સ્ટેપર મોટર નિયંત્રણ

ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ વિદ્યુત ઉર્જાને યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે, અને સ્ટેપર મોટર્સ માટે, તેઓ વિદ્યુત આવેગની ઊર્જાને રોટરની રોટરી હિલચાલમાં રૂપાંતરિત કરે છે. દરેક પલ્સની ક્રિયા દ્વારા પેદા થતી ગતિ ઉચ્ચ ચોકસાઇ સાથે શરૂ કરવામાં આવે છે અને પુનરાવર્તિત થાય છે, જે ચોક્કસ સ્થિતિની જરૂર હોય તેવા ઉપકરણો માટે બોલ મોટર્સને કાર્યક્ષમ ડ્રાઇવ બનાવે છે.

કાયમી ચુંબક સ્ટેપર મોટર્સમાં આનો સમાવેશ થાય છે: કાયમી મેગ્નેટ રોટર, સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સ અને મેગ્નેટિક કોર. બતાવ્યા પ્રમાણે ઊર્જા કોઇલ ચુંબકીય ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવો બનાવે છે. સ્ટેટરનું ફરતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર રોટરને દરેક સમયે તેની સાથે સંરેખિત કરવા દબાણ કરે છે. રોટરને ફેરવવા માટે સ્ટેટર કોઇલની શ્રેણી ઉત્તેજનાને નિયંત્રિત કરીને આ ફરતા ચુંબકીય ક્ષેત્રને ટ્યુન કરી શકાય છે.

આકૃતિ બે-તબક્કાની મોટર માટે લાક્ષણિક ઉત્તેજના પદ્ધતિનો આકૃતિ દર્શાવે છે. તબક્કા Aમાં બે સ્ટેટર કોઇલ ઉર્જાયુક્ત થાય છે અને આના કારણે રોટર આકર્ષાય છે અને લૉક થાય છે કારણ કે વિરોધી ચુંબકીય ધ્રુવો એકબીજાને આકર્ષે છે.જ્યારે તબક્કા A ના વિન્ડિંગ્સ બંધ કરવામાં આવે છે, તબક્કા B ના વિન્ડિંગ્સ ચાલુ થાય છે, રોટર ઘડિયાળની દિશામાં ફરે છે (અંગ્રેજી CW — ઘડિયાળની દિશામાં, CCW — કાઉન્ટરક્લોકવાઇઝ) 90 °.

પછી તબક્કો B બંધ થાય છે અને તબક્કો A ચાલુ થાય છે, પરંતુ ધ્રુવો હવે શરૂઆતમાં જે હતા તેનાથી વિરુદ્ધ છે. આ આગામી 90 ° વળાંક તરફ દોરી જાય છે. તબક્કો A પછી સ્વિચ કરવામાં આવે છે, તબક્કો B રિવર્સ પોલેરિટી સાથે ચાલુ થાય છે. આ પગલાંઓનું પુનરાવર્તન કરવાથી રોટરને 90° ઇન્ક્રીમેન્ટમાં ઘડિયાળની દિશામાં ફેરવવામાં આવશે.

આકૃતિમાં બતાવેલ સ્ટેપવાઇઝ કંટ્રોલને સિંગલ-ફેઝ કંટ્રોલ કહેવામાં આવે છે. સ્ટેપિંગ કંટ્રોલની વધુ સ્વીકાર્ય રીત એ બે-તબક્કાનું સક્રિય નિયંત્રણ છે, જ્યાં મોટરના બંને તબક્કા હંમેશા ચાલુ હોય છે, પરંતુ આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે તેમાંથી એકની ધ્રુવીયતા બદલાય છે.

આ નિયંત્રણ સ્ટેપર મોટરના રોટરને ખસેડવાનું કારણ બને છે જેથી તે ચુંબકીય સર્કિટ પ્રોટ્રુઝન વચ્ચે રચાયેલા ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવોના કેન્દ્રમાં દરેક પગલા સાથે સંરેખિત થાય. કારણ કે બંને તબક્કા હંમેશા ચાલુ હોય છે, આ નિયંત્રણ પદ્ધતિ એક સક્રિય તબક્કા સાથે નિયંત્રણ કરતાં 41.4% વધુ ટોર્ક પ્રદાન કરે છે, પરંતુ તેને બમણી વિદ્યુત શક્તિની જરૂર પડે છે.

