Для чого нам потрібен пандус для крокового двигуна?


9

Я новачок і намагаюся зрозуміти, як я можу запускати кроковий мотор. Я мав на увазі, що степери потребують цифрових імпульсів для запуску, і я також випробував це. Мені вдалося запустити степпер, який я використовую дуже легко. Але останнім часом я натрапив на посилання, де вони використовували пандус для запуску кроку, виправдовуючи це тим, що це сказали

"якщо ми спробуємо запустити кроковий мотор швидкими імпульсами, то він просто сидить там і гуде, не повертаючись. Нам потрібно запускати кроковий крок повільно і поступово збільшувати швидкість кроків (наростаючи вгору)." Джерело: http://www.societyofrobots.com/member_tutorials/book/export/html/314

Моє запитання: чому тоді степер запускається з регулярними квадратними імпульсами? Навіщо нам потрібен пандус? Всі інші форуми та підручник завжди говорять про надання цифрових імпульсів крокові для його запуску, чому тут не обговорюється концепція генерації пандусів? Чи погана практика запускати степпер цифровими імпульсами?


2
Я думаю, ви плутаєте "пандус" з фігурами "квадратної хвилі". Управління все ще є квадратною хвилею, просто швидкість / швидкість зміни цих кроків управління збільшується від нуля до запланованих кроків за секунду або будь-якої швидкості, яку ви намагаєтеся досягти.
KyranF

Скажімо, ваша крокова квадратна хвиля схожа на сигнал 3 кГц. Замість того, щоб переходити від мертвої зупинки до згладжування, слід починати з низької частоти (або більш тривалої розриву між імпульсами). Наполя педалі прискорювача автомобіля займає близько півсекунди, або курить шини (на низькій передачі), або потрібен певний час, щоб відповісти (на високій передачі).
Алан Кемпбелл

Так, я переплутав рампу з імпульсами, дякую за відгуки хлопці!
алексілтон

Відповіді:


8

Коли контролер наступає на двигун, ротор повинен рухатися досить далеко (кут), що при наступному включенні наступної котушки (або пари котушки) він потягне ротор у правильному напрямку. Якщо ротор не перемістився через достатній кут, то котушки потягнуть ротор назад, а мотор просто сидить там і гуде. Ви можете знайти безліч ілюстрацій та анімацій в Інтернеті, які пояснюють, як працює нормальна робота - уявіть, якби ротор перемістив лише частину від запланованої кількості.

Ротор, вал і все, що з'єднано з валом, всі мають інерцію і виникає тертя різного типу.

Максимальна швидкість, яку кроковий вал може повернути, пов'язана з крутним моментом, наявним у двигуна, і крутним моментом, необхідним для обертання вала (наявний крутний момент падає в міру збільшення об / хв, а необхідний крутний момент, як правило, збільшується зі збільшенням оборотів). Це не пов'язано безпосередньо з інерцією.

Щоб дійсно дійти до максимуму (або деякої його частки), ви можете тільки так швидко прискорити RPM, не пропускаючи кроків. Максимальне прискорення пов'язане з інерцією та надлишком наявного крутного моменту в заданому об / хв. Якщо мотор робить все можливе, щоб просто не відставати від поточного оберта, тоді вже не можна розганятися. Якщо обороти в обороті є досить низькими, вам не потрібно нарощувати її, ви можете просто сказати кроку, але це, як правило, лише частка RPM, на яку мотор здатний. Часто для простоти використовуються лінійні пандуси, але оптимальною була б більш опукла крива.

Ось крива моторного моменту від Oriental Motor (головного японського виробника):

http://www.orientalmotor.com/technology/articles/article-speed-torque-curves-for-step-motors.html

Для прогнозування максимальної швидкості прискорення необхідно знати крутний момент і масову інерційну хвилину . Якщо ви перевищите максимальну швидкість прискорення при даному навантаженні, то мотор втратить кроки, тому розумний запас міцності є хорошою ідеєю.


Дякую Шферо за таку детальну відповідь, я насправді плутав себе з двома основними речами, я буду працювати над способом вибору частоти кроків, щоб скласти пандус!
алексілтон

У вас є література?
Carlton Banks

@CarltonBanks Перевірте посилання вище на Oriental Motor.
Спехро Пефхані

Це не обов'язково згадує, чому це краще пандус, ніж ні, (якщо взагалі згадується лише про вибір, наскільки я можу прочитати) я маю на увазі, наскільки я розумію, міг мікроступити двигун, а не нарізати його, різниця була б крутний момент не бути таким сильним.
Carlton Banks

Якщо ви не переймаєтесь максимальною швидкістю, немає підстав для з’їзду. Рампа дозволяє вам отримати більш високу максимальну швидкість для заданої інерції + крутного моменту, не втрачаючи кроків.
Спехро Пефхані

2

Це здається, що описаний вами опис говорить про збільшення швидкості , іншими словами, про частоту кроків. Імпульси для кожного кроку все ще квадратні.

