Haza > Hírek > Tartalom

A lépéses motor kiválasztása: valós példa (2)

Jul 31, 2017

Döntési művelet:

Sebességtartomány, 5 deg / sec

Nyomaték, 12 hüvelyk.

Áttétel aránya 1: 1

Meghajtófeszültség, 12 - 40 Vdc

A gyorsulás és a lassulás nem volt súlyos mindkét művelet esetében.

A pan művelet a két tengely közül a legigényesebb, ezért a következő viták középpontjában áll. A pásztázás sima mozgást igényel, mivel ha a fényképezőgép hosszú lencsével van felszerelve a készülékre, akkor minden rázás homályosnak tűnik a videomonitoron.

A tesztmotor első választéka 1,8-fok / fokos, 17-es méretű motor volt az ügyfél 12 Vdc-os vezetőjével. Ez a motor 22,2 oz-es névleges nyomatékkal rendelkezik, jóval a tálca működési nyomatékigénye fölött. Azonban csak 666 impulzus / másodperces (200 deg / s) csúcssebesség mellett szolgáltatott marginális teljesítményt. A motor néha a kívánt sebességgel mozgatta a terhet, de elvesztette a szinkronizációt és a mulasztott lépéseket.

Aztán úgy döntöttünk, hogy hasonló motort próbálunk ki, de nagyobb forgatónyomatékot produkálhat. A 0,9 fok / fokos, 23-as méretű motor 12 Vdc-os meghajtóval lett kiválasztva. Annak ellenére, hogy ez a motor 80 oz-os névleges nyomatékkal rendelkezik, ez is csak legfeljebb a legmagasabb sebességgel tudott teljesíteni. A 23-as méretű motor elégtelensége itt arra utal, hogy van egy nyomaték-at-speed probléma - ez a probléma nem feltétlenül okozta a motort, hanem a motort kiszolgáló vezető.

A lépcsős motor tekercsei egy soros áramkörből állnak, amelynek ellenállása és induktivitása van. Az induktivitás a motoráramot (így a nyomatékot) véges időre építheti, még akkor is, ha a tekercset egy feszültségváltozással (feszültségimpulzus) érik el. Ha az impulzusok nagyon gyorsak (nagyobb sebességek), az áramnak nincs ideje felépíteni a névleges értékre a következő impulzus elütése előtt; a motor nem érheti el a névleges nyomatékot.

Bizonyos illesztőprogramok ellenállást fejtenek ki a motor tekercselésében. (Ne feledje, hogy az ellenállásos és az induktív áramok 90 fokosak a fázisból.) Az eredmény az induktivitás hatásának lágyulása az aktuális felépítési idő mellett, növekvő ellenállással, így a motor magasabb impulzussebességgel közelíti meg a névleges nyomatékot.

Azonban a módszer növeli az ellenállóképességet a motorban. És nagyobb sebességnél még mindig nem elég ahhoz, hogy a motor elérje a teljes névleges nyomatékot. Ez itt a helyzet volt. Ezután ugyanazt a két motort teszteltük, de egy unipoláris, állandó áramú impulzusszélesség-modulált (PWM) "vágott feszültségű" vezetővel. Ez a meghajtó akár 24 Vdc-t is képes vezetni a motorokat. Egy PWM-meghajtó hajlamos arra, hogy a lépcsőmotorja nagyobb sebességet érjen el, mivel a motor tekercselésére alkalmazott magasabb feszültség lehetővé teszi a motor áramát a névleges érték felé gyorsabb emeléséhez; a motor nagyobb nyomatékot produkál nagyobb sebességnél. A meghajtással végzett tesztek során mind a 17-es, mind a 23-as méretű fokozatú motorok elérte a kívánt teljesítményt.

A forgatónyomaték akadály felszámolásával meg kellett vizsgálnunk a mozgás simaságát a sebességtartományban. Alacsony fordulatszámon (10 pps) mind az 1,8, mind a 0,9 fokos fokozatú motorok túlságosan megráztak. Gyorsuláskor tipikus rezonanciahatásokat mutatott. A motorok erőszakosan ráztak, és elvesztették a szinkronizációt, mielőtt elérnék a kívánt felső sebességet. Az alacsony sebességű remegés a videokamerák képét is megdöbbentette és elfogadhatatlan. Láttuk azonban, hogy a 0,9 fok / fokos motoros mozgás sokkal simább, mint az 1,8 fokos fokozatú motor.

Mivel a lépésméret csökken, a simaság megnövekszik, úgy döntöttünk, hogy nagy felbontású, 5 fázisú, 0,36 fokos / fokozatú motorral és 24 Vdc-os meghajtó kombinációval próbálkozunk. A tesztelés során nagy sebességgel (300 fok / sec) és alacsony sebességgel (1,5 fok / sec) mozgathatjuk a fényképezőgépet nagyon simán. Emellett a videomonitoron nem volt észrevehető jitter a sebességtartományban.

A következő tesztben egy teljes méretű teleobjektív került a fényképezőgépbe. A motor jól teljesített. Ezután a rendszer teljes terhelésének pontosabb szimulálása céljából hozzáadtuk a döntési tengelyhez szükséges valódi mechanikai alkatrészeket. Minden jól működött. Sőt, képes voltunk a döntési műveletet akár 200 deg / sec-ra is futtatni - jóval a követelményeknél.

