ក្នុងនាមជាអ្នកបង្កើតម៉ូទ័រ stepperគឺជាផលិតផលដ៏សំខាន់មួយរបស់ mechatronics ដែលត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងស្វ័យប្រវត្តិកម្មផ្សេងៗ។ ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍនៃបច្ចេកវិទ្យាមីក្រូអេឡិចត្រូនិច និងកុំព្យូទ័រ តម្រូវការសម្រាប់ម៉ូទ័រ stepper កំពុងកើនឡើងពីមួយថ្ងៃទៅមួយថ្ងៃ ហើយពួកវាត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងវិស័យសេដ្ឋកិច្ចជាតិផ្សេងៗ។
01 តើអ្វីជា កម៉ូទ័រ stepper
Stepper motor គឺជាឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចដែលបំប្លែងជីពចរអគ្គិសនីដោយផ្ទាល់ទៅជាចលនាមេកានិក។ តាមរយៈការគ្រប់គ្រងលំដាប់លំដោយ ប្រេកង់ និងចំនួននៃជីពចរអគ្គិសនីដែលបានអនុវត្តទៅលើឧបករណ៏ម៉ូទ័រ ចង្កូត ល្បឿន និងមុំបង្វិលរបស់ម៉ូទ័រ stepper អាចត្រូវបានគ្រប់គ្រង។ ប្រសិនបើគ្មានការប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងការវិលជុំបិទជិតជាមួយនឹងការចាប់សញ្ញាទីតាំង ទីតាំងច្បាស់លាស់ និងការគ្រប់គ្រងល្បឿនអាចសម្រេចបានដោយប្រើប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងរង្វិលជុំបើកចំហសាមញ្ញ តម្លៃទាប ដែលផ្សំឡើងពីម៉ូទ័រ stepper និងកម្មវិធីបញ្ជាដែលភ្ជាប់មកជាមួយ។
02 ម៉ូទ័រ stepperរចនាសម្ព័ន្ធមូលដ្ឋាន និងគោលការណ៍ការងារ
រចនាសម្ព័ន្ធមូលដ្ឋាន៖
គោលការណ៍ការងារ៖ កម្មវិធីបញ្ជាម៉ូទ័រ stepper យោងទៅតាមជីពចរត្រួតពិនិត្យខាងក្រៅ និងសញ្ញាទិសដៅ តាមរយៈសៀគ្វីតក្កវិជ្ជាខាងក្នុងរបស់វា គ្រប់គ្រងម៉ូទ័រ stepper windings ក្នុងលំដាប់ពេលវេលាជាក់លាក់មួយឆ្ពោះទៅមុខ ឬបញ្ច្រាស ដើម្បីឱ្យម៉ូទ័រទៅមុខ / បញ្ច្រាសបង្វិល ឬចាក់សោ។
យកម៉ូទ័រ stepper ពីរដំណាក់កាល 1.8 ដឺក្រេជាឧទាហរណ៍៖ នៅពេលដែលរបុំទាំងពីរត្រូវបានផ្តល់ថាមពល និងរំភើប នោះអ័ក្សទិន្នផលរបស់ម៉ូទ័រនឹងនៅស្ងៀម ហើយចាក់សោនៅក្នុងទីតាំង។ កម្លាំងបង្វិលអតិបរមាដែលនឹងរក្សាម៉ូទ័រចាក់សោរនៅចរន្តដែលបានវាយតម្លៃគឺកម្លាំងបង្វិល។ ប្រសិនបើចរន្តនៅក្នុងរបុំមួយត្រូវបានប្តូរទិស ម៉ូទ័រនឹងបង្វិលមួយជំហាន (1.8 ដឺក្រេ) ក្នុងទិសដៅដែលបានផ្តល់ឱ្យ។
