Minangka aktuator,motor stepperminangka salah sawijining produk utama mekatronika, sing digunakake sacara wiyar ing macem-macem sistem kontrol otomatisasi. Kanthi perkembangan mikroelektronika lan teknologi komputer, panjaluk motor stepper saya tambah saben dina, lan digunakake ing macem-macem bidang ekonomi nasional.
01 Apa kuwimotor stepper
Motor stepper iku piranti elektromekanis sing langsung ngowahi pulsa listrik dadi gerakan mekanik. Kanthi ngontrol urutan, frekuensi, lan jumlah pulsa listrik sing ditrapake ing koil motor, kemudi, kecepatan, lan sudut rotasi motor stepper bisa dikontrol. Tanpa nggunakake sistem kontrol umpan balik loop tertutup kanthi sensor posisi, kontrol posisi lan kecepatan sing tepat bisa digayuh nggunakake sistem kontrol loop terbuka sing prasaja lan murah sing kasusun saka motor stepper lan driver sing diiringi.
02 motor stepperstruktur dhasar lan prinsip kerja
Struktur dhasar：
Prinsip kerja: driver motor stepper miturut pulsa kontrol eksternal lan sinyal arah, liwat sirkuit logika internal, ngontrol gulungan motor stepper ing urutan wektu tartamtu maju utawa mundur, supaya motor maju/mundur rotasi, utawa ngunci.
Umpamane motor stepper rong fase 1,8 derajat: nalika loro-lorone belitan diuripake lan dieksitasi, poros output motor bakal tetep stasioner lan dikunci ing posisine. Torsi maksimum sing bakal njaga motor tetep dikunci ing arus sing dirating yaiku torsi penahan. Yen arus ing salah sawijining belitan dialihake, motor bakal muter siji langkah (1,8 derajat) ing arah sing diwenehake.
Semono uga, yen arus ing gulungan liyane owah arah, motor bakal muter siji langkah (1,8 derajat) ing arah sing ngelawan saka sing sadurunge. Nalika arus liwat gulungan koil dialihake kanthi runtut menyang eksitasi, motor bakal muter kanthi langkah terus-terusan ing arah sing diwenehake kanthi akurasi sing dhuwur banget. Kanggo 1,8 derajat motor stepper rong fase, rotasi seminggu butuh 200 langkah.
Motor stepper rong fase duwé rong jinis gulungan: bipolar lan unipolar. Motor bipolar mung duwé siji kumparan gulungan saben fase, motor terus-terusan muter arus ing kumparan sing padha supaya bisa dadi eksitasi variabel sekuensial, desain sirkuit penggerak mbutuhake wolung saklar elektronik kanggo saklar sekuensial.
Motor unipolar duwé rong kumparan sing polaritasé ngelawan ing saben fase, lan motor kasebut
muter terus kanthi gantian menehi energi marang rong kumparan sing ana ing fase sing padha.
Sirkuit penggerak dirancang mung mbutuhake papat saklar elektronik. Ing bipolar
mode drive, torsi output motor mundhak udakara 40% dibandhingake karo
mode drive unipolar amarga kumparan saben fase tereksitasi 100%.
03, Beban motor stepper
A. Beban momen (Tf)
Tf = G * r
G: Bobot beban
r: radius
B. Beban inersia (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (Kg * cm)
M: Massa beban
R1: Radius cincin njaba
R2: Radius cincin njero
dω/dt: Akselerasi sudut
04, kurva kecepatan-torsi motor stepper
Kurva kecepatan-torsi minangka ekspresi penting saka karakteristik output stepper.
motor.
A. Titik frekuensi operasi motor stepper
Nilai kecepatan motor stepper ing titik tartamtu.
n = q * Hz / (360 * D)
n: rev/detik
Hz: Nilai frekuensi
D: Nilai interpolasi sirkuit penggerak
q: sudut langkah motor stepper
Umpamane, motor stepper kanthi sudut pitch 1,8°, kanthi drive interpolasi 1/2(yaiku, 0,9° saben langkah), nduwèni kecepatan 1,25 r/s ing frekuensi operasi 500 Hz.
B. Area motor stepper sing bisa diwiwiti dhewe
Area ing ngendi motor stepper bisa diwiwiti lan diendhegake kanthi langsung.
