آموزش

چرا جریان RMS در کاربرد‌های استپر موتور اهمیت دارد؟

بیشتر کاربرد‌های استپر موتور با دقت بالا – به ویژه آنهایی که در حوزه اتوماسیون و کنترل حرکت فعالیت می‌کنند – از یک روش کنترل به نام میکرواستپینگ استفاده می‌کنند. در این روش موج جریانی با فرم موج سینوسی (یا تقریباً سینوسی)، به جای موج مربعی ، جریانی که با کنترل گام تولید می‌شود، ایجاد می‌کند.

میزان جریان یک موتور استپر به میزان قدرت و توان و در نتیجه حرارتی که سیم‌پیچ‌های موتور می‌توانند تحمل کنند، بستگی دارد. توان به طور مستقیم با مقاومت و مربع جریان مرتبط است، بنابراین جریان برای گرمایش موتور حائز اهمیت است. (در نظر داشته باشید که مقاومت یکی از ویژگی‌های سیم‌پیچ‌های موتور است که برای یک موتور معین ثابت می‌ماند.)

برای اندازه‌گیری میزان گرمایش درون موتور، از توان متوسط و بنابراین میانگین ، که در طول زمان به موتور تحویل داده می‌شود، استفاده می‌کنیم. اما به دلیل اینکه فرم موج سینوسی کنترل میکرواستپینگ به این معنی است که جریان به طور مداوم در طول زمان تغییر می‌کند و جهت خود را معکوس می‌کند (از مثبت به منفی) – تقریباً مانند فرم موج جریان AC – باید از میانگین متغیر زمانی جریان استفاده کنیم، که مقدار جریان میانگین مربعی (Root Mean Square یا RMS) است.

میکرواستپینگ یک شکل موج سینوسی تولید می‌کند که مشابه شکل موج جریان AC است.

مقدار RMS یک شکل موج جریان AC نمایانگر مقدار جریان DC است، که برای تولید همان میزان گرمایش هنگام عبور از مقاومت یکسان لازم است.

ریشه میانگین مربعی یک روش آماری برای یافتن میانگین یا میانگین یک مجموعه از مقادیر است. برای یافتن ریشه میانگین مربعی، ابتدا هر مقدار را توان دو کرده و جمع مقادیر را محاسبه می‌کنیم. سپس مجموع را بر تعداد مقادیر تقسیم می‌کنیم. این کار به ما میانگین را می‌دهد. در نهایت، جذر میانگین را محاسبه کرده و نتیجه مقدار RMS است.

با نگاهی به مثلث تشکیل شده در موقعیت 7 و با استفاده از قضیه فیثاغورث، می توانید رابطه بین پیک و جریان RMS را استخراج کنید:

دو نوع اساسی از درایوهای استپر وجود دارد: درایوهای L/R که ولتاژ ثابتی به موتور تامین می‌کنند و درایوهای چاپر که جریان ثابتی به موتور تامین می‌کنند. در سرعت‌های بالا، درایوهای L/R یا ولتاژ ثابت، به دلیل ثابت زمانی سیم پیچ‌های موتور، در ارائه جریان کافی برای موتور برای رسیدن به گشتاور نامی مشکل دارند. این موضوع باعث محدود شدن استفاده از درایوهای L/R به‌طور اصلی در برنامه‌های با سرعت کم می‌شود.

این همان دلیلی است که بسیاری از برنامه‌های استپر موتور از درایوهای چاپر و کنترل میکرواستپینگ استفاده می‌کنند. درایو چاپر به سرعت ولتاژ را روشن و خاموش می‌کند (روشی که به آن “چاپر” می‌گویند) تا مقدار جریان به موتور کنترل شود. در ابتدای هر مرحله موتور، ولتاژ بسیار بالایی (معمولاً هشت برابر ولتاژ نامی موتور) به سیم‌پیچ‌ها اعمال می‌شود، که باعث افزایش سریع جریان و رسیدن به سطح بالاتری می‌شود. فرکانس چاپر توسط مدولاسیون عرض پالس کنترل می‌شود، به طوری که یک مقدار RMS ثابت جریان به موتور بدون توجه به ولتاژ تامین می‌شود.

برای جلوگیری از فراتر رفتن از قابلیت پیک جریان استپر موتور و جلوگیری از آسیب احتمالی به موتور، مهم است به این نکته توجه کنید که میزان جریان موتور به عنوان قله یا RMS داده شده و نوع درایو (L/R یا چاپر) استفاده شده است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *