स्टेपर मोटर चालक - उपकरण, प्रकार और क्षमताएं

आज कई औद्योगिक अनुप्रयोगों में स्टेपर मोटर्स का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार के इंजनों को इस तथ्य से अलग किया जाता है कि वे अन्य प्रकार के इंजनों की तुलना में कार्यशील शरीर की स्थिति की उच्च सटीकता प्राप्त करने की अनुमति देते हैं। स्पष्ट रूप से, स्टेपर मोटर को संचालित करने के लिए सटीक स्वचालित नियंत्रण की आवश्यकता होती है। इस उद्देश्य के लिए, वे विभिन्न उद्देश्यों के लिए इलेक्ट्रिक ड्राइव के निरंतर और सटीक संचालन को सुनिश्चित करते हुए स्टेपर मोटर नियंत्रकों के रूप में काम करते हैं।

मोटे तौर पर, एक स्टेपर मोटर के संचालन के सिद्धांत को निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है। एक स्टेपर मोटर के रोटर के प्रत्येक पूर्ण घुमाव में कई चरण होते हैं। अधिकांश स्टेपर मोटर्स को 1.8 डिग्री चरणों के लिए डिज़ाइन किया गया है और प्रति पूर्ण क्रांति में 200 चरण हैं। जब किसी विशेष स्टेटर वाइंडिंग पर आपूर्ति वोल्टेज लगाया जाता है तो ड्राइव अपनी चरण स्थिति बदल देता है। घूर्णन की दिशा कुंडली में धारा की दिशा पर निर्भर करती है।

अगला कदम पहली वाइंडिंग को बंद करना है, दूसरे को बिजली की आपूर्ति की जाती है और इसी तरह, परिणामस्वरूप, प्रत्येक वाइंडिंग के काम करने के बाद, रोटर एक पूर्ण घुमाव बना देगा। लेकिन यह एक मोटा वर्णन है, वास्तव में एल्गोरिदम थोड़ा अधिक जटिल हैं और इस पर बाद में चर्चा की जाएगी।

स्टेपर मोटर नियंत्रण एल्गोरिदम

स्टेपर मोटर नियंत्रण को चार बुनियादी एल्गोरिदम में से एक के अनुसार लागू किया जा सकता है: चर चरण स्विचिंग, चरण ओवरलैप नियंत्रण, आधा-चरण नियंत्रण या माइक्रोस्टेप नियंत्रण।

पहले मामले में, किसी भी समय केवल एक चरण में शक्ति प्राप्त होती है, और प्रत्येक चरण में मोटर रोटर के संतुलन बिंदु प्रमुख संतुलन बिंदुओं के साथ मेल खाते हैं-ध्रुव स्पष्ट रूप से परिभाषित होते हैं।

चरण ओवरलैप नियंत्रण रोटर को स्टेटर ध्रुवों के बीच की स्थिति में कदम रखने की अनुमति देता है, जो गैर-चरण ओवरलैप नियंत्रण की तुलना में टोक़ को 40% बढ़ा देता है। झुकाव के कोण को बनाए रखा जाता है, लेकिन लॉक की स्थिति को स्थानांतरित कर दिया जाता है - यह स्टेटर पोल के क्रेस्ट्स के बीच स्थित होता है। ये पहले दो एल्गोरिदम बिजली के उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं जहां बहुत अधिक सटीकता की आवश्यकता नहीं होती है।

आधा-चरण नियंत्रण पहले दो एल्गोरिदम का संयोजन है: एक चरण (घुमावदार) या दो चरण द्वारा संचालित होते हैं। चरण का आकार आधा हो गया है, स्थिति सटीकता अधिक है और मोटर में यांत्रिक अनुनाद की संभावना कम हो गई है।

