style=" del
Un motor de pasos es un sin cepillo, el motor eléctrico síncrono que puede dividir una rotación completa en una gran cantidad de pasos. Cuando está conmutada electrónicamente, la posición del motor se puede controlar exacto, sin ninguÌn mecanismo de regeneración (véase el control del lazo abierto ).
Un diseño del motor de pasos es virtualmente idéntico a el de un motor de CA síncrono de poca velocidad. En ese uso, el motor se conduce con la CA bifásica, una fase derivada generalmente a través de un condensador defasador. Otro motor similar es el motor cambiado de la repugnancia, que es un motor de escalonamiento muy grande con una cuenta reducida del poste, y generalmente circuito cerrado conmutado.
Características del motor de pasos
Los motores de pasos son dispositivos de la constante-energía (energía = esfuerzo de torsión de la velocidad angular x). Mientras que la velocidad del motor aumenta, el esfuerzo de torsión disminuye. La curva del esfuerzo de torsión puede ser extendida usando conductores limitadores actuales y aumentando el voltaje de conducción.El objeto expuesto de Steppers más vibración que otros tipos del motor, como el paso discreto tiende a encajar a presión el rotor a partir de una posición a otra. Esta vibración puede llegar a ser muy mala a algunas velocidades y puede hacer el motor perder el esfuerzo de torsión. El efecto puede ser atenuado acelerando rápidamente a través de la gama de velocidad del problema, físicamente humedeciendo el sistema, o con un conductor de micro-escalonamiento. Los motores con el mayor número de fases también exhiben una operación más lisa que ésos con pocas fases.
Fundamentales de la operación
Los motores de pasos funcionan mucho diferentemente de los motores normales de la C., que giran cuando el voltaje se aplica a sus terminales. Los motores de pasos, por una parte, tienen con eficacia " múltiple; toothed" los electroimanes arreglaron alrededor de un engranaje central del metal. Los electroimanes son energizados por un circuito de control externo, tal como un microcontrolador . Para hacer que el eje del motor da vuelta, el primer un electroimán se da la energía, que hace los dientes de engranaje atraídos magnético a los dientes del electroimán. Cuando los dientes de engranaje se alinean así con el primer electroimán, se compensan levemente del electroimán siguiente. Tan cuando se gira el electroimán siguiente y se apaga el primer, el engranaje gira levemente para alinear con el siguiente, y del proceso se repite. Cada uno de esas rotaciones leves se llama un " step." De esa manera, el motor se puede dar vuelta un ángulo exacto. Hay dos arreglos básicos para las bobinas electromágneticas: bipolar y unipolar.
De anillo abierto contra la conmutación a circuito cerrado
Steppers es generalmente el lazo abierto conmutado, IE. el conductor no tiene ninguna obsevación sobre donde está el rotor realmente. Los sistemas del motor de pasos deben así generalmente estar sobre dirigido, especialmente si la inercia de la carga es alta, o está variando extensamente el carga, de modo que no haya posibilidad que el motor perderá pasos. Esto ha hecho a menudo a diseñador de sistema considerar las compensaciones entre un sistema servo de cerca clasificado pero costoso y un de pasos de gran tamaño pero relativamente barato.Una novedad en control de pasos es incorporar una regeneración de la posición del rotor (eg. un codificador o un discernidor de imágenes), para poder hacer la conmutación óptima para la generación del esfuerzo de torsión según la posición real del rotor. Esto da vuelta al motor de pasos en un motor servo sin cepillo de la alta cuenta del poste, con la resolución de poca velocidad excepcional del esfuerzo de torsión y de la posición. Un avance en esta técnica es funcionar con normalmente el motor en modo del lazo abierto, y entra en solamente modo del lazo cerrado si el error de posición del rotor llega a ser demasiado grande -- esto permitirá que el sistema evite buscar u oscilar, un problema servo común.
Motores de pasos bifásicos
Hay dos arreglos básicos de la bobina para las bobinas electromágneticas en un motor de pasos bifásico: bipolar y unipolar.
Motores unipolares
Un motor de pasos unipolar tiene lógicamente dos bobinas por la fase, una para cada dirección de la corriente. Puesto que en este arreglo un polo magnético puede ser invertido sin cambiar la dirección de la corriente, el circuito de la conmutación se puede hacer muy simple (eg. un solo transistor) para cada bobina. Típicamente, dado una fase, un final de cada bobina se hace campo común: donante de tres plomos por fase y de seis plomos para un motor bifásico típico. A menudo, estos campos comunes bifásicos interno se ensamblan, así que el motor tiene solamente cinco plomos.Un microcontrolador o el regulador del motor de pasos se puede utilizar para activar los activadores en la orden correcta, y esta comodidad de uso hace los motores unipolares populares entre los aficionados a los hobbys; son probablemente la manera más barata de conseguir los movimientos angulares exactos.
(Para el experimentador, unidireccional distinguir el alambre común de un alambre del arrollar-fin está midiendo la resistencia. La resistencia entre el alambre común y el alambre del arrollar-fin es siempre mitad de cuáles es entre el arrollar-fin y los alambres del arrollar-fin. Esto es debido al hecho de que hay realmente dos veces el la longitud de la bobina entre los extremos y solamente medio del centro (el alambre común) al extremo.)
Un motor unipolar de seis plomos se puede conducir por un conductor bipolar. En este caso, una de las bobinas en cada fase se pierde mientras que nunca lleva la corriente.
Motor bipolar
Los motores bipolares tienen lógicamente una sola bobina por fase. La corriente en una bobina necesita ser invertida para invertir un polo magnético, así que el circuito de conducción debe ser más complicado, típicamente con un arreglo del H-puente . Hay dos plomos por la fase, ninguna es común.Porque las bobinas se utilizan mejor, son más de gran alcance que un motor unipolar del mismo peso.
plomo 8 de pasos
Un avance 8 de pasos se hiere como un de pasos unipolar, pero los plomos no se ensamblan al campo común interno al motor. Esta clase de motor se puede atar con alambre en varias configuraciones:Unipolar.
Bipolar con bobinas de la serie. Esto da una inductancia más alta pero una corriente más baja por la bobina.
Bipolar con bobinas paralelas. Esto requiere una corriente más alta pero puede realizarse mejor mientras que se reduce la inductancia de enrrollamiento.
Bipolar con una sola bobina por fase. Este método funcionará con el motor en solamente mitad de las bobinas disponibles, que reducirán el esfuerzo de torsión de poca velocidad disponible pero requerirá menos la corriente.
motores de pasos de la cuenta de la Alto-fase
Los motores de pasos polifásicos con muchas fases tienden a tener mucho niveles inferiores de la vibración, aunque el coste de fabricación sea más alto también.
Circuitos de impulsión del motor de pasos
El funcionamiento del motor de pasos es fuerte dependiente en el circuito de impulsión. Las curvas del esfuerzo de torsión se pueden extender a mayores velocidades si los postes del estator se pueden invertir más rápidamente, el factor de limitación que es la inductancia de la bobina. Para superar la inductancia y cambiar las bobinas rápidamente, una debe aumentar el voltaje de la impulsión. Esto lleva más lejos a la necesidad de limitar la corriente que estos altos voltajes pueden inducir de otra manera.
Circuitos de impulsión de L/R
Los circuitos de impulsión de L/R también se refieren mientras que el voltaje constante conduce porque un voltaje positivo o negativo constante se aplica a cada bobina para fijar las posiciones del paso. Sin embargo, está enrollando la corriente, no el voltaje que aplica el esfuerzo de torsión al eje del motor de pasos. La corriente I en cada bobina es relacionada con el voltaje aplicado V por la inductancia L de la bobina y la resistencia R. La resistencia R determina la corriente del máximo según la ley de ohmio I=V/R. La inductancia L determina el índice de cambio máximo de la corriente en la bobina según la fórmula para un inductor dI/dt = V/L. Así cuando es controlada por una impulsión de L/R, la velocidad máxima de un motor de pasos es limitada por ella es inductancia puesto que a una cierta velocidad, el voltaje V cambiará más rápidamente que la corriente que puedo continuar.Con una impulsión de L/R es posible controlar un motor de la baja tensión con una impulsión más alta del voltaje simplemente agregando un resistor externo en serie con cada bobina. Esto perderá energía en los resistores, y genera calor. Por lo tanto se considera una opción de ejecución baja, no obstante simple y barato.
