Шта је корачни мотор: типови и његов рад

Шта је корачни мотор: типови и његов рад

Корачни мотор је електромеханички уређај који електричну снагу претвара у механичку. Такође, то је синхрони електромотор без четкица који може потпуну ротацију поделити на опсежан број корака. Положајем мотора може се тачно контролисати без икаквог механизма повратне спреге, све док је мотор пажљиво прилагођен примени. Корачни мотори су слични преклопним нерадни мотори. Корачни мотор користи теорију рада за магнете како би осовина мотора окренула тачну раздаљину када се обезбеди пулс електричне енергије. Статор има осам полова, а ротор шест полова. Ротору ће бити потребна 24 импулса електричне енергије да би померио 24 степеника да би направио једну потпуну револуцију. Други начин да се ово каже је да ће се ротор померати тачно 15 ° за сваки импулс електричне енергије који мотор прими.



Принцип конструкције и рада

Тхе конструкција корачног мотора је прилично везан за а Једносмерни мотор . Садржи трајни магнет попут ротора који је у средини и окреће се кад сила на њега делује. Овај ротор је затворен кроз бр. статора који је преко њега намотан кроз магнетну завојницу. Статор је постављен близу ротора тако да магнетна поља унутар статора могу да контролишу кретање ротора.


Степпер Мотор





Корачним мотором се може управљати напајањем сваког статора један по један. Тако ће се статор магнетизовати и радити попут електромагнетног пола који користи одбојну енергију на ротору да би се кретао напред. Алтернативно наматање статора, као и размагнетирање, помераће ротор постепено и омогућава му окретање кроз велику контролу.

Тхе принцип рада корачног мотора је Електромагнетизам. Садржи ротор који је направљен са трајним магнетом, док је статор са електромагнетима. Једном када се обезбеди напајање намотаја статора, тада ће се магнетно поље развијати унутар статора. Сада ће ротор у мотору почети да се креће са ротирајућим магнетним пољем статора. Дакле, ово је основни принцип рада овог мотора.



Конструкција корачних мотора

Конструкција корачних мотора

У овом мотору се налази меко гвожђе које је затворено кроз електромагнетни статор. Стубови статора, као и ротор, не зависе од врсте степеника. Једном када се статори овог мотора напуне, ротор ће се окретати да би се поравнао са статором, иначе се окреће како би имао најмању празнину кроз статор. На овај начин се статори активирају у низу за окретање корачног мотора.

Технике вожње

Техника вожње корачним мотором с могу бити могући са неким посебним склоповима због њиховог сложеног дизајна. Постоји неколико метода за погон овог мотора, неке од њих су разматране у наставку узимајући пример четворофазног корачног мотора.


Режим појединачног узбуђења

Основни метод управљања корачним мотором је режим појединачног побуде. То је стара метода која се тренутно не користи много, али треба знати о овој техници. У овој техници ће се свака фаза иначе статора једна поред друге покретати једна по једна, алтернативно, посебним кругом. Ово ће магнетизовати и размагнетизовати статор да би ротор померио напред.

Фулл Дриве Дриве

У овој техници истовремено се активирају два статора уместо једног у врло краћем временском периоду. Ова техника резултира великим обртним моментом и омогућава мотору да покреће велико оптерећење.

Вожња у пола корака

Ова техника је прилично повезана са погоном у пуном кораку, јер ће се два статора поредати један поред другог тако да ће се прво активирати, а трећи након тога. Ова врста циклуса за пребацивање два статора прво и након тог трећег статора ће покретати мотор. Ова техника ће резултирати побољшаном резолуцијом корачног мотора уз смањење обртног момента.

Мицро Степпинг

Ова техника се најчешће користи због своје тачности. Струја са променљивим кораком напајаће се преко коло возача корачног мотора према завојницама статора у облику синусног облика таласа. Тачност сваког корака може се побољшати тачношћу сваког корака. Ова техника се широко користи јер пружа високу тачност, као и у великој мери смањује радну буку.

Круг корачног мотора и његов рад

Корачни мотори раде другачије од Једносмерни мотори четкица , који се ротирају када се на њихове стезаљке примени напон. Степени мотори, с друге стране, ефективно имају вишеструке зупчасте електромагнете распоређене око централног комада гвожђа у облику зупчаника. Електромагнети се напајају спољашњим управљачким кругом, на пример, микроконтролером.

