Mae yna nifer fawr o gymwysiadau modur stepper yn y maes diwydiannol, megis rheoli awtomeiddio, uniadau robot, rheolaeth argraffydd, ac ati Y rhai a ddefnyddir fwyaf yw moduron stepiwr hybrid. Un o'r rhai a ddefnyddir fwyaf yw'r modur stepiwr hybrid, sydd hefyd yn ffurf y rhan fwyaf o'r moduron stepiwr rydyn ni'n dod i gysylltiad â nhw bob dydd. Yn gysyniadol, moduron stepper a moduron amharodrwydd amrywiol mae rhai cysylltiadau a gwahaniaethau, bydd y papur hwn yn siarad i ddechrau am strwythur ac egwyddor gweithio'r modur amharodrwydd / modur stepper, a chymharu'r gwahaniaethau rhwng y gwahanol moduron.
1. modur amharodrwydd amrywiol
Gelwir modur amharodrwydd amrywiol (Peiriant amharodrwydd Amrywiol) hefyd yn fodur amharodrwydd newid, efallai'r symlaf o holl strwythur modur y modur, gan y stator sydd â weindio cyffro a rotor ferromagnetig gyda strwythur polyn convex. Nid oes gan y rotor weindio coil a dim magnetau parhaol, ac mae'n dibynnu ar amrywiad amharodrwydd y rotor mewn gwahanol safleoedd i gynhyrchu grym electromagnetig (dΨ/dθ).
Gwyddom fod y fflwcs magnetig bob amser yn tueddu i groesi'r llwybr gyda'r amharodrwydd isaf. Fel y dangosir yn Ffig. 1.1, mae S1 S2 yn rheoli'r cerrynt ymlaen ac i ffwrdd, a VD1 VD2 yw'r deuod parhad cyfredol. Y sefyllfa a ddangosir yn y sefyllfa AA' ac aa' o sefyllfa'r amharodrwydd mwyaf, amharodrwydd lleiaf CC, os yw'r cyfnod D yn cael ei egnïo ar yr adeg hon, bydd y rotor yn cylchdroi yn wrthglocwedd; os yw'r cyfnod B yn llawn egni ar hyn o bryd, bydd y rotor yn cylchdroi clocwedd; os yw'r cyfnod A yn llawn egni ar hyn o bryd, mae'r rotor i aros yn ddigyfnewid. Dylid nodi na all moduron amharodrwydd switsh sylweddoli newid cyfeiriad cylchdroi modur trwy newid cyfeiriad presennol, ond trwy newid dilyniant egniol i wireddu cylchdroi ymlaen a gwrthdroi'r modur.
Dilyniant egniol cylchdro clocwedd: B-A-D-C
Dilyniant egni cylchdro gwrthglocwedd: D-A-B-C
Gan fod gwrthiant magnetig y modur yn newid yn sylweddol yn ystod cylchdroi, bydd curiad torque y modur amharodrwydd yn dod yn uchel. Er mwyn sicrhau y gall y modur redeg yn esmwyth ac yn effeithlon, mae rheoli'r modur amharodrwydd yn gofyn am wybod lleoliad y rotor, cyflwr y llwyth, a chyflwr y cyflymder, ymhlith gwybodaeth arall. Ac nid oes gan fodel y modur amharodrwydd llinoledd da y modur cydamserol magnet parhaol / modur asyncronig, felly mae angen llawer o fodelau rhagfynegi ac algorithmau arno i wella'r cywirdeb rheoli, sy'n ddiamau yn cynyddu anhawster rheolaeth modur amharodrwydd.
Ffigur 1.1 Strwythur sylfaenol modur amharodrwydd amrywiol
2. O moduron amharodrwydd amrywiol i moduron stepiwr
Gall moduron amharodrwydd amrywiol isrannu'r ongl symud trwy gynyddu nifer y polion stator a rotor neu nifer y cyfnodau egniol yn y stator oherwydd eu dull rheoli arbennig (dargludiad eiledol curiad). Mae yna amrywiaeth o strwythurau wedi'u hisrannu o'r fath gyda nodweddion torque onglog gwahanol, felly ni fyddant yn cael eu trafod. Yn yr erthygl hon, byddwn yn archwilio nifer o fecanweithiau modur amharodrwydd amrywiol cyffredin, o wahanol ddimensiynau i weld sut mae moduron stepiwr yn sefyll allan o'r myrdd o strwythurau modur amharodrwydd amrywiol.
2.1 Modur amharodrwydd newidiol math o gastell
Fel y soniwyd yn gynharach, gall cynyddu nifer y polion sy'n ymwthio allan isrannu'r ongl symud, ond bydd y polion mwy ymwthiol yn cymryd llawer o le coil, mae effeithlonrwydd dirwyn y modur yn cael ei leihau, ac ni ellir cynyddu'r polion sy'n ymwthio allan am gyfnod amhenodol. Yn achos yr un nifer o gamau gyrru, trwy engrafiad dant bach ar y polyn sy'n ymwthio allan, gellir ei isrannu hefyd gan ongl pellter y peiriant. Fel y dangosir yn Ffigur 2.1, modur amharodrwydd newidiol math o dri cham castell gyda stator 6-polyn, 4 dannedd fesul polyn, a rotor 28-polyn. Gall coil egniol 1, coil 2, a coil 3 yn ddilyniannol yrru'r rotor i gylchdroi gyda phellter cam o 2/3 ar bob cam. mae angen dylunio gwerthoedd yn unol â chymarebau cogio'r dyluniad modur ac ni chânt eu trafod yma.
Defnyddir y math hwn o fodur yn gyffredinol mewn cyflymder isel, trorym uchel a datrysiad onglog manwl gywir, gellir galw'r strwythur hwn eisoes yn "modur stepper", oherwydd gall rheolaeth y modur hwn yn ogystal â chael ei wahanu oddi wrth y canfod sefyllfa, trwy'r gyriant dilyniant pwls wireddu rheolaeth gymharol esmwyth.
Ffigur 2.1 Modur amharodrwydd newidiol math tri-castell-math
2.2 Moduron amharodrwydd newidiol aml-gam
Mae moduron amharodrwydd newidiol sy'n cynnwys rotor sengl gyda -gwedd weindio aml-gyfnod hefyd yn cael eu galw'n "moduron amharodrwydd newidiol segment sengl-". Math arall o fodur amharodrwydd amrywiol yw rotor a stator wedi'i rannu'n lawer o segmentau, y gellir eu hisrannu heb gynyddu nifer y cyfnodau stator, ac mae'n fwy cyfeillgar i strwythur troellog y stator. Mae'n bosibl sefydlu segment gydag un cam, sydd fwy neu lai yn dileu diwedd rhyngddirwyn y modur aml-gyfnod. Ar gyfer moduron n{5}}segment, mae rotor neu stator pob segment yn cael ei amrywio gan 1/n o ongl traw ei bolyn, a gellir isrannu traw y polyn ymhellach gan n gwaith.
2.3 Motors stepper hybrid
Mewn modur amharodrwydd amrywiol syml, mae cyfeiriad y cylchdro yn dibynnu ar amseriad y cerrynt pwls a strwythur amharodrwydd y modur, ac nid yw cyfeiriad y cerrynt yn effeithio arno. Yn absenoldeb cerrynt, ni ellir gosod y rotor mewn sefyllfa benodol oherwydd diffyg trorym amharodrwydd, sy'n cynyddu ymhellach yr anhawster rheoli. Gall ychwanegu magnetau parhaol i'r strwythur modur amharodrwydd switsh gwreiddiol i ffurfio magnet parhaol neu fodur amharodrwydd newidiol hybrid wella'n sylweddol y trorym a chywirdeb lleoliadol moduron stepiwr, sef y strwythur modur stepper mwyaf cyffredin heddiw.
Fel y dangosir yn Ffigur 2.2, mae'r strwythur modur stepper hybrid yn debyg iawn i'r modur amharodrwydd newidiol aml-segment, sydd wedi'i fewnosod rhwng y ddau segment o'r magnetau parhaol rotor, i'w weld ym mhen procsimol pen pellaf polyn N- y polyn S-. Gellir dylunio'r stator fel un strwythur modur segment, a dim ond dau yriant cam sydd ei angen, gan symleiddio strwythur a chost y modur yn fawr. Nifer y parau polyn rotor yn y modur a ddangosir yn y ffigur yw 3, felly yr ongl fecanyddol sy'n cyfateb i un cylch trydanol yw 360/(2*3)=60.
Er hwylustod, θ yw'r ongl fecanyddol, a'r dilyniant gyrru penodol:
θ=0~10, mae cam 1 a cham 2 yn pasio cerrynt positif o osgled cyfartal ar yr un pryd
θ=10~20, mae cam 2 yn pasio cerrynt positif yn unig
θ=20~30, mae cam 1 yn pasio cerrynt negatif yn unig
θ=30~40, mae cam 1 a cham 2 yn pasio cerrynt negatif o osgled cyfartal ar yr un pryd
θ=40~50, mae cam 2 yn pasio cerrynt negatif yn unig
θ=50~60, mae cam 1 yn pasio cerrynt positif yn unig
Dargludiad cylchol... ...
Ffigur 2.2 Strwythur modur stepper hybrid
3. stepper modur rheoli
Fel y dangosir yn Ffigur 3.1, gellir rhannu'r strwythur cylched gyrru modur stepper yn gyffredinol yn moduron deubegwn a moduron unipolar: moduron unipolar trwy ddargludiad eiledol y troellog i gyflawni newid yng nghyfeiriad y fflwcs, moduron deubegwn trwy reolaeth y bont H i gyflawni newid cyfeiriad y cerrynt i gyflawni newid yn y cyfeiriad fflwcs.
