ข้อเท็จจริงที่ควรรู้เกี่ยวกับมอเตอร์สเต็ปเปอร์

1. มอเตอร์สเต็ปเปอร์คืออะไร?

มอเตอร์สเต็ปเปอร์เป็นแอคทูเอเตอร์ที่แปลงพัลส์ไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนที่เชิงมุม กล่าวคือ เมื่อตัวขับสเต็ปเปอร์ได้รับสัญญาณพัลส์ มันจะขับมอเตอร์สเต็ปเปอร์ให้หมุนเป็นมุมคงที่ (และมุมขั้น) ในทิศทางที่ตั้งไว้ คุณสามารถควบคุมจำนวนพัลส์เพื่อควบคุมการเคลื่อนที่เชิงมุม เพื่อให้ได้ตำแหน่งที่แม่นยำ ในขณะเดียวกัน คุณสามารถควบคุมความถี่ของพัลส์เพื่อควบคุมความเร็วและความเร่งของการหมุนของมอเตอร์ เพื่อให้ได้การควบคุมความเร็ว

2. มอเตอร์สเต็ปเปอร์มีกี่ประเภท?

มอเตอร์สเต็ปเปอร์มี 3 ประเภท ได้แก่ แม่เหล็กถาวร (PM), รีแอคทีฟ (VR) และไฮบริด (HB) มอเตอร์สเต็ปเปอร์แม่เหล็กถาวรโดยทั่วไปเป็นแบบสองเฟส มีแรงบิดและขนาดเล็กกว่า และมุมการหมุนโดยทั่วไปอยู่ที่ 7.5 องศาหรือ 15 องศา มอเตอร์สเต็ปเปอร์รีแอคทีฟโดยทั่วไปเป็นแบบสามเฟส มีแรงบิดสูง และมุมการหมุนโดยทั่วไปอยู่ที่ 1.5 องศา แต่มีเสียงและแรงสั่นสะเทือนสูง ในยุโรป สหรัฐอเมริกา และประเทศพัฒนาแล้วอื่นๆ ได้ถูกยกเลิกไปแล้วในช่วงทศวรรษ 1980 มอเตอร์สเต็ปเปอร์ไฮบริดหมายถึงการผสมผสานข้อดีของแบบแม่เหล็กถาวรและแบบรีแอคทีฟ แบ่งออกเป็นแบบสองเฟสและห้าเฟส โดยมุมการหมุนแบบสองเฟสโดยทั่วไปอยู่ที่ 1.8 องศา และมุมการหมุนแบบห้าเฟสโดยทั่วไปอยู่ที่ 0.72 องศา มอเตอร์สเต็ปเปอร์ประเภทนี้เป็นประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

3. แรงบิดยึด (HOLDING TORQUE) คืออะไร?

แรงบิดยึด (HOLDING TORQUE) หมายถึงแรงบิดที่ขดลวดสเตเตอร์ล็อกขดลวดโรเตอร์ไว้เมื่อมอเตอร์สเต็ปเปอร์ได้รับพลังงานแต่ยังไม่หมุน เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ และโดยปกติแล้วแรงบิดของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ที่ความเร็วต่ำจะใกล้เคียงกับแรงบิดยึด เนื่องจากแรงบิดเอาต์พุตของมอเตอร์สเต็ปเปอร์จะลดลงเรื่อยๆ เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น และกำลังเอาต์พุตจะเปลี่ยนแปลงไปตามความเร็วที่เพิ่มขึ้น แรงบิดยึดจึงกลายเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดสำหรับการวัดมอเตอร์สเต็ปเปอร์ ตัวอย่างเช่น เมื่อคนพูดว่ามอเตอร์สเต็ปเปอร์ 2N.m หมายถึงมอเตอร์สเต็ปเปอร์ที่มีแรงบิดยึด 2N.m โดยไม่มีคำแนะนำพิเศษใดๆ

4. แรงบิดล็อค (DETENT TORQUE) คืออะไร?

แรงบิดล็อก (DETENT TORQUE) คือแรงบิดที่สเตเตอร์ล็อกโรเตอร์เมื่อมอเตอร์สเต็ปปิ้งไม่ได้รับพลังงาน ในประเทศจีน การแปลคำว่า แรงบิดล็อก (DETENT TORQUE) ไม่ได้เป็นไปในรูปแบบเดียวกัน ทำให้เกิดความเข้าใจผิดได้ง่าย เนื่องจากโรเตอร์ของมอเตอร์สเต็ปปิ้งแบบรีแอคทีฟไม่ได้ทำจากวัสดุแม่เหล็กถาวร จึงไม่มีแรงบิดล็อก (DETENT TORQUE)

 

5. ความแม่นยำของสเต็ปปิ้งมอเตอร์เป็นเท่าไร? เป็นแบบสะสมหรือไม่?

