ઓટોમેશન સાધનોમાં સ્ટેપર મોટર્સની પસંદગી

સ્ટેપર મોટર્સફીડબેક ડિવાઇસ (એટલે ​​કે ઓપન-લૂપ કંટ્રોલ) નો ઉપયોગ કર્યા વિના સ્પીડ કંટ્રોલ અને પોઝિશનિંગ કંટ્રોલ માટે વાપરી શકાય છે, તેથી આ ડ્રાઇવ સોલ્યુશન આર્થિક અને વિશ્વસનીય બંને છે. ઓટોમેશન સાધનો, સાધનોમાં, સ્ટેપર ડ્રાઇવનો ખૂબ વ્યાપક ઉપયોગ થયો છે. પરંતુ યોગ્ય સ્ટેપર મોટર કેવી રીતે પસંદ કરવી, સ્ટેપર ડ્રાઇવનું શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન કેવી રીતે કરવું અથવા વધુ પ્રશ્નો છે તે અંગે ટેકનિકલ કર્મચારીઓના ઘણા વપરાશકર્તાઓ છે. આ પેપર સ્ટેપર મોટર્સની પસંદગીની ચર્ચા કરે છે, કેટલાક સ્ટેપર મોટર એન્જિનિયરિંગ અનુભવના ઉપયોગ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, મને આશા છે કે ઓટોમેશન સાધનોમાં સ્ટેપર મોટર્સના લોકપ્રિયતા સંદર્ભમાં ભૂમિકા ભજવશે.

 

૧, પરિચયસ્ટેપર મોટર

સ્ટેપર મોટરને પલ્સ મોટર અથવા સ્ટેપ મોટર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. ઇનપુટ પલ્સ સિગ્નલ અનુસાર ઉત્તેજના સ્થિતિ બદલાતી વખતે તે ચોક્કસ ખૂણાથી આગળ વધે છે, અને જ્યારે ઉત્તેજના સ્થિતિ યથાવત રહે છે ત્યારે ચોક્કસ સ્થાને સ્થિર રહે છે. આ સ્ટેપર મોટરને ઇનપુટ પલ્સ સિગ્નલને આઉટપુટ માટે અનુરૂપ કોણીય વિસ્થાપનમાં રૂપાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. ઇનપુટ પલ્સની સંખ્યાને નિયંત્રિત કરીને તમે શ્રેષ્ઠ સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરવા માટે આઉટપુટના કોણીય વિસ્થાપનને સચોટ રીતે નક્કી કરી શકો છો; અને ઇનપુટ પલ્સની આવર્તનને નિયંત્રિત કરીને તમે આઉટપુટની કોણીય ગતિને સચોટ રીતે નિયંત્રિત કરી શકો છો અને ગતિ નિયમનનો હેતુ પ્રાપ્ત કરી શકો છો. 1960 ના દાયકાના અંતમાં, વિવિધ પ્રકારના વ્યવહારુ સ્ટેપર મોટર્સ અસ્તિત્વમાં આવ્યા, અને છેલ્લા 40 વર્ષોમાં ઝડપી વિકાસ જોવા મળ્યો છે. સ્ટેપર મોટર્સ ડીસી મોટર્સ, અસિંક્રોનસ મોટર્સ, તેમજ સિંક્રનસ મોટર્સ સાથે મળીને મૂળભૂત પ્રકારની મોટર બની શક્યા છે. સ્ટેપર મોટર્સના ત્રણ પ્રકાર છે: પ્રતિક્રિયાશીલ (VR પ્રકાર), કાયમી ચુંબક (PM પ્રકાર) અને હાઇબ્રિડ (HB પ્રકાર). હાઇબ્રિડ સ્ટેપર મોટર સ્ટેપર મોટરના પહેલા બે સ્વરૂપોના ફાયદાઓને જોડે છે. સ્ટેપર મોટરમાં રોટર (રોટર કોર, કાયમી ચુંબક, શાફ્ટ, બોલ બેરિંગ્સ), સ્ટેટર (વિન્ડિંગ, સ્ટેટર કોર), આગળ અને પાછળના છેડાના કેપ્સ વગેરે હોય છે. સૌથી લાક્ષણિક બે-તબક્કાના હાઇબ્રિડ સ્ટેપર મોટરમાં 8 મોટા દાંત, 40 નાના દાંત અને 50 નાના દાંત ધરાવતો રોટર ધરાવતો સ્ટેટર હોય છે; ત્રણ-તબક્કાના મોટરમાં 9 મોટા દાંત, 45 નાના દાંત અને 50 નાના દાંત ધરાવતો રોટર ધરાવતો સ્ટેટર હોય છે.

