एक्चुएटर के रूप में,स्टेपर मोटरस्टेपर मोटर्स मेकाट्रॉनिक्स के प्रमुख उत्पादों में से एक है, जिसका व्यापक रूप से विभिन्न स्वचालन नियंत्रण प्रणालियों में उपयोग किया जाता है। माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स और कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, स्टेपर मोटर्स की मांग दिन-प्रतिदिन बढ़ रही है, और इनका उपयोग विभिन्न राष्ट्रीय आर्थिक क्षेत्रों में किया जा रहा है।
01 एक क्या हैस्टेपर मोटर
स्टेपर मोटर एक विद्युत-यांत्रिक उपकरण है जो विद्युत स्पंदनों को सीधे यांत्रिक गति में परिवर्तित करता है। मोटर कॉइल पर लगाए गए विद्युत स्पंदनों के क्रम, आवृत्ति और संख्या को नियंत्रित करके, स्टेपर मोटर की दिशा, गति और घूर्णन कोण को नियंत्रित किया जा सकता है। स्थिति संवेदन वाले बंद-लूप फीडबैक नियंत्रण प्रणाली का उपयोग किए बिना, एक सरल, कम लागत वाली खुली-लूप नियंत्रण प्रणाली का उपयोग करके सटीक स्थिति और गति नियंत्रण प्राप्त किया जा सकता है, जिसमें एक स्टेपर मोटर और उसका चालक शामिल होता है।
02 स्टेपर मोटरबुनियादी संरचना और कार्य सिद्धांत
मूल संरचना:
कार्य सिद्धांत: स्टेपर मोटर ड्राइवर बाहरी नियंत्रण पल्स और दिशा संकेत के अनुसार, अपने आंतरिक लॉजिक सर्किट के माध्यम से, स्टेपर मोटर वाइंडिंग को एक निश्चित समय अनुक्रम में आगे या पीछे की ओर सक्रिय करता है, जिससे मोटर आगे/पीछे घूमती है या लॉक हो जाती है।
एक 1.8 डिग्री वाले दो-फेज स्टेपर मोटर का उदाहरण लें: जब दोनों वाइंडिंग में करंट प्रवाहित होता है, तो मोटर का आउटपुट शाफ्ट स्थिर और लॉक हो जाता है। रेटेड करंट पर मोटर को लॉक रखने वाला अधिकतम टॉर्क होल्डिंग टॉर्क कहलाता है। यदि किसी एक वाइंडिंग में करंट की दिशा बदल दी जाए, तो मोटर किसी भी दिशा में एक स्टेप (1.8 डिग्री) घूम जाएगी।
इसी प्रकार, यदि दूसरी वाइंडिंग में धारा की दिशा बदलती है, तो मोटर विपरीत दिशा में एक चरण (1.8 डिग्री) घूमेगी। जब कॉइल वाइंडिंग से प्रवाहित धाराओं को क्रमिक रूप से उत्तेजन की ओर मोड़ा जाता है, तो मोटर दी गई दिशा में निरंतर चरणबद्ध रूप से बहुत उच्च सटीकता के साथ घूमेगी। दो-फेज स्टेपर मोटर के 1.8 डिग्री घूमने में एक सप्ताह में 200 चरण लगते हैं।
दो-चरण स्टेपर मोटरों में दो प्रकार की वाइंडिंग होती हैं: द्विध्रुवीय और एकध्रुवीय। द्विध्रुवीय मोटरों में प्रति चरण केवल एक वाइंडिंग कॉइल होती है, मोटर के निरंतर घूर्णन के लिए उसी कॉइल में धारा प्रवाहित होती है और क्रमिक रूप से परिवर्तनीय उत्तेजना प्रदान करती है। ड्राइव सर्किट के डिजाइन में क्रमिक स्विचिंग के लिए आठ इलेक्ट्रॉनिक स्विच की आवश्यकता होती है।
यूनिपोलर मोटर्स में प्रत्येक फेज पर विपरीत ध्रुवता वाली दो वाइंडिंग कॉइल होती हैं, और मोटर
एक ही चरण पर बारी-बारी से दो वाइंडिंग कॉइल को ऊर्जा देकर इसे लगातार घुमाया जाता है।
ड्राइव सर्किट को केवल चार इलेक्ट्रॉनिक स्विच की आवश्यकता के लिए डिज़ाइन किया गया है। द्विध्रुवीय
ड्राइव मोड में, मोटर का आउटपुट टॉर्क सामान्य की तुलना में लगभग 40% बढ़ जाता है।
