Алғыңғы қадамдық электрқозғалтқыштардың схемалары — өнеркәсіптік автоматтандырудың дәл қозғалыс басқару шешімдері

Қадамдық қозғалтқыштардың электр тізбектерінің ең маңызды артықшылығы — олардың қымбат бағалы энкодерлардың кері байланыс жүйелерін қажет етпей, өте жоғары дәлдіктегі орналасу қабілетіне ие болуында. Бұл негізгі сипаттама қозғалыс басқару қолданбаларын түбегейлі өзгертеді, себебі ашық контурлы басқару әдістері арқылы дәл бұрыштық орналасуды қамтамасыз етеді. Қадамдық қозғалтқыштардың электр тізбектеріне берілетін әрбір электр импульсы белгілі бір бұрыштық орын ауысуға сәйкес келеді; ол әдетте стандартты қозғалтқыштар үшін 1,8 градус, ал жоғары дәлдікті нұсқалар үшін 0,9 градусқа тең. Алғысқа лайықты микротағамдалу мүмкіндіктері толық қадамдарды одан да кіші қадамдарға бөлу арқылы бұл дәлдікті одан да арттырады және әрбір микротағамда 0,0225 градусқа дейінгі шешімділікке жетуге мүмкіндік береді. Бұл таңғаларлық дәлдік басқа қозғалтқыш технологияларын қиындататын жинақталған орналасу қателерін жояды және ұзақ уақыт бойы тұрақты жұмыс істеу кезінде тұрақты өнімділікті қамтамасыз етеді. Өндірістік процестер бұл дәлдіктен өте көп пайда көреді, себебі қадамдық қозғалтқыштардың электр тізбектері автоматтандырылған жүйелерге қолмен араласу қажет болған толеранцияларды қол жеткізуге мүмкіндік береді. 3D-баспа қолданбаларында бұл артықшылық анық көрінеді: қабаттап құру процесі жоғары сапалы бөлшектерді шығару үшін абсолюттік орналасу тұрақтылығын талап етеді. CNC-фрезерлеу операциялары қадамдық қозғалтқыштардың электр тізбектерін құралдың дәл орналасуын қамтамасыз ету үшін қолданады, бұл күрделі компоненттерді шекті өлшемдік сипаттамалармен шығаруға мүмкіндік береді. Кері байланыс жүйелерінің болмауы жүйенің күрделілігін азайтады, бірақ өнімділік стандарттарын сақтайды, нәтижесінде бастапқы шығындар төмендейді және жөндеу процедуралары ықшамдалады. Инженерлер қадамдық қозғалтқыштардың электр тізбектерінің болжанатын әрекетін бағалайды, себебі әрбір импульс жүктеме тербелістерінің шекті мәндерінде қандай болса да, бірдей бұрыштық қозғалысқа сенімді түрде әкеледі. Бұл тұрақтылық дәл қозғалысты болжауға және бағдарламалауды ықшамдауға мүмкіндік береді, нәтижесінде әзірлеу уақыты мен қателерді жою қажеттілігі азаяды. Сапа бақылау процестері қайталанатын орналасу сипаттамаларынан пайда көреді, себебі қадамдық қозғалтқыштардың электр тізбектері өнімнің тұрақты орналасуы мен тексеру процедураларын қамтамасыз етеді. Зертханалық автоматтандыру жүйелері үлгілерді өңдеу мен талдау құралдарын орналастыру үшін бұл дәлдікке сүйенеді, мұнда өлшеу дәлдігі дәл механикалық орналасуға тәуелді. Энкодердің ығысуы мен калибрлеу талаптарын жою қадамдық қозғалтқыштардың электр тізбектерін ұзақ мерзімді дәлдік қажет ететін және жиі қайта калибрлеу процедураларын қажет етпейтін қолданбаларда ерекше құндылыққа ие етеді.