 

2, નિયંત્રણ સિદ્ધાંત

આસ્ટેપર મોટરપાવર સપ્લાય સાથે સીધો કનેક્ટ થઈ શકતો નથી, કે તે સીધા ઇલેક્ટ્રિકલ પલ્સ સિગ્નલો પ્રાપ્ત કરી શકતો નથી, તેને એક ખાસ ઇન્ટરફેસ - સ્ટેપર મોટર ડ્રાઇવર દ્વારા અનુભવવું આવશ્યક છે જે પાવર સપ્લાય અને કંટ્રોલર સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. સ્ટેપર મોટર ડ્રાઇવર સામાન્ય રીતે રિંગ ડિસ્ટ્રિબ્યુટર અને પાવર એમ્પ્લીફાયર સર્કિટથી બનેલો હોય છે. રિંગ ડિવાઇડર કંટ્રોલર પાસેથી કંટ્રોલ સિગ્નલો મેળવે છે. દરેક વખતે પલ્સ સિગ્નલ પ્રાપ્ત થાય છે ત્યારે રિંગ ડિવાઇડરનું આઉટપુટ એકવાર રૂપાંતરિત થાય છે, તેથી પલ્સ સિગ્નલની હાજરી અથવા ગેરહાજરી અને આવર્તન નક્કી કરી શકે છે કે સ્ટેપર મોટરની ગતિ ઊંચી છે કે ઓછી, શરૂ થવા અથવા બંધ થવા માટે વેગ આપતી કે ધીમી. રિંગ ડિસ્ટ્રિબ્યુટરે કંટ્રોલર પાસેથી દિશા સિગ્નલનું પણ નિરીક્ષણ કરવું જોઈએ જેથી તે નક્કી કરી શકાય કે તેના આઉટપુટ સ્ટેટ ટ્રાન્ઝિશન હકારાત્મક કે નકારાત્મક ક્રમમાં છે, અને આ રીતે સ્ટેપર મોટરનું સ્ટીયરિંગ નક્કી કરી શકાય.

 

૩, મુખ્ય પરિમાણો

①બ્લોક નંબર: મુખ્યત્વે 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86, વગેરે.

②ફેઝ નંબર: સ્ટેપર મોટરની અંદર કોઇલની સંખ્યા, સ્ટેપર મોટર ફેઝ નંબરમાં સામાન્ય રીતે બે-તબક્કા, ત્રણ-તબક્કા, પાંચ-તબક્કા હોય છે. ચીન મુખ્યત્વે બે-તબક્કાના સ્ટેપર મોટર્સનો ઉપયોગ કરે છે, ત્રણ-તબક્કામાં પણ કેટલાક ઉપયોગો છે. જાપાનમાં વધુ વખત પાંચ-તબક્કાના સ્ટેપર મોટર્સનો ઉપયોગ થાય છે.

③સ્ટેપ એંગલ: પલ્સ સિગ્નલને અનુરૂપ, મોટર રોટર પરિભ્રમણનું કોણીય વિસ્થાપન. સ્ટેપર મોટર સ્ટેપ એંગલ ગણતરી સૂત્ર નીચે મુજબ છે.

સ્ટેપ એંગલ = 360° ÷ (2mz)

m સ્ટેપર મોટરના તબક્કાઓની સંખ્યા

Z સ્ટેપર મોટરના રોટરના દાંતની સંખ્યા.