यूनिपोलर ड्राइव मोड क्योंकि प्रत्येक चरण की वाइंडिंग कॉइल 100% उत्तेजित होती हैं।
03, स्टेपर मोटर लोड
ए. आघूर्ण भार (टीएफ)
Tf = G * r
G: भार
r: त्रिज्या
बी. जड़त्व भार (टीजे)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (किलोग्राम * सेमी)
एम: भार द्रव्यमान
R1: बाहरी वलय की त्रिज्या
R2: भीतरी वलय की त्रिज्या
dω/dt: कोणीय त्वरण
04, स्टेपर मोटर की गति-टॉर्क वक्र
स्टेपर मोटर की आउटपुट विशेषताओं को दर्शाने वाला एक महत्वपूर्ण कारक गति-टॉर्क वक्र है।
मोटरें।
ए. स्टेपर मोटर ऑपरेटिंग आवृत्ति बिंदु
किसी निश्चित बिंदु पर स्टेपर मोटर की गति का मान।
n = q * Hz / (360 * D)
एन: रेव/सेक
हर्ट्ज़: आवृत्ति मान
D: ड्राइव सर्किट इंटरपोलेशन मान
प्रश्न: स्टेपर मोटर का स्टेप कोण
उदाहरण के लिए, 1.8° के पिच कोण वाला एक स्टेपर मोटर, जिसमें 1/2 इंटरपोलेशन ड्राइव है।(अर्थात, 0.9° प्रति चरण), 500 हर्ट्ज की परिचालन आवृत्ति पर 1.25 r/s की गति है।
बी. स्टेपर मोटर स्वतः प्रारंभ क्षेत्र
वह क्षेत्र जहां स्टेपर मोटर को सीधे चालू और बंद किया जा सकता है।
सी. निरंतर संचालन क्षेत्र
इस क्षेत्र में, स्टेपर मोटर को सीधे चालू या बंद नहीं किया जा सकता है। स्टेपर मोटर्सइस क्षेत्र को पहले स्व-प्रारंभ क्षेत्र से गुजरना होगा और फिर त्वरित होकर वहां तक पहुंचना होगा।परिचालन क्षेत्र। इसी प्रकार, इस क्षेत्र में स्टेपर मोटर को सीधे ब्रेक नहीं किया जा सकता है।अन्यथा स्टेपर मोटर के स्टेप से बाहर होने की संभावना रहती है, इसलिए पहले उसे धीमा करना आवश्यक है।सेल्फ-स्टार्टिंग एरिया में पहुंचकर ब्रेक लगाया।
डी. स्टेपर मोटर की अधिकतम आरंभिक आवृत्ति
मोटर की नो-लोड स्थिति, यह सुनिश्चित करने के लिए कि स्टेपर मोटर अपनी स्टेप ऑपरेशन न खोए।अधिकतम पल्स आवृत्ति।
ई. स्टेपर मोटर की अधिकतम परिचालन आवृत्ति
अधिकतम पल्स आवृत्ति जिस पर मोटर बिना कोई स्टेप खोए चलने के लिए उत्तेजित होती हैबिना किसी भार के।
एफ. स्टेपर मोटर का आरंभिक टॉर्क / पुल-इन टॉर्क
स्टेपर मोटर को एक निश्चित पल्स आवृत्ति पर चालू करने और बिना किसी रुकावट के चलने के लिए,अधिकतम लोड टॉर्क के चरणों में कमी आना।
जी. स्टेपर मोटर का चलने वाला टॉर्क/खींचने वाला टॉर्क
स्टेपर मोटर के स्थिर संचालन को संतुष्ट करने वाला अधिकतम लोड टॉर्कबिना स्टेप लॉस के एक निश्चित पल्स फ्रीक्वेंसी।
05 स्टेपर मोटर त्वरण/मंदी गति नियंत्रण
जब निरंतर गति-टॉर्क वक्र में स्टेपर मोटर की परिचालन आवृत्ति बिंदुसंचालन क्षेत्र, मोटर को चालू या बंद करने की गति और मंदी को कैसे कम करेंसमय, ताकि मोटर सर्वोत्तम गति अवस्था में अधिक समय तक चल सके, जिससे दक्षता में वृद्धि हो।मोटर का प्रभावी परिचालन समय अत्यंत महत्वपूर्ण है।
नीचे दिए गए चित्र में दिखाए अनुसार, स्टेपर मोटर का गतिशील टॉर्क विशेषता वक्र इस प्रकार है:कम गति पर वक्र एक क्षैतिज सीधी रेखा होता है; उच्च गति पर, वक्र तेजी से घटता है।प्रेरकत्व के प्रभाव के कारण।
हम जानते हैं कि स्टेपर मोटर का भार TL है, मान लीजिए कि हम F0 से F1 तक त्वरण करना चाहते हैं।सबसे कम समय (tr) की गणना कैसे करें?