ដូចគ្នានេះដែរ ប្រសិនបើចរន្តនៅក្នុងខ្យល់ផ្សេងទៀតផ្លាស់ប្តូរទិសដៅ ម៉ូទ័រនឹងបង្វិលមួយជំហាន (1.8 ដឺក្រេ) ក្នុងទិសដៅផ្ទុយពីអតីត។ នៅពេលដែលចរន្តតាមរយៈរបុំរបុំត្រូវបានបញ្ជូនបន្តទៅការរំភើប ម៉ូទ័រនឹងបង្វិលក្នុងជំហានបន្តបន្ទាប់គ្នាក្នុងទិសដៅដែលបានផ្តល់ឱ្យជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់។ សម្រាប់ 1.8 ដឺក្រេនៃការបង្វិលម៉ូទ័រ stepper ពីរដំណាក់កាលក្នុងមួយសប្តាហ៍ត្រូវចំណាយពេល 200 ជំហាន។
ម៉ូទ័រ stepper ពីរដំណាក់កាលមានពីរប្រភេទនៃ windings: bipolar និង unipolar ។ ម៉ូទ័រ bipolar មានតែមួយរបុំ winding ក្នុងមួយដំណាក់កាល, ម៉ូទ័របន្តបង្វិលនៃបច្ចុប្បន្ននៅក្នុង coil ដូចគ្នាដើម្បីឱ្យមានការរំភើបចិត្តអថេរជាបន្តបន្ទាប់, ការរចនានៃសៀគ្វីដ្រាយតម្រូវឱ្យមានកុងតាក់អេឡិចត្រូនិប្រាំបីសម្រាប់ការប្តូរបន្តបន្ទាប់គ្នា។
ម៉ូទ័រ Unipolar មានរបុំពីរនៃប៉ូលផ្ទុយគ្នានៅលើដំណាក់កាលនីមួយៗ និងម៉ូទ័រ
បង្វិលជាបន្តបន្ទាប់ដោយផ្តល់ថាមពលឆ្លាស់គ្នានៃរបុំខ្យល់ពីរនៅលើដំណាក់កាលតែមួយ។
សៀគ្វីដ្រាយត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីតម្រូវឱ្យមានកុងតាក់អេឡិចត្រូនិកតែបួនប៉ុណ្ណោះ។ នៅក្នុង bipolar
របៀបដ្រាយ, កម្លាំងបង្វិលជុំនៃម៉ូទ័រត្រូវបានកើនឡើងប្រហែល 40% បើប្រៀបធៀបទៅនឹង
របៀបដ្រាយ unipolar ដោយសារតែរបុំ winding នៃដំណាក់កាលនីមួយៗមានការរំភើប 100% ។
03, បន្ទុកម៉ូទ័រ stepper
ក. បន្ទុកពេល (Tf)
Tf = G * r
G: ផ្ទុកទម្ងន់
r: កាំ
ខ. បន្ទុកនិចលភាព (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (Kg * សង់ទីម៉ែត្រ)
M: ផ្ទុកម៉ាស់
R1: កាំនៃរង្វង់ខាងក្រៅ
R2: កាំនៃរង្វង់ខាងក្នុង
dω/dt៖ ការបង្កើនល្បឿនមុំ
04, stepper motor speed-torque curve
ខ្សែកោងល្បឿន - កម្លាំងបង្វិលជុំគឺជាការបង្ហាញដ៏សំខាន់នៃលក្ខណៈទិន្នផលរបស់ stepper
ម៉ូទ័រ។
A. ចំណុចប្រេកង់ប្រតិបត្តិការរបស់ម៉ូទ័រ Stepper
តម្លៃល្បឿននៃម៉ូទ័រ stepper motor នៅចំណុចជាក់លាក់មួយ។
n = q * Hz / (360 * D)
ន៖ វិល/វិ
Hz៖ តម្លៃប្រេកង់
ឃ៖ តម្លៃអន្តរប៉ូលសៀគ្វីរបស់ដ្រាយ
q: មុំជំហានម៉ូទ័រ stepper
ឧទាហរណ៍ ម៉ូទ័រ stepper ដែលមានមុំជម្រេ 1.8° ជាមួយនឹង 1/2 interpolation drive(ពោលគឺ 0.9° ក្នុងមួយជំហាន) មានល្បឿន 1.25 r/s នៅប្រេកង់ប្រតិបត្តិការ 500 Hz ។
ខ. ម៉ូទ័រ stepper តំបន់ចាប់ផ្តើមដោយខ្លួនឯង។
