มอเตอร์สเต็ปเปอร์ลดความเร็วได้อย่างไร?

ในฐานะตัวกระตุ้นมอเตอร์สเต็ปเปอร์เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์หลักของเมคคาทรอนิกส์ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบควบคุมอัตโนมัติต่างๆ ด้วยการพัฒนาของไมโครอิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีการผลิตที่แม่นยำ ความต้องการสเต็ปเปอร์มอเตอร์จึงเพิ่มขึ้นทุกวัน และสเต็ปเปอร์มอเตอร์และกลไกส่งกำลังแบบเฟืองท้ายก็ถูกนำมารวมไว้ในกล่องเกียร์ทดรอบ แต่ยังมีการใช้งานที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ในปัจจุบัน ทุกวันนี้ ทุกคนต่างก็เข้าใจกลไกส่งกำลังแบบเฟืองท้ายประเภทนี้มากขึ้น

 

มอเตอร์สเต็ปเปอร์ลดความเร็วได้อย่างไร?

มอเตอร์สเต็ปเปอร์เป็นมอเตอร์ขับเคลื่อนที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย มักใช้ร่วมกับอุปกรณ์ลดความเร็วเพื่อให้ได้ผลการส่งกำลังที่เหมาะสม และมอเตอร์สเต็ปเปอร์เป็นอุปกรณ์และวิธีการลดความเร็วที่ใช้กันทั่วไป เช่น กล่องเกียร์ลดความเร็ว ตัวเข้ารหัส ตัวควบคุม สัญญาณพัลส์ เป็นต้น

 

การลดความเร็วสัญญาณพัลส์:ความเร็วรอบของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณพัลส์อินพุต ในทางทฤษฎี เมื่อให้พัลส์แก่ไดรเวอร์ มอเตอร์สเต็ปเปอร์จะหมุนมุมสเต็ป (มุมสเต็ปแบบแบ่งย่อย) ในทางปฏิบัติ หากสัญญาณพัลส์เปลี่ยนแปลงเร็วเกินไป มอเตอร์สเต็ปเปอร์จะได้รับผลกระทบจากการหน่วงภายในของศักย์ไฟฟ้าย้อนกลับ การตอบสนองทางแม่เหล็กระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์จะไม่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งจะนำไปสู่การบล็อกและสูญเสียสเต็ป

 

การลดความเร็วของกระปุกเกียร์:มอเตอร์สเต็ปเปอร์ที่ติดตั้งชุดเกียร์ทดรอบเข้าด้วยกัน สเต็ปเปอร์มอเตอร์มีความเร็วสูงและแรงบิดต่ำ เชื่อมต่อกับชุดเกียร์ทดรอบ ชุดเกียร์ทดรอบภายในชุดเกียร์จะเชื่อมต่อกันด้วยอัตราทดรอบ สเต็ปเปอร์มอเตอร์มีความเร็วสูงขึ้น และเพิ่มแรงบิดของชุดเกียร์เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการส่งกำลังที่ดีที่สุด ประสิทธิภาพการลดเกียร์ขึ้นอยู่กับอัตราทดรอบของชุดเกียร์ ยิ่งอัตราทดรอบสูง ความเร็วรอบก็จะยิ่งต่ำลง และในทางกลับกัน

 

ความเร็วการควบคุมเลขชี้กำลังของเส้นโค้ง:เส้นโค้งเลขชี้กำลัง ในการเขียนโปรแกรมซอฟต์แวร์ ค่าคงที่เวลาที่คำนวณได้ครั้งแรกจะถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำคอมพิวเตอร์ ชี้ไปที่การเลือกเมื่อทำงาน โดยทั่วไปแล้ว เวลาเร่งความเร็วและลดความเร็วของสเต็ปเปอร์มอเตอร์จะเสร็จสิ้นภายใน 300 มิลลิวินาทีหรือมากกว่า หากใช้เวลาเร่งความเร็วและลดความเร็วที่สั้นเกินไป สำหรับสเต็ปเปอร์มอเตอร์ส่วนใหญ่ จะทำให้การหมุนด้วยความเร็วสูงของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ทำได้ยาก

 