(1) सामान्यतः, TJ = 70% Tm
(2) tr = 1.8 * 10 -5 * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) एफ (टी) = (एफ1-एफ0) * टी/टीआर + एफ0, 0
बी. उच्च गति की स्थिति में घातीय त्वरण
(1) सामान्यतः
TJ0 = 70%Tm0
TJ1 = 70%Tm1
टीएल = 60% टीएम1
(2)
tr = F4 * In [(TJ 0-TL)/(TJ 1-TL)]
(3)
एफ (टी) = एफ2 * [1 - ई^(-टी/एफ4)] + एफ0, 0
एफ2 = (टीएल-टीजे 0) * (एफ1-एफ0)/टीजे 1-टीजे 0)
एफ4 = 1.8 * 10-5 * जे * क्यू * एफ2/(टीजे 0-टीएल)
टिप्पणियाँ।
J भार के अधीन मोटर रोटर की घूर्णी जड़ता को दर्शाता है।
q प्रत्येक चरण का घूर्णन कोण है, जो कि स्टेपर मोटर का चरण कोण है।
पूरी ड्राइव का मामला।
मंदी की प्रक्रिया में, बस उपरोक्त त्वरण पल्स आवृत्ति को उलट दें।
गणना की गई।
06 स्टेपर मोटर कंपन और शोर
सामान्यतः, स्टेपर मोटर बिना लोड के संचालन में, जब मोटर की ऑपरेटिंग आवृत्तियदि आवृत्ति मोटर रोटर की अंतर्निहित आवृत्ति के लगभग बराबर या उससे अधिक है, तो यह प्रतिध्वनि उत्पन्न करेगी, गंभीर समस्या होगी।असंगत घटना घटित होती है।
अनुनाद के लिए कई समाधान:
ए. कंपन क्षेत्र से बचें: ताकि मोटर की परिचालन आवृत्ति इसके भीतर न आए।कंपन सीमा
बी. उपविभाजन ड्राइव मोड अपनाएं: कंपन को कम करने के लिए माइक्रो-स्टेप ड्राइव मोड का उपयोग करें।
प्रत्येक चरण के रिज़ॉल्यूशन को बढ़ाने के लिए मूल एक चरण को कई चरणों में विभाजित करना।
मोटर स्टेप। इसे मोटर के फेज-से-करंट अनुपात को समायोजित करके प्राप्त किया जा सकता है।
माइक्रोस्टेपिंग से स्टेप एंगल की सटीकता नहीं बढ़ती, बल्कि मोटर अधिक तेजी से चलती है।
सुचारू रूप से और कम शोर के साथ। आधे चरण के संचालन के लिए टॉर्क आमतौर पर 15% कम होता है।
पूर्ण-चरण संचालन की तुलना में, और साइन वेव करंट नियंत्रण के लिए 30% कम।
पोस्ट करने का समय: 09 नवंबर 2022