តំបន់ដែលម៉ូទ័រ stepper អាចត្រូវបានចាប់ផ្តើម និងបញ្ឈប់ដោយផ្ទាល់។
C. តំបន់ប្រតិបត្តិការបន្ត
នៅក្នុងតំបន់នេះ ម៉ូទ័រ stepper មិនអាចចាប់ផ្តើម ឬបញ្ឈប់ដោយផ្ទាល់បានទេ។ ម៉ូទ័រ stepper ចូលតំបន់នេះដំបូងត្រូវតែឆ្លងកាត់តំបន់ចាប់ផ្តើមដោយខ្លួនឯង ហើយបន្ទាប់មកត្រូវបានពន្លឿនដើម្បីទៅដល់តំបន់ប្រតិបត្តិការ។ ដូចគ្នានេះដែរម៉ូទ័រ stepper នៅក្នុងតំបន់នេះមិនអាចត្រូវបាន braked ដោយផ្ទាល់,បើមិនដូច្នោះទេវាងាយស្រួលក្នុងការធ្វើឱ្យម៉ូទ័រ stepper ចេញពីជំហានដំបូងត្រូវតែបន្ថយល្បឿនតំបន់ចាប់ផ្តើមដោយខ្លួនឯង ហើយបន្ទាប់មកហ្វ្រាំង។
ឃ. ម៉ូទ័រ Stepper ប្រេកង់ចាប់ផ្តើមអតិបរមា
ស្ថានភាពគ្មានបន្ទុករបស់ម៉ូទ័រ ដើម្បីធានាថាម៉ូទ័រ stepper មិនបាត់បង់ប្រតិបត្តិការជំហានប្រេកង់ជីពចរអតិបរមា។
E. Stepper motor ប្រេកង់ប្រតិបត្តិការអតិបរមា
ប្រេកង់ជីពចរអតិបរមាដែលម៉ូទ័ររំភើបនឹងរត់ដោយមិនបាត់បង់ជំហាននៅក្រោមបន្ទុក។
F. Stepper motor start torque / pull-in torque
ដើម្បីបំពេញតាមម៉ូទ័រ stepper ក្នុងប្រេកង់ជីពចរជាក់លាក់មួយដើម្បីចាប់ផ្តើមនិងចាប់ផ្តើមដំណើរការដោយគ្មានបាត់បង់ជំហាននៃកម្លាំងបង្វិលជុំអតិបរមា។
G. ម៉ូទ័រ Stepper ដែលដំណើរការកម្លាំងបង្វិលជុំ/អូសទាញចូល
កម្លាំងបង្វិលជុំអតិបរមាដែលបំពេញនូវប្រតិបត្តិការមានស្ថេរភាពនៃម៉ូទ័រ stepper នៅ aប្រេកង់ជីពចរជាក់លាក់ដោយមិនបាត់បង់ជំហាន។
05 ការគ្រប់គ្រងចលនាបង្កើនល្បឿន/បន្ថយល្បឿនម៉ូទ័រ Stepper
នៅពេលដែលម៉ូទ័រ stepper ប្រតិបត្តិការចំណុចប្រេកង់នៅក្នុងខ្សែកោងល្បឿន - កម្លាំងបង្វិលជុំនៃការបន្តតំបន់ប្រតិបត្តិការ របៀបកាត់បន្ថយការចាប់ផ្តើមម៉ូតូ ឬបញ្ឈប់ការបង្កើនល្បឿន ឬបន្ថយល្បឿនពេលវេលា ដើម្បីឱ្យម៉ូទ័រដំណើរការបានយូរក្នុងស្ថានភាពល្បឿនល្អបំផុត ដោយហេតុនេះបង្កើនល្បឿនពេលវេលាដំណើរការរបស់ម៉ូទ័រមានប្រសិទ្ធភាពគឺសំខាន់ណាស់។
ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងក្រោម ខ្សែកោងលក្ខណៈកម្លាំងបង្វិលជុំថាមវន្តនៃម៉ូទ័រ stepper គឺបន្ទាត់ត្រង់ផ្ដេកនៅល្បឿនទាប; ក្នុងល្បឿនលឿន ខ្សែកោងថយចុះជាលំដាប់ដោយសារតែឥទ្ធិពលនៃ inductance ។
យើងដឹងថាបន្ទុកម៉ូទ័រ stepper គឺ TL ឧបមាថាយើងចង់បង្កើនល្បឿនពី F0 ទៅ F1 នៅក្នុងthe shortest time (tr), របៀបគណនាពេលវេលាខ្លីបំផុត tr?
