Động cơ và ổ đĩa bước

Động cơ bước là động cơ được điều khiển bằng kỹ thuật số nhận tín hiệu xung điều khiển và xoay một góc nhất định. Trong ứng dụng thực tế, động cơ bước và bộ điều khiển là một tổng thể không thể tách rời. Tín hiệu xung điều khiển được tạo ra bởi các bộ vi điều khiển như máy vi tính chip đơn và DSP là tín hiệu dòng điện yếu, chỉ có thể được áp dụng cho cuộn dây của động cơ sau khi công suất của mạch lái được khuếch đại. Quyền lực theo một thứ tự nhất định. Miễn là cuộn dây của mỗi pha được cung cấp năng lượng lần lượt theo thứ tự được xác định trước, động cơ bước có thể tạo ra chuyển động bước cần thiết.

Động cơ bước là động cơ điện cho phép điều khiển vị trí và tốc độ rất chính xác. Xoay của họ đạt được bằng cách kiểm soát dòng điện. Động cơ bước thường có hai loại: một bước và nhiều bước. Một động cơ một bước chỉ quay một góc một bước tại một thời điểm, trong khi một động cơ nhiều bước có thể quay nhiều góc bước.

Góc bước của động cơ bước phụ thuộc vào thiết kế của chúng, thường là từ 1,8 độ hoặc 0,9 độ. Mỗi góc bước tương ứng với một vị trí quay, làm cho các động cơ bước lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu điều khiển vị trí chính xác, chẳng hạn như máy in, máy vẽ, công cụ máy CNC, v.v.

Phân loại động cơ bước

1. Động cơ bước phản ứng

Các stator của động cơ bước phản ứng được làm bằng các tấm thép silicon, và hai cực từ tính là vết thương với cùng một cuộn dây với các hướng cuộn dây khác nhau. Khi được cung cấp năng lượng, một cặp cực N và S được hình thành và không có cuộn dây trong rôto động cơ. Rôto của động cơ được làm bằng vật liệu từ tính mềm. Có nhiều răng nhỏ có cùng kích thước và cùng khoảng cách trên bề mặt ngoài của cực rôto và bề mặt bên trong của cực stato. Lực điện từ là động lực cho động cơ bước phản ứng di chuyển. Theo tác động của lực điện từ, rôto sẽ di chuyển đến vị trí của tính thấm từ tối đa (hoặc điện trở từ tối thiểu) và ở trạng thái cân bằng.

2. Động cơ bước nam châm vĩnh cửu

Vật liệu của rôto của động cơ bước nam châm vĩnh cửu là từ tính vĩnh viễn, số cực của rôto và stato là như nhau, mô -men xoắn đầu ra của động cơ là lớn và góc bước tương đối lớn, nhưng hiệu suất làm việc là tốt.

3. Động cơ bước lai

Cấu trúc của stator động cơ bước lai giống như của động cơ bước phản ứng. Rôto được chia thành hai phần theo hướng trục. Cùng một số lượng và kích thước của răng nhỏ được phân phối đều theo hướng chu vi của lõi sắt của hai phần, nhưng chúng bị đặt sai một nửa góc răng. Một nam châm vĩnh cửu được nhúng ở giữa hai lõi sắt, do đó lõi sắt ở một đầu của rôto là cực n và lõi sắt ở đầu kia là cực s, như trong Hình 1.1. Độ phân cực N và S của rôto vẫn không thay đổi, và sự thay đổi tuần tự của phân cực N và S của các cực từ stato được nhận ra bằng cách điều khiển dòng cuộn dây stato, và một lực tương ứng được tạo ra trên các cực N và S của rôto để đẩy rôto quay theo yêu cầu. Bởi vì từ trường vĩnh viễn của rôto của động cơ bước lai cũng tạo ra một phần của mô -men xoắn, nó lớn hơn mô -men xoắn được tạo ra bởi từ trường stato của động cơ bước phản ứng.