A vezetési feszültség még mindig szükséges. Minden vizsgálatot 24 Vdc-en végeztünk. De egy 0,36 fok / fokos motor elérheti a 3,333-pps maximális sebességet mindössze 12 Vdc-nál? Amikor a motort 12 Vdc-es járművezetővel tesztelték, a várakozásoknak megfelelően ment végbe, nehézségekbe ütközött. Mivel a fogyasztó az áramfogyasztást a lehető legalacsonyabbra akarta tartani, egyre nagyobb feszültséggel teszteltük a motort, amíg kielégítően futott a nagyobb sebességnél. Próba és hiba segítségével meghatároztuk, hogy a motor olyan jól működött, mint a 17 Vdc feszültség. Általánosságban elmondható, hogy egy fokozatú motort olyan alacsony feszültséggel kell hajtania, amennyire csak lehetséges. A motor meghajtó feszültsége növekszik, a motor általában forróbbá válik, és több elektromágneses vagy "kanyargós" zaj keletkezik. Továbbá növelheti a motor által előidézett mechanikus zajok amplitúdóját. Mivel az eredeti motormeghajtás specifikációja 12 és 40 Vdc volt, jól illettünk a fényképezőgép mechanizmusának hőelosztó képességébe.

A motoros és a járművezető típusok meghatározásával eljött az ideje annak megállapítása, hogy a rendszer képes-e megfelelni az ügyfél költségmegtartóinak. Sajnos nem volt költséghatékony az ügyfelek számára a szükséges mennyiségben megvásárolni a motort és az off-shelf járművezetőt. Úgy döntöttünk, hogy segítünk az ügyfélnek építeni saját vezetőjét. A logika és az erő zsetonjainak ellátása mellett a technikai támogatás mellett a vevők képesek voltak teljes körű mozgásrendszert építeni a költségvetésből.

Amit láttál, egy olyan gondolatfolyamat, amelyet használni kell egy alkalmazáshoz használt lépésmotor kiválasztásakor:

• Határozza meg jól a feladatot, és ügyeljen rá, hogy megértse.

• Ismerje meg a mechanikus rendszert is.

• Határozza meg a rendszer mozgatásához, gyorsításához és lassításához szükséges nyomatékokat.

• Becsülje meg az adott lépésenkénti motor és illesztőprogram kombinációjából várható teljesítményt. Az ilyen információkat megtalálhatja a gyártók adatlapjain.

• Ha minden információt összeállít, akkor - a tervezőnek - összeszerelni és alaposan meg kell vizsgálnia egy teljes rendszert. Ha nem rendelkezik a teszteléshez szükséges eszközökkel, akkor dolgozzon független tesztlaboratóriummal vagy a motoros és vezető szállítóval. De maradjon közel, ellenőrizze a teszteket, és tudja, mi folyik itt. Ne féljen több konfigurációt tesztelni. A próba és a hiba még mindig a legmegfelelőbb módja annak, hogy megtekinthesse, hogy kiválasztotta-e az alkalmazáshoz a legjobb mozgásrendszert.

Mi teszi a lépéses motort?


A tipikus hibrid lépcsőmotor forgórészének két lágy vaskos csésze van, amelyek fogai (általában 48 vagy 50) vannak a felületükön. Irányítják a fluxust egy állandó mágnesből a rotor-állórész légrésébe. Minden egyes csésze tengelyirányban mágnesezett, a polaritással ellentétben. A legtöbb esetben egy csésze fogát a másik foga ellensúlyozza a két fázisú motor motorjainak felével.

Az állórész számos fogat is tartalmaz, de általában egy vagy két kisebb, mint a rotor. Ha az állórészen lévő fogat egy északi polaritással táplálják, a déli polaritású rotorra egy megfelelő fogazattal illeszkedik. Hasonlóképpen és ugyanabban az időben ugyanazon fázis stacionáriusán lévő másik fogat egy déli polaritással táplálják, ami az északi póluson lévő fogat vonzza. Azáltal, hogy a szomszédos állítófogakat egymás után forgó sorrendben energizálja, a rotor megfelelő módon megfordul, mivel a fogai megpróbálnak az állórész fogaihoz igazodni.

Csökkentési lépések


A rendszeres kétfázisú hibrid lépcsőmotor oszcilláló módon mozog. Ezen szabálytalan forgatások és a megfelelő rezonancia hatása a magas zajszinttől a kihagyott lépésekig terjedhet. A rezonancia hatásainak minimálisra csökkentése a lépésméret csökkentése. Két népszerű módszer van a közös hibrid lépcsõmotor lépésméretének csökkentésére: a "microstep" egy hagyományos kétfázisú, 1,8 fokos fokozatú motor, vagy egy 5 fázisú motor.

A mikroszkópos módszer csökkenti a lépésméretet elektronikus úton. Ezt az egyes fázisok áramának arányos vezérlésével végezzük, hogy egy köztes lépést hozzunk létre a motor "bíboros" lépései között. Ezzel a módszerrel egy 1,8 fokos / fokozatú motor hajtható le akár 25 000 lépésben is.

Az 5 fázisú módszer páros párokat ad a rendszeres kétfázisú hibrid lépcsős motor állórészéhez. Ez megváltoztatja a rotor-állórész eltolódását egy kétfázisú motorról negyedről a tizedikre a forgórész pályájára. A kapott teljes lépcsős méret 50 rotorfogú motorban 0,72 fok, vagy 500 lépés / fordulat. Az 5 fázisú lépcsőmotor sokkal kisebb szabálytalan forgatással rendelkezik, mint egy teljes lépcsőjű, kétfázisú motor, és gyakorlatilag nincs rezonanciahatása. Az 5 fázisú motor és a rendszeres kétfázisú motorok nyomatékfrekvenciája szintén jelentősen csökken. A rendszeres kétfázisú motor esetén a legalacsonyabb és a legnagyobb nyomaték közötti különbség 29%. Ugyanaz az érték az 5 fázisú motor esetében csak 5%. Ez a csökkentett nyomatékfrekvencia az egyik oka az 5 fázisú motoros motor simaságának.