Корак корачног мотора

Корак корачног мотора

Да би се вратило мотора завртело, прво се даје снага једном електромагнету, што чини зубе зупчаника магнетно привученим зубима електромагнета. У тренутку када су зуби зупчаника тако поравнати са првим електромагнетом, они су мало одмакнути од следећег електромагнета. Дакле, када је следећи електромагнет УКЉУЧЕН, а први ИСКЉУЧЕН, зупчаник се лагано окреће да би се поравнао са следећим и одатле се поступак понавља. Свака од тих благих ротација назива се корак, са целобројним бројем корака који чине пуну ротацију.

На тај начин се мотор може прецизно окретати. Корачни мотор се не окреће непрекидно, већ се окреће у корацима. Постоје 4 завојнице са 90илиугао међусобно фиксиран на статору. Прикључци корачног мотора одређују се начином на који су калеми међусобно повезани. У корачном мотору завојнице нису повезане. Мотор има 90иликорак ротације са намотајима у цикличном редоследу, одређујући смер ротације осовине.

Рад овог мотора приказан је радом прекидача. Завојнице се активирају серијски у интервалима од 1 сек. Осовина се окреће за 90илисваки пут када се активира следећа завојница. Његов обртни моменат при малим брзинама директно ће варирати у зависности од струје.

Врсте корачних мотора

Постоје три главне врсте корачних мотора, и то су:

  • Степер са трајним магнетом
  • Хибридни синхрони степер
  • Променљиви степен невољности

Степпер мотор са трајним магнетом

Мотори са перманентним магнетима користе трајни магнет (ПМ) у ротору и делују на привлачење или одбијање између роторског ПМ и електромагнета статора.

Ово је најчешћи тип корачних мотора у поређењу са различитим врстама корачних мотора доступних на тржишту. Овај мотор укључује трајне магнете у конструкцији мотора. Ова врста мотора је такође позната и као мотор са лименком / лименком. Главна предност овог корачног мотора је мањи производни трошак. За сваку револуцију има 48-24 корака.

Корачни мотор променљиве релукције

Мотори са променљивом релуктанцијом (ВР) имају обични гвоздени ротор и раде на принципу да се минимална релуктанција јавља са минималним размаком, па се тачке ротора привлаче према половима магнетног статора.

Корачни мотор попут променљиве релукције је основни тип мотора и користи се последњих много година. Као што и само име говори, угаони положај ротора углавном зависи од невољности магнетног круга који се може формирати међу зубима статора, као и ротора.

Хибридни синхрони корачни мотор

Хибридни корачни мотори су добили име зато што користе комбинацију техника трајног магнета (ПМ) и променљиве релукције (ВР) за постизање максималне снаге у малим величинама паковања.

Најпопуларнији тип мотора је хибридни корачни мотор јер даје добре перформансе у поређењу са ротором са перманентним магнетом у смислу брзине, резолуције корака и обртног момента. Али, овај тип корачног мотора је скуп у поређењу са корачним моторима са трајним магнетима. Овај мотор комбинује карактеристике корачних мотора са перманентним магнетом и променљивим релуктантом. Ови мотори се користе тамо где је потребан мањи угао корака попут 1,5, 1,8 и 2,5 степени.

Како одабрати корачни мотор?

Пре него што изаберете корачни мотор према вашим захтевима, веома је важно испитати криву обртног момента и брзине мотора. Дакле, ове информације су доступне од дизајнера мотора и представљају графички симбол обртног момента мотора при одређеној брзини. Крива обртног момента и брзине мотора треба да се подудара са потребама апликације, иначе се не могу добити очекиване перформансе система.

Врсте ожичења

Корачни мотори су углавном двофазни мотори попут униполарних, иначе биполарних. За сваку фазу у униполарном мотору постоје два намотаја. Овде је средишњи отвор уобичајени један који води између два намотаја према полу. Униполарни мотор има 5 до 8 каблова.

У конструкцији, где су заједничка два пола подељена, међутим на средини, овај корачни мотор укључује шест водова. Ако су двополне средишње славине изнутра кратке, овај мотор укључује пет водова. Униполарни са 8 каблова олакшаће и серијску и паралелну везу, док мотор са пет или шест електрода има серијску везу калема статора. Рад униполарног мотора може се поједноставити јер током њиховог рада не постоји потреба за окретањем протока струје унутар погонског круга који су познати као бифиларни мотори.