Circuitos de impulsión del interruptor
Los circuitos de impulsión del interruptor también se refieren como impulsiones actuales constantes porque generan una corriente algo constante en cada bobina algo que aplicando un voltaje constante. En cada nuevo paso, un muy de alto voltaje se aplica a la bobina inicialmente. Esto hace la corriente en la bobina levantarse rápidamente desde dI/dt = V/L donde está muy grande V. La corriente en cada bobina es supervisada por el regulador, generalmente midiendo el voltaje a través de un pequeño resistor del sentido en serie con cada bobina. Cuando la corriente excede un límite actual especificado, se apaga el voltaje o " chopped", típicamente usar los transistores de energía. Cuando las gotas actuales de la bobina debajo del límite especificado, el voltaje se giran otra vez. De esta manera, la corriente se lleva a cabo relativamente constante para una posición particular del paso. Esto requiere electrónica adicional a las corrientes del hilo de lectura, y controla la conmutación, pero permite que los motores de pasos sean conducidos con un esfuerzo de torsión más alto a velocidades más altas que impulsiones de L/R. La electrónica integrada con este fin está extensamente - disponible.
Formas de onda de la corriente de la fase
Un motor de pasos es un motor síncrono de la CA polifásico (véase la teoría abajo), y es conducido ideal por la corriente sinusoidal. Una forma de onda completa del paso es una aproximación gruesa de un sinusoide, y es la razón por la que el motor exhibe tanto la vibración. Las varias técnicas de la impulsión se han desarrollado para mejorar aproximado una forma de onda sinusoidal de la impulsión: éstos son medio escalonamiento y el microstepping.
Impulsión completa del paso (dos fases encendido)
Éste es el método generalmente para el paso completo que conduce el motor. Ambas fases están siempre encendido. El motor tendrá esfuerzo de torsión clasificado completo.
Impulsión de la onda
En este método de la impulsión solamente una monofásico se activa a la vez. Tiene el mismo número de pasos que la impulsión completa del paso, pero el motor tendrá esfuerzo de torsión perceptiblemente menos que clasificado. Se utiliza raramente.
Medio escalonamiento
Cuando es media caminando, la impulsión alterna entre dos fases encendido y una monofásico encendido. Esto aumenta la resolución angular, pero el motor también tiene menos esfuerzo de torsión en la posición del medio paso (donde solamente está una monofásico encendido). Esto puede ser atenuada aumentando la corriente en la bobina activa para compensar. La ventaja del escalonamiento de la mitad es que la electrónica de la impulsión no necesita cambiar para apoyarla.
Microstepping
Qué se refiere comúnmente pues el microstepping es " real; microstepping" del coseno del seno; en cuál aproxima la corriente de la bobina una forma de onda sinusoidal de la CA. El coseno del seno microstepping es la forma más común, pero se utilizan otras formas de onda. Sin importar la forma de onda usada, como los microsteps llegan a ser más pequeños, la operación del motor llega a ser más lisa. Sin embargo, el propósito de microstepping no es generalmente alcanzar la suavidad del movimiento, pero alcanzar una resolución más alta de la posición. Un conductor del microstep puede partir un paso completo en tanto como 256 microsteps. Un motor típico puede tener 200 pasos por la revolución. Usar tal motor con un regulador de 256 microstep (también designado un " divisoria por 256" el regulador) da lugar a una resolución angular de 360°/200/256 = 0.00703125° o 51200 posiciones discretas por la revolución. Sin embargo, debe ser observado que tal resolución fina es raramente realizable en la práctica, sin importar el regulador, debido al mecánico Stiction y a otras fuentes de error entre las posiciones especificadas y reales.La capacidad de repetición del tamaño de paso es una característica importante del motor de paso y una razón fundamental de su uso en la colocación. Microstepping puede afectar a la capacidad de repetición del tamaño de paso el motor. Ejemplo: muchos motores de paso híbridos modernos se clasifican tales que el recorrido de cada paso completo (ejemplo 1.8 grados por paso completo o 200 pasos completos por la revolución) estará dentro del 3% o del 5% del recorrido de cada otro paso completo; mientras el motor se funcione con en él haya especificado rangos de operación. Varios fabricantes demuestran que sus motores pueden mantener fácilmente la igualdad del 3% o del 5% del tamaño del recorrido del paso mientras que el tamaño de paso se reduce por completo de la reducción al 1/10o escalonamiento. Entonces, como el número microstepping del divisor crece, la capacidad de repetición del tamaño de paso degrada. En las reducciones de tamaño grandes de paso es posible publicar muchos comandos del microstep antes de que cualquier movimiento ocurra en absoluto y entonces el movimiento puede ser un " jump" a una nueva posición.