การลดความเร็วการควบคุมตัวเข้ารหัส:การควบคุมแบบ PID เป็นวิธีการควบคุมที่ง่ายและใช้งานได้จริง ซึ่งในไดรฟ์ของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ได้รับการนำไปใช้อย่างกว้างขวาง โดยอาศัยค่า r(t) และค่าเอาต์พุตจริง c(t) ที่กำหนด เพื่อสร้างค่าเบี่ยงเบนควบคุม e(t) ซึ่งเป็นค่าเบี่ยงเบนของสัดส่วน อินทิกรัล และดิฟเฟอเรนเชียล ผ่านการรวมเชิงเส้นของปริมาณควบคุมและการควบคุมวัตถุควบคุม บทความนี้ใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งแบบรวมในมอเตอร์สเต็ปเปอร์ไฮบริดสองเฟส และออกแบบตัวควบคุมความเร็วแบบ PI ที่ปรับค่าได้อัตโนมัติโดยใช้ตัวตรวจจับตำแหน่งและการควบคุมเวกเตอร์ ซึ่งให้ลักษณะชั่วคราวที่น่าพอใจภายใต้สภาวะการทำงานที่แปรผัน จากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ ระบบควบคุม PID ของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ได้รับการออกแบบ และใช้อัลกอริทึมควบคุม PID เพื่อหาปริมาณควบคุมเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของมอเตอร์ไปยังตำแหน่งที่กำหนด สุดท้ายนี้ ได้รับการยืนยันโดยการจำลองว่าตัวควบคุมมีคุณสมบัติการตอบสนองแบบไดนามิกที่ดี ตัวควบคุม PID มีข้อดีคือโครงสร้างที่เรียบง่าย ความทนทานสูง และความน่าเชื่อถือสูง แต่ไม่สามารถจัดการกับข้อมูลที่ไม่แน่นอนในระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ

 

มอเตอร์สเต็ปเปอร์สามารถจับคู่กับตัวลดรอบแบบไหนได้บ้าง? ในการเลือกมอเตอร์สเต็ปเปอร์และชุดเกียร์ จำเป็นต้องคำนึงถึงปัจจัยเหล่านี้ และสามารถเลือกชุดเกียร์แบบใดให้ใช้งานร่วมกันได้บ้าง?

 

1. เหตุผลที่ใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบมีตัวลดรอบ

 

มอเตอร์สเต็ปเปอร์จะสลับความถี่ของกระแสเฟสสเตเตอร์ เช่น การเปลี่ยนพัลส์อินพุตของวงจรขับมอเตอร์สเต็ปเปอร์ เพื่อให้มอเตอร์ทำงานด้วยความเร็วต่ำ เมื่อมอเตอร์สเต็ปเปอร์ความเร็วต่ำรอคำสั่งสเต็ปเปอร์ โรเตอร์จะหยุดทำงาน ขณะสเต็ปเปอร์ความเร็วต่ำ ความผันผวนของความเร็วจะสูงมาก ในกรณีนี้ เช่น การเปลี่ยนไปใช้ความเร็วสูง ก็สามารถแก้ปัญหาความผันผวนของความเร็วได้ แต่แรงบิดจะไม่เพียงพอ กล่าวคือ ความเร็วต่ำจะผันผวนของแรงบิด และความเร็วสูงจะมีแรงบิดไม่เพียงพอ จึงจำเป็นต้องใช้ตัวลดความเร็ว

 

2.มอเตอร์สเต็ปเปอร์มักจะมีตัวลดอะไร

 

กระปุกเกียร์เป็นอุปกรณ์ขับเคลื่อนแบบเฟืองตัวหนอน กระปุกเกียร์แบบเฟืองตัวหนอน ซึ่งบรรจุอยู่ในตัวเรือนแข็ง มักใช้เป็นตัวลดกำลังระหว่างตัวขับเคลื่อนหลักและเครื่องจักรทำงาน โดยจะอยู่ระหว่างตัวขับเคลื่อนหลักและเครื่องจักรทำงานหรือตัวกระตุ้นเพื่อให้เหมาะสมกับการส่งกำลังและความเร็ว กระปุกเกียร์มีช่วงการทำงานที่กว้าง สามารถแบ่งตามประเภทของระบบส่งกำลังได้เป็นกระปุกเกียร์ กระปุกเกียร์แบบตัวหนอน และกระปุกเกียร์แบบดาวเคราะห์ กระปุกเกียร์แบบดาวเคราะห์สามารถแบ่งตามจำนวนขั้นตอนการส่งกำลังได้เป็นกระปุกเกียร์แบบขั้นตอนเดียวและแบบหลายขั้นตอน กระปุกเกียร์แบบทรงกระบอก กระปุกเกียร์แบบเอียง และกระปุกเกียร์แบบทรงกระบอกเอียงตามรูปแบบการส่งกำลัง กระปุกเกียร์แบบคลี่ออก กระปุกเกียร์แบบชันท์ และกระปุกเกียร์แบบโคแอกเซียล กระปุกเกียร์แบบสเต็ปเปอร์มอเตอร์ประกอบด้วยกระปุกเกียร์แบบดาวเคราะห์ กระปุกเกียร์แบบตัวหนอน กระปุกเกียร์แบบขนาน และกระปุกเกียร์แบบฟิลาเมนต์

 

 

แล้วความแม่นยำของมอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบลดรอบดาวเคราะห์ล่ะ?