У биполарном корачном мотору, за сваки пол постоји по један намотај. Правац снабдевања треба да се промени кроз погонски круг тако да постане сложен па се ови мотори називају једнофазни мотори.

Управљање корачним мотором променљивим импулсима сата

Управљање корачним мотором коло је једноставно и јефтино коло, које се углавном користи у апликацијама мале снаге. Коло је приказано на слици, која се састоји од 555 тајмера ИЦ као стабилни мулти-вибратор. Учесталост се израчунава коришћењем датог односа.

Фреквенција = 1 / Т = 1,45 / (РА + 2РБ) Ц Где је РА = РБ = Р2 = Р3 = 4,7 кило-ома и Ц = Ц2 = 100 µФ.

Управљање корачним мотором променљивим импулсима сата

Управљање корачним мотором променљивим импулсима сата

Излаз тајмера користи се као сат за две 7474 дуал ‘Д’ јапанке (У4 и У3) конфигурисане као бројач прстена. Када се напајање иницијално укључи, поставља се само први флип-флоп (тј. К излаз на пину 5 У3 биће на логици '1'), а остала три флип-флопа се ресетују (тј. Излаз К је логички 0). По пријему импулса такта, логички „1“ излаз првог флип-флопа се пребацује на други флип-флоп (пин 9 У3).

Дакле, излаз 1 логике наставља се кружно мијењати са сваким импулсом такта. К излази све четири јапанке појачани су транзисторским низовима од Дарлинг тоне унутар УЛН2003 (У2) и повезани са намотајима корачног мотора наранџасте, смеђе, жуте, црне до 16, 15,14, 13 од УЛН2003 и црвене до + ве снабдевање.

Заједничка тачка намотаја је повезана на + 12В једносмерно напајање, које је такође повезано на пин 9 УЛН2003. Код боје који се користи за намотаје може се разликовати од марке до марке. Када је напајање укључено, контролни сигнал повезан са СЕТ пином првог флип-флопа и ЦЛР пинова преостала три флип-флопа постаје активан „на низак ниво“ (због склопа за поновно покретање који формира Р1 -Ц1 комбинација) за постављање првог флип-флопа и ресетовање преостала три флип-флопа.

По ресетовању, К1 ИЦ3 иде „високо“, док сви остали К излази иду „ниско“. Спољни ресет се може активирати притиском на прекидач за ресетовање. Притиском на прекидач за ресетовање можете зауставити корачни мотор. Мотор поново почиње да се окреће у истом смеру отпуштањем прекидача за ресетовање.

Разлика између корачног мотора и серво мотора

Серво мотори су погодни за велике обртне моменте и брзине, док је корачни мотор јефтинији па се користе тамо где је потребан велики обртни моменат, убрзање са малим до средњим, отвореност, иначе затворена петља, флексибилност рада. Разлика између корачног мотора и серво мотора укључује следеће.

Степпер Мотор

Серво мотор

Мотор који се креће дискретним корацима познат је као корачни мотор.Серво мотор је једна врста мотора са затвореном петљом који је повезан на енкодер да би пружио повратну информацију о брзини и положај.

Корачни мотор се користи тамо где су контрола, као и прецизност, главни приоритетиСерво мотор се користи тамо где је брзина главни приоритет

Укупни број полова корачног мотора креће се од 50 до 100Укупни број полова серво мотора креће се од 4 до 12
У систему затворене петље, ови мотори се крећу са константним импулсомОвим моторима је потребан енкодер за промену импулса за контролу положаја.

Обртни моменат је висок при мањој брзиниОбртни моменат је мали при великим брзинама
Време позиционирања је брже током кратких потезаВреме позиционирања је брже током дугих потеза
Покрет инерције високе толеранцијеПокрет инерције ниске толеранције
Овај мотор је погодан за механизме мале крутости попут ременице и ременаНије погодно за механизам мање крутости
Одзив је високОдзив је низак
Користе се за флуктуирајућа оптерећењаНе користе се за флуктуирајућа оптерећења
Прилагођавање појачања / подешавања није потребноПотребно је подешавање појачања / подешавања

Степпер мотор вс ДЦ мотор

И корачни и једносмерни мотори се користе у различитим индустријским применама, али главне разлике између ова два мотора су помало збуњујуће. Овде наводимо неке заједничке карактеристике између ова два дизајна. Свака карактеристика је разматрана у наставку.

