כיצד מאטים מנועי צעד?

מנועי צעדהם התקנים אלקטרומכניים הממירים ישירות דחפים חשמליים לתנועה מכנית. על ידי שליטה ברצף, בתדירות ובמספר הדחפים החשמליים המופעלים על סלילי המנוע, ניתן לשלוט במנועי צעד עבור היגוי, מהירות וזווית סיבוב. ללא עזרת מערכת בקרת משוב בלולאה סגורה עם חישת מיקום, ניתן להשיג בקרת מיקום ומהירות מדויקת באמצעות מערכת בקרה בלולאה פתוחה פשוטה ובעלות נמוכה המורכבת ממנוע צעד ודרייבר נלווה.

מנוע צעד, כאלמנט ביצועי, הוא אחד המוצרים המרכזיים של מכטרוניקה, והוא נמצא בשימוש נרחב במערכות בקרה אוטומציה שונות. עם התפתחות טכנולוגיית המיקרואלקטרוניקה וטכנולוגיית הייצור המדויק, הביקוש למנועי צעד עולה מיום ליום, ומנועי צעד ומנגנוני גיר משולבים עם תיבות הילוכים, גם הם נמצאים ביותר ויותר תרחישי יישום, וכיום כולם מבינים את סוג מנגנון הגיר הזה.

איך להאטמנוע צעד?

כמנוע הנעה נפוץ ונמצא בשימוש נרחב, מנוע צעד משמש בדרך כלל יחד עם ציוד האטה כדי להשיג את אפקט ההולכה האידיאלי; וציוד ושיטות האטה נפוצים עבור מנוע צעד כוללים תיבות הילוכים להאטה, מקודדים, בקרים, אותות דופק וכן הלאה.

האטת אות הדופק: מהירות מנוע צעד מבוססת על שינויי אות הדופק בקלט. תיאורטית, אם נותנים לנהג דופק,מנוע צעדמסובב זווית צעד (מחולק לזווית צעד מחולקת). בפועל, אם אות הפולס משתנה מהר מדי, מנוע הצעד, עקב אפקט הריסון של הכוח האלקטרו-מונע ההפוך הפנימי, התגובה המגנטית בין הרוטור לסטטור לא תוכל לעקוב אחר השינויים באות החשמלי, מה שיוביל לחסימה ואובדן צעד.

האטת תיבת הילוכים להפחתה: מנוע צעד המצויד בתיבת הילוכים להפחתה משמש יחד, כדי ליצור פלט מהיר של מנוע צעד ומהירות מומנט נמוכה. תיבת ההילוכים מחוברת יחד לתיבת ההילוכים להפחתה. יחס ההפחתה נוצר על ידי רשת פנימית של תיבת ההילוכים. מנוע הצעד יוצר הפלט של הפלט במהירות גבוהה ומשפר את מומנט ההילוכים כדי להשיג את אפקט ההילוכים האידיאלי. אפקט ההאטה תלוי ביחס ההפחתה של תיבת ההילוכים. ככל שיחס ההפחתה גדול יותר, כך מהירות המוצא קטנה יותר, ולהיפך. השפעת ההאטה תלויה ביחס ההפחתה של תיבת ההילוכים. ככל שיחס ההפחתה גדול יותר, כך מהירות המוצא קטנה יותר, ולהיפך.

בקרת מהירות אקספוננציאלית של עקומה: עקומה אקספוננציאלית, בתכנות תוכנה, חישוב קבוע הזמן המאוחסן בזיכרון המחשב, מצביע על הבחירה. בדרך כלל, זמן התאוצה וההאטה להשלמת מנוע הצעד הוא יותר מ-300ms. אם משתמשים בזמן התאוצה וההאטה קצר מדי, עבור הרוב המכריע שלמנועי צעד, יהיה קשה להשיג סיבוב במהירות גבוהה של מנוע הצעדים.

האטה מבוקרת מקודד: בקרת PID, כשיטת בקרה פשוטה ומעשית, נמצאת בשימוש נרחב בהנעות מנוע צעד. היא מבוססת על הערך הנתון r(t) וערך הפלט בפועל c(t) המהווה את סטיית הבקרה e(t), הסטייה של הפרופורציה, האינטגרל וההפרש באמצעות שילוב ליניארי של כמות הבקרה, בקרת האובייקט הנשלט. חיישן המיקום המשולב משמש במנוע צעד היברידי דו-פאזי, ובקר מהירות PI מתכוונן אוטומטית מתוכנן על בסיס גלאי מיקום ובקרת וקטור, שיכול לספק מאפייני חולפים משביעי רצון בתנאי הפעלה משתנים. על פי המודל המתמטי של מנוע הצעד, מערכת בקרת ה-PI של מנוע הצעד מתוכננת, ואלגוריתם בקרת ה-PI משמש כדי לקבל את כמות הבקרה, על מנת לשלוט במנוע לנוע למיקום שצוין.

לבסוף, הבקרה מאומתת באמצעות סימולציה כבעלת מאפייני תגובה דינמיים טובים. לשימוש בבקר PID יש יתרונות של מבנה פשוט, חוסן, אמינות וכן הלאה, אך הוא אינו יכול להתמודד ביעילות עם מידע לא ודאי במערכת.