تُعد محركات السائر خيارًا مثاليًا للعديد من تطبيقات التحكم في الحركة والموضع. فهي متوفرة بمجموعة واسعة من الأحجام ومعدلات عزم الدوران، وهي أقل تكلفة بكثير من محركات السيرفو عالية الجودة. لذا، دعونا نتحدث عن طرق رفع أداء محركات السائر إلى مستوى محركات السيرفو من خلال إضافة أجهزة تغذية راجعة. لا تُعدّ محركات السائر المجهزة بأجهزة تغذية راجعة بديلاً كاملاً لمحركات السيرفو، ولكنها تُوفر بديلاً موثوقًا به للعديد من التطبيقات العملية. تُحسّن حلول تصميم الحركة هذه أداء الآلات دون تكلفة باهظة.

فوائد ومضار محرك السائر التي يجب معالجتها

المحركات الخطوية هي محركات كهربائية تعمل بالتيار المستمر بدون فرش، تتحرك بخطوات منفصلة بدلاً من الحركة الدورانية المستمرة. تُدار هذه الحركات الخطوية عن طريق تحولات المجال المغناطيسي بواسطة مجموعات من الملفات الكهرومغناطيسية في الجزء الثابت. يعتمد تشغيل المحرك الخطوي على:وحدة التحكمجهاز إلكتروني يُغذي ملفات الجزء الثابت للمحرك بالتيار الكهربائي بتسلسل يُحرك الحركات المتدرجة. لقدرات وحدة التحكم تأثير كبير على أداء المحرك.

تتوفر عدة أنواع من محركات السائر، لكن الأنواع الأكثر شيوعًا تتميز بدقة عالية (200 خطوة في الدورة أو أكثر)، بالإضافة إلى عزم دوران منخفض جيد، وبنية متينة، وعمر خدمة طويل، وتكلفة منخفضة نسبيًا. ومع ذلك، لها بعض القيود. ينخفض ​​عزم الدوران عند سرعات دوران أعلى، وقد تتعرض محركات السائر (مع وحدات تحكم بسيطة) للرنين - اهتزازات عالية التردد. العيب الأكبر هو أنه حتى في تطبيقات تحديد المواقع، تعمل أنظمة محركات السائر الأساسية بنظام تحكم مفتوح الحلقة.

تستجيب محركات السائر لتعليمات وحدة التحكم بتحريك عدد معين من الخطوات، لكنها لا تُرسل أي تغذية راجعة إلى وحدة التحكم بشأن اكتمال هذه الحركة. لذا، إذا لم يُكمل المحرك حركات الخطوات المطلوبة، فقد ينشأ تباين متزايد بين ما تُرسله وحدة التحكم.يفترضكموضع دوران عمود المحرك وحقيقيموضع العمود (وأي أحمال متصلة أو آليات تشغيل). تحدث هذه الاختلالات عندما يكون عزم دوران المحرك غير كافٍ للتغلب على المقاومة الميكانيكية... وفي الواقع، يمكن أن تُصبح هذه الاختلالات مشكلة كبيرة عند دورات المحرك العالية، لأن ذلك هو الوقت الذي تكون فيه قدرات عزم دوران المحرك محدودة. لهذا السبب، غالبًا ما يُبالغ مهندسو التصميم في مواصفات محركات السائر - لتجنب الخطوات المفقودة، حتى لو أدى ذلك إلى اختيار محركات سائر كبيرة وثقيلة الوزن بشكل مفرط لجميع أنماط الحركة باستثناء أنماط الحركة الأكثر تطلبًا.

من العيوب الأخرى أنه عند توقف محرك السائر التقليدي، يجب أن يتدفق تيار عبر ملفات المحرك لتثبيت عمود المحرك في مكانه. هذا يستهلك طاقة كهربائية ويرفع درجة حرارة ملفات المحرك والمكونات الفرعية المحيطة به.

ردود الفعل على أنظمة المحركات المتدرجة لتحديد المواقع بشكل موثوق

إضافة مُرمِّزات إلى نظام محرك متدرج للحصول على تغذية راجعة لموضع العمود تُغلق حلقة التحكم بشكل أساسي. إضافة هذه الأجهزة تزيد من التكلفة الإجمالية للنظام، ولكن ليس بقدر التحويل إلى محرك سيرفو.