અડધું પગલું

સ્ટેપર મોટર "સેમી-સ્ટેપ્ડ" પણ હોઈ શકે છે, પછી તબક્કાના સંક્રમણ દરમિયાન ટ્રિપિંગ સ્ટેજ ઉમેરવામાં આવે છે. આ પિચ એંગલને અડધા ભાગમાં કાપી નાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, 90 ° ને બદલે, એક સ્ટેપર મોટર દરેક «અર્ધ સ્ટેપ» પર 45 ° પરિભ્રમણ કરી શકે છે, જેમ કે આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે.

પરંતુ હાફ સ્ટેપ મોડ બે સક્રિય તબક્કાઓ સાથેના સ્ટેપ કંટ્રોલની તુલનામાં 15-30% નું ટોર્ક લોસ રજૂ કરે છે, કારણ કે અડધા સ્ટેપ દરમિયાન વિન્ડિંગ્સમાંથી એક નિષ્ક્રિય હોય છે અને આ આખરે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફોર્સનું નુકસાન તરફ દોરી જાય છે, જે તેના પર કાર્ય કરે છે. રોટર, એટલે કે નેટ ટોર્ક નુકશાન.

બાયપોલર કોઇલ

બે-તબક્કાનું પગલું નિયંત્રણ બે-પોલ સ્ટેટર વિન્ડિંગની હાજરીને ધારે છે. દરેક તબક્કાની પોતાની કોઇલ હોય છે, અને જ્યારે કોઇલ દ્વારા વિદ્યુતપ્રવાહ પલટાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ધ્રુવીયતા પણ બદલાય છે. પ્રારંભિક તબક્કો લાક્ષણિક છે બે તબક્કાનો ડ્રાઈવર આકૃતિમાં બતાવેલ છે. નિયંત્રણ યોજના કોષ્ટકમાં બતાવવામાં આવી છે. તે જોઈ શકાય છે કે કોઇલ દ્વારા વર્તમાનની દિશા બદલીને તબક્કાવાર ચુંબકીય ધ્રુવીયતાને કેવી રીતે બદલી શકાય છે.

સિંગલ પોલ કોઇલ

કોઇલનો અન્ય એક લાક્ષણિક પ્રકાર એ યુનિપોલર કોઇલ છે.અહીં કોઇલને બે ભાગમાં વિભાજીત કરવામાં આવે છે અને જ્યારે કોઇલનો એક ભાગ ઉર્જાવાન થાય છે, ત્યારે ઉત્તર ધ્રુવ બને છે, જ્યારે બીજો ભાગ સક્રિય થાય છે, ત્યારે દક્ષિણ ધ્રુવ બને છે. આ દ્રાવણને યુનિપોલર કોઇલ કહેવામાં આવે છે કારણ કે વર્તમાન માટે જવાબદાર વિદ્યુત ધ્રુવીયતા ક્યારેય બદલાતી નથી. નિયંત્રણ તબક્કાઓ આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યા છે.

આ ડિઝાઇન સરળ ઇલેક્ટ્રોનિક બ્લોકનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. જો કે, દ્વિધ્રુવી કોઇલની સરખામણીમાં અહીં લગભગ 30% ટોર્ક નષ્ટ થાય છે કારણ કે કોઇલમાં દ્વિધ્રુવી કોઇલ તરીકે અડધા વાયર હોય છે.

અન્ય નમેલા ખૂણા

નાના પિચ એંગલ મેળવવા માટે, રોટર અને સ્ટેટર બંને પર મોટી સંખ્યામાં ધ્રુવો હોવા જરૂરી છે. 7.5° રોટરમાં 12 ધ્રુવ જોડી હોય છે અને સ્ટેટર મેગ્નેટિક કોરમાં 12 પ્રોટ્રુઝન હોય છે. બે બોબીન કાન અને બે કોઇલ.