और अंत में, माइक्रो लेवल मोड।यहां, चरणों में धारा परिमाण में बदलती है ताकि रोटर फिक्सेशन प्रति चरण की स्थिति ध्रुवों के बीच बिंदु पर गिरती है, और एक साथ जुड़े चरणों में धाराओं के अनुपात के आधार पर, ऐसे कई चरण प्राप्त किए जा सकते हैं। धाराओं के अनुपात को समायोजित करके, कार्यशील अनुपातों की संख्या को समायोजित करके, माइक्रोस्टेप्स प्राप्त किए जाते हैं - रोटर की सबसे सटीक स्थिति।

स्कीमेटिक्स के साथ अधिक विवरण यहां देखें: स्टेपर मोटर नियंत्रण

स्टेपर मोटर चालक

चुने हुए एल्गोरिथम को व्यवहार में लाने के लिए, एक स्टेपर मोटर ड्राइवर लागू करें... ड्राइवर में एक बिजली आपूर्ति और एक नियंत्रक अनुभाग होता है।

चालक का शक्ति भाग है ठोस राज्य शक्ति एम्पलीफायर, जिसका कार्य रोटर के आंदोलनों में चरणों पर लागू धारा की दालों को परिवर्तित करना है: एक नाड़ी - एक सटीक कदम या माइक्रोडिग्री।

धारा की दिशा और परिमाण - चरण की दिशा और आकार। अर्थात्, विद्युत इकाई का कार्य एक निश्चित परिमाण और दिशा के अनुरूप स्टेटर वाइंडिंग को वर्तमान की आपूर्ति करना है, इस धारा को कुछ समय के लिए धारण करना है, और धाराओं को जल्दी से चालू और बंद करने के लिए भी, इसलिए डिवाइस की गति और शक्ति विशेषताएँ कार्य से मेल खाती हैं।

ड्राइव मैकेनिज्म का पावर पार्ट जितना सही होगा, शाफ्ट पर उतना ही अधिक टॉर्क प्राप्त किया जा सकता है। सामान्य तौर पर, स्टेपर मोटर्स और उनके ड्राइवरों के सुधार में प्रगति की प्रवृत्ति मोटरों से छोटे आयामों, उच्च परिशुद्धता के साथ महत्वपूर्ण परिचालन टोक़ प्राप्त करना है, और साथ ही उच्च दक्षता बनाए रखना है।

स्टेपर मोटर नियंत्रक

स्टेपर मोटर कंट्रोलर सिस्टम का एक बुद्धिमान हिस्सा है, जो आमतौर पर एक रिप्रोग्रामेबल माइक्रोकंट्रोलर के आधार पर बनाया जाता है। किस समय, किस कॉइल को, कितने समय के लिए और कितने करंट की आपूर्ति की जाएगी, इसके लिए नियंत्रक जिम्मेदार है। नियंत्रक चालक की बिजली इकाई के संचालन को नियंत्रित करता है।

उन्नत नियंत्रक कंप्यूटर से जुड़े होते हैं और कंप्यूटर का उपयोग करके वास्तविक समय में समायोजित किए जा सकते हैं। माइक्रोकंट्रोलर को बार-बार रिप्रोग्राम करने की क्षमता उपयोगकर्ता को हर बार कार्य समायोजित होने पर एक नया नियंत्रक खरीदने की आवश्यकता से मुक्त करती है - यह मौजूदा को फिर से कॉन्फ़िगर करने के लिए पर्याप्त है, यह लचीलापन है, नए कार्यों को करने के लिए नियंत्रक को आसानी से प्रोग्रामेटिक रूप से पुन: उन्मुख किया जा सकता है .