Қазіргі заманғы қадамдық қозғалтқыштардың электр тізбектері автоматтандыру инженерлері мен жүйе құрастырушыларына шексіз икемділік ұсынатын, қазіргі заманғы цифрлық басқару жүйелерімен сәйкес келетін қабілеттерімен ерекшеленеді. Бұл тізбектер SPI, I2C, UART және параллель интерфейстер сияқты стандартты цифрлық байланыс протоколдарымен табиғи үйлесімділікке ие болады, олар микроконтроллерлерге, біртақталық компьютерлерге және өндірістік басқару жүйелеріне қосымша интерфейс құрылғыларын қолданбай-ақ тікелей қосылуға мүмкіндік береді. Бұл үйлесімділік дәстүрлі тұрақты ток қозғалтқыштары жүйелерінде қажет болатын күрделі аналогтық сигналдың өңделуін қажет ететін тізбектердің қажеттілігін жоюға мүмкіндік береді, нәтижесінде жүйенің күрделілігі мен мүмкін болатын ақаулық нүктелері қатты төмендейді. Қадамдық қозғалтқыштардың тізбектерінің цифрлық сипаты инженерлерге қозғалыс профилдерін бағдарламалық түрде іске асыруға, ал құрылғылық өзгерістерді қолданбауға мүмкіндік береді. Үдеу мен баяулау қисықтары параметрлерді өзгерту арқылы оңай реттеледі, ол жүйенің оптимизациялануын физикалық компоненттерді ауыстырмай-ақ қамтамасыз етеді. Нақты уақыт режиміндегі басқару инженерлердің жылдамдықты, бағытты және орналасуды қарапайым цифрлық командалар арқылы жұмыс істеу кезінде өзгертуіне мүмкіндік береді. Бұл икемділік сенсорлардан келетін кері байланыс немесе жұмыс істеу талаптары негізінде динамикалық қозғалыс үлгілерін өзгерту қажет болатын қолданбаларда өте құнды болып табылады. Қадамдық қозғалтқыштардың тізбектері үшін бағдарламалау интерфейстері күрделі уақыттық тізбектерді пайдаланушыға ыңғайлы функция шақыруларына ықпал ететін жоғары деңгейлі командаларды қолдайды. Инженерлер қолданба логикасына назар аудара алады, ал төменгі деңгейлі қозғалтқыштарды басқару ерекшеліктеріне емес, бұл әзірлеу уақытын қысқартады және ақауларды іздеу күрделілігін азайтады. Көптеген қадамдық қозғалтқыштардың тізбектері автоматты түрде салыстырмалы түрде жұмсақ үдеу қисықтарын құратын ішкі қозғалыс профилін құру қабілетін қамтиды, ол көптеген қолданбаларда сыртқы қозғалыс басқару құрылғыларының қажеттілігін жоюға мүмкіндік береді. Желілік байланыс мүмкіндіктері Ethernet, сымсыз немесе өндірістік өріс шинасы арқылы қадамдық қозғалтқыштардың тізбектерін алыстан бақылауға және басқаруға мүмкіндік береді. Бұл қабілет Industry 4.0 инициативаларын қолдайды, себебі ол орталықтандырылған қозғалыс басқаруы мен таратылған қозғалтқыш жүйелерінен деректерді жинауға мүмкіндік береді. Диагностикалық ақпарат цифрлық интерфейстер арқылы оңай қолжетімді болады, ол қозғалтқыштың жұмыс істеуі, ақаулар жағдайы және жұмыс істеу параметрлері туралы нақты уақыт режиміндегі статустық жаңартуларды ұсынады. Конфигурацияны басқару цифрлық параметрлерді сақтау арқылы жеңілдетіледі, ол инженерлерге әртүрлі жұмыс істеу режимдері немесе қолданба талаптары үшін қозғалтқыштың орнатылу параметрлерін сақтауға және қалпына келтіруге мүмкіндік береді.

