Step motor için neden bir rampaya ihtiyacımız var?


9

Ben bir acemi ve bir step motor çalıştırmak nasıl anlamaya çalışıyorum. Aklımda olan kavram, stepper'ların çalıştırmak için dijital darbelere ihtiyaç duymasıydı ve ben de denedim. Çok kolay kullandığım step'i çalıştırabildim. Ama son zamanlarda bir step başlatmak için bir rampa kullandıkları bir bağlantıya rastladım.

"Eğer adım motorunu hızlı darbelerle çalıştırmaya çalışırsak, o zaman orada oturur ve dönmekten uzaklaşır, Step'i yavaşça başlatmamız ve adımların hızını yavaş yavaş artırmamız gerekir (rampa)." Kaynak: http://www.societyofrobots.com/member_tutorials/book/export/html/314

Sorum şu ki, adım neden düzenli kare darbelerle başlıyor? Neden bir rampaya ihtiyacımız var? Diğer tüm forumlar ve öğreticiler her zaman stepe başlatmak için dijital darbeler sağlama hakkında konuşurlar, neden rampa üretimi kavramı burada tartışılmıyor? Step'i dijital darbelerle çalıştırmak kötü bir uygulama mı?


2
Sanırım "rampayı" "kare dalga" şekilleri ile karıştırıyorsunuz. Kontrol hala kare dalga ile yapılır, sadece bu kontrol adımlarının değişim hızı / hızı sıfırdan saniyede istenen adımlara veya almaya çalıştığınız hıza yükseltilir.
KyranF

Step kare dalganızın 3KHz sinyale benzediğini varsayalım. Dead stop'tan flat-out'a geçmek yerine, düşük bir frekansla (veya darbeler arasında daha uzun bir boşlukla) başlamalısınız. Bir araba gaz pedalının döşenmesi yaklaşık yarım saniye sürer ve ya lastikleri (düşük viteste) içir ya da yanıt vermesi biraz zaman alır (yüksek viteste).
Alan Campbell

Evet, rampayı darbelerle karıştırdım, geri bildirim çocuklar için teşekkürler!
alexhilton

Yanıtlar:


8

Kumanda motoru adımladığında, rotor bir sonraki bobine (veya bobin çiftine) enerji verildiğinde rotoru doğru yönde çekecek kadar (açı) hareket etmelidir. Rotor yeterli açıda hareket etmediyse, bobinler rotoru geriye doğru çeker ve motor sadece orada oturur ve vızıldar. Normal çalışmanın nasıl çalıştığını açıklayan çevrimiçi olarak birçok çizim ve animasyon bulabilirsiniz - rotorun sadece istenen miktarın bir kısmını hareket ettirdiğini hayal edin.

Rotor, şaft ve şafta bağlı olan her şeyin ataleti vardır ve çeşitli sürtünmeler vardır.

Kademenin şaftı döndürebileceği maksimum hız, motordan elde edilen tork ve şaftı döndürmek için gereken torkla ilgilidir (RPM arttıkça mevcut tork düşer ve RPM'ler arttıkça gerekli tork genellikle artar). Bu doğrudan eylemsizlikle ilgili değildir.

Aslında etmek için olsun , yalnızca adımları kaçırmadan kadar hızlı RPM hızlandırabilir (veya bunların bazı fraksiyonu) maksimum. Maksimum ivme atalet ve belirli bir RPM'deki mevcut aşırı tork ile ilgilidir. Motor sadece mevcut RPM'ye yetişmek için her şeyi yapıyorsa, artık hızlanamazsınız. Devir yeterince düşükse, hızlandırmanıza gerek yoktur, sadece adım vermesini söyleyebilirsiniz, ancak bu genellikle motorun yapabileceği devir sayısının sadece bir kısmı olacaktır. Çoğunlukla basitlik için doğrusal rampalar kullanılır, ancak daha dışbükey bir eğri en uygun olacaktır.

İşte Oriental Motor'dan (büyük bir Japon üretici) bir motor tork eğrisi:

http://www.orientalmotor.com/technology/articles/article-speed-torque-curves-for-step-motors.html

Maksimum hızlanma oranını tahmin etmek için torku ve kütle atalet momentini bilmeniz gerekir . Belirli bir yüklemede maksimum hızlanma oranını aşarsanız, motor adımları kaybeder, bu nedenle makul bir güvenlik marjı iyi bir fikirdir.


Böyle ayrıntılı bir cevap için teşekkürler Sphero, aslında kendimi iki büyük şeyle karıştırıyordum, bir rampa yapmak için adımların sıklığını seçmek için bir yol üzerinde çalışacağım!
alexhilton

Biraz edebiyatın var mı?
Carlton Banks

@CarltonBanks Yukarıdaki Oriental Motor bağlantısına göz atın.
Spehro Pefhany

Nessesently neden daha iyi rampa bahsetmiyorum, (hiç değilse, sadece okuyabildiğim kadar seçim seçerseniz) Demek istediğim biri motorun mikro adım olabilir ve rampa değil, fark tork değil o güçlü olmak.
Carlton Banks

Maksimum hızı önemsemiyorsanız, rampa yapmak için bir neden yoktur. Rampa, belirli bir atalet + tork için adımları kaybetmeden daha yüksek bir maksimum hız elde etmenizi sağlar.
Spehro Pefhany

2

Okuduğunuz açıklamanın hızını arttırmaktan , yani adımların sıklığından bahsettiği anlaşılıyor . Her adım için atımlar hala kare şeklindedir.