Причина в тому, що кроковий мотор може генерувати лише стільки крутного моменту. Коли ми перевищуємо цей максимальний крутний момент, мотор пропускає кроки.

Крім того, для прискорення двигуна потрібен крутний момент за другим законом руху Ньютона : сила дорівнює масі, що перевищує прискорення:

Ж=ма

Для обертової системи умови дещо змінюються, але вони здебільшого аналогічні: крутний момент дорівнює моменту інерції, кутовому прискоренню:

τ=Яα

Наслідком цього є те, що для миттєвого прискорення двигуна знадобиться нескінченний крутний момент, що неможливо. Таким чином, ми повинні обмежити прискорення, тобто "наростити" швидкість, щоб обмежити необхідний крутний момент чимось, що мотор може генерувати, не пропускаючи кроків.


1

Через два роки ... Я хотів додати деякі деталі про типову швидкість проти вібрації / шуму для будь-якого крокового двигуна.

Коли ви будете крокувати дуже повільно, як один на секунду, вал переміщуватиметься на нове місце і перехилить, після чого підкреслить багато разів, поки не стабілізується на цьому кроці. Процес повторюють на кожному новому кроці.

Електрична напруга / струм повинна бути достатньою для навантаження, а розмір двигуна потрібно вибирати відповідно до необхідного крутного моменту.

Після того, як двигуну не потрібно рухатись, напруга / струм можна зменшити приблизно на 50% до 75% для підтримки цього положення. У випадках, коли тертя є домінуючим, або за допомогою певного типу передач, мотор можна повністю знеструмити. Це схоже на реле, яким потрібно, наприклад, 12 вольт для активації, але потім легко тримати контакт лише 9 вольт.

При збільшенні швидкості приблизно до 20 в секунду вібрація / шум досягають її максимальної. Це швидкість, якої намагатиметься уникати більшість інженерів.

Зі збільшенням швидкості зменшення вібрації / шуму зменшується і крутний момент. Якщо побудувати графік шуму та частоти, форма покаже чіткий напрямок вниз із деякими локальними максимумами, часто на гармонійній частоті.

Припустимо, що типове значення вище 100 кроків на секунду, вібрація є достатньо низькою, щоб бути допустимою, і скажемо, що крутний момент стає занадто слабким для надійної роботи вище 500 герц.

Ви можете запустити ступінчастий двигун, використовуючи будь-яку з цих частот відразу, не збільшуючи швидкість від 100 Гц до 500 Гц. Так само ви можете різко зупиняти кроки, незалежно від частоти. Току утримування достатньо для блокування двигуна на цьому кроці.

Рампа потрібна, коли потрібно перевищити максимальну частоту. Зважаючи на "типовий" номер вище, ви можете виявити, що ваш мотор все ще має достатній крутний момент при плавному прискоренні для роботи від 500 Гц до 700 Гц. Трюк для надійної роботи полягає в тому, щоб запустити рампу десь як 400 Гц, а потім дозволити їй збільшитися до 700 Гц. Тримайте його з такою швидкістю до наближення до цільової позиції.

Потім плавно сповільнюйте від 700 Гц до 450 Гц. Якщо цільове положення досі не досягнуте, тримайте мотор з такою швидкістю. Тоді від 450 Гц ви можете зупинитися. Тримайте напругу двигуна при максимальному струмі / напрузі протягом 0,1 секунди до 1 секунди, щоб уникнути розсіювання всього джерела вібрації.

Лінійний пандус легше створити. Але оптимальним є форма "S". Ви починаєте з безпечної частоти, спочатку повільно збільшуйте та змінюйте швидкість збільшення швидкості в експоненціальному рівні до досягнення максимальної.

Коли прийшов час уповільнитися, застосовується той же алгоритм, повільно зменшуючи швидкість і експоненціально змінюючи швидкість зменшення швидкості, припиняючи зменшувати швидкість при досягненні безпечної швидкості, що дозволяють різко зупиняти двигун.

Фактичний код для цього, використовуючи мікроконтролер Motorola 68HC05, займав близько 500 байт (внутрішній EPROM становив 8 К, а оперативна пам'ять - 128 байт). Це було написано в асемблері.

Якщо у вас є обладнання для мікро-кроків, то ви можете проігнорувати всі згадки про шум і вібрацію. Вам все ж потрібне прискорення форми "S", якщо ви хочете перевищити звичайну максимальну швидкість. Але оскільки немає вібрації незалежно від швидкості, ви можете дозволити сповільненню знизитись так, як вам захочеться.

Уроки, отримані з приводу квадратних хвиль, як і раніше, зберігаються через. Ось чому для найбільш ефективного способу дістатися до пункту призначення ви хочете, щоб уповільнення сиділо на частоті трохи нижче точки, де обертовий момент двигуна є достатнім для різкого зупинки та запуску.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.