โดยทั่วไป ความแม่นยำของมอเตอร์สเต็ปเปอร์จะอยู่ที่ 3-5% ของมุมการหมุน และไม่สามารถสะสมได้

6. อุณหภูมิภายนอกของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่ยอมรับได้คือเท่าใด?

อุณหภูมิสูงของมอเตอร์สเต็ปปิ้งจะทำให้วัสดุแม่เหล็กของมอเตอร์เสื่อมสภาพก่อน ซึ่งจะทำให้แรงบิดลดลงหรืออาจเกิดการผิดจังหวะ ดังนั้นอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตสำหรับภายนอกมอเตอร์จึงขึ้นอยู่กับจุดเสื่อมสภาพของวัสดุแม่เหล็กของมอเตอร์แต่ละชนิด โดยทั่วไป จุดเสื่อมสภาพของวัสดุแม่เหล็กจะสูงกว่า 130 องศาเซลเซียส และบางชนิดอาจสูงถึงมากกว่า 200 องศาเซลเซียส ดังนั้นอุณหภูมิภายนอกของมอเตอร์สเต็ปปิ้งที่อยู่ในช่วง 80-90 องศาเซลเซียสจึงถือเป็นเรื่องปกติ

 

7. เหตุใดแรงบิดของมอเตอร์สเต็ปเปอร์จึงลดลงเมื่อความเร็วในการหมุนเพิ่มขึ้น?

เมื่อมอเตอร์สเต็ปหมุน ความเหนี่ยวนำของขดลวดแต่ละเฟสของมอเตอร์จะก่อให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับทิศทาง ยิ่งความถี่สูง แรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับทิศทางก็จะยิ่งมาก ภายใต้แรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับทิศทางนี้ กระแสไฟฟ้าในแต่ละเฟสของมอเตอร์จะลดลงเมื่อความถี่ (หรือความเร็ว) เพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การลดลงของแรงบิด

 

8. เหตุใดมอเตอร์สเต็ปเปอร์จึงทำงานได้ปกติที่ความเร็วต่ำ แต่ถ้าความเร็วสูงกว่าระดับหนึ่งจะไม่สามารถสตาร์ทได้ และมีเสียงหวีดเกิดขึ้น?

มอเตอร์สเต็ปปิ้งมีพารามิเตอร์ทางเทคนิคอย่างหนึ่งคือ ความถี่เริ่มต้นขณะไม่มีโหลด ซึ่งก็คือความถี่พัลส์ของมอเตอร์สเต็ปปิ้งที่สามารถเริ่มต้นทำงานได้ตามปกติโดยไม่มีโหลด หากความถี่พัลส์สูงกว่าค่านี้ มอเตอร์จะไม่สามารถเริ่มต้นทำงานได้ตามปกติ และอาจเกิดการสูญเสียขั้นหรือติดขัดได้ ในกรณีที่มีโหลด ความถี่เริ่มต้นควรจะต่ำกว่า หากต้องการให้มอเตอร์หมุนด้วยความเร็วสูง ความถี่พัลส์ควรเพิ่มขึ้น กล่าวคือ ความถี่เริ่มต้นจะต่ำ แล้วค่อยๆ เพิ่มขึ้นจนถึงความถี่สูงที่ต้องการ (ความเร็วของมอเตอร์จากต่ำไปสูง) ด้วยอัตราเร่งที่กำหนด

 

9. จะแก้ไขปัญหาการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนของมอเตอร์สเต็ปปิ้งไฮบริดสองเฟสที่ความเร็วต่ำได้อย่างไร?

การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนเป็นข้อเสียโดยธรรมชาติของมอเตอร์สเต็ปเปอร์เมื่อหมุนด้วยความเร็วต่ำ ซึ่งโดยทั่วไปสามารถแก้ไขได้ด้วยโปรแกรมต่อไปนี้:

ก. หากมอเตอร์สเต็ปปิ้งทำงานในย่านความถี่เรโซแนนซ์ สามารถหลีกเลี่ยงย่านความถี่เรโซแนนซ์ได้โดยการเปลี่ยนระบบส่งกำลังเชิงกล เช่น อัตราส่วนลดรอบ

B. เลือกใช้ไดรเวอร์ที่มีฟังก์ชันการแบ่งย่อย ซึ่งเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปและง่ายที่สุด

ค. เปลี่ยนไปใช้มอเตอร์สเต็ปปิ้งที่มีมุมการหมุนต่อขั้นเล็กกว่า เช่น มอเตอร์สเต็ปปิ้งแบบสามเฟสหรือห้าเฟส

D. เปลี่ยนไปใช้มอเตอร์เซอร์โว AC ซึ่งสามารถลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนได้เกือบหมด แต่มีราคาสูงกว่า

E. ในส่วนของเพลามอเตอร์ที่มีตัวหน่วงแม่เหล็กนั้น มีผลิตภัณฑ์ประเภทนี้วางขายในตลาด แต่โครงสร้างทางกลจะมีการเปลี่ยนแปลงไปมาก

 

10. การแบ่งส่วนไดรฟ์แสดงถึงความแม่นยำหรือไม่?

การแทรกสอดของมอเตอร์สเต็ปเปอร์นั้นโดยพื้นฐานแล้วเป็นเทคโนโลยีการลดแรงสั่นสะเทือนทางอิเล็กทรอนิกส์ (โปรดดูเอกสารที่เกี่ยวข้อง) ซึ่งจุดประสงค์หลักคือการลดหรือกำจัดแรงสั่นสะเทือนความถี่ต่ำของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ และการปรับปรุงความแม่นยำในการทำงานของมอเตอร์เป็นเพียงผลพลอยได้ของเทคโนโลยีการแทรกสอดเท่านั้น ตัวอย่างเช่น สำหรับมอเตอร์สเต็ปเปอร์ไฮบริดสองเฟสที่มีมุมการหมุน 1.8° หากตั้งค่าจำนวนการแทรกสอดของไดรเวอร์การแทรกสอดเป็น 4 ความละเอียดในการทำงานของมอเตอร์จะอยู่ที่ 0.45° ต่อพัลส์ ความแม่นยำของมอเตอร์จะถึงหรือใกล้เคียง 0.45° หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นๆ เช่น ความแม่นยำของการควบคุมกระแสการแทรกสอดของไดรเวอร์การแทรกสอด ความแม่นยำของไดรฟ์ย่อยของแต่ละผู้ผลิตอาจแตกต่างกันอย่างมาก ยิ่งจุดย่อยมีขนาดใหญ่เท่าใด การควบคุมความแม่นยำก็จะยิ่งยากขึ้นเท่านั้น

 

11. การต่อแบบอนุกรมและการต่อแบบขนานของมอเตอร์สเต็ปปิ้งไฮบริดสี่เฟสและตัวขับมอเตอร์แตกต่างกันอย่างไร?

มอเตอร์สเต็ปปิ้งไฮบริดสี่เฟสโดยทั่วไปจะขับเคลื่อนด้วยตัวขับสองเฟส ดังนั้น การต่อสายจึงสามารถทำได้ทั้งแบบอนุกรมหรือแบบขนาน เพื่อต่อมอเตอร์สี่เฟสเข้ากับระบบสองเฟส วิธีการต่อแบบอนุกรมมักใช้ในกรณีที่ความเร็วของมอเตอร์ค่อนข้างสูง และกระแสเอาต์พุตของตัวขับที่ต้องการคือ 0.7 เท่าของกระแสเฟสของมอเตอร์ ซึ่งจะทำให้มอเตอร์ร้อนน้อย ส่วนวิธีการต่อแบบขนานมักใช้ในกรณีที่ความเร็วของมอเตอร์ค่อนข้างสูง (เรียกอีกอย่างว่าวิธีการต่อแบบความเร็วสูง) และกระแสเอาต์พุตของตัวขับที่ต้องการคือ 1.4 เท่าของกระแสเฟสของมอเตอร์ ซึ่งจะทำให้มอเตอร์ร้อนมาก

12. จะกำหนดแหล่งจ่ายไฟ DC สำหรับไดร์เวอร์สเต็ปเปอร์มอเตอร์ได้อย่างไร?

