ja teised kaks juhtet on võrdses faasis, peavad need näitama sarnast takistust, samas kui kaks sarnase faasi pooli lõpp-punkti näitavad topelttakistust võrreldes ühise punkti ja ühe lõpp-punkti vastupanuga.

Tõrkeotsing

• Tõrkeotsing on protsess, mille abil kontrollitakse mootori olekut, kas mootor töötab või mitte. Järgmist kontroll-loendit kasutatakse samm-mootori tõrkeotsinguks.
• Kõigepealt kontrollige nii ühendusi kui ka vooluahela koodi.
• Kui see on korras, kontrollige järgmisena, kas mootor saab korraliku pinge või muidu see lihtsalt vibreerib, kuid ei pöörle.
• Kui pingeallikas on hea, kontrollige nelja spiraali lõpp-punkte, mis on ühendatud ULN2003A IC-ga.
• Kõigepealt avastage kaks üldist lõpp-punkti ja kinnitage need 12v toiteallikale, seejärel kinnitage ülejäänud neli juhet IC ULN2003A-le. Kuni samm-mootori käivitamiseni proovige kõiki võimalikke kombinatsioone. Kui selle ühendamine pole õige, siis see mootor vibreerib pöörleva asemel.

Kas samm-mootorid võivad pidevalt töötada?

Üldiselt töötavad või pöörlevad kõik mootorid pidevalt, kuid enamik mootoreid ei saa toite ajal seiskuda. Kui proovite mootori võlli piirata, kui see on toiteallikas, siis see põleb või puruneb.

Teise võimalusena on samm-mootorid konstrueeritud nii, et nad teevad diskreetse sammu, seejärel oodake uuesti ja jääge sinna. Kui tahame, et mootor jääks enne uuesti astumist vähemaks ajaks ühte kohta seisma, näib see pidevalt pöörlevat. Nende mootorite energiatarve on suur, kuid võimsuse hajumine toimub peamiselt siis, kui mootor on peatatud või halvasti projekteeritud, siis on ülekuumenemise võimalus. Seetõttu väheneb mootori voolutarve sageli, kui mootor on pikema aja jooksul asendis.

Peamine põhjus on see, et pärast mootori pöörlemist saab selle sisendosa muuta elektriliseks mehaaniliseks. Kui mootor pöörlemise ajal peatatakse, saab kogu sisendvõimsuse muuta mähise siseküljel soojuseks.

Eelised

The samm-mootori eelised sisaldama järgmist.

• Vastupidavus
• Lihtne ehitus
• Saab töötada avatud kontuuriga juhtimissüsteemis
• Hooldus on madal
• See töötab igas olukorras
• Usaldusväärsus on kõrge
• Mootori pöördenurk on proportsionaalne sisendimpulsiga.
• Mootori täielik pöördemoment on seisakul.
• Täpne positsioneerimine ja liikumise korratavus, kuna heade samm-mootorite täpsus on 3–5% sammust ja see viga ei kuhju ühest sammust teise.
• Suurepärane reageerimine alustamisele, peatumisele ja tagurdamisele.
• Väga usaldusväärne, kuna mootoris pole kontaktharju. Seetõttu sõltub mootori eluiga lihtsalt laagri elueast.
• Mootori reageerimine digitaalsisendi impulssidele tagab avatud kontuuriga juhtimise, muutes mootori juhtimise lihtsamaks ja vähem kulukaks.
• Otse võlli külge ühendatud koormusega on võimalik saavutada väga väikese kiirusega sünkroonne pöörlemine.
• On võimalik realiseerida lai pöörlemiskiiruste vahemik, kuna kiirus on proportsionaalne sisendimpulsside sagedusega.

Puudused

The samm-mootori puudused sisaldama järgmist.

• Efektiivsus on madal
• Mootori pöördemoment väheneb kiirusega kiiresti
• Täpsus on madal
• Tagasisideid ei kasutata võimalike vastamata sammude määramiseks
• Väike pöördemoment inertsisuhte suunas
• Äärmiselt lärmakas
• Kui mootorit ei juhita korralikult, võivad tekkida resonantsid
• Selle mootori kasutamine pole väga suurel kiirusel lihtne.
• Spetsiaalne juhtimisahel on vajalik
• Alalisvoolumootoritega võrreldes kasutab see rohkem voolu

Rakendused

The samm-mootori rakendused sisaldama järgmist.

1. Tööstuslikud masinad - Astmemootoreid kasutatakse autode gabariitides ja tööpinkide automatiseeritud tootmisseadmetes.
2. Turvalisus - uued turvatööstuse seiretooted.
3. Meditsiiniline - Stepermootoreid kasutatakse meditsiiniliste skannerite, proovivõturite sees ning neid leidub ka digitaalsetes hambapiltides, vedeliku pumpades, respiraatorites ja vereanalüüsi seadmetes.
4. Koduelektroonika - samm-mootorid kaamerates digitaalkaamera automaatseks fokuseerimiseks ja suumimiseks.

Ja teil on ka ärimasinate rakendused, arvuti välisseadmete rakendused.

Seega on see kõik ülevaade samm-mootorist nagu ehitus, tööpõhimõte, erinevused, eelised, puudused ja selle rakendused. Nüüd on teil idee supermootorite tüüpide ja nende rakenduste kohta, kui teil on selle teema või elektri- ja elektroonilised projektid jäta kommentaarid allpool.

Foto krediit

• Stepperi mootor MST