ઉપરોક્ત સૂત્ર મુજબ, ટુ-ફેઝ, થ્રી-ફેઝ અને ફાઇવ-ફેઝ સ્ટેપર મોટર્સનો સ્ટેપ એંગલ અનુક્રમે 1.8°, 1,2° અને 0.72° છે.

④ હોલ્ડિંગ ટોર્ક: મોટરના સ્ટેટર વિન્ડિંગનો ટોર્ક રેટેડ કરંટ દ્વારા થાય છે, પરંતુ રોટર ફરતું નથી, સ્ટેટર રોટરને લોક કરે છે. હોલ્ડિંગ ટોર્ક એ સ્ટેપર મોટર્સનું સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે, અને મોટર પસંદગી માટેનો મુખ્ય આધાર છે.

⑤ પોઝિશનિંગ ટોર્ક: મોટર જ્યારે કરંટ પસાર કરતી નથી ત્યારે બાહ્ય બળથી રોટરને ફેરવવા માટે જરૂરી ટોર્ક છે. ટોર્ક એ મોટરનું મૂલ્યાંકન કરવા માટેના પ્રદર્શન સૂચકોમાંનું એક છે, અન્ય પરિમાણો સમાન હોવાના કિસ્સામાં, પોઝિશનિંગ ટોર્ક જેટલો નાનો હશે તેનો અર્થ એ છે કે "સ્લોટ ઇફેક્ટ" નાનો હશે, ઓછી ગતિએ ચાલતી મોટરની સરળતા માટે વધુ ફાયદાકારક ટોર્ક ફ્રીક્વન્સી લાક્ષણિકતાઓ: મુખ્યત્વે ખેંચાયેલી ટોર્ક ફ્રીક્વન્સી લાક્ષણિકતાઓનો ઉલ્લેખ કરે છે, ચોક્કસ ગતિએ મોટર સ્થિર કામગીરી પગલું ગુમાવ્યા વિના મહત્તમ ટોર્કનો સામનો કરી શકે છે. ક્ષણ-આવર્તન વળાંકનો ઉપયોગ પગલા ગુમાવ્યા વિના મહત્તમ ટોર્ક અને ગતિ (આવર્તન) વચ્ચેના સંબંધનું વર્ણન કરવા માટે થાય છે. ટોર્ક ફ્રીક્વન્સી વળાંક સ્ટેપર મોટરનો એક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે અને મોટર પસંદગી માટેનો મુખ્ય આધાર છે.

⑥ રેટેડ કરંટ: રેટેડ ટોર્ક જાળવવા માટે જરૂરી મોટર વિન્ડિંગ કરંટ, અસરકારક મૂલ્ય

 

૪, બિંદુઓ પસંદ કરવા

ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા સ્ટેપર મોટરની ગતિ 600 ~ 1500rpm સુધી વધે છે, અને ઝડપ વધુ હોય છે, તમે ક્લોઝ્ડ-લૂપ સ્ટેપર મોટર ડ્રાઇવનો વિચાર કરી શકો છો, અથવા વધુ યોગ્ય સર્વો ડ્રાઇવ પ્રોગ્રામ સ્ટેપર મોટર પસંદગી પગલાં પસંદ કરી શકો છો (નીચેની આકૃતિ જુઓ).

 