Қадамдық қозғалтқыштардың электр тізбектері операциялық талаптар мен жүктеме жағдайларына сәйкес электрлік тұтынуын оптималдау арқылы ақылды қуат басқару жүйелері арқылы өте жоғары энергиялық тиімділікті көрсетеді. Қозғалыс талаптарына қарамастан тұрақты қуат тұтынатын үнемі жұмыс істейтін сервожүйелерден айырмашылығы, қадамдық қозғалтқыштардың электр тізбектері тек белсенді орындау қозғалыстары кезінде ғана энергия тұтынады, нәтижесінде ұзақ мерзімді пайдалану кезінде маңызды операциялық шығындарды үнемдеуге қол жеткізіледі. Жетілдірілген ток реттеу алгоритмдері автоматты түрде жүктеме талаптарына сәйкес қуат беруді реттейді, энергияның шығындалуын болдырмаумен қатар сенімді жұмыс істеу үшін жеткілікті айналдырушы момент шегін сақтайды. Бұл ақылды қуат басқару қуаттың экономиялануы тікелей жұмыс істеу ұзақтығы мен жүйенің автономдылығын әсерлейтін аккумулятормен қоректенетін қолданбаларда ерекше маңызды болып табылады. Қазіргі заманғы қадамдық қозғалтқыштардың электр тізбектері жұмыс істеу температурасын бақылайтын және қызуға ұшырамау үшін ток деңгейлерін реттейтін күрделі жылу басқару функцияларын қосады, бұл жұмыс істеу тиімділігін максималдайды. Бұл жылу қорғанысы механизмдері қызуға байланысты зақымдануды болдырмау арқылы қозғалтқыштың қызмет көрсету мерзімін ұзартады, ал бұл ауыстыру шығындарын және техникалық қызмет көрсету талаптарын азайтады. Автоматты токтың азаюы функциясы ұстау позициялары кезінде қуат тұтынуын азайтады: бұл кездейсоқ қозғалысты болдырмау үшін жеткілікті айналдырушы моментті сақтай отырып, энергияның тұтынуын минималдайды. Бұл қабілет клапандарды орналастыру жүйелері немесе автоматтандырылған өндірістік қондырғылар сияқты үздіксіз қозғалыссыз ұзақ уақыт бойы позициялау қажеттілігі бар қолданбаларда өте маңызды болып табылады. Бағдарламаланатын қуаттың төмендеуі режимдері қадамдық қозғалтқыштардың электр тізбектерін белсенді емес кезеңдерде төмен қуатты күйге көшіруге мүмкіндік береді, нәтижесінде ауыспалы жұмыс режиміндегі қолданбаларда қуат тұтынуы одан әрі азаяды. Ояну қабілеттері қозғалыс командалары қабылданған кезде мигомен қайта іске қосылуға мүмкіндік береді, яғни қуатты үнемдеу пайдасын жүйенің жауап беру қабілетін төмендетпей-ақ қамтамасыз етеді. Динамикалық ток басқару жүйесі ең нашар жағдайларға емес, нақты жүктеме талаптарына сәйкес қуат беруді реттейді, осылайша әртүрлі жұмыс істеу жағдайларында тиімділікті оптималдайды. Бұл адаптивті тәсіл қиын тапсырмалар үшін қозғалтқыштарға жеткілікті қуат беруді қамтамасыз етеді және жеңіл жүктемелер кезінде энергияны үнемдейді. Алғысқа лайықты қадамдық қозғалтқыштардың электр тізбектеріндегі регенеративті тежеу қабілеті кеміту кезеңдерінде энергияны қайта қабылдай алады және оны басқа компоненттердің пайдалануы үшін жүйенің қоректендіру көзіне қайтарып береді. Ұйықтау режимі функциясы резервтік қуат тұтынуын минималды деңгейге дейін төмендетеді, бірақ қашықтан ояту командаларын қабылдау үшін байланыс интерфейсінің қолжетімділігін сақтайды. Қуатты бақылау функциялары нақты уақыттағы энергия тұтынуы туралы деректерді ұсынады, ол жүйе операторларына операциялық шығындарды бақылауға және одан әрі тиімділікті жақсарту үшін оптимизациялау мүмкіндіктерін анықтауға мүмкіндік береді.