Карактеристике

Степпер Мотор

Једносмерни мотор

Контролне карактеристике Једноставан и користи микроконтролерЈедноставно и без додатних додатака
Опсег брзине Најнижи од 200 до 2000 о / минУмерено
Поузданост ХигхУмерено
Ефикасност НискаХигх
Карактеристике обртног момента или брзине Највећи обртни момент при мањој брзиниВелики обртни момент при мањој брзини
Трошак НискаНиска

Параметри корачног мотора

Параметри корачног мотора углавном укључују угао корака, кораке за сваки обртај, кораке за сваку секунду и број обртаја у минути.

Корак корака

Угао корака корачног мотора може се дефинисати као угао под којим се ротор мотора окреће након што се на улаз статора добије један импулс. Резолуција мотора може се дефинисати као број корака мотора и број обртаја ротора.

Резолуција = Број корака / број обртаја ротора

О распореду мотора може се одлучити кроз угао корака и изражава се у степенима. Резолуција мотора (број корака) је бр. корака који се изврше у оквиру једне револуције ротора. Када је угао корака мотора мали, тада је резолуција велика за распоред овог мотора.

Тачност распореда предмета помоћу овог мотора углавном зависи од резолуције. Једном када је резолуција висока, тачност ће бити ниска.

Неки мотори са прецизношћу могу створити 1000 корака у једном окретају, укључујући 0,36 степени угла корака. Типични мотор укључује 1,8 степени угла корака са 200 корака за сваку ротацију. Различити углови корака, попут 15 степени, 45 степени и 90 степени, врло су чести у нормалним моторима. Број углова се може променити са два на шест, а мали угао корака може се постићи кроз прорезане делове стуба.

Кораци за сваку револуцију

Кораци за сваку резолуцију могу се дефинисати као број углова корака неопходних за потпуну револуцију. Формула за ово је 360 ° / угао корака.

Кораци за сваку секунду

Ова врста параметара се углавном користи за мерење броја корака обухваћених у свакој секунди.

Револуција у минути

РПМ је број окретаја у минути. Користи се за мерење фреквенције обртаја. Дакле, помоћу овог параметра можемо израчунати број обртаја у једном минуту. Главни однос између параметара корачног мотора је следећи.

Кораци за сваку секунду = револуција у минути к кораци у револуцији / 60

Повезивање корачног мотора са микроконтролером 8051

Повезивање корачног мотора са 8051 је врло једноставно коришћењем три режима попут таласног погона, погона у пуном кораку и погона у пола корака давањем 0 & 1 на четири жице мотора на основу којег погонског режима морамо да изаберемо за покретање овог мотора.

Преостале две жице морају бити повезане са напоном. Овде се користи униполарни корачни мотор где су четири краја намотаја повезана са примарна четири затича прикључка-2 у микроконтролеру помоћу УЛН2003А.

Овај микроконтролер не даје довољно струје за покретање калема, тако да тренутни ИЦ управљачки програм воли УЛН2003А. УЛН2003А се мора користити и то је колекција од 7 парова НПН Дарлингтон транзистора. Дизајнирање Дарлингтоновог пара може се извршити помоћу два биполарна транзистора која су повезана за постизање максималног појачања струје.

У ИЦ управљачког програма УЛН2003А улазни пинови су 7, излазни пинови 7, где су два пина за напајање и уземљење. Овде се користе пинови са 4 улаза и 4 излаза. Као алтернатива УЛН2003А, Л293Д ИЦ се такође користи за појачавање струје.

Морате врло пажљиво да посматрате две заједничке жице и четири жице завојнице, иначе се корачни мотор неће окренути. То се може приметити мерењем отпора помоћу мултиметра, али мултиметар неће приказати очитавања између две фазе жица. Једном када су заједничка жица и друге две жице у једнакој фази, тада мора показивати сличан отпор, док ће две завршне тачке завојница у сличној фази показати двоструки отпор у поређењу са отпором између заједничке тачке и једне крајње тачке.

