Als Aktuator,Schrëttmotorass ee vun de Schlësselprodukter vun der Mechatronik, dat wäit verbreet a verschiddenen Automatiséierungskontrollsystemer benotzt gëtt. Mat der Entwécklung vun der Mikroelektronik an der Computertechnologie klëmmt d'Nofro fir Schrëttmotoren vun Dag zu Dag, an si gi a verschiddene nationalen Wirtschaftsberäicher agesat.
01 Wat ass engSchrëttmotor
E Schrëttmotor ass en elektromechaneschen Apparat, deen elektresch Impulser direkt a mechanesch Bewegung ëmwandelt. Duerch d'Kontroll vun der Sequenz, der Frequenz an der Zuel vun den elektreschen Impulser, déi op d'Motorspule ugewannt ginn, kënnen d'Steierung, d'Geschwindegkeet an de Rotatiounswénkel vum Schrëttmotor kontrolléiert ginn. Ouni d'Benotzung vun engem zougemaachte Feedback-Kontrollsystem mat Positiounsdetektioun kann eng präzis Positiouns- a Geschwindegkeetskontroll mat engem einfachen, bëllegen Open-Loop-Kontrollsystem erreecht ginn, deen aus engem Schrëttmotor a sengem begleedenden Treiber besteet.
02 SchrëttmotorBasisstruktur a Funktionsprinzip
Basisstruktur:
Funktionsprinzip: De Schrëttmotorantrieb steiert d'Wicklungen vun de Schrëttmotoren no externen Impulser a Richtungssignaler iwwer seng intern Logikschaltung an enger bestëmmter Zäitsequenz, wou se no vir oder no hannen dréien oder blockéieren.
Huelt als Beispill en 1,8-Grad-Zweiphasen-Schrittmotor: wann béid Wicklungen ënner Stroum gesat a begeeschtert sinn, ass d'Ausgangswell vum Motor stationär a fixéiert. Dat maximalt Dréimoment, dat de Motor beim Nennstroum fixéiert hält, ass dat Haltdréimoment. Wann de Stroum an enger vun de Wicklungen ëmgeleet gëtt, dréit sech de Motor ëm ee Schrëtt (1,8 Grad) an eng bestëmmte Richtung.
Ähnlech, wann de Stroum an der anerer Wicklung d'Richtung ännert, dréit sech de Motor ëm ee Schrëtt (1,8 Grad) an déi entgéintgesate Richtung vun der éischter. Wann d'Stréim duerch d'Spullwicklungen sequentiell op d'Ureegung ëmgeleet ginn, dréit sech de Motor an engem kontinuéierleche Schrëtt an der bestëmmter Richtung mat ganz héijer Genauegkeet. Fir 1,8 Grad vun engem Zwei-Phasen-Schrëttmotor brauch eng Woch eng Rotatioun vun 200 Schrëtt.
Zweiphasesch Schrëttmotoren hunn zwou Zorte vu Wicklungen: bipolar an unipolar. Bipolarmotoren hunn nëmmen eng Wicklungsspule pro Phas, wouduerch de Motor de Stroum an der selwechter Spule kontinuéierlech rotéiert a sequenziell variabel erreegt. Den Design vum Undriffskrees erfuerdert aacht elektronesch Schalter fir sequentiell Schaltung.
Unipolar Motoren hunn zwou Wicklungsspulen mat géigeniwwerleiender Polaritéit op all Phase, an de Motor
rotéiert kontinuéierlech andeems se ofwiesselnd déi zwou Wicklungsspulen op der selwechter Phas aktivéiert.
De Fuerkrees ass sou konzipéiert, datt et nëmme véier elektronesch Schalter brauch. Am bipolare Kreeslaf
Am Fuermodus gëtt den Ausgangsdrehmoment vum Motor ëm ongeféier 40% erhéicht am Verglach zum
unipolare Undriffsmodus, well d'Wicklungsspulen vun all Phase 100% angereegt sinn.
03, Schrittmotorbelaaschtung
A. Momentbelaaschtung (Tf)
Tf = G * r
G: Gewiicht vun der Laascht
r: Radius
B. Trägheetslaascht (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (Kg * cm)
M: Laaschtmass
R1: Radius vum äusseren Rank
R2: Radius vum banneschten Ring
dω/dt: Winkelbeschleunigung
04, Schrëttmotorgeschwindegkeet-Dréimomentkurve
D'Geschwindegkeet-Dréimoment-Kurve ass e wichtegen Ausdrock vun den Ausgangscharakteristike vun engem Schrëttmotor.
Motoren.
A. Betriebsfrequenzpunkt fir Schrëttmotoren
De Wäert vun der Geschwindegkeet vum Schrëttmotor op engem bestëmmte Punkt.
n = q * Hz / (360 * D)
n: Ëmdréiungen/Sekonnen
Hz: Frequenzwäert
D: Interpolatiounswäert vum Undriffskrees
q: Schrëttmotor Schrëttwénkel
Zum Beispill e Schrëttmotor mat engem Pitchwénkel vun 1,8°, mat engem 1/2 Interpolatiounsantrieb(dh 0,9° pro Schrëtt), huet eng Geschwindegkeet vun 1,25 r/s bei enger Betribsfrequenz vu 500 Hz.
