स्टेपर मोटर नियंत्रण

इलेक्ट्रिक मोटर्स विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं, और स्टेपर मोटर्स के लिए, वे विद्युत आवेगों की ऊर्जा को रोटर के रोटरी आंदोलनों में परिवर्तित करते हैं। प्रत्येक स्पंद की क्रिया से उत्पन्न गति उच्च परिशुद्धता के साथ शुरू और दोहराई जाती है, जिससे बॉल मोटर्स उन उपकरणों के लिए कुशल ड्राइव बनाती हैं जिन्हें सटीक स्थिति की आवश्यकता होती है।

स्थायी चुंबक स्टेपर मोटर्स में शामिल हैं: एक स्थायी चुंबक रोटर, स्टेटर वाइंडिंग्स और एक चुंबकीय कोर। दिखाए गए अनुसार ऊर्जा कॉइल चुंबकीय उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव बनाते हैं। स्टेटर का गतिमान चुंबकीय क्षेत्र रोटर को हर समय इसके साथ संरेखित करने के लिए बाध्य करता है। रोटर को घुमाने के लिए स्टेटर कॉइल्स की श्रृंखला उत्तेजना को नियंत्रित करके इस घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र को ट्यून किया जा सकता है।

आंकड़ा दो-चरण मोटर के लिए एक विशिष्ट उत्तेजना विधि का आरेख दिखाता है। चरण ए में दो स्टेटर कॉइल सक्रिय होते हैं और यह रोटर को आकर्षित करने और लॉक करने का कारण बनता है क्योंकि विपरीत चुंबकीय ध्रुव एक दूसरे को आकर्षित करते हैं।जब चरण A की वाइंडिंग को बंद कर दिया जाता है, चरण B की वाइंडिंग को चालू कर दिया जाता है, तो रोटर दक्षिणावर्त (अंग्रेजी CW - दक्षिणावर्त, CCW - वामावर्त) 90 ° घूमता है।

फिर चरण बी बंद हो जाता है और चरण ए चालू हो जाता है, लेकिन ध्रुव अब शुरुआत में जो थे उसके विपरीत हैं। यह अगले 90 ° मोड़ की ओर जाता है। चरण ए को तब बंद कर दिया जाता है, चरण बी को रिवर्स पोलरिटी के साथ चालू कर दिया जाता है। इन चरणों को दोहराने से रोटर 90 डिग्री की वृद्धि में दक्षिणावर्त घूमने लगेगा।

चित्र में दिखाए गए स्टेपवाइज कंट्रोल को सिंगल-फेज कंट्रोल कहा जाता है। कदम नियंत्रण का एक अधिक स्वीकार्य तरीका दो-चरण सक्रिय नियंत्रण है, जहां मोटर के दोनों चरण हमेशा चालू रहते हैं, लेकिन उनमें से एक में ध्रुवीयता बदल जाती है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

यह नियंत्रण स्टेपर मोटर के रोटर को स्थानांतरित करने का कारण बनता है ताकि यह चुंबकीय सर्किट प्रोट्रेशन्स के बीच गठित उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों के केंद्र में प्रत्येक चरण के साथ संरेखित हो। क्योंकि दोनों चरण हमेशा चालू रहते हैं, यह नियंत्रण विधि एक सक्रिय चरण के नियंत्रण की तुलना में 41.4% अधिक टॉर्क प्रदान करती है, लेकिन इसके लिए दो बार विद्युत शक्ति की आवश्यकता होती है।

आधा कदम

एक स्टेपर मोटर "सेमी-स्टेप्ड" भी हो सकती है, फिर चरण संक्रमण के दौरान एक ट्रिपिंग चरण जोड़ा जाता है। इससे पिच का कोण आधा हो जाता है। उदाहरण के लिए, 90 ° के बजाय, एक स्टेपर मोटर प्रत्येक «आधा चरण» पर 45 ° घुमाव बना सकती है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

लेकिन आधा चरण मोड दो सक्रिय चरणों के साथ चरण नियंत्रण की तुलना में 15-30% की टोक़ हानि का परिचय देता है, क्योंकि आधे चरण के दौरान घुमावों में से एक निष्क्रिय होता है और अंततः विद्युत चुम्बकीय बल के नुकसान की ओर जाता है, पर कार्य करता है रोटर, यानी नेट टॉर्क लॉस।

द्विध्रुवी कुंडल

दो-चरण चरण नियंत्रण दो-ध्रुव स्टेटर वाइंडिंग की उपस्थिति मानता है। प्रत्येक चरण का अपना कॉइल होता है, और जब कॉइल के माध्यम से करंट को उलटा किया जाता है, तो विद्युत चुम्बकीय ध्रुवीयता भी बदल जाती है। प्रारंभिक चरण विशिष्ट है दो चरण चालक चित्र में दिखाया गया है। नियंत्रण योजना तालिका में दिखाई गई है। यह देखा जा सकता है कि कॉइल के माध्यम से वर्तमान की दिशा को बदलकर चरणों में चुंबकीय ध्रुवता को कैसे बदलना संभव है।