Решавање проблема

  • Решавање проблема је поступак за проверу статуса мотора да ли мотор ради или не. Следећа контролна листа користи се за решавање проблема са корачним мотором.
  • Прво проверите везе као и код кола.
  • Ако је у реду, следећи пут проверите да ли мотор добија одговарајући напон или ће у супротном једноставно вибрирати, али се неће окретати.
  • Ако је напајање добро, онда проверите крајње тачке четири завојнице која је повезана са УЛН2003А ИЦ.
  • Прво откријте две опште крајње тачке и фиксирајте их на напајање од 12в, након тога фиксирајте преостале четири жице на ИЦ УЛН2003А. Док се корачни мотор не покрене, покушајте са свим могућим комбинацијама. Ако веза са овим није исправна, овај мотор ће вибрирати уместо да се окреће.

Могу ли корачни мотори радити континуирано?

Генерално, сви мотори непрекидно раде или се окрећу, али већина мотора не може да се заустави док су под напоном. Када покушате да ограничите осовину мотора када је под напајањем, он ће изгорети или се сломити.

Алтернативно, корачни мотори су дизајнирани да направе дискретни корак, а затим поново сачекају корак и остају тамо. Ако желимо да мотор остане на једном месту мање времена пре поновног корака, то ће изгледати као да се непрекидно окреће. Потрошња енергије ових мотора је велика, али до расипања снаге углавном долази када се мотор заустави или лоше конструише, онда постоји шанса да се прегреје. Из тог разлога, тренутна снага мотора се често смањује када се мотор дуже задржава.

Главни разлог је што се мотор једном окреће, његов улазни електрични део може се променити у механички. Када се мотор заустави док се окреће, тада се сва улазна снага може променити у топлоту на унутрашњости калема.

Предности

Тхе предности корачног мотора укључи следеће.

  • Грубост
  • Једноставна конструкција
  • Може да ради у контролном систему отворене петље
  • Одржавање је слабо
  • Ради у било којој ситуацији
  • Поузданост је велика
  • Угао ротације мотора је пропорционалан улазном импулсу.
  • Мотор има пун обртни момент у мировању.
  • Прецизно позиционирање и поновљивост кретања, јер добри корачни мотори имају тачност 3 - 5% корака и ова грешка се не кумулира из једног у други корак.
  • Одличан одговор на покретање, заустављање и кретање уназад.
  • Веома поуздан, јер у мотору нема контактних четкица. Стога животни век мотора једноставно зависи од века лежаја.
  • Реакција мотора на дигиталне улазне импулсе омогућава управљање отвореном петљом, чинећи мотор једноставнијим и јефтинијим за управљање.
  • Могуће је постићи синхроно окретање врло мале брзине са теретом који је директно повезан са осовином.
  • Може се остварити широк опсег брзина ротације јер је брзина пропорционална фреквенцији улазних импулса.

Мане

Тхе недостаци корачног мотора укључи следеће.

  • Ефикасност је ниска
  • Обртни моменат мотора ће брзо опадати са брзином
  • Тачност је ниска
  • Повратне информације се не користе за одређивање потенцијално пропуштених корака
  • Мали обртни моменат према омјеру инерције
  • Изузетно бучно
  • Ако се мотором не управља правилно, могу настати резонанције
  • Руковање овим мотором није лако при врло великим брзинама.
  • Неопходан је наменски управљачки круг
  • У поређењу са једносмерним моторима, он користи више струје

Апликације

Тхе примене корачног мотора укључи следеће.

  1. Индустријске машине - Корачни мотори се користе у аутомобилским мерачима и аутоматизованој производној опреми за алатне машине.
  2. Сигурност - нови производи за надзор у индустрији безбедности.
  3. Медицински - Степенски мотори се користе у медицинским скенерима, узоркивачима, а такође се налазе и у дигиталној зубној фотографији, пумпи за течност, респираторима и машинама за анализу крви.
  4. Потрошачке електронике - Корачни мотори у фотоапаратима за аутоматско фокусирање и зумирање дигиталних фотоапарата.

Такође имају апликације за пословне машине, рачунарске периферне уређаје.

Дакле, ово је све о томе преглед корачног мотора попут конструкције, принципа рада, разлика, предности, недостатака и његових примена. Сада имате идеју о врстама супер мотора и њиховој примени ако имате питања у вези са овом темом или о електричним и електронски пројекти оставите коментаре испод.

Фото кредит

  • Степпер Мотор би МСТ