Որպես ակտիվացնող,քայլային շարժիչմեխատրոնիկայի հիմնական արտադրանքներից մեկն է, որը լայնորեն կիրառվում է տարբեր ավտոմատ կառավարման համակարգերում: Միկրոէլեկտրոնիկայի և համակարգչային տեխնոլոգիաների զարգացման հետ մեկտեղ, քայլային շարժիչների պահանջարկը օրեցօր աճում է, և դրանք օգտագործվում են ազգային տնտեսության տարբեր ոլորտներում:
01 Ի՞նչ էքայլային շարժիչ
Քայլային շարժիչը էլեկտրամեխանիկական սարք է, որը էլեկտրական իմպուլսները անմիջապես փոխակերպում է մեխանիկական շարժման: Շարժիչի կծիկին կիրառվող էլեկտրական իմպուլսների հաջորդականությունը, հաճախականությունը և քանակը կառավարելով՝ կարելի է կառավարել քայլային շարժիչի ղեկը, արագությունը և պտտման անկյունը: Առանց դիրքի զգայունակությամբ փակ ցիկլով հետադարձ կապի կառավարման համակարգի օգտագործման, դիրքի և արագության ճշգրիտ կառավարումը կարելի է իրականացնել քայլային շարժիչից և դրա ուղեկցող շարժիչից կազմված պարզ, ցածր գնով բաց ցիկլով կառավարման համակարգի միջոցով:
02 քայլային շարժիչՀիմնական կառուցվածքը և աշխատանքի սկզբունքը
Հիմնական կառուցվածքը.
Աշխատանքային սկզբունք՝ քայլային շարժիչի վարորդը, արտաքին կառավարման իմպուլսի և ուղղության ազդանշանի համաձայն, իր ներքին տրամաբանական շղթայի միջոցով կառավարում է քայլային շարժիչի փաթույթները որոշակի ժամանակային հաջորդականությամբ՝ առաջ կամ հակառակ ուղղությամբ լիցքավորված, որպեսզի շարժիչը պտտվի առաջ/հետ կամ կողպվի։
Որպես օրինակ վերցնենք 1.8 աստիճանի երկֆազ քայլային շարժիչը. երբ երկու փաթույթներն էլ լարվում և գրգռվում են, շարժիչի ելքային լիսեռը կլինի անշարժ և ֆիքսված դիրքում: Առավելագույն պտտող մոմենտը, որը կպահպանի շարժիչը ֆիքսված անվանական հոսանքի վրա, պահպանման պտտող մոմենտն է: Եթե փաթույթներից մեկում հոսանքը վերահասցեավորվի, շարժիչը կպտտվի մեկ քայլով (1.8 աստիճան) տվյալ ուղղությամբ:
Նմանապես, եթե մյուս փաթույթում հոսանքը փոխի ուղղությունը, շարժիչը կպտտվի մեկ քայլով (1.8 աստիճան) նախորդի հակառակ ուղղությամբ։ Երբ կծիկի փաթույթներով հոսանքները հաջորդաբար վերահասցեագրվում են գրգռման, շարժիչը կպտտվի անընդհատ քայլով՝ տրված ուղղությամբ՝ շատ բարձր ճշգրտությամբ։ Երկփուլային քայլային շարժիչի 1.8 աստիճանի պտույտի համար մեկ շաբաթը պահանջում է 200 քայլ։
Երկֆազ քայլային շարժիչները ունեն երկու տեսակի փաթույթներ՝ երկբևեռ և միաբևեռ։ Երկբևեռ շարժիչները յուրաքանչյուր փուլում ունեն միայն մեկ փաթույթային կծիկ, շարժիչը անընդհատ պտտում է հոսանքը նույն կծիկում՝ հաջորդաբար փոփոխական գրգռման համար, իսկ շարժիչի սխեմայի նախագծումը պահանջում է ութ էլեկտրոնային անջատիչներ հաջորդական անջատման համար։
Միաբևեռ շարժիչները յուրաքանչյուր փուլում ունեն հակառակ բևեռայնությամբ երկու փաթաթվող կծիկներ, և շարժիչը
անընդհատ պտտվում է՝ հերթագայաբար էներգիա հաղորդելով նույն փուլի վրա գտնվող երկու փաթաթվող կծիկներին։
Կառավարման սխեման նախագծված է միայն չորս էլեկտրոնային անջատիչների կարիք ունենալու համար։ Երկբևեռում
շարժիչի ռեժիմում շարժիչի ելքային պտտող մոմենտը մեծանում է մոտ 40%-ով՝ համեմատած
միաբևեռ շարժիչի ռեժիմ, քանի որ յուրաքանչյուր փուլի փաթաթան կծիկները 100% գրգռված են։
03, քայլային շարժիչի բեռ
Ա. Մոմենտային բեռնվածք (Tf)
Tf = G * r
G: Բեռի քաշը
r: շառավիղ
Բ. Իներցիոն բեռ (ՏՋ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (կգ * սմ)
M: Բեռի զանգված
R1: Արտաքին օղակի շառավիղը
R2: Ներքին օղակի շառավիղը
dω/dt՝ անկյունային արագացում
04, քայլային շարժիչի արագության-մոմենտի կորը
Արագություն-մոմենտի կորը քայլային շարժիչի ելքային բնութագրերի կարևոր արտահայտություն է։
շարժիչներ
Ա. Քայլային շարժիչի աշխատանքային հաճախականության կետ
Քայլային շարժիչի արագության արժեքը որոշակի կետում:
n = q * Hz / (360 * D)
n: պտ/վրկ
Հց՝ հաճախականության արժեք
D: Շարժիչի միացման ինտերպոլյացիայի արժեքը
q: քայլային շարժիչի քայլի անկյուն
Օրինակ՝ 1.8° թեքության անկյունով քայլային շարժիչ, 1/2 ինտերպոլյացիոն շարժիչով։(այսինքն՝ 0.9° մեկ քայլում), ունի 1.25 ռ/վ արագություն 500 Հց աշխատանքային հաճախականության դեպքում։
Բ. Քայլային շարժիչի ինքնամեկնարկի տարածք
Այն տարածքը, որտեղ քայլային շարժիչը կարող է անմիջապես միացվել և անջատվել։
Գ. Անընդհատ շահագործման տարածք
Այս տարածքում քայլային շարժիչը չի կարող անմիջապես միացվել կամ անջատվել։ Քայլային շարժիչներըայս տարածքը նախ պետք է անցնի ինքնամեկնարկի տարածքով, ապա արագացվի՝ հասնելու համարշահագործման տարածք: Նմանապես, այս տարածքում գտնվող քայլային շարժիչը չի կարող ուղղակիորեն արգելակվել,հակառակ դեպքում հեշտ է քայլային շարժիչը շեղել քայլից, նախ պետք է դանդաղեցնելինքնամեկնարկի տարածքը, ապա արգելակել։
Դ. Քայլային շարժիչի առավելագույն մեկնարկի հաճախականությունը
Շարժիչի առանց բեռնվածության վիճակ՝ ապահովելու համար, որ քայլային շարժիչը չկորցնի քայլային աշխատանքըառավելագույն իմպուլսային հաճախականությունը։
Ե. Քայլային շարժիչի առավելագույն աշխատանքային հաճախականությունը
Առավելագույն իմպուլսային հաճախականությունը, որի դեպքում շարժիչը գրգռվում է՝ առանց քայլ կորցնելու աշխատելու համարառանց բեռի։
Զ. Քայլային շարժիչի մեկնարկային մոմենտ / ներքաշման մոմենտ
Հանդիպելու համար որոշակի իմպուլսային հաճախականությամբ քայլային շարժիչին՝ սկսելու և գործարկելու համար, առանցառավելագույն բեռի պտտող մոմենտի կորստային քայլերը։
G. Քայլային շարժիչի աշխատանքային պտտող մոմենտ/ներքաշման պտտող մոմենտ
Առավելագույն բեռի մոմենտը, որը բավարարում է քայլային շարժիչի կայուն աշխատանքը a-ումորոշակի իմպուլսային հաճախականություն՝ առանց քայլի կորստի։