Bunun nedeni, bir step motorun sadece çok fazla tork üretebilmesidir. Bu maksimum torku aştığımızda, motor adımları kaçırır.

Ayrıca, motorun hızlandırılması, Newton'un ikinci hareket yasası tarafından tork gerektirir : kuvvet, kütle çarpımının hızlanmasına eşittir:

F=ma

Dönen bir sistem için , terimler biraz değişir, ancak çoğunlukla benzerdir: tork, atalet momentleri açısal hızlanma anına eşittir:

τ=Iα

Sonuç olarak, motoru anında hızlandırmak mümkün olmayan sonsuz tork gerektirecektir. Bu nedenle, motorun eksik adımlar olmadan üretebileceği bir şeyle gerekli torku sınırlamak için hızlanmayı, yani hızı "artırın".


1

İki yıl sonra ... Herhangi bir adım motoru için tipik hız ve titreşim / gürültü hakkında bazı ayrıntılar eklemek istedim.

Saniyede bir gibi çok yavaş adım attığında, şaft yeni konuma hareket eder ve bu aşamada stabilize oluncaya kadar üst üste daha sonra aşar. İşlem her yeni adımda tekrarlanır.

Elektrik voltajı / akımı yük için yeterli olmalı ve motor boyutu gerekli torka uygun olarak seçilmelidir.

Motorun hareket etmesi gerekmediğinde, voltaj / akım bu konumu korumak için yaklaşık% 50 ila% 75 oranında azaltılabilir. Sürtünmenin baskın olduğu veya bir tür dişli kullanıldığı durumlarda, motor tamamen enerjilenebilir. Bu, örneğin 12 voltun etkinleştirilmesi gereken rölelere benzer, ancak kontağı sadece 9 volt ile kolayca aktive edin.

Hızı saniyede yaklaşık 20'ye yükseltirken, titreşim / gürültü maksimuma ulaşır. Bu, çoğu mühendisin kaçınmaya çalışacağı bir hızdır.

Hız arttıkça, titreşim / gürültü azalır, tork da düşer. Gürültüye karşı frekansı çizerseniz, şekil genellikle harmonik frekansta bazı yerel maksimumlarla net bir aşağı yön gösterecektir.

Saniyede 100 adımın üzerindeki tipik bir değerin, titreşimin tolere edilebilir kadar düşük olduğunu varsayalım ve torkun 500 hertz'in üzerinde güvenilir çalışma için çok zayıf hale geldiğini varsayalım.

Hızı 100 Hz'den 500 Hz'e yükseltmeden bu frekanslardan herhangi birini kullanarak bir adım motoru çalıştırabilirsiniz. Benzer şekilde, frekansı ne olursa olsun adımları aniden durdurabilirsiniz. Tutma akımı, bu adımda motoru kilitlemek için yeterlidir.

Maksimum frekansı aşmak istediğinizde rampa gereklidir. Yukarıdaki "tipik" sayı göz önüne alındığında, motorunuzun sorunsuz bir şekilde hızlandığında 500 Hz'den 700 Hz'e kadar yeterli torka sahip olduğunu görebilirsiniz. Güvenilir bir işlem için numara, rampayı 400 Hz gibi bir yere başlatmak, sonra 700 Hz'e kadar artmasına izin vermektir. Hedef konuma yaklaşana kadar bu hızda tutun.

Ardından, 700 Hz'den 450 Hz'ye kadar yavaşça yavaşlayın. Hedef konuma hala ulaşılamıyorsa, motoru bu hızda tutun. Ardından 450 Hz'den itibaren durabilirsiniz. Tüm titreşim kaynağının kaybolduğundan emin olmak için motora 0,1 saniye ila 1 saniye maksimum akım / voltajda enerji verin.

Doğrusal rampanın oluşturulması daha kolaydır. Ancak optimum olan "S" şeklidir. Güvenli frekansta başlarsınız, ilk başta yavaşça artarsınız ve maksimum hıza ulaşana kadar hızı katlanarak arttırabilirsiniz.

Yavaşlama zamanı geldiğinde, aynı algoritma uygulanır, hızı yavaşça azaltır ve hız azaltma hızını katlanarak değiştirir, güvenli hıza ulaşıldığında hızı düşürmeyi durdurur, bu da motoru aniden durdurmaya izin verir.

Tüm bunları yapan gerçek kod, bir motorola 68HC05 mikrodenetleyici kullanarak yaklaşık 500 bayt alıyordu (dahili EPROM toplam 8K ve RAM 128 bayt). Montajcıda yazıldı.

Mikro adımlama donanımınız varsa, gürültü ve titreşim ile ilgili tüm sözleri göz ardı edebilirsiniz. Normal maksimum hızı aşmak istiyorsanız, hala "S" şeklinde bir hızlanmaya ihtiyacınız vardır. Ancak hız ne olursa olsun titreşim olmadığından, yavaşlamanın istediğiniz kadar azalmasına izin verebilirsiniz.

Kare dalga sürücüden çıkarılan dersler hala devam ediyor. Bu, hedefe ulaşmanın en verimli yolu için, yavaşlamanın motor torkunun ani durma ve başlatma için yeterli olduğu noktanın hemen altındaki frekansta oturmasını istersiniz.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.