Léptetőmotor vezérlés
Az elektromos motorok az elektromos energiát mechanikai energiává alakítják át, a léptetőmotorokhoz hasonlóan pedig az elektromos impulzusok energiáját alakítják át a forgórész forgó mozgásává. Az egyes impulzusok hatására generált mozgás nagy pontossággal indul és ismétlődik, így a golyós motorok hatékonyan hajtják meg a precíz pozicionálást igénylő eszközöket.
Az állandó mágneses léptetőmotorok a következőket tartalmazzák: állandó mágneses forgórész, állórész tekercsek és mágneses mag. Az energiatekercsek mágneses északi és déli pólust hoznak létre, az ábrán látható módon. Az állórész mozgó mágneses tere arra kényszeríti a forgórészt, hogy mindig igazodjon hozzá. Ez a forgó mágneses mező az állórész tekercseinek soros gerjesztésének szabályozásával hangolható a forgórész elforgatásához.
Az ábrán egy kétfázisú motor tipikus gerjesztési módszerének diagramja látható. Az A fázisban a két állórész tekercs feszültség alá kerül, és ez a forgórész vonzását és reteszelését okozza, mivel az ellentétes mágneses pólusok vonzzák egymást.Amikor az A fázis tekercseit kikapcsolják, a B fázis tekercseit bekapcsolják, a forgórész az óramutató járásával megegyezően forog (angolul CW - óramutató járásával megegyező, CCW - balra) 90 ° -kal.
Ezután a B fázis kikapcsol és az A fázis bekapcsol, de a pólusok most ellentétesek azzal, amilyenek voltak a legelején. Ez a következő 90°-os fordulathoz vezet. Ezután az A fázis kikapcsol, a B fázis fordított polaritással kapcsol be.A fenti lépések megismétlése a forgórész óramutató járásával megegyező irányban, 90°-os lépésekben forogását eredményezi.
Az ábrán látható fokozatos szabályozást egyfázisú vezérlésnek nevezzük. A fokozatos szabályozás elfogadhatóbb módja a kétfázisú aktív vezérlés, ahol a motor mindkét fázisa mindig be van kapcsolva, de az egyikben a polaritás megváltozik, ahogy az az ábrán is látható.
Ez a vezérlés a léptetőmotor forgórészét úgy mozgatja, hogy az egyes lépcsőkhöz igazodjon a kialakított északi és déli pólus közepén, a mágneses áramkör kiemelkedései között. Mivel mindkét fázis mindig be van kapcsolva, ez a szabályozási módszer 41,4%-kal nagyobb nyomatékot biztosít, mint az egy aktív fázisú vezérlés, de kétszer akkora elektromos teljesítményt igényel.
Fél lépés
Léptetőmotor is lehet "féllépcsős", ekkor a fázisátalakulás során egy kioldó fokozatot adnak hozzá. Ez felére csökkenti a dőlésszöget. Például a léptetőmotor 90° helyett 45°-os elfordulást tud végrehajtani minden "féllépésnél", amint az az ábrán látható.
A féllépéses üzemmód azonban 15-30%-os nyomatékveszteséget okoz a két aktív fázisú lépésvezérléshez képest, mivel az egyik tekercs a lépés felében inaktív, és ez végül az elektromágneses erő elvesztéséhez vezet. a rotor, azaz a nettó nyomatékveszteség.
Bipoláris tekercs
A kétfázisú lépésvezérlés feltételezi a kétpólusú állórész tekercs jelenlétét. Minden fázisnak megvan a maga tekercse, és amikor az áramot megfordítják a tekercseken keresztül, az elektromágneses polaritások is megváltoznak. A kezdeti szakasz jellemző kétfázisú meghajtó ábrán látható. A vezérlési séma a táblázatban látható. Látható, hogy a tekercseken áthaladó áram irányának megváltoztatásával egyszerűen megváltoztatható a fázisok mágneses polaritása.
Egypólusú tekercs
A tekercsek másik tipikus típusa az unipoláris tekercs, ahol a tekercsek két részre oszlanak és a tekercs egyik részének feszültség alá helyezésekor egy északi pólus, a másik részének feszültség alá helyezésekor pedig egy déli pólus jön létre. Ezt a megoldást unipoláris tekercsnek nevezik, mert az áramért felelős elektromos polaritás soha nem változik. A szabályozási szakaszok az ábrán láthatók.
Ez a kialakítás lehetővé teszi egy egyszerűbb elektronikus blokk használatát. Azonban itt a nyomaték közel 30%-a elveszik egy bipoláris tekercshez képest, mivel a tekercsek vezetékének fele bipoláris tekercsé.
Egyéb dőlésszögek
A kisebb emelkedési szögek eléréséhez nagyobb számú pólusra van szükség mind a forgórészen, mind az állórészen. A 7,5°-os forgórész 12 póluspárral, az állórész mágneses magja pedig 12 kiemelkedéssel rendelkezik. Két orsófül és két tekercs.
Ez 48 pólust ad minden 7,5°-os lépéshez. Az ábrán a 4 pólusú fülek metszetben láthatók. Természetesen lehetséges a lépések kombinálása nagy elmozdulások eléréséhez, például hat 7,5°-os lépés a rotor 45°-os elfordulását eredményezi.
Pontosság
A léptetőmotorok pontossága lépésenként 6-7% (akkumuláció nélkül). A 7,5°-os lépésekkel rendelkező léptetőmotor mindig 0,5°-on belül van az elméletileg előre jelzett pozícióhoz képest, függetlenül attól, hogy hány lépést tett meg már. A hiba nem halmozódik fel, mert mechanikusan minden 360° lépésről lépésre ismétlődik. Terhelés nélkül az állórész és a forgórész pólusainak egymáshoz viszonyított fizikai helyzete mindig azonos lesz.
Rezonancia
A léptetőmotoroknak saját rezonanciafrekvenciájuk van, mivel rugósúlyúak. Ha a ritmus megegyezik a motor természetes rezonancia frekvenciájával, akkor a motor által keltett zaj hallható, és a rezgés felerősödik.
A rezonanciapont függ a motor alkalmazásától, terhelésétől, de általában a rezonancia frekvencia 70-120 lépés/másodperc között mozog. A legrosszabb esetben a motor elveszti a vezérlési pontosságot, ha rezonanciába kerül.
A rendszerrezonancia-problémák elkerülésének egyszerű módja a ritmus megváltoztatása a rezonanciaponttól. Fél- vagy mikrolépéses üzemmódban a rezonancia probléma csökken, mivel a rezonanciapont a sebesség növekedésével megszűnik.
Nyomaték
A léptetőmotor nyomatéka a következő tényezőktől függ: lépéssebesség, állórész tekercselési áram, motor típusa. Egy adott léptetőmotor teljesítménye szintén ehhez a három tényezőhöz kapcsolódik.A léptetőmotor nyomatéka a súrlódási nyomaték és a tehetetlenségi nyomaték összege.
A gramm/centiméterben megadott súrlódási nyomaték az az erő, amely egy meghatározott számú gramm súlyú teher 1 cm hosszú karral történő mozgatásához szükséges. Fontos megjegyezni, hogy a motor lépéssebességének növekedésével a hátsó EMF a motorban , vagyis a motor által generált feszültség nő. Ez korlátozza az áramerősséget az állórész tekercseiben, és csökkenti a nyomatékot.