05 Քայլային շարժիչի արագացման/դանդաղեցման շարժման կառավարում
Երբ քայլային շարժիչի աշխատանքային հաճախականության կետը անընդհատ արագություն-մոմենտ կորի մեջ էշահագործման շրջան, ինչպես կրճատել շարժիչի մեկնարկի կամ կանգառի արագացումը կամ դանդաղեցումըժամանակ, որպեսզի շարժիչը ավելի երկար աշխատի լավագույն արագության վիճակում, դրանով իսկ մեծացնելովՇարժիչի արդյունավետ աշխատանքի ժամանակը շատ կարևոր է։
Ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված նկարում, քայլային շարժիչի դինամիկ պտտող մոմենտի բնութագրական կորը հետևյալն էցածր արագությամբ հորիզոնական ուղիղ գիծ; բարձր արագությամբ կորը էքսպոնենցիալ կերպով փոքրանում էինդուկտիվության ազդեցության պատճառով։
Մենք գիտենք, որ քայլային շարժիչի բեռը TL է, ենթադրենք, որ մենք ուզում ենք արագացնել F0-ից F1-ինամենակարճ ժամանակը (tr), ինչպե՞ս հաշվարկել ամենակարճ ժամանակը tr:
(1) Սովորաբար, TJ = 70% Tm
(2) tr = 1.8 * 10 -5 * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/tr + F0, 0
Բ. Բարձր արագության պայմաններում էքսպոնենցիալ արագացում
(1) Սովորաբար
TJ0 = 70%Tm0
TJ1 = 70%Tm1
TL = 60%Tm1
(2)
tr = F4 * In [(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)
Նշումներ։
J-ն ցույց է տալիս շարժիչի ռոտորի պտտական իներցիան բեռի տակ։
q-ն յուրաքանչյուր քայլի պտտման անկյունն է, որը քայլային շարժիչի քայլի անկյունն է
ամբողջ սկավառակի դեպքում։
Դանդաղեցման գործողության մեջ պարզապես կարող եք հակադարձել վերը նշված արագացման իմպուլսի հաճախականությունը
հաշվարկված։
06 քայլային շարժիչի թրթռում և աղմուկ
Ընդհանուր առմամբ, քայլային շարժիչը առանց բեռի աշխատանքի դեպքում, երբ շարժիչի աշխատանքային հաճախականությունըմոտ է կամ հավասար է շարժիչի ռոտորի ներքին հաճախականությանը, ռեզոնանս կլինի, լուրջ կլինիտեղի է ունենում քայլից դուրս երևույթ։
Ռեզոնանսի մի քանի լուծումներ.
Ա. Խուսափեք տատանումների գոտուց՝ որպեսզի շարժիչի աշխատանքային հաճախականությունը չընկնիտատանման միջակայքը
Բ. Ընդունեք ենթաբաժանման վարման ռեժիմը. Օգտագործեք միկրոքայլային վարման ռեժիմը՝ թրթռումը նվազեցնելու համար
սկզբնական մեկ քայլը մի քանի քայլերի բաժանելով՝ յուրաքանչյուրի լուծաչափը բարձրացնելու համար
շարժիչի քայլը։ Սա կարելի է հասնել շարժիչի փուլի և հոսանքի հարաբերակցությունը կարգավորելով։
Միկրոքայլերը չեն մեծացնում քայլի անկյան ճշգրտությունը, բայց շարժիչն ավելի արագ են աշխատեցնում։
սահուն և ավելի քիչ աղմուկով։ Կիսաստիճանային աշխատանքի դեպքում պտտող մոմենտը սովորաբար 15%-ով ցածր է։
քան լրիվ փուլային շահագործման դեպքում, և 30%-ով ցածր՝ սինուսոիդալ հոսանքի կառավարման դեպքում։
Հրապարակման ժամանակը. Նոյեմբեր-09-2022