(1) ធម្មតា TJ = 70% Tm
(2) tr = 1.8 * 10 -5 * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/tr + F0, 0
ខ. ការបង្កើនល្បឿនអិចស្ប៉ូណង់ស្យែលក្នុងលក្ខខណ្ឌល្បឿនលឿន
(1) ធម្មតា។
TJ0 = 70% Tm0
TJ1 = 70% Tm1
TL = 60% Tm1
(2)
tr = F4 * ក្នុង [(TJ 0-TL)/(TJ 1-TL)]
(3)
F (t) = F2 * [1 - e^(-t/F4)] + F0, 0
F2 = (TL-TJ 0) * (F1-F0)/TJ 1-TJ 0)
F4 = 1.8 * 10-5 * J * q * F2/(TJ 0-TL)
កំណត់ចំណាំ។
J បង្ហាញពីនិចលភាពបង្វិលនៃ rotor ម៉ូទ័រនៅក្រោមបន្ទុក។
q គឺជាមុំបង្វិលនៃជំហាននីមួយៗ ដែលជាមុំជំហាននៃម៉ូទ័រ stepper ក្នុង
ករណីនៃដ្រាយទាំងមូល។
នៅក្នុងប្រតិបត្តិការបន្ថយល្បឿនគ្រាន់តែបញ្ច្រាសប្រេកង់ជីពចរបង្កើនល្បឿនខាងលើអាចជា
គណនា។
06 រំញ័រម៉ូទ័រ stepper និងសំលេងរំខាន
និយាយជាទូទៅ ម៉ូទ័រ stepper ក្នុងប្រតិបត្តិការគ្មានបន្ទុក នៅពេលដែលម៉ូទ័រដំណើរការប្រេកង់គឺនៅជិតឬស្មើទៅនឹងប្រេកង់ដែលកើតឡើងរបស់ rotor ម៉ូទ័រនឹងឆ្លើយតបនឹងឆន្ទៈដ៏ធ្ងន់ធ្ងរកើតឡើងពីបាតុភូតជំហាន។
ដំណោះស្រាយជាច្រើនសម្រាប់ប្រតិកម្ម៖
ក- ជៀសវាងតំបន់រំញ័រ៖ ដើម្បីឱ្យប្រេកង់ប្រតិបត្តិការរបស់ម៉ូទ័រមិនធ្លាក់ក្នុងរង្វង់ជួររំញ័រ
ខ. ទទួលយករបៀបដ្រាយផ្នែករង៖ ប្រើរបៀបដ្រាយខ្នាតតូច ដើម្បីកាត់បន្ថយរំញ័រ
ការបែងចែកជំហានដើមមួយជំហានទៅជាច្រើនជំហាន ដើម្បីបង្កើនដំណោះស្រាយនីមួយៗ
ជំហានម៉ូទ័រ។ នេះអាចសម្រេចបានដោយការលៃតម្រូវដំណាក់កាលទៅសមាមាត្របច្ចុប្បន្ននៃម៉ូទ័រ។
Microstepping មិនបង្កើនភាពត្រឹមត្រូវនៃមុំជំហានទេ ប៉ុន្តែធ្វើឱ្យម៉ូទ័រដំណើរការកាន់តែច្រើន
យ៉ាងរលូន និងមានសំលេងរំខានតិច។ កម្លាំងបង្វិលជុំជាទូទៅទាបជាង 15% សម្រាប់ប្រតិបត្តិការពាក់កណ្តាលជំហាន
ជាងសម្រាប់ប្រតិបត្តិការពេញមួយជំហាន និងទាបជាង 30% សម្រាប់ការគ្រប់គ្រងចរន្តរលកស៊ីនុស។
ពេលវេលាផ្សាយ៖ វិច្ឆិកា-០៩-២០២២