C. Area operasi terus-terusan
Ing wilayah iki, motor stepper ora bisa diwiwiti utawa diendhegake kanthi langsung. Motor stepper ingwilayah iki kudu ngliwati area wiwitan dhewe dhisik banjur dicepetake kanggo tekanarea operasi. Kajaba iku, motor stepper ing area iki ora bisa direm langsung,yen ora, gampang nyebabake motor stepper ora mlaku, kudu dilambat dhisik supayaarea sing bisa miwiti dhewe banjur direm.
D. Frekuensi wiwitan maksimum motor stepper
Kondisi motor tanpa beban, kanggo mesthekake yen motor stepper ora kelangan operasi langkah sakafrekuensi pulsa maksimal.
E. Frekuensi operasi maksimum motor stepper
Frekuensi pulsa maksimum ing ngendi motor semangat kanggo mlaku tanpa kelangan langkah siji-sijiatanpa beban.
F. Torsi wiwitan motor stepper / torsi tarik-masuk
Kanggo ketemu motor stepper ing frekuensi pulsa tartamtu kanggo miwiti lan miwiti mlaku, tanpakelangan langkah torsi beban maksimum.
G. Torsi sing mlaku ing motor stepper/torsi sing ditarik
Torsi beban maksimum sing nyukupi operasi stabil motor stepper ingfrekuensi pulsa tartamtu tanpa ilang langkah.
05 Kontrol gerakan akselerasi/deselerasi motor stepper
Nalika frekuensi operasi motor stepper nuduhake kurva kecepatan-torsi terus-terusanwilayah operasi, carane nyepetake wiwitan motor utawa mungkasi akselerasi utawa deselerasiwektu, supaya motor mlaku luwih suwe ing kahanan kecepatan paling apik, saengga nambahwektu mlaku efektif motor iku penting banget.
Kaya sing dituduhake ing gambar ing ngisor iki, kurva karakteristik torsi dinamis motor stepper yaikugaris lurus horisontal kanthi kecepatan rendah; kanthi kecepatan tinggi, kurva mudhun kanthi eksponensialamarga pengaruh induktansi.
Kita ngerti yen beban motor stepper yaiku TL, umpamane kita pengin nyepetake saka F0 menyang F1 ingwektu paling cendhak (tr), kepiye carane ngetung wektu paling cendhak tr?
(1) Lumrahé, TJ = 70% Tm
(2) tr = 1.8 * 10 -5 * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/tr + F0, 0
B. Akselerasi eksponensial ing kahanan kecepatan dhuwur
(1) Lumrahé
TJ0 = 70%Tm0
TJ1 = 70%Tm1
TL = 60%Tm1
(2)
tr = F4 * Ing [(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)
Cathetan.
J nuduhake inersia rotasi rotor motor ing sangisore beban.
q iku sudut rotasi saben langkah, yaiku sudut langkah motor stepper ing
kasus kabeh drive.
Ing operasi deselerasi, mung mbalikke frekuensi pulsa akselerasi ing ndhuwur bisa
diitung.
06 motor stepper getaran lan gangguan
Umumé, motor stepper ing operasi tanpa beban, nalika frekuensi operasi motorcedhak utawa padha karo frekuensi bawaan rotor motor bakal resonansi, bakal seriuskedadeyan fenomena metu saka langkah.
Sawetara solusi kanggo resonansi:
A. Hindari zona getaran: supaya frekuensi operasi motor ora ana ing njerorentang getaran
B. Ngadopsi mode drive subdivisi: Gunakake mode drive mikro-langkah kanggo nyuda getaran kanthi
mbagi siji langkah asli dadi pirang-pirang langkah kanggo nambah resolusi saben langkah
langkah motor. Iki bisa ditindakake kanthi nyetel rasio fase menyang arus motor.
Microstepping ora nambah akurasi sudut langkah, nanging ndadekake motor luwih mlaku
lancar lan kurang swara. Torsi umume 15% luwih murah kanggo operasi setengah langkah
tinimbang kanggo operasi langkah lengkap, lan 30% luwih murah kanggo kontrol arus gelombang sinus.
Wektu kiriman: 9-Nov-2022