Động cơ bước tốt nhất sẽ có khả năng cung cấp mô -men xoắn cần thiết của bạn trong khi cũng đủ nhanh. Tôi cho bạn biết các lựa chọn tốt nhất của tôi tùy thuộc vào danh mục của động cơ bước:

Trình điều khiển là mạch điều khiển vòng quay của động cơ bước. Họ nhận được hướng dẫn từ bộ điều khiển và gửi dòng điện đến từng giai đoạn của động cơ bước. Chức năng chính của trình điều khiển là chuyển đổi tín hiệu điều khiển thành dòng điện để điều khiển động cơ bước để quay. Một trình điều khiển thường bao gồm một nguồn cung cấp điện và giai đoạn đầu ra để điều khiển từng pha của một động cơ bước. Trong trình điều khiển, các bóng bán dẫn năng lượng như MOSFET hoặc BJT thường được sử dụng để điều khiển dòng điện để điều khiển động cơ bước.

Động cơ bước và ổ đĩa thường được sử dụng cùng nhau để kiểm soát vị trí chính xác và tốc độ. Xoay của một động cơ bước được thực hiện bằng cách gửi một chuỗi các xung có tần số và hướng được tạo bởi bộ điều khiển. Trình điều khiển chuyển đổi các xung này thành dòng điện và gửi nó đến từng pha của động cơ bước, điều khiển động cơ quay.

Động cơ và trình điều khiển Stepper được sử dụng trong một loạt các ứng dụng, bao gồm robot, máy in 3D, thiết bị y tế, thiết bị tự động hóa, v.v. Khi chọn động cơ và trình điều khiển bước, các yếu tố như kích thước, mô -men xoắn và góc bước của động cơ, cũng như phương pháp điều khiển, dòng điện và phạm vi điện áp của trình điều khiển cần được xem xét. Ngoài ra, các yếu tố như môi trường làm việc và đặc điểm tải của động cơ cần được xem xét. Ví dụ, trong môi trường nhiệt độ cao hoặc độ ẩm cao, cần phải chọn một động cơ bước và trình điều khiển có thể thích nghi với các môi trường này.

Khi chọn một động cơ và trình điều khiển bước, có một số thông số chính cần biết. Dưới đây là một số tham số phổ biến:

1. Bước góc

Góc bước của động cơ bước thường nằm trong khoảng 1,8 độ hoặc 0,9 độ, điều đó có nghĩa là mỗi góc bước tương ứng với một vị trí xoay.

2. Mô -men xoắn

Mô-men xoắn của động cơ bước là đầu ra mô-men xoắn của động cơ, thường là trong n m hoặc oz-in (ounce).

3. Hiện tại

Phạm vi hiện tại của trình điều khiển xác định khả năng ổ đĩa tối đa của động cơ bước. Thông thường, dòng điện của động cơ tỷ lệ thuận với mô -men xoắn của nó.

4. Điện áp

Phạm vi điện áp của người lái cần phù hợp với điện áp định mức của động cơ bước để đảm bảo hoạt động đúng của động cơ.

5. Phương pháp kiểm soát

Động cơ bước có thể sử dụng nhiều phương pháp điều khiển, bao gồm tín hiệu xung và hướng, tín hiệu bốn pha và giao tiếp nối tiếp.

6. Độ phân giải

Độ phân giải của động cơ bước là lượng chuyển động nhỏ nhất mà động cơ có thể đạt được, thường là ở các bước hoặc khoảng cách tuyến tính.

7. Kích thước động cơ

Kích thước của động cơ bước cần phù hợp với kịch bản ứng dụng để đảm bảo rằng động cơ có thể được cài đặt ở vị trí mong muốn.

Tóm lại, động cơ bước và ổ đĩa là một hệ thống động cơ rất phổ biến cho các ứng dụng yêu cầu vị trí chính xác và điều khiển tốc độ. Khi chọn một động cơ và trình điều khiển bước, một số yếu tố cần được xem xét, bao gồm góc bước, mô -men xoắn, dòng điện, điện áp, phương pháp điều khiển, độ phân giải và kích thước động cơ.