Teoría
Un motor de paso se puede ver como motor de CA síncrono con el número de postes (en el rotor y el estator) crecientes, tomando cuidado que no tienen ninguÌn denominador común. Además, el material magnético suave con muchos dientes en el rotor y el estator multiplica barato el número de postes (motor de la repugnancia). Los steppers modernos están de diseño híbrido, teniendo imanes permanentes y corazones de hierro suave.Para alcanzar el esfuerzo de torsión clasificado completo, las bobinas en un motor de pasos deben alcanzar su clasificado completo actual durante cada paso. La inductancia de la bobina y el EMF reverso generados por un rotor móvil tienden a resistir cambios en corriente de impulsión, para como el motor acelera, cada vez menos pasar el tiempo en la corriente completa -- así reduciendo el esfuerzo de torsión del motor. Como aumento posterior de las velocidades, la corriente no alcanzará el valor clasificado, y el motor dejará eventual de producir el esfuerzo de torsión.
Esfuerzo de torsión Pull-in
Ésta es la medida del esfuerzo de torsión producido por un motor de pasos cuando se funciona sin un estado de la aceleración. A las velocidades bajas el motor de pasos puede sincronizarse con una frecuencia aplicada del paso, y este esfuerzo de torsión Pull-In debe superar la fricción y la inercia.
Esfuerzo de torsión extraible
El esfuerzo de torsión extraible del motor de pasos es medido acelerando el motor a la velocidad deseada y después aumentando el cargamento del esfuerzo de torsión hasta que el motor atasque o " saca de synchronism" con la frecuencia del paso. Esta medida se toma a través de una amplia gama de velocidades y los resultados se utilizan para generar la curva de funcionamiento dinámico de los motores de pasos. Según lo observado debajo de esta curva es afectado por voltaje de la impulsión, la corriente de impulsión y técnicas actuales de la conmutación. Se recomienda normalmente para utilizar un factor de seguridad de entre el 50% y 100% al comparar su salida deseada del esfuerzo de torsión al " publicado; tirar-Out" apretar la curva de funcionamiento de un motor de paso.
Esfuerzo de torsión de la muesca
Los motores eléctricos síncronos usar los imanes permanentes tienen un esfuerzo de torsión de la tenencia de la posición el remanente (llamado el esfuerzo de torsión de la muesca del, e incluido a veces en las especificaciones) cuando no están conducidos eléctricamente. Los corazones de la repugnancia del hierro suave no exhiben este comportamiento.
Grados y especificaciones del motor de pasos
Las placas de identificación de los motores de pasos dan típicamente solamente la bobina actual y de vez en cuando la resistencia del voltaje y de la bobina. El voltaje clasificado producirá la corriente clasificada de la bobina en la C.: pero esto es sobre todo un grado sin setido, pues todos los conductores modernos son corriente que limita y los voltajes de la impulsión exceden grandemente el voltaje clasificado motor.Un esfuerzo de torsión de poca velocidad de pasos variará directo con la corriente. Cómo el esfuerzo de torsión se cae rápidamente a velocidades más rápidas depende de la inductancia y del trazado de circuito que se ata a, especialmente el voltaje de conducción de la bobina de la impulsión.
Steppers se debe clasificar según la curva publicada del esfuerzo de torsión, que es especificada por el fabricante en los voltajes particulares y/o usar de la impulsión su propio trazado de circuito de la impulsión. No se garantiza que usted alcanzará el mismo funcionamiento dado diverso trazado de circuito de la impulsión, así que los pares se deben elegir con gran cuidado.
Usos
Los motores de pasos controlados por ordenador son una de las formas más versátiles de los sistemas de colocación que son típicamente des control digital como parte de un sistema del lazo abierto, y son más simples y más rugosos que sistemas servos del lazo cerrado .Los usos industriales están en la selección de alta velocidad y colocan el equipo y las máquinas multiaxiales del CNC de la máquina que conducen a menudo directo los tornillos de posicionamiento o los Ballscrews en el campo de lasers y de la óptica que se utilizan con frecuencia en la precisión que coloca el equipo tal como goniómetros lineares de las etapas de la rotación de las etapas de los actuadores lineares y aplicaciones de los montajes del espejo otras están en maquinaria de envasado, y colocación de las etapas del piloto de la válvula para los sistemas de control flúido.
Comercialmente, en impulsiones del disco blando, exploradores planos, impresoras, trazadores y muchos más dispositivos.
Ver también
motor piezoeléctrico
Motor eléctrico sin cepillo de la C.
Motores síncronos trifásicos de la CA
Solenoide
.
| Random links: | Función diatónica | Parque de la cala de Nepean | El nuevo papel | Espacio de Contractible | George Dern |