(1) સ્ટેપ એંગલની પસંદગી

મોટરના તબક્કાઓની સંખ્યા અનુસાર, ત્રણ પ્રકારના સ્ટેપ એંગલ હોય છે: 1.8° (બે-તબક્કા), 1.2° (ત્રણ-તબક્કા), 0.72° (પાંચ-તબક્કા). અલબત્ત, પાંચ-તબક્કાના સ્ટેપ એંગલમાં સૌથી વધુ ચોકસાઈ હોય છે પરંતુ તેની મોટર અને ડ્રાઇવર વધુ ખર્ચાળ છે, તેથી ચીનમાં તેનો ભાગ્યે જ ઉપયોગ થાય છે. વધુમાં, મુખ્ય પ્રવાહના સ્ટેપર ડ્રાઇવરો હવે સબડિવિઝન ડ્રાઇવ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરી રહ્યા છે, નીચે 4 સબડિવિઝનમાં, સબડિવિઝન સ્ટેપ એંગલ ચોકસાઈ હજુ પણ ગેરંટી આપી શકાય છે, તેથી જો સ્ટેપ એંગલ ચોકસાઈ સૂચકાંકો ફક્ત વિચારણામાંથી જ હોય, તો પાંચ-તબક્કાના સ્ટેપર મોટરને બે-તબક્કા અથવા ત્રણ-તબક્કાના સ્ટેપર મોટર દ્વારા બદલી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, 5mm સ્ક્રુ લોડ માટે કોઈ પ્રકારના લીડના ઉપયોગ માટે, જો બે-તબક્કાની સ્ટેપિંગ મોટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે અને ડ્રાઇવર 4 પેટાવિભાગો પર સેટ હોય, તો મોટરના ક્રાંતિ દીઠ પલ્સની સંખ્યા 200 x 4 = 800 હોય, અને પલ્સ સમકક્ષ 5 ÷ 800 = 0.00625mm = 6.25μm હોય, તો આ ચોકસાઈ મોટાભાગની એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરી શકે છે.

(2) સ્ટેટિક ટોર્ક (હોલ્ડિંગ ટોર્ક) પસંદગી

સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા લોડ ટ્રાન્સમિશન મિકેનિઝમ્સમાં સિંક્રનસ બેલ્ટ, ફિલામેન્ટ બાર, રેક અને પિનિયન વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. ગ્રાહકો પહેલા તેમના મશીન લોડ (મુખ્યત્વે પ્રવેગક ટોર્ક વત્તા ઘર્ષણ ટોર્ક) ની ગણતરી કરે છે જે મોટર શાફ્ટ પર જરૂરી લોડ ટોર્કમાં રૂપાંતરિત થાય છે. પછી, ઇલેક્ટ્રિક ફ્લોર દ્વારા જરૂરી મહત્તમ ચાલતી ગતિ અનુસાર, સ્ટેપર મોટર ① ના યોગ્ય હોલ્ડિંગ ટોર્કને 300pm કે તેથી ઓછી ઝડપે લાગુ કરવા માટે નીચેના બે અલગ અલગ ઉપયોગના કિસ્સાઓ: જો મશીન લોડને મોટર શાફ્ટ માટે જરૂરી લોડ ટોર્ક T1 માં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, તો આ લોડ ટોર્કને સલામતી પરિબળ SF (સામાન્ય રીતે 1.5-2.0 તરીકે લેવામાં આવે છે) દ્વારા ગુણાકાર કરવામાં આવે છે, એટલે કે, જરૂરી સ્ટેપર મોટર હોલ્ડિંગ ટોર્ક Tn ②2 માટે 300pm કે તેથી વધુ મોટર ગતિની જરૂર હોય તેવા એપ્લિકેશનો માટે: મહત્તમ ગતિ Nmax સેટ કરો, જો મશીન લોડને મોટર શાફ્ટમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, તો જરૂરી લોડ ટોર્ક T1 છે, તો આ લોડ ટોર્કને સલામતી પરિબળ SF (સામાન્ય રીતે 2.5-3.5) દ્વારા ગુણાકાર કરવામાં આવે છે, જે હોલ્ડિંગ ટોર્ક Tn આપે છે. આકૃતિ 4 નો સંદર્ભ લો અને યોગ્ય મોડેલ પસંદ કરો. પછી તપાસવા અને સરખામણી કરવા માટે ક્ષણ-આવર્તન વળાંકનો ઉપયોગ કરો: ક્ષણ-આવર્તન વળાંક પર, વપરાશકર્તા દ્વારા જરૂરી મહત્તમ ગતિ Nmax T2 ના મહત્તમ ખોવાયેલા સ્ટેપ ટોર્કને અનુરૂપ છે, પછી મહત્તમ ખોવાયેલ સ્ટેપ ટોર્ક T2 T1 કરતા 20% કરતા વધુ મોટો હોવો જોઈએ. નહિંતર, મોટા ટોર્ક સાથે નવી મોટર પસંદ કરવી જરૂરી છે, અને નવી પસંદ કરેલી મોટરના ટોર્ક ફ્રીક્વન્સી વળાંક અનુસાર ફરીથી તપાસો અને સરખામણી કરો.