सिंगल पोल कॉइल

एक अन्य विशिष्ट प्रकार का कॉइल एकध्रुवीय कॉइल है।यहाँ कॉइल को दो भागों में विभाजित किया जाता है और जब कॉइल का एक भाग सक्रिय होता है, तो एक उत्तरी ध्रुव बनाया जाता है, जब दूसरा भाग सक्रिय होता है, तो एक दक्षिणी ध्रुव बनाया जाता है। इस विलयन को एकध्रुवीय कुंडली कहा जाता है क्योंकि धारा के लिए जिम्मेदार विद्युत ध्रुवता कभी नहीं बदलती है। नियंत्रण चरणों को चित्र में दिखाया गया है।

यह डिज़ाइन एक सरल इलेक्ट्रॉनिक ब्लॉक का उपयोग करने की अनुमति देता है। हालांकि, बाइपोलर कॉइल की तुलना में यहां लगभग 30% टॉर्क खो जाता है क्योंकि कॉइल में बाइपोलर कॉइल के रूप में आधा तार होता है।

अन्य झुकाव कोण

छोटे पिच कोण प्राप्त करने के लिए, रोटर और स्टेटर दोनों पर बड़ी संख्या में पोल ​​होना आवश्यक है। 7.5° रोटर में 12 ध्रुव युग्म होते हैं और स्टेटर चुंबकीय कोर में 12 उभार होते हैं। दो बोबिन कान और दो कॉइल।

यह 7.5° के प्रत्येक चरण के लिए 48 ध्रुव देता है। चित्र में आप खंड में 4-ध्रुव लग्स देख सकते हैं। बड़े विस्थापन को प्राप्त करने के लिए चरणों को जोड़ना निश्चित रूप से संभव है, उदाहरण के लिए 7.5° के छह चरणों के परिणामस्वरूप 45° का रोटर रोटेशन होगा।

शुद्धता

स्टेपर मोटर्स की सटीकता 6-7% प्रति चरण (संचय के बिना) है। 7.5° चरणों वाली एक स्टेपर मोटर हमेशा सैद्धांतिक रूप से अनुमानित स्थिति के 0.5° के भीतर होगी, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कितने कदम पहले ही उठाए जा चुके हैं। त्रुटि जमा नहीं होगी क्योंकि यंत्रवत् प्रत्येक 360 ° को चरण दर चरण दोहराया जाता है। बिना भार के, स्टेटर और रोटर पोल की एक दूसरे के सापेक्ष भौतिक स्थिति हर समय समान होगी।

गूंज

स्टेपर मोटर्स की अपनी गुंजयमान आवृत्ति होती है क्योंकि वे स्प्रिंग वेट जैसे सिस्टम होते हैं। जब लय मोटर की प्राकृतिक प्रतिध्वनि आवृत्ति के समान होती है, तो मोटर द्वारा उत्पन्न शोर को सुना जा सकता है और कंपन को बढ़ाया जाता है।

अनुनाद बिंदु मोटर अनुप्रयोग, उसके भार पर निर्भर करता है, लेकिन आम तौर पर प्रतिध्वनि आवृत्ति 70 से 120 कदम प्रति सेकंड तक होती है। सबसे खराब स्थिति में, अनुनाद में जाने पर मोटर नियंत्रण सटीकता खो देगी।

सिस्टम अनुनाद की समस्याओं से बचने का एक आसान तरीका यह है कि ताल को अनुनाद बिंदु से दूर बदल दिया जाए। हाफ- या माइक्रो-स्टेप मोड में, अनुनाद समस्या कम हो जाती है क्योंकि गति बढ़ने पर अनुनाद बिंदु को छोड़ दिया जाता है।

टॉर्कः

एक स्टेपर मोटर का टॉर्क निम्न का एक कार्य है: स्टेप स्पीड, स्टेटर वाइंडिंग करंट, मोटर टाइप। एक विशेष स्टेपर मोटर की शक्ति भी इन तीन कारकों से संबंधित होती है।एक स्टेपर मोटर का टोक़ घर्षण टोक़ और जड़त्वीय टोक़ का योग है।

ग्राम प्रति सेंटीमीटर में घर्षण बलाघूर्ण 1 सेमी लंबे लीवर आर्म के साथ एक निश्चित संख्या में ग्राम वजन के भार को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक बल है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि जैसे ही मोटर की कदम गति बढ़ती है, मोटर में पीछे ईएमएफ , यानी मोटर द्वारा उत्पन्न वोल्टेज बढ़ जाती है। यह स्टेटर वाइंडिंग्स में करंट को सीमित करता है और टॉर्क को कम करता है।