आज बाजार में विभिन्न निर्माताओं के स्टेपर मोटर नियंत्रकों की एक विस्तृत श्रृंखला है जो विस्तारणीय विशेषताओं की विशेषता रखते हैं। प्रोग्राम करने योग्य नियंत्रक कार्यक्रमों की रिकॉर्डिंग का अर्थ है, और कुछ में प्रोग्रामेबल लॉजिक ब्लॉक शामिल हैं, जिसके साथ एक निश्चित तकनीकी प्रक्रिया के लिए स्टेपर मोटर को नियंत्रित करने के लिए एल्गोरिथम को लचीले ढंग से कॉन्फ़िगर करना संभव है।

नियंत्रक क्षमताएं

एक नियंत्रक के साथ स्टेपर मोटर नियंत्रण प्रति क्रांति 20,000 सूक्ष्म चरणों तक उच्च सटीकता की अनुमति देता है। इसके अलावा, प्रबंधन को सीधे कंप्यूटर से और डिवाइस में सिलने वाले प्रोग्राम के कारण या मेमोरी कार्ड से प्रोग्राम के माध्यम से किया जा सकता है। यदि कार्य के निष्पादन के दौरान पैरामीटर बदलते हैं, तो कंप्यूटर सेंसर से पूछताछ कर सकता है, बदलते मापदंडों की निगरानी कर सकता है और स्टेपर मोटर के ऑपरेशन मोड को जल्दी से बदल सकता है।

व्यावसायिक रूप से उपलब्ध स्टेपर मोटर नियंत्रण ब्लॉक हैं जो इससे जुड़े हैं: वर्तमान स्रोत, नियंत्रण बटन, क्लॉक स्रोत, स्टेप पोटेंशियोमीटर, आदि। ऐसे ब्लॉक आपको मैन्युअल या स्वचालित नियंत्रण के साथ दोहराए जाने वाले चक्रीय कार्यों को करने के लिए उपकरण में एक स्टेपर मोटर को जल्दी से एकीकृत करने की अनुमति देते हैं। ... बाहरी उपकरणों के साथ सिंक्रनाइज़ करने की क्षमता और स्वचालित चालू, बंद और नियंत्रण के लिए समर्थन स्टेपर मोटर नियंत्रण इकाई का एक निर्विवाद लाभ है।

डिवाइस को सीधे कंप्यूटर से नियंत्रित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, यदि आप कोई प्रोग्राम चलाना चाहते हैं सीएनसी मशीन के लिए, या अतिरिक्त बाहरी नियंत्रण के बिना मैनुअल मोड में, अर्थात्, स्वायत्त रूप से, जब स्टेपर मोटर शाफ्ट के रोटेशन की दिशा रिवर्स सेंसर द्वारा निर्धारित की जाती है, और गति को एक पोटेंशियोमीटर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। उपयोग किए जाने वाले स्टेपर मोटर के मापदंडों के अनुसार नियंत्रण उपकरण का चयन किया जाता है।

लक्ष्य की प्रकृति के आधार पर, स्टेपर मोटर नियंत्रण विधि का चयन किया जाता है। यदि आपको एक साधारण कम-शक्ति इलेक्ट्रिक ड्राइव नियंत्रण स्थापित करने की आवश्यकता है, जहां हर बार एक स्टेटर वाइंडिंग पर एक पल्स लगाया जाता है: एक पूर्ण क्रांति के लिए, 48 कदम कहें, और रोटर प्रत्येक चरण के साथ 7.5 डिग्री घूमेगा। इस मामले में सिंगल पल्स मोड ठीक है।

एक उच्च टोक़ प्राप्त करने के लिए, एक डबल पल्स का उपयोग किया जाता है - यह प्रति पल्स एक ही समय में दो आसन्न कॉइल्स को खिलाया जाता है। और यदि पूर्ण क्रांति के लिए 48 चरणों की आवश्यकता होती है, तो फिर से 48 ऐसे डबल दालों की आवश्यकता होती है, प्रत्येक का परिणाम होगा 7.5 डिग्री का एक कदम, लेकिन सिंगल पल्स मोड की तुलना में 40% अधिक टॉर्क के साथ।दो विधियों के संयोजन से आप चरणों को विभाजित करके 96 दालें प्राप्त कर सकते हैं - आपको प्रति चरण 3.75 डिग्री मिलती है - यह एक संयुक्त (आधा चरण) नियंत्रण मोड है।