(૩) મોટર બેઝ નંબર જેટલો મોટો હશે, તેટલો હોલ્ડિંગ ટોર્ક મોટો હશે.

(4) મેચિંગ સ્ટેપર ડ્રાઇવર પસંદ કરવા માટે રેટેડ કરંટ અનુસાર.

ઉદાહરણ તરીકે, મોટર 57CM23 નો રેટેડ કરંટ 5A છે, તો તમે ડ્રાઇવના મહત્તમ સ્વીકાર્ય કરંટ 5A કરતા વધુ સાથે મેળ ખાશો (કૃપા કરીને નોંધ કરો કે તે પીક કરતાં અસરકારક મૂલ્ય છે), અન્યથા જો તમે ફક્ત 3A ડ્રાઇવનો મહત્તમ કરંટ પસંદ કરો છો, તો મોટરનો મહત્તમ આઉટપુટ ટોર્ક ફક્ત 60% જ હોઈ શકે છે!

૫, એપ્લિકેશન અનુભવ

(1) સ્ટેપર મોટર ઓછી આવર્તન રેઝોનન્સ સમસ્યા

સબડિવિઝન સ્ટેપર ડ્રાઇવ એ સ્ટેપર મોટર્સના લો ફ્રીક્વન્સી રેઝોનન્સ ઘટાડવાનો એક અસરકારક રસ્તો છે. 150rpm થી નીચે, સબડિવિઝન ડ્રાઇવ મોટરના કંપન ઘટાડવામાં ખૂબ અસરકારક છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, સબડિવિઝન જેટલું મોટું હશે, સ્ટેપર મોટરના કંપન ઘટાડવા પર તેટલી સારી અસર થશે, પરંતુ વાસ્તવિક પરિસ્થિતિ એ છે કે સ્ટેપર મોટરના કંપન ઘટાડવા પર સુધારણા અસર ચરમસીમાએ પહોંચ્યા પછી સબડિવિઝન 8 અથવા 16 સુધી વધી જાય છે.

તાજેતરના વર્ષોમાં, દેશ અને વિદેશમાં એન્ટિ-લો-ફ્રિકવન્સી રેઝોનન્સ સ્ટેપર ડ્રાઇવર્સની યાદી બનાવવામાં આવી છે, લેઈસાઈની DM, DM-S શ્રેણીની પ્રોડક્ટ્સ, એન્ટિ-લો-ફ્રિકવન્સી રેઝોનન્સ ટેકનોલોજી. ડ્રાઇવર્સની આ શ્રેણી હાર્મોનિક વળતરનો ઉપયોગ કરે છે, કંપનવિસ્તાર અને તબક્કા મેચિંગ વળતર દ્વારા, સ્ટેપર મોટરના ઓછા આવર્તન કંપનને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડી શકે છે, જેથી મોટરનું ઓછું કંપન અને ઓછું અવાજનું સંચાલન પ્રાપ્ત થાય.

(2) સ્ટેપર મોટર પેટાવિભાગની સ્થિતિ ચોકસાઈ પર અસર

સ્ટેપર મોટર સબડિવિઝન ડ્રાઇવ સર્કિટ ફક્ત ઉપકરણની ગતિવિધિની સરળતામાં સુધારો કરી શકતું નથી, પરંતુ સાધનોની સ્થિતિ ચોકસાઈને અસરકારક રીતે સુધારી શકે છે. પરીક્ષણો દર્શાવે છે કે: સિંક્રનસ બેલ્ટ ડ્રાઇવ મોશન પ્લેટફોર્મ, સ્ટેપર મોટર 4 સબડિવિઝનમાં, મોટરને દરેક પગલા પર ચોક્કસ રીતે સ્થિત કરી શકાય છે.