ก. การหาค่าแรงดันไฟฟ้า

โดยทั่วไปแล้ว แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟสำหรับไดร์เวอร์มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบไฮบริดจะมีช่วงกว้าง (เช่น แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ IM483 อยู่ที่ 12 ~ 48VDC) โดยปกติแล้วจะเลือกแรงดันไฟฟ้าตามความเร็วในการทำงานและข้อกำหนดการตอบสนองของมอเตอร์ หากความเร็วในการทำงานของมอเตอร์สูงหรือต้องการการตอบสนองที่รวดเร็ว ค่าแรงดันไฟฟ้าก็จะสูงตามไปด้วย แต่ต้องระวังว่าค่าความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าต้องไม่เกินแรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงสุดของไดร์เวอร์ มิฉะนั้นไดร์เวอร์อาจเสียหายได้

ข. การกำหนดกระแสไฟฟ้า

โดยทั่วไป กระแสไฟเลี้ยงจะถูกกำหนดตามกระแสเฟสเอาต์พุต I ของตัวขับ หากใช้แหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้น กระแสไฟเลี้ยงอาจอยู่ที่ 1.1 ถึง 1.3 เท่าของ I หากใช้แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง กระแสไฟเลี้ยงอาจอยู่ที่ 1.5 ถึง 2.0 เท่าของ I

 

13. โดยทั่วไปแล้ว สัญญาณออฟไลน์ FREE ของไดรเวอร์สเต็ปปิ้งมอเตอร์แบบไฮบริดจะใช้ในสถานการณ์ใดบ้าง?

เมื่อสัญญาณออฟไลน์ FREE อยู่ในระดับต่ำ กระแสไฟฟ้าที่ส่งจากไดรเวอร์ไปยังมอเตอร์จะถูกตัดออก และโรเตอร์ของมอเตอร์จะอยู่ในสถานะอิสระ (สถานะออฟไลน์) ในอุปกรณ์อัตโนมัติบางชนิด หากคุณจำเป็นต้องหมุนเพลามอเตอร์โดยตรง (ด้วยตนเอง) เมื่อไดรฟ์ไม่ได้รับพลังงาน คุณสามารถตั้งค่าสัญญาณ FREE ให้ต่ำเพื่อปิดการทำงานของมอเตอร์และทำการควบคุมหรือปรับแต่งด้วยตนเอง หลังจากเสร็จสิ้นการทำงานด้วยตนเองแล้ว ให้ตั้งค่าสัญญาณ FREE ให้สูงขึ้นอีกครั้งเพื่อดำเนินการควบคุมอัตโนมัติต่อไป

 

14. วิธีที่ง่ายที่สุดในการปรับทิศทางการหมุนของมอเตอร์สเต็ปปิ้งสองเฟสขณะที่มอเตอร์ทำงานอยู่คืออะไร?

เพียงแค่จัดเรียงขั้ว A+ และ A- (หรือ B+ และ B-) ของสายไฟมอเตอร์และตัวขับให้ตรงกัน

 

15. มอเตอร์สเต็ปเปอร์ไฮบริดแบบสองเฟสและห้าเฟสแตกต่างกันอย่างไรในการใช้งาน?

คำถามและคำตอบ:

โดยทั่วไปแล้ว มอเตอร์สองเฟสที่มีมุมการหมุนขั้นใหญ่จะมีคุณสมบัติที่ดีในความเร็วสูง แต่จะมีช่วงการสั่นสะเทือนในความเร็วต่ำ ในขณะที่มอเตอร์ห้าเฟสมีมุมการหมุนขั้นเล็กและทำงานได้อย่างราบรื่นในความเร็วต่ำ ดังนั้น ในกรณีที่ต้องการความแม่นยำในการทำงานของมอเตอร์สูง และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนความเร็วต่ำ (โดยทั่วไปต่ำกว่า 600 รอบต่อนาที) ควรใช้มอเตอร์ห้าเฟส ในทางกลับกัน หากต้องการประสิทธิภาพความเร็วสูงของมอเตอร์ โดยไม่เน้นความแม่นยำและความราบรื่นมากนัก ควรเลือกมอเตอร์สองเฟสที่มีต้นทุนต่ำกว่า นอกจากนี้ แรงบิดของมอเตอร์ห้าเฟสมักจะมากกว่า 2 นิวตันเมตร สำหรับการใช้งานที่ต้องการแรงบิดน้อย มักใช้มอเตอร์สองเฟส ในขณะที่ปัญหาความราบรื่นในความเร็วต่ำสามารถแก้ไขได้โดยการใช้ไดรฟ์แบบแบ่งย่อย