آموزش

چرا موتورهای استپر ارتعاش می‌کنند و چه راهکارهایی برای جلوگیری یا کاهش ارتعاشات وجود دارد؟

با هر گام جداگانه که یک موتور استپر انجام می‌دهد، اینرسی سیستم باعث می‌شود که موتور کمی از زاویه پله مورد نظر فراتر رود (یا کمتر شود). سپس موتور به طور نوسانی حرکت می‌کند یا “صدا می‌دهد” تا در نهایت در موقعیت فرمان قرار گیرد. اگر فرکانس این نوسانات گام به گام، در فرکانس طبیعی موتور یا نزدیک به آن باشد، زمان تثبیت موتور افزایش می‌یابد و ارتعاشات و صدایی قابل شنیدن ممکن است رخ دهد. این موضوع به عنوان رزونانس شناخته می‌شود و اگر شدید شود، ممکن است باعث از دست رفتن گام‌های موتور یا حتی متوقف شدن آن شود.

همه اجسام دارای یک فرکانس طبیعی یا رزونانسی (تشدید) هستند که در در غیاب نیروی میرایی به ارتعاش در می آید. برای یک سیستم جرمی فنری کلاسیک، فرکانس تشدید تابعی از ثابت فنر و جرم است.

برای یک سیستم استپر موتور، فرکانس رزونانسی تابعی از ثابت گشتاور موتور و اینرسی سیستم است. (توجه کنید که فرکانس رزونانسی موتور تابعی از اینرسی روتور است، اما در سیستم‌های استپر موتور، اینرسی ترکیب موتور و بار مهم است.)

چندین روش برای کاهش رزونانس در یک سیستم استپر موتور وجود دارد، که ساده‌ترین روش معمولاً تغییر اینرسی سیستم است. کاربر می‌تواند این کار را به دو روش انجام دهد – با اضافه کردن یک دمپر (مهارکننده) مکانیکی بین موتور و بار یا با اضافه کردن یک گیربکس به سیستم.

دمپر‌های مکانیکی برای استپر موتورها از حلقه‌های الاستومری ساده که انرژی ارتعاش را جذب و از بین می‌برند، تا دمپرهای جرمی تنظیم شده، که طراحی شده‌اند تا با فرکانس طبیعی سیستم هم‌خوانی داشته باشند و با آن مقابله کنند، متفاوت هستند.

اضافه کردن یک دمپر بین موتور و بار می‌تواند ارتعاشات را به طرز قابل توجهی کاهش داده و زمان تثبیت موتور را بهبود ببخشد.

اضافه کردن یک گیربکس دو مزیت فراهم می‌کند. ابتدا اینرسی کل سیستم را با کاهش اینرسی بار کاهش می دهد. (به خاطر داشته باشید که وقتی یک گیربکس استفاده می‌شود، اینرسی بار بر مجذور نسبت گیربکس تقسیم می‌شود). و وقتی نیرو از موتور از طریق یک گیربکس منتقل می‌شود، موتور برای سرعت خروجی مشخص به بار، باید با سرعت بیشتری چرخش کند، بنابراین احتمال اینکه موتور در فرکانس طبیعی خود یا در نزدیکی آن عمل کند، کمتر است.

روش کنترل درایو استپر نیز، می‌تواند مقدار ارتعاشاتی که موتور تجربه می‌کند را تحت تأثیر قرار دهد. به عنوان مثال، کارکردن موتور با کنترل میکرواستپ ، واریانس گشتاور کمتری را در هر مرحله به ارمغان می‌آورد، زیرا ایجاد و کاهش جریان در سیم‌پیچ‌ها تدریجی‌تر است. هر چند که با کنترل میکرواستپ نیز ممکن است خطا دقت (عبور بیش از حد یا کمتر از حد) رخ دهد، اما این خطا کمتر از عملکرد گام کامل خواهد بود، بنابراین زمان تثبیت و ارتعاشات کمتر خواهند بود.

استفاده از میکرواستپ باعث کاهش تغییرات گشتاور با هر گام موتور می‌شود که ارتعاشات را کاهش می‌دهد.

استپر موتورهای پنج فاز نیز زاویه گام کوچکتری نسبت به موتورهای دو فاز معمولی دارند. همانند میکرواستپ، زاویه گام کوچکتر به این معنی است که برای هر گام نیاز به جریان کمتری است، بنابراین هرگونه ارتعاشی که رخ می‌دهد شدت کمتری دارد. و با فازهای بیشتر (پنج فاز در مقابل دو فاز) که به گشتاور خروجی کمک می کنند، موتور موج گشتاور کمتری را تجربه می کند و به نوبه خود ارتعاشات کمتری را تجربه می کند.

استپر موتورهای پنج فاز موج گشتاور بسیار کمتری را – و به تبع آن، ارتعاشات کمتری – نسبت به طرح‌های دو فاز تجربه می‌کنند.

از نظر تولید، تمایل استپر موتور به ارتعاش قابل کاهش است که می‌توان با تغییر اینرسی روتور (از طریق تغییرات مواد یا طراحی) و با تغییر اندازه شکاف هوا بین موتور و استاتور، که به تبع آن، سفتی گشتاور موتور را تغییر می‌دهد، کاهش داد. تولیدکنندگان همچنین درایورهای استپر موتوری را ارائه می‌دهند که جریان در سیم‌پیچ‌های موتور را نظارت و به طور دقیق کنترل می‌کنند تا عملکرد روان، حداقل کردن ارتعاشات و جلوگیری از رزونانس را فراهم کنند.

دیدگاهتان را بنویسید

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