Dim ond 4 pŵer MOS sydd ei angen ar fodur unipolar, rheolaeth unipolar ar y cerrynt (o safbwynt y tiwb MOS), ond mae angen un tap arall ar y modur dirwyn i ben; mae modur deubegwn yn symlach o ran strwythur, defnyddir dwy weindiad yn fawr, ond mae angen ei gynyddu i 8 MOS pŵer ar gyfer gyrru, a bydd cost y rheolydd yn codi.
Ffigur 3.1 Gyriannau modur stepper unbegynol a deubegwn
Yn ogystal ag isrannu yn y strwythur modur, gall moduron stepiwr hefyd reoli cywirdeb isrannu'r modur stepiwr trwy reoli tonffurf y cerrynt. Egwyddor isrannu yw mewnosod y cerrynt sinwsoidaidd efelychiedig rhwng yr onglau cam lleiaf i isrannu'r onglau cam, a elwir hefyd yn isrannu cerrynt.
Ffigur 3.2 Dadansoddiad o gerrynt gyriant modur stepper
3.1 Cyfredol Dolen Gaeedig
Mae angen pennu gosodiad presennol y modur stepiwr yn ôl galw'r llwyth, po fwyaf yw'r llwyth, y mwyaf yw'r cerrynt gyrru, ond ni all rheolaeth dolen agored y modur stepiwr synhwyro maint y llwyth, sy'n aml yn arwain at aneffeithlonrwydd y gyriant dolen agored. Mae isrannu cyfredol yn gofyn am reolaeth fanwl gywir ar y presennol, yr angen i ffurfio dolen gaeedig o'r cerrynt rheoledig, hynny yw, yr allbwn cyfredol ar gyfer y nodweddion cyfredol cyson; ar y llaw arall, oherwydd y newid aflinol yn y magnetoresistance yn y modur stepper, yr angen i fonitro maint y cerrynt allbwn bob amser i atal y craidd rhag dirlawn y cerrynt a achosir gan golli rheolaeth. Ffigur 3.3 isod, ar gyfer y sglodion gyrrwr modur stepper TB67S109AFNG sgematig tonffurf rheolaeth gyfredol. Fchop ar gyfer y cylch newid mewnol, trwy'r adran amledd cloc mewnol (OSC Mewnol).
Mae'r camau rheoli cyfredol cyson penodol fel a ganlyn:
Mae'r bont H-yn dargludo, mae'r cerrynt yn codi'n gyflym i NF, a llethr y codiad cerrynt yw VDC/Ls
Cyrraedd y pwynt cerrynt gosodedig NF, trowch y bont H- i ffwrdd, mae'r cerrynt yn cael ei adnewyddu gan y deuod adnewyddu, a llethr y cwymp yw -VDC/Ls (Newid cyflym)
Pan fydd y cerrynt yn cyrraedd y pwynt gosod gwerth llinell isaf, rheolwch y bont H i gylched fer y coil anwythydd (y bont isaf yn gyffredinol), a chadwch y cerrynt yn gyson (Newid araf)
Pan fydd cerrynt y pwynt gosod yn newid, bydd y bont H-drwy'r un strategaeth reoli i reoli'r cerrynt yn y pwynt gosod cyfredol diweddaraf i aros yn gyson
Fel y dangosir yn Ffigur 3.4, yw tonffurf mesuredig y modur stepper, os gellir gweld is-rannu cywirdeb yr isaf yn gam amlwg-fel tonffurf gyfredol ,. Os yw gradd yr isrannu yn uchel iawn, yna mae'r cerrynt yn agosach at gerrynt sinwsoidal, fel y dangosir yn Ffigur 3.5.
Ffigur 3.3 TB67S109AFNG rheolaeth gyfredol
Ffigur 3.4 Cerrynt wedi'i fesur o fodur stepiwr (heb ei rannu)
Ffigur 3.5 Cerrynt mesuredig modur stepper (israniad)3.2 Agor-rheolaeth dolen a chau-
Gyda rheolaeth dolen agored, gan nad oes adborth o wybodaeth lleoliad rotor, nid yw'n hysbys yn y bôn a yw'r system yn cael ei dilyn gan y rheolydd ai peidio. Os oes rhywfaint o annormaledd llwyth, mae'n hawdd achosi i'r modur stepper golli camau. Mewn rhai cymwysiadau perfformiad uchel, cywirdeb, uchel, trwy'r amgodiwr neu synwyryddion sefyllfa eraill yn ôl i'r wybodaeth sefyllfa, fel y gall y system gyriant stepiwr fod p'un a yw'r cam wedi'i golli ai peidio, os bydd colli cam yn gwneud iawn am golli pwls yn rheolaeth y rheolaeth hefyd yn gymharol hawdd i'w wireddu.
Crynodeb
Mae'r papur hwn yn disgrifio'n fyr strwythur sylfaenol moduron amharodrwydd amrywiol a'u hesblygiad i foduron stepiwr, ac yn cymharu strwythur a rhesymeg rheoli sawl modur stepper cyffredin. Cyflwynir yr egwyddor rheoli modur stepper a manylion rheoli'r isrannu cyfredol i ddarparu dealltwriaeth fwy cynhwysfawr o moduron stepiwr.