Silnik krokowy przekształca impulsu elektrycznego na ruch kątowy.
Istnieją trzy rodzaje silników krokowych:
Silnik krokowy został wynaleziony w 1936 roku przez Mariusa Laveta , francuskiego inżyniera z Arts et Métiers , dla przemysłu zegarmistrzowskiego .
Ten typ silnika jest bardzo powszechny we wszystkich urządzeniach, w których pożądane jest sterowanie prędkością lub położeniem w pętli otwartej , zwykle w systemach pozycjonowania i indeksowania .
Najbardziej znanym szerokiej publiczności jest wykorzystanie drukarek 3D i klasycznych drukarek 3D , skanera oraz gramofonów DJ-a. Ale są one obecne w wielu zastosowaniach, takich jak: kserokopiarki , drukarki bankowych, robotyki , oprzyrządowania , pompy infuzyjne , strzykawki pompy , systemy pozycjonowania na przemysłowych maszyn i obrabiarek .
Silniki o zmiennej reluktancji (silniki MRV) swoją nazwę zawdzięczają temu, że tworzący je obwód magnetyczny jest zmiennie przeciwstawny przenikaniu przez pole magnetyczne .
Silniki te składają się z pręta z miękkiego żelaza i pewnej liczby cewek . Podczas zasilania cewki pole magnetyczne stara się zminimalizować przechodzenie przez powietrze. W ten sposób zmniejsza się szczelina powietrzna między cewką a prętem. Pręt dopasowuje się do pola magnetycznego, aby uzyskać minimalną niechęć. Podajemy fazę 1, potem fazę 2, potem fazę 3... Jeśli chcemy zmienić kierunek silnika, wystarczy zmienić kolejność zasilania cewek.
W praktyce sztabka ferrytowa ma kilka zębów (tutaj 6). Jak tylko fazę 2 jest dostarczany , nie jest obrotowa 15 ° C ( to znaczy 60 ° - 45 ° = 15 ° ), a następnie fazy 3 , etc. Tak więc silnik obraca się o 15 °, gdy tylko faza jest dostarczana. Pełna rewolucja wymaga 24 impulsów. Jest to silnik 24- stopniowy .
Niedogodności wymaga co najmniej trzech uzwojeń, aby uzyskać pełny cykl, bez resztkowego momentu obrotowego, to znaczy, że gdy napięcie jest wyłączone, wirnik jest wolny, co może być problematyczne dla tego typu silnika. Produkcja jest dość delikatna, szczeliny powietrzne muszą być bardzo małe. Korzyści niedrogie, z dobrą precyzją. W przykładzie przy zaledwie 4 uzwojeniach otrzymujemy 24 kroki (możemy łatwo uzyskać 360 kroków ). Kierunek prądu w cewce nie ma znaczenia.Silniki z magnesami trwałymi są podobne do silników o zmiennej reluktancji, z wyjątkiem tego, że wirnik ma bieguny PÓŁNOCNY i POŁUDNIOWY. Dzięki magnesom trwałym wirnik pozostaje hamowany w swojej ostatniej pozycji, gdy zasilacz przestaje dostarczać impulsy.
Prostym sposobem obejrzenia systemu jest umieszczenie kompasu między dwoma magnesami. W zależności od zasilanej cewki i kierunku prądu magnes zrówna się z polem.
Nr n O 1
Nr n O 2
Nr n O 3
Nr n O 4
Podajemy cewki, za każdym razem po dwa. Są jeszcze cztery kroki.
Nr n O 1
Nr n O 2
Nr n O 3
Nr n O 4
Impuls | Cewka A | Cewka A | Cewka B | Cewka B |
---|---|---|---|---|
T1 | + | - | + | - |
T2 | + | - | - | + |
T3 | - | + | - | + |
T4 | - | + | + | - |
Jeśli połączymy obie operacje, możemy uzyskać podwójne kroki, aby wykonać pełny obrót potrzeba 8 kroków. Nazywa się to półkrokiem.
Nr n O 1
Nr n O 2
Nr n O 3
Nr n O 4
Nr n O 5
Nr n o 6
Nr n O 7
Nie N O 8
W poprzednich przykładach widzieliśmy, że uzwojenia są zasilane w obu kierunkach prądowych, są wersje z półcewkami (z punktem środkowym). Zaletą jest to, że nigdy nie odwracasz kierunku prądu, więc sterowanie jest prostsze. Cały problem polega na tym, że „podwajamy” liczbę uzwojeń, przez co silnik jest droższy i bardziej masywny, jednak nadal jest to bardzo powszechne przy małych mocach.
Nr n O 1
Nr n O 2
Nr n O 3
Nr n O 4
Hybrydowy silnik krokowy zapożycza się z silnika z magnesami trwałymi i maszyny o zmiennej reluktancji. Jest to zatem zmienna reluktancja, ale z wirnikiem z magnesami trwałymi. Zaletą jest bardzo duża liczba kroków.
Silniki krokowe nie są szybkimi silnikami, najszybsze rzadko przekraczają maksymalną prędkość 3000 obr/min .
Ten „powolność” pomaga, a te silniki są naturalnie bezszczotkowy (większość wysokiej jakości silników krokowych są również wyposażone w kulkowe łożyska), silniki te mają bardzo długą żywotność bez konieczności konserwacji.
Każda aplikacja wykorzystująca silnik krokowy wymaga zebrania informacji niezbędnych do prawidłowego doboru:
Wpływ obciążenia jest bezpośrednio powiązany z obliczeniem momentu obrotowego silnika poprzez parametry obliczenia bezwładności (w kg m 2 ) i przyspieszenia (w m s -2 ). Aby uzyskać identyczne parametry przyspieszenia i łańcucha kinematycznego , silnik krokowy nie będzie potrzebował tego samego momentu obrotowego w zależności od obciążenia.
W zastosowaniach przemysłowych wymiarowanie silnika krokowego musi być ściśle obliczone lub być przewymiarowane, aby uniknąć problemu poślizgu przez „utratę kroku”. Ponieważ silnik krokowy pracuje w pętli otwartej (bez serwomechanizmu), nie odzyskuje swojej zadanej pozycji w przypadku poślizgu.
Do dwubiegunowego silnika krokowego.
Jest to zasada mostka w H , jeśli steruje się T1 i T4, to zasila się w jednym kierunku, albo zasila w T2 i T3, zmienia się kierunek zasilania, a więc kierunek prądu.
Miniwniosek: silnik bipolarny jest prostszy w produkcji, ale wymaga 8 tranzystorów, podczas gdy silnik unipolarny wymaga tylko 4 tranzystorów.
Silnik krokowy jest obciążeniem indukcyjnym. Jak widać powyżej, diody gaszące są niezbędne, aby zapewnić przepływ prądu, gdy tranzystory są zablokowane, na przykład przy każdym żądaniu zmniejszenia prądu (regulacja przerywacza) lub przy każdym żądaniu zmiany kierunku prądu (zmiana wysokości tonu). ).