 

 

ความแม่นยำของตัวลดเกียร์เรียกอีกอย่างหนึ่งว่าระยะห่างกลับ (return clearance) เมื่อปลายเอาต์พุตคงที่และปลายอินพุตหมุนตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกาเพื่อสร้างแรงบิดที่กำหนด +-2% ที่ปลายเอาต์พุต จะเกิดการกระจัดเชิงมุมเล็กน้อยที่ปลายอินพุตของตัวลดเกียร์ และระยะห่างกลับนี้คือระยะห่างกลับ หน่วยวัดคือ "นาทีอาร์ก" หรือหนึ่งในหกสิบขององศา ค่าระยะห่างกลับโดยทั่วไปจะอ้างอิงถึงด้านเอาต์พุตของกระปุกเกียร์ ตัวลดเกียร์แบบแพลนทารีของสเต็ปเปอร์มอเตอร์มีความแข็งแกร่งสูง ความแม่นยำสูง (สามารถทำขั้นตอนเดียวได้ภายใน 1 นาที) ประสิทธิภาพการส่งกำลังสูง (ขั้นตอนเดียวอยู่ที่ 97%-98%) อัตราส่วนแรงบิด/ปริมาตรสูง ไม่ต้องบำรุงรักษา ฯลฯ

 

ความแม่นยำในการส่งกำลังของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ไม่สามารถปรับได้ มุมการทำงานของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ถูกกำหนดโดยความยาวและจำนวนพัลส์เพียงอย่างเดียว และจำนวนพัลส์สามารถนับได้อย่างสมบูรณ์ ปริมาณดิจิทัลไม่ใช่แนวคิดของความแม่นยำ หนึ่งก้าวคือหนึ่งก้าว สองก้าวคือสองก้าว ความแม่นยำในปัจจุบันที่สามารถปรับให้เหมาะสมได้คือความแม่นยำของระยะห่างระหว่างเฟืองกับเฟืองกลับของกระปุกเกียร์แบบแพลนทารี

 

1. วิธีการปรับความแม่นยำของแกนหมุน:การปรับความแม่นยำในการหมุนของแกนหมุนกระปุกเกียร์แบบดาวเคราะห์ หากความผิดพลาดในการตัดเฉือนของแกนหมุนเองตรงตามข้อกำหนด ความแม่นยำในการหมุนของแกนลดโดยทั่วไปจะพิจารณาจากตลับลูกปืน กุญแจสำคัญในการปรับความแม่นยำในการหมุนของแกนหมุนคือการปรับระยะห่างของตลับลูกปืน การรักษาระยะห่างของตลับลูกปืนให้เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพของส่วนประกอบแกนหมุนและอายุการใช้งานของตลับลูกปืน สำหรับตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้ง เมื่อมีระยะห่างมาก ไม่เพียงแต่จะทำให้ภาระกระจุกตัวอยู่บนตัวลูกกลิ้งในทิศทางของแรงเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดปรากฏการณ์การรวมตัวของความเค้นอย่างรุนแรงในการสัมผัสระหว่างรางวงแหวนด้านในและด้านนอกของตลับลูกปืน ส่งผลให้อายุการใช้งานของตลับลูกปืนสั้นลง และทำให้เกิดการดริฟท์ของเส้นกึ่งกลางของแกนหมุน ซึ่งอาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของชิ้นส่วนแกนหมุนได้ง่าย ดังนั้น การปรับตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้งจึงต้องมีการโหลดล่วงหน้า เพื่อให้เกิดการรบกวนภายในตลับลูกปืนในระดับหนึ่ง ทำให้เกิดการเสียรูปยืดหยุ่นที่จุดสัมผัสระหว่างตัวลูกกลิ้งและรางวงแหวนด้านในและด้านนอก ซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งของตลับลูกปืน

2. วิธีการปรับช่องว่าง:กระปุกเกียร์แบบดาวเคราะห์ในกระบวนการเคลื่อนที่จะทำให้เกิดแรงเสียดทาน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในขนาด รูปร่าง และคุณภาพพื้นผิวระหว่างชิ้นส่วน และการสึกหรอ ดังนั้นช่องว่างระหว่างชิ้นส่วนจึงเพิ่มขึ้น เราจำเป็นต้องปรับช่วงที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าการเคลื่อนที่สัมพันธ์กันระหว่างชิ้นส่วนมีความแม่นยำ

 

3. วิธีการชดเชยข้อผิดพลาด:ชิ้นส่วนต่างๆ เองมีข้อผิดพลาดในการประกอบที่เหมาะสม ทำให้เกิดปรากฏการณ์ของการชดเชยซึ่งกันและกันในช่วงระยะเวลาเบรกอิน เพื่อให้แน่ใจว่าวิถีการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์มีความแม่นยำ

 

1. วิธีการชดเชยแบบครอบคลุม:เครื่องมือที่ติดตั้งพร้อมตัวลดขนาดเพื่อให้การประมวลผลได้รับการถ่ายโอนด้วยการปรับตารางการทำงานที่ถูกต้องเพื่อขจัดผลลัพธ์รวมของความแม่นยำของข้อผิดพลาด