StappenmotorenStappenmotoren zijn elektromechanische apparaten die elektrische impulsen rechtstreeks omzetten in mechanische beweging. Door de volgorde, frequentie en het aantal elektrische impulsen dat op de motorspoelen wordt toegevoerd te regelen, kunnen stappenmotoren worden aangestuurd voor sturing, snelheid en draaihoek. Zonder de hulp van een gesloten-lus-terugkoppelingssysteem met positiedetectie kan nauwkeurige positie- en snelheidsregeling worden bereikt met een eenvoudig, goedkoop open-lus-besturingssysteem dat bestaat uit een stappenmotor en de bijbehorende driver.
Stappenmotoren, als uitvoerend element, zijn een van de belangrijkste producten van de mechatronica en worden veelvuldig gebruikt in diverse automatiseringssystemen. Met de ontwikkeling van microelektronica en precisieproductietechnologie neemt de vraag naar stappenmotoren dagelijks toe. Stappenmotoren in combinatie met tandwieloverbrengingen, zoals tandwielkasten, worden steeds vaker toegepast. Tegenwoordig is dit type tandwieloverbrenging voor iedereen wel te begrijpen.
Hoe te vertragenstappenmotor?
Als veelgebruikte aandrijfmotor wordt de stappenmotor doorgaans samen met vertragingsapparatuur gebruikt om een optimaal overbrengingseffect te bereiken. De meest gebruikte vertragingsapparatuur en -methoden voor stappenmotoren zijn bijvoorbeeld vertragingsversnellingsbakken, encoders, controllers, pulssignalen, enzovoort.
Pulssignaalvertraging: de snelheid van de stappenmotor verandert op basis van veranderingen in het ingangspulssignaal. Theoretisch gezien, als de driver een puls krijgt, zal de snelheid van de motor veranderen.stappenmotorroteert een staphoek (onderverdeeld voor een onderverdeelde staphoek). In de praktijk, als het pulssignaal te snel verandert, kan de stappenmotor, vanwege het dempende effect van de interne omgekeerde elektromotorische kracht, de magnetische reactie tussen de rotor en de stator niet volgen, wat leidt tot blokkering en stapverlies.
Vertraging met reductiekast: een stappenmotor is uitgerust met een reductiekast. De stappenmotor levert een hoge snelheid met een laag koppel, die wordt overgebracht naar de reductiekast. De tandwielen in de reductiekast zorgen voor een overbrengingsverhouding, waardoor de hoge snelheid van de stappenmotor wordt verlaagd en het overbrengingskoppel wordt verhoogd, wat een optimaal overbrengingseffect oplevert. Het vertragingseffect is afhankelijk van de overbrengingsverhouding van de reductiekast: hoe groter de verhouding, hoe lager de uitgangssnelheid, en omgekeerd.
Exponentiële snelheidsregeling: Bij een exponentiële curve wordt in de softwareprogrammering eerst de tijdconstante berekend en opgeslagen in het computergeheugen. Deze tijdconstante wordt vervolgens geselecteerd. De acceleratie- en deceleratietijd van een stappenmotor bedraagt doorgaans meer dan 300 ms. Een te korte acceleratie- en deceleratietijd is in de meeste gevallen ongeschikt.stappenmotorenHet zal lastig zijn om een hoge rotatiesnelheid van de stappenmotor te bereiken.
Encodergestuurde vertraging: PID-regeling, als eenvoudige en praktische regelmethode, wordt veelvuldig gebruikt in stappenmotoraandrijvingen. Deze regeling is gebaseerd op de gegeven waarde r(t) en de werkelijke uitvoerwaarde c(t), die samen de regelafwijking e(t) vormen. De regelafwijking wordt proportioneel, integraal en differentieel geregeld door middel van een lineaire combinatie van de regelgrootheden, waarmee het te regelen object wordt aangestuurd. In een tweefasige hybride stappenmotor wordt een geïntegreerde positiesensor gebruikt. Op basis van de positiedetector en vectorregeling is een automatisch instelbare PI-snelheidsregelaar ontworpen, die bevredigende transiënte eigenschappen biedt onder variabele bedrijfsomstandigheden. Op basis van het wiskundige model van de stappenmotor wordt het PID-regelsysteem ontworpen en wordt het PID-regelalgoritme gebruikt om de regelgrootheid te bepalen, zodat de motor naar de gewenste positie wordt gestuurd.
Ten slotte wordt de regeling door middel van simulatie geverifieerd en blijkt deze goede dynamische responsie-eigenschappen te hebben. Het gebruik van een PID-regelaar heeft voordelen zoals een eenvoudige structuur, robuustheid en betrouwbaarheid, maar kan niet effectief omgaan met onzekere informatie in het systeem.
Geplaatst op: 7 april 2024