स्टेपर मोटर नियंत्रण

इलेक्ट्रिक मोटर्स विद्युत उर्जेला यांत्रिक उर्जेमध्ये रूपांतरित करतात आणि स्टेपर मोटर्ससाठी, ते रोटरच्या रोटरी हालचालींमध्ये विद्युत आवेगांच्या उर्जेचे रूपांतर करतात. प्रत्येक नाडीच्या क्रियेने निर्माण होणारी गती उच्च परिशुद्धतेसह सुरू केली जाते आणि पुनरावृत्ती केली जाते, ज्यामुळे अचूक स्थितीची आवश्यकता असलेल्या उपकरणांसाठी बॉल मोटर्स कार्यक्षम ड्राइव्ह बनतात.

कायमस्वरूपी चुंबक स्टेपर मोटर्समध्ये हे समाविष्ट आहे: कायम चुंबक रोटर, स्टेटर विंडिंग्ज आणि चुंबकीय कोर. दाखवल्याप्रमाणे उर्जा कॉइल चुंबकीय उत्तर आणि दक्षिण ध्रुव तयार करतात. स्टेटरचे फिरणारे चुंबकीय क्षेत्र रोटरला नेहमी त्याच्याशी संरेखित करण्यास भाग पाडते. हे फिरणारे चुंबकीय क्षेत्र रोटर फिरवण्यासाठी स्टेटर कॉइल्सच्या मालिकेतील उत्तेजना नियंत्रित करून ट्यून केले जाऊ शकते.

आकृती दोन-फेज मोटरसाठी विशिष्ट उत्तेजन पद्धतीचे आकृती दर्शवते. फेज A मध्ये दोन स्टेटर कॉइल्स ऊर्जावान होतात आणि यामुळे रोटर आकर्षित आणि लॉक होतो कारण विरुद्ध चुंबकीय ध्रुव एकमेकांना आकर्षित करतात.फेज A चे वळण बंद केले जाते, फेज B चे विंडिंग्स चालू केले जातात, रोटर घड्याळाच्या दिशेने फिरतो (इंग्रजी CW — घड्याळाच्या दिशेने, CCW — घड्याळाच्या उलट दिशेने) 90 °.

नंतर फेज B बंद होतो आणि फेज A चालू होतो, परंतु ध्रुव आता अगदी सुरुवातीला जे होते त्याच्या विरुद्ध आहेत. यामुळे पुढील 90° वळण होते. फेज A नंतर बंद केला जातो, फेज B रिव्हर्स पोलॅरिटीसह चालू केला जातो. या चरणांची पुनरावृत्ती केल्याने रोटर 90° वाढीमध्ये घड्याळाच्या दिशेने फिरेल.

आकृतीमध्ये दर्शविलेल्या चरणानुसार नियंत्रणास सिंगल-फेज कंट्रोल म्हणतात. स्टेपिंग कंट्रोलचा अधिक स्वीकार्य मार्ग म्हणजे दोन-टप्प्याचे सक्रिय नियंत्रण, जिथे मोटरचे दोन्ही टप्पे नेहमी चालू असतात, परंतु आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे त्यातील एकातील ध्रुवीयता बदलते.

या नियंत्रणामुळे स्टेपर मोटरचा रोटर हलतो ज्यामुळे ते तयार झालेल्या उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवांच्या मध्यभागी, चुंबकीय सर्किट प्रोट्र्यूशन्स दरम्यान प्रत्येक पायरीशी संरेखित होते. दोन्ही टप्पे नेहमी चालू असल्यामुळे, ही नियंत्रण पद्धत एका सक्रिय टप्प्याच्या नियंत्रणापेक्षा 41.4% अधिक टॉर्क प्रदान करते, परंतु दुप्पट विद्युत शक्ती आवश्यक असते.

अर्धा एक पाऊल

स्टेपर मोटर देखील "अर्ध-चरण" असू शकते, नंतर फेज संक्रमणादरम्यान ट्रिपिंग स्टेज जोडला जातो. यामुळे खेळपट्टीचा कोन अर्धा कापला जातो. उदाहरणार्थ, 90 ° ऐवजी, स्टेपर मोटर आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, प्रत्येक «अर्ध्या पायरीवर» 45 ° फिरवू शकते.

परंतु हाफ स्टेप मोडमध्ये दोन सक्रिय टप्प्यांसह स्टेप कंट्रोलच्या तुलनेत 15-30% टॉर्क लॉस होतो, कारण अर्ध्या पायरीमध्ये एक विंडिंग निष्क्रिय असते आणि यामुळे शेवटी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फोर्सचे नुकसान होते. रोटर, म्हणजे नेट टॉर्क कमी होणे.

द्विध्रुवीय गुंडाळी

टू-फेज स्टेप कंट्रोल दोन-पोल स्टेटर विंडिंगची उपस्थिती गृहीत धरते. प्रत्येक टप्प्याचे स्वतःचे कॉइल असते आणि जेव्हा विद्युत् प्रवाह कॉइलमधून उलट केला जातो तेव्हा इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक ध्रुवीयता देखील बदलतात. प्रारंभिक टप्पा वैशिष्ट्यपूर्ण आहे दोन-फेज ड्रायव्हर आकृतीत दाखवले आहे. नियंत्रण योजना टेबलमध्ये दर्शविली आहे. कॉइलद्वारे विद्युत् प्रवाहाची दिशा बदलून टप्प्याटप्प्याने चुंबकीय ध्रुवीयता बदलणे किती शक्य आहे हे पाहिले जाऊ शकते.