أحد الأساليب لإضافة تعليقات المشفر هو العمل فيالتحرك والتحققالوضع. في هذه الحالة، يُضاف مُشفِّر تزايدي بسيط إلى عمود ذيل المحرك الخطوي. وعندما تُصدر وحدة التحكم أوامرَ خطوة إلى المحرك، يُتحقق المُشفِّر باستمرار من حدوث الحركات المطلوبة. إذا لم يُكمل المحرك العدد المطلوب من الخطوات، يُمكن لوحدة التحكم طلب المزيد من الخطوات حتى يصل المحرك إلى الوضع المطلوب. كما تزيد وحدات التحكم الأكثر تطورًا تيار الطور في المحرك لزيادة عزم الدوران اللازم لإجراء هذه الخطوات الإضافية.

عادةً ما يكون لدى أجهزة التشفير المستخدمة في مثل هذه الإعدادات للتحريك والتحقق دقة مضاعفة لـ 200 موضع لكل دورة.

لاحظ أن الإعدادات التي تستخدم أوضاع النقل والتحقق قد تستفيد أيضًا من تضمين محركات كبيرة الحجم، ولكن ليس كبيرة الحجم إلى الدرجة المطلوبة بواسطة أنظمة الحلقة المفتوحة البسيطة.

لاحظ أيضًا أن هذا الوضع يمكنه مساعدة وحدات التحكم الذكية في ضبط التيارات الثابتة في المحرك لتحسين الكفاءة بشكل طفيف أثناء التوقف ... على الرغم من أن استهلاك الطاقة الإجمالي لا يزال يميل إلى الارتفاع.

التحكم في المحرك المتدرج ذي الحلقة المغلقة باستخدام المشفرات المطلقة

خيار آخر أكثر تطورًا لتطبيقات التحكم في المواضع الحرجة هو التحكم الكامل في الحلقة المغلقة باستخدام مُرمِّزات مطلقة متعددة الدورات. تُثبَّت المُرمِّزات المستخدمة هنا على عمود ذيل محرك السائر لمراقبة:

1. الموضع الزاوي للمحرك المتدرج بالإضافة إلى
2. عدد الدورات الكاملة للمحرك المتدرج.

في هذا التكوين، يُتحكّم في محرك السائر كمحرك تيار مستمر بدون فرش عالي الأقطاب (BLDC)... ويُزوّد ​​المُشفّر وحدة التحكّم بتغذية راجعة مستمرة للموضع. ثم يُصمّم تيار التثبيت المُغذّى للمحرك بدقة وفقًا للكمية المطلوبة للحفاظ على الموضع ضمن تفاوت موضع مُحدّد. يُعدّ محرك السائر، الذي يُتحكّم فيه كمحرك سيرفو بدون فرش، موفّرًا للطاقة وأقل تكلفة من محرك سيرفو BLDC حقيقي. فلماذا لا نستخدم محركات السائر منخفضة التكلفة لجميع تطبيقات سيرفو BLDC؟

حسنًا، للمحركات الخطوية المستخدمة في أنظمة سيرفو الحلقة المغلقة قيود فيزيائية لا توجد في محركات سيرفو BLDC الحقيقية. وبشكل أكثر تحديدًا، تعمل المحركات الخطوية التي تعمل بهذه الطريقة كمحركات بدون فرش ذات 50 قطبًا، لذا لا يمكنها تحقيق سرعات الدوران في الدقيقة التي يمكن تحقيقها باستخدام محركات السيرفو. بالإضافة إلى ذلك، تتميز دوارات المحركات الخطوية بقصور ذاتي أعلى من دوارات محركات سيرفو BLDC الحقيقية ذات القدرة المكافئة، لذا لا يمكنها تحقيق نفس التسارع.

عند استخدام محرك متدرج في وضع bldc، يقوم المبرمج بأداء مهمة حيويةالتبديلدورها هو تحديد موضع دوران عمود المحرك بدقة... مما يُمكّن وحدة التحكم من تشغيل مجموعة مناسبة من مغناطيسات الجزء الثابت الكهربائية للدوران المستمر حسب الحاجة. بالإضافة إلى ذلك، تُساعد مُرمِّزات الدقة المطلقة وحدات التحكم الدقيقة المتقدمة في ضبط تيار الطور بدقة لتقليل الرنين (الاهتزاز) الذي يحدث في أنظمة محركات السائر البسيطة.