Minangka aktuator,motor stepperminangka salah sawijining produk utama mekatronika, sing akeh digunakake ing macem-macem sistem kontrol otomatis. Kanthi pangembangan mikroelektronik lan teknologi komputer, panjaluk motor stepper mundhak saben dina, lan digunakake ing macem-macem lapangan ekonomi nasional.
01 Apa iku amotor stepper
Motor stepper minangka piranti elektromekanis sing langsung ngowahi pulsa listrik dadi gerakan mekanik. Kanthi ngontrol urutan, frekuensi lan jumlah pulsa listrik sing ditrapake ing kumparan motor, setir, kacepetan lan sudut rotasi motor stepper bisa dikontrol. Tanpa nggunakake sistem kontrol umpan balik loop tertutup kanthi sensor posisi, kontrol posisi lan kacepetan sing tepat bisa digayuh kanthi nggunakake sistem kontrol open loop sing sederhana lan murah sing kasusun saka motor stepper lan pembalap 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 windings motor stepper ing urutan wektu tartamtu maju utawa mundur, supaya motor maju / mundur, utawa ngunci.
Njupuk 1,8 derajat motor stepper loro-phase minangka conto: nalika loro windings energized lan bungah, poros output motor bakal stasioner lan dikunci ing posisi. Torsi maksimum sing bakal njaga motor dikunci ing arus sing dirating yaiku torsi penahan. Yen saiki ing salah siji windings redirected, motor bakal muter siji langkah (1,8 derajat) ing arah tartamtu.
Kajaba iku, yen arus ing nduwurke tumpukan liyane ngganti arah, motor bakal muter siji langkah (1,8 derajat) ing arah ngelawan saka mantan. Nalika arus liwat windings kumparan sing sequentially redirected kanggo eksitasi, motor bakal muter ing langkah terus-terusan ing arah diwenehi karo akurasi dhuwur banget. Kanggo 1,8 derajat loro-phase stepper motor rotasi minggu njupuk 200 langkah.
Motor stepper rong fase duwe rong jinis gulungan: bipolar lan unipolar. motor bipolar duwe mung siji kumparan nduwurke tumpukan saben phase, motor rotasi terus-terusan saka saiki ing kumparan padha dadi sequentially variabel eksitasi, desain sirkuit drive mbutuhake wolung ngalih elektronik kanggo ngoper urutan.
Motor unipolar duwe rong gulungan kutub sing ngelawan polaritas ing saben fase, lan motor
muter terus-terusan dening gantian energizing loro gulungan kawat ing phase padha.
Sirkuit drive dirancang kanggo mbutuhake mung papat saklar elektronik. Ing bipolar
mode drive, torsi output saka motor tambah dening bab 40% dibandhingake karo
mode drive unipolar amarga gulungan kawat saben phase 100% bungah.
03, beban motor stepper
A. Beban momen (Tf)
Tf = G * r
G: Beban bobot
r: radius
B. Beban Inersia (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (Kg * cm)
M: Muatan massa
R1: Radius ring njaba
R2: Radius ring njero
dω/dt: percepatan sudut
04, kurva kacepetan-torsi motor stepper
Kurva torsi kacepetan minangka ekspresi penting saka karakteristik output stepper
motor.
A. titik frekuensi operasi motor stepper
Nilai kacepetan motor motor stepper ing titik tartamtu.
n = q * Hz / (360 * D)
n: rev/detik
Hz: Nilai frekuensi
D: Nilai interpolasi sirkuit drive
q: sudut langkah motor stepper
Contone, motor stepper kanthi sudut pitch 1,8 °, kanthi drive interpolasi 1/2.(yaiku, 0,9 ° saben langkah), nduweni kacepetan 1,25 r/s ing frekuensi operasi 500 Hz.
B. area wiwitan motor stepper
Wilayah ing ngendi motor stepper bisa diwiwiti lan mandheg langsung.
C. Area operasi terus-terusan
Ing wilayah iki, motor stepper ora bisa diwiwiti utawa mandheg langsung. Motor stepper inwilayah iki kudu liwat wilayah poto-wiwitan lan banjur digawe cepet tekan ingarea operasi. Kajaba iku, motor stepper ing wilayah iki ora bisa langsung direm,digunakake iku gampang kanggo nimbulaké motor stepper metu saka langkah, kudu pisanan decelerated kanggoarea wiwitan dhewe banjur rem.
D. Motor stepper frekuensi wiwitan maksimum
Negara tanpa beban motor, kanggo mesthekake yen motor stepper ora kelangan operasi langkahfrekuensi pulsa maksimum.
E. Motor stepper frekuensi operasi maksimum
Frekuensi pulsa maksimum sing motor bungah kanggo mbukak tanpa kelangan langkahing ora mbukak.
F. Motor stepper torsi wiwitan / torsi pull-in
Kanggo ketemu motor stepper ing frekuensi pulsa tartamtu kanggo miwiti lan miwiti mlaku, tanpamundhut langkah saka torsi mbukak maksimum.
G. Stepper motor mlaku torsi / tarik-in torsi
Torsi beban maksimum sing nyukupi operasi stabil motor stepper ing afrekuensi pulsa tartamtu tanpa mundhut langkah.
05 Stepper motor akselerasi/deselerasi kontrol gerakan
Nalika motor stepper titik frekuensi operasi ing kurva kacepetan-torque teruswilayah operasi, carane shorten wiwitan motor utawa mungkasi akselerasi utawa decelerationwektu, supaya motor nganggo maneh ing negara kacepetan paling apik, mangkono nambah ingwektu mlaku efektif saka motor kritis banget.
Kaya sing dituduhake ing gambar ing ngisor iki, kurva karakteristik torsi dinamis motor stepper yaikugaris lurus horisontal kanthi kacepetan kurang; ing kacepetan dhuwur, kurva sudo exponentiallyamarga pengaruh induktansi.
Kita ngerti yen beban motor stepper yaiku TL, umpamane kita pengin nyepetake saka F0 menyang F1 ingwektu paling cendhak (tr), carane ngetung wektu paling cendhak tr?
(1) Biasane, 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. Percepatan eksponensial ing kondisi kacepetan dhuwur
(1) Biasane
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 mbukak.
q punika amba rotasi saben langkah, kang amba langkah saka motor stepper ing
kasus kabeh drive.
Ing operasi deceleration, mung mbalikke frekuensi pulsa akselerasi ndhuwur bisa
diwilang.
06 motor stepper geter lan gangguan
Umumé, motor stepper ing operasi tanpa mbukak, nalika frekuensi operasi motorcedhak utawa padha karo frekuensi gawan rotor motor bakal resonate, bakal seriusfenomena metu saka langkah.
Sawetara solusi kanggo resonansi:
A. Supaya zona geter: supaya frekuensi operasi motor ora tiba ingjangkoan geter
B. Ngadopsi mode drive subdivision: Gunakake mode drive mikro-langkah kanggo nyuda geter dening
mbagi langkah asli dadi pirang-pirang langkah kanggo nambah resolusi saben
langkah motor. Iki bisa digayuh kanthi nyetel fase kanggo rasio saiki motor.
Microstepping ora nambah akurasi amba langkah, nanging ndadekake motor mlaku luwih
lancar lan kurang swara. Torsi umume 15% luwih murah kanggo operasi setengah langkah
tinimbang kanggo operasi full-step, lan 30% luwih murah kanggo kontrol arus gelombang sinus.
Wektu kirim: Nov-09-2022