B. Selbststartberäich vum Schrëttmotor
De Beräich, wou de Schrëttmotor direkt gestart a gestoppt ka ginn.
C. Kontinuéierlech Operatiounsberäich
An dësem Beräich kann de Schrëttmotor net direkt gestart oder gestoppt ginn. Schrëttmotoren anDëse Beräich muss als éischt duerch de Selbststartberäich goen an dann beschleunegt ginn, fir de ... z'erreechen.Betribsberäich. Ähnlech kann de Schrëttmotor an dësem Beräich net direkt gebremst ginn,soss ass et einfach, de Schrëttmotor aus dem Schrëtt ze bréngen, muss als éischt ofgebremst ginnde Selbststartberäich an dann gebremst.
D. Maximal Startfrequenz vum Schrëttmotor
Motor ouni Belaaschtung, fir sécherzestellen, datt de Schrëttmotor net de Schrëttbetrieb verléiertmaximal Pulsfrequenz.
E. Maximal Betribsfrequenz vum Schrëttmotor
Déi maximal Pulsfrequenz, mat där de Motor ugereegt gëtt fir ze lafen, ouni e Schrëtt ze verléierenënner kenger Belaaschtung.
F. Startmoment / Zuchmoment vum Schrëttmotor
Fir de Schrëttmotor an enger bestëmmter Pulsfrequenz unzefänken an ze lafen, ouniVerléiere Schrëtt vum maximalen Dréimoment.
G. Schrittmotor Lafmoment/Zuchmoment
Dat maximalt Dréimoment, dat de stabile Betrib vum Schrëttmotor bei engem ... erfëllteng bestëmmt Pulsfrequenz ouni Schrëttverloscht.
05 Bewegungssteierung vum Schrëttmotor fir Beschleunigung/Verzögerung
Wann d'Betribsfrequenz vum Schrëttmotor an der Geschwindegkeets-Dréimomentkurve vun der kontinuéierlecherOperatiounsregioun, wéi een d'Beschleunigung oder d'Verzögerung vum Motorstart oder -stopp verkierztZäit, sou datt de Motor méi laang am beschte Geschwindegkeetszoustand leeft, wouduerch d'Déi effektiv Lafzäit vum Motor ass ganz entscheedend.
Wéi an der Figur hei ënnendrënner gewisen, ass d'dynamesch Drehmomentcharakteristik vum Schrëttmotoreng horizontal riicht Linn bei niddreger Geschwindegkeet; bei héijer Geschwindegkeet hëlt d'Kurv exponentiell ofwéinst dem Afloss vun der Induktivitéit.
Mir wëssen, datt d'Belaaschtung vum Schrëttmotor TL ass, wa mir vun F0 op F1 beschleunege wëllen anDéi kierzt Zäit (tr), wéi berechent een déi kierzt Zäit tr?
(1) Normalerweis ass TJ = 70% Tm
(2) tr = 1,8 * 10-5 * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/t + F0, 0
B. Exponentiell Beschleunigung bei héijer Geschwindegkeet
(1) Normalerweis
TJ0 = 70%Tm0
TJ1 = 70%Tm1
TL = 60%Tm1
(2)
tr = F4 * An [(TJ 0-TL)/(TJ 1-TL)]
(3)
F (t) = F2 * [1 - e^(-t/F4)] + F0, 0
F2 = (TL-TJ 0) * (F1-F0)/TJ 1-TJ 0)
F4 = 1,8 * 10-5 * J * q * F2/(TJ 0-TL)
Notizen.
J weist d'Rotatiounsträheet vum Motorrotor ënner Belaaschtung un.
q ass de Rotatiounswénkel vun all Schrëtt, wat de Schrëttwénkel vum Schrëttmotor an der
am Fall vum ganze Drive.
Am Ofbremsungsbetrieb kann einfach déi uewe genannte Beschleunigungspulsfrequenz ëmgedréit ginn.
berechent.
06 Schrëttmotor Vibratiounen a Kaméidi
Am Allgemengen, wann de Schrëttmotor am Betrib ouni Belaaschtung ass, wann d'Betribsfrequenz vum Motorass no bei oder gläich der inherenter Frequenz vum Motorrotor wäert resonéieren, eescht wäerte Phenomeen aus dem Schrëtt optrieden.
Verschidde Léisunge fir Resonanz:
A. Vermeit d'Vibratiounszon: sou datt d'Betribsfrequenz vum Motor net an d'Zone fälltde Schwéngungsberäich
B. Ënnerdeelungsfuermodus adoptéieren: Mikro-Schrëtt-Undriffsmodus benotzen fir Vibratiounen ze reduzéieren andeems
den urspréngleche Schrëtt a verschidde Schrëtt opdeelen, fir d'Opléisung vun all Schrëtt ze erhéijen
Motorschrëtt. Dëst kann erreecht ginn andeems d'Phas-Stroum-Verhältnis vum Motor ugepasst gëtt.
Mikrostepping erhéicht d'Schrëttwénkelgenauegkeet net, awer mécht de Motor méi lafen
sanft a mat manner Kaméidi. Den Dréimoment ass am Allgemengen 15% méi niddreg bei engem Hallefstufebetrieb
wéi fir e Vollstuf-Betrib, an 30% méi niddreg fir eng Sinuswelle-Stroumkontroll.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 09. November 2022