Sådan fungerer stepmotorer

Sådan fungerer stepmotorer

I dette indlæg vil vi lære om trinmotor. Vi vil undersøge, hvad trinmotor er, dens grundlæggende arbejdsmekanisme, typer trinmotor, trintilstande og endelig dens fordele og ulemper.



Hvad er trinmotor?

Trinmotor er børsteløs motor, den roterende aksel (rotor) afslutter en rotation med et bestemt antal trin. På grund af den trinvise rotation, får den navnet som trinmotor.

Trin motor giver præcis kontrol over rotationsvinkel og hastighed. Det er et åbent loop-design, hvilket betyder, at der ikke er implementeret nogen feedbackmekanisme til sporing af rotation.





Det kan variere hastighed, ændre rotationsretning og låse i en position med det samme. Antallet af trin bestemmes af antallet af tænder, der er til stede i rotoren. For eksempel: hvis en trinmotor består af 200 tænder,

360 (grad) / 200 (antal tænder) = 1,8 grader



Så hvert trin vil være 1,8 grader. Trinmotorer styres af mikrokontroller og førerkredsløb. Det bruges i vid udstrækning i laserprintere, 3D-printere, optiske drev, robotik osv.

Grundlæggende arbejdsmekanisme:

En trinmotor kan bestå af flere antal poler viklet med isoleret kobbertråd kaldet stator eller ikke-bevægelig del af motoren. Den bevægelige del af motoren kaldes rotor, som består af flere antal tænder.

En trinmotor, der viser antallet af poler viklet med isoleret kobbertråd kaldet stator eller ikke-bevægelig del af motoren

Når en pol er strømforsynet, vil de nærmeste tænder justeres med den aktiverede pol, og anden tand på rotoren vil let forskydes eller ikke justeres med andre ikke-aktiverede poler.

Den næste pol vil få energi, og den forrige pol vil blive de-energiseret, nu bliver de ikke-justerede poler på linje med den nuværende energipol, dette udgør et enkelt trin.

Den næste pol får energi, og den forrige pol bliver de-energiseret, dette gør endnu et trin, og denne cyklus fortsætter flere gange for at lave en fuld rotation.

Her er et andet meget simpelt eksempel på, hvordan trinmotor fungerer:

Generelt er rotortænderne magneter arrangeret på skiftevis nord- og sydpolsmode

Generelt er rotortænderne magneter arrangeret på skiftevis nord- og sydpolsmode. Ligesom poler frastøder, og i modsætning til poltiltrækning, er nu polvikling 'A' strømforsynet og antager aktiveret pol som nordpol og rotor som sydpol, dette tiltrækker rotorens sydpol mod pol 'A' stator som vist på billedet.

Nu er pol A deaktiveret, og pol 'B' får energi, nu vil rotorens sydpol være på linje med pol 'B'. Lignende pol 'C' og pol 'D' vil aktivere og deaktivere energi på samme måde for at fuldføre en rotation.

Nu ville du forstå, hvordan en trinmotor arbejder mekanisme.

Typer af trinmotor:

Der er tre typer trinmotor:

• Permanent magnet-stepper
• Variabel tilbageholdende trin
• Hybrid synkron stepper

Permanent magnet-stepper:

Permanente magnetiske trinmotorer bruger permanente magnettænder i rotoren, der er arrangeret på skiftende polmåde (Nord-Syd-Nord-Syd ...), hvilket giver større drejningsmoment.

Variabel tilbageholdende stepper:

Variabel tilbageholdende stepper bruger blødt jernmateriale som rotor med flere antal tænder og fungerer ud fra princippet om, at minimum tilbageholdende forekommer ved et minimalt mellemrum, hvilket betyder, at de nærmeste tænder på rotoren bliver tiltrukket mod polen, når den får strøm, ligesom et metal tiltrækker mod en magnet.

Hybrid synkron stepper:

I hybrid trinmotor kombineres begge ovennævnte metode for at få maksimalt drejningsmoment. Dette er den mest almindelige type trinmotor og også dyre metode.
Skridttilstande:

Der er 3 typer trinvise tilstande

• Fuld trin-tilstand
• Halvtrappetilstand
• Mikrotrapping-tilstand

Fuld trin-tilstand:

I fuldtrinstilstand kan forstås ved følgende eksempel: Hvis en trinmotor har 200 tænder, så er et fuldt trin 1,8 grader (som er givet i begyndelsen af ​​artiklen), vil den ikke rotere mindre eller mere end 1,8 grader.

Fuldt trin klassificeres yderligere i to typer:

• Enfasetilstand
• To-fasetilstand

I begge fasetilstand tager rotoren et fuldt trin, den grundlæggende forskel mellem disse to er, enkelttilstand giver mindre drejningsmoment og tofasetilstand giver mere drejningsmoment.

• Enfasetilstand:

I enfasetilstand aktiveres kun en fase (en gruppe vikling / pol) på et givet tidspunkt, det er den mindst energiforbrugende metode, men det giver også mindre drejningsmoment.

• To-fasetilstand:

I tofasetilstand aktiveres tofaset (to grupper af vikling / pol) på et givet tidspunkt, det producerer mere drejningsmoment (30% til 40%) i enkeltfasetilstanden.

Halvtrappetilstand:

Halvtrappetilstand udføres for at fordoble motorens opløsning. I halvt trin, som navnet antyder, tager det halvdelen af ​​det ene fulde trin, i stedet for fuld 1,8 grad, tager halvt trin 0,9 grad.
Halvt trin opnås ved at ændre enfasetilstand og dobbeltfasetilstand alternativt. Det reducerer belastningen på mekaniske dele og øger rotationens glathed. Halvt trin reducerer drejningsmomentet med ca. 15%. Men drejningsmomentet kan øges ved at øge strømmen på motoren.

Mikrotrapping:

Mikrotrapping udføres for den jævneste rotation. Et fuldt trin er delt op til 256 trin. Til mikrotrapping har det brug for en speciel microstep-controller. Drejningsmomentet udledes med omkring 30%.

Chaufførerne skal indtaste sinusformet bølge til væskedrejning. Chaufførerne giver to sinusformede input med 90 graders udfasning.

Det giver den bedste kontrol over rotation og reducerer mekanisk belastning betydeligt og reducerer driftsstøj.

De vigtigste fordele og ulemper ved trinmotor kan læres med følgende punkter:

Fordele:

• Bedste kontrol over vinkelrotation.
• Højt drejningsmoment ved langsom hastighed.
• Øjeblikkelig ændring i rotationsretning.
• Minimal mekanisk konstruktion.

Ulemper:

• Strøm forbruges selv uden rotation, dette gøres for at låse rotoren til fast position.
• Der er ingen feedbackmekanisme til at korrigere mod rotationsfejl og spore den aktuelle position.
• Det har brug for kompliceret førerkreds.
• Momentet reduceres ved højere hastighed.
• Det er ikke let at styre motoren ved højere hastighed.




Forrige: Største myter om LED-belysning Næste: Beregning af kondensatoropladning / afladningstid ved hjælp af RC Constant