सिंगल पोल कॉइल

कॉइलचा आणखी एक वैशिष्ट्यपूर्ण प्रकार म्हणजे एकध्रुवीय कॉइल. येथे कॉइलचे दोन भाग केले जातात आणि जेव्हा कॉइलचा एक भाग सक्रिय होतो तेव्हा उत्तर ध्रुव तयार होतो, जेव्हा दुसरा भाग सक्रिय होतो तेव्हा दक्षिण ध्रुव तयार होतो. या द्रावणाला एकध्रुवीय कॉइल म्हणतात कारण विद्युत् प्रवाहासाठी जबाबदार विद्युत ध्रुवीयता कधीही बदलत नाही. नियंत्रण टप्पे आकृतीमध्ये दर्शविले आहेत.

हे डिझाइन सोपे इलेक्ट्रॉनिक ब्लॉक वापरण्याची परवानगी देते. तथापि, द्विध्रुवीय कॉइलच्या तुलनेत येथे जवळजवळ 30% टॉर्क गमावला जातो कारण कॉइलमध्ये द्विध्रुवीय कॉइलच्या रूपात अर्धी वायर असते.

इतर झुकाव कोन

लहान पिच कोन मिळविण्यासाठी, रोटर आणि स्टेटर दोन्हीवर मोठ्या संख्येने खांब असणे आवश्यक आहे. 7.5° रोटरमध्ये 12 पोल जोड्या आहेत आणि स्टेटर मॅग्नेटिक कोअरमध्ये 12 प्रोट्र्यूशन्स आहेत. दोन बॉबिन कान आणि दोन कॉइल.

हे 7.5° च्या प्रत्येक पायरीसाठी 48 पोल देते. आकृतीमध्ये तुम्ही विभागातील 4-पोल लग्स पाहू शकता. मोठे विस्थापन साध्य करण्यासाठी पायऱ्या एकत्र करणे अर्थातच शक्य आहे, उदाहरणार्थ 7.5° च्या सहा पायर्‍यांमुळे रोटर 45° चे रोटेशन होईल.

अचूकता

स्टेपर मोटर्सची अचूकता प्रति चरण 6-7% आहे (संचय न करता). 7.5° पायऱ्या असलेली स्टेपर मोटर नेहमीच सैद्धांतिकदृष्ट्या अंदाज केलेल्या स्थितीच्या 0.5° च्या आत असेल, कितीही पावले आधीच उचलली गेली असतील. त्रुटी जमा होणार नाही कारण यांत्रिकरित्या प्रत्येक 360 ° चरण-दर-चरण पुनरावृत्ती होते. लोड नसताना, स्टेटर आणि रोटरच्या खांबाची एकमेकांशी संबंधित भौतिक स्थिती नेहमीच सारखीच असेल.

अनुनाद

स्टेपर मोटर्सची स्वतःची रेझोनंट फ्रिक्वेन्सी असते कारण ते सिस्टीमसारखे स्प्रिंग वेट असतात. जेव्हा लय मोटरच्या नैसर्गिक अनुनाद वारंवारता सारखी असते, तेव्हा मोटरद्वारे निर्माण होणारा आवाज ऐकू येतो आणि कंपन वाढवले ​​जाते.

रेझोनान्स पॉइंट मोटर ऍप्लिकेशनवर, त्याच्या लोडवर अवलंबून असतो, परंतु सामान्यत: रेझोनान्स वारंवारता प्रति सेकंद 70 ते 120 चरणांपर्यंत असते. सर्वात वाईट परिस्थितीत, मोटर रेझोनान्समध्ये गेल्यास नियंत्रण अचूकता गमावेल.

सिस्टम रेझोनान्स समस्या टाळण्याचा एक सोपा मार्ग म्हणजे रिझोनान्स पॉईंटपासून दूर ताल बदलणे. अर्ध-किंवा मायक्रो-स्टेप मोडमध्ये, रेझोनान्स समस्या कमी होते कारण वेग वाढल्याने रेझोनान्स पॉइंट सोडला जातो.

टॉर्क

स्टेपर मोटरचा टॉर्क हे कार्य आहे: स्टेप स्पीड, स्टेटर विंडिंग करंट, मोटर प्रकार. विशिष्ट स्टेपर मोटरची शक्ती देखील या तीन घटकांशी संबंधित आहे.स्टेपर मोटरचा टॉर्क म्हणजे घर्षण टॉर्क आणि इनर्टियल टॉर्कची बेरीज.

ग्रॅम प्रति सेंटीमीटरमधील घर्षण टॉर्क म्हणजे 1 सेंटीमीटर लांबीच्या लिव्हर हाताने ठराविक ग्रॅम वजनाचा भार हलविण्यासाठी आवश्यक असलेले बल. हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की मोटरच्या पायरीचा वेग जसजसा वाढतो, मोटरमधील मागील ईएमएफ , म्हणजे, मोटरद्वारे व्युत्पन्न व्होल्टेज वाढते. हे स्टेटर विंडिंग्समधील विद्युत् प्रवाह मर्यादित करते आणि टॉर्क कमी करते.