આ 7.5° ના દરેક પગલા માટે 48 ધ્રુવો આપે છે. આકૃતિમાં તમે વિભાગમાં 4-ધ્રુવ લુગ્સ જોઈ શકો છો. અલબત્ત, મોટા વિસ્થાપનને પ્રાપ્ત કરવા માટેના પગલાંને જોડવાનું શક્ય છે, ઉદાહરણ તરીકે 7.5°ના છ પગલાઓ 45°ના રોટર પરિભ્રમણમાં પરિણમશે.

ચોકસાઈ

સ્ટેપર મોટર્સની ચોકસાઈ 6-7% પ્રતિ પગલું છે (સંચય વિના). 7.5° પગથિયાંવાળી સ્ટેપર મોટર હંમેશા સૈદ્ધાંતિક રીતે અનુમાનિત સ્થિતિના 0.5°ની અંદર હશે, પછી ભલેને કેટલાં પગલાં લેવામાં આવ્યા હોય. ભૂલ સંચિત થશે નહીં કારણ કે યાંત્રિક રીતે દરેક 360 ° પગલું દ્વારા પુનરાવર્તિત થાય છે. કોઈ ભાર વિના, સ્ટેટર અને રોટર ધ્રુવોની ભૌતિક સ્થિતિ એકબીજાને સંબંધિત દરેક સમયે સમાન રહેશે.

પડઘો

સ્ટેપર મોટર્સની પોતાની રેઝોનન્ટ ફ્રીક્વન્સી હોય છે કારણ કે તે સિસ્ટમની જેમ સ્પ્રિંગ વેઇટ હોય છે. જ્યારે લય મોટરની કુદરતી રેઝોનન્સ આવર્તન સમાન હોય છે, ત્યારે મોટર દ્વારા ઉત્પન્ન થતો અવાજ સાંભળી શકાય છે અને કંપન એમ્પ્લીફાય થાય છે.

રેઝોનન્સ પોઈન્ટ મોટર એપ્લીકેશન, તેના લોડ પર આધાર રાખે છે, પરંતુ સામાન્ય રીતે રેઝોનન્સ ફ્રીક્વન્સી 70 થી 120 સ્ટેપ્સ પ્રતિ સેકન્ડ સુધીની હોય છે. સૌથી ખરાબ કિસ્સામાં, જો તે રેઝોનન્સમાં જાય તો મોટર નિયંત્રણની ચોકસાઈ ગુમાવશે.

સિસ્ટમ રેઝોનન્સ સમસ્યાઓ ટાળવાનો એક સરળ રસ્તો એ છે કે રેઝોનન્સ પોઈન્ટથી દૂર લયને બદલવી. અર્ધ- અથવા માઇક્રો-સ્ટેપ મોડમાં, રેઝોનન્સ સમસ્યા ઓછી થાય છે કારણ કે ઝડપ વધે તેમ રેઝોનન્સ પોઈન્ટ છોડી દેવામાં આવે છે.

ટોર્ક

સ્ટેપર મોટરનો ટોર્ક એનું કાર્ય છે: સ્ટેપ સ્પીડ, સ્ટેટર વિન્ડિંગ કરંટ, મોટરનો પ્રકાર. ચોક્કસ સ્ટેપર મોટરની શક્તિ પણ આ ત્રણ પરિબળો સાથે સંબંધિત છે.સ્ટેપર મોટરનો ટોર્ક એ ઘર્ષણયુક્ત ટોર્ક અને જડતા ટોર્કનો સરવાળો છે.

ગ્રામ દીઠ સેન્ટીમીટરમાં ઘર્ષણયુક્ત ટોર્ક એ 1 સે.મી. લાંબા લિવર હાથ વડે ચોક્કસ સંખ્યાના ગ્રામ વજનના ભારને ખસેડવા માટે જરૂરી બળ છે. એ નોંધવું અગત્યનું છે કે જેમ જેમ મોટરની સ્ટેપ સ્પીડ વધે છે તેમ તેમ મોટરમાં પાછળનો ઇએમએફ વધે છે. , એટલે કે, મોટર દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ વોલ્ટેજ વધે છે. આ સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સમાં વર્તમાનને મર્યાદિત કરે છે અને ટોર્ક ઘટાડે છે.