في التشغيل العادي،محرك متدرجيتحرك بزاوية خطوة واحدة، أي خطوة للأمام، لكل نبضة تحكم مُستقبَلة. في حال إدخال نبضات التحكم باستمرار، يدور المحرك باستمرار وفقًا لذلك. يتضمن خروج المحرك المتدرج عن الخطوة فقدان الخطوة وتجاوزها. عند فقدان الخطوة، يكون عدد الخطوات التي يتقدمها الدوار أقل من عدد النبضات؛ وعند تجاوز الخطوة، يكون عدد الخطوات التي يتقدمها الدوار أكبر من عدد النبضات. عدد الخطوات لخطوة واحدة مفقودة وتجاوز يساوي عددًا صحيحًا مضاعفًا لعدد النبضات الجارية. سيؤدي فقدان الخطوة بشكل كبير إلى ثبات الدوار في موضع واحد أو اهتزازه حول موضع واحد، وسيؤدي تجاوز الخطوة بشكل كبير إلى تجاوز المحرك.
فقدان الخطوة والسبب والاستراتيجية
(1) تسارع الدوار أبطأ من المجال المغناطيسي الدوار للمحور.محرك متدرج
توضيح:
عندما يكون تسارع الدوار أبطأ من المجال المغناطيسي الدوار للمحرك الخطوي، أي أقل من سرعة تغير الطور، يُنتج المحرك الخطوي خللًا في الخطوة. ويعود ذلك إلى نقص الطاقة الداخلة إليه، كما أن عزم التزامن المُولّد فيه لا يسمح لسرعة الدوار باتباع سرعة دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت، مما يُسبب خللًا في الخطوة. ونظرًا لتناقص عزم الدوران الديناميكي الناتج عن المحرك الخطوي مع ارتفاع تردد التشغيل المستمر، فإن أي تردد تشغيل أعلى من ذلك سيؤدي إلى خلل في الخطوة. ويشير هذا الخلل في الخطوة إلى أن المحرك الخطوي يفتقر إلى عزم دوران كافٍ وقدرة سحب كافية.
حل:
أ. زيادة عزم الدوران الكهرومغناطيسي الناتج عن المحرك الخطوي نفسه. يمكن تحقيق ذلك ضمن نطاق التيار المقنن لزيادة تيار التشغيل؛ وفي نطاق الترددات العالية، لا يكفي عزم الدوران، ويمكن تحسين جهد تشغيل دائرة التشغيل؛ أو استخدام محرك خطوي ذي عزم دوران كبير، إلخ. ب. تقليل حاجة المحرك الخطوي للتغلب على عزم الدوران. يمكن تحقيق ذلك عن طريق خفض تردد تشغيل المحرك بشكل مناسب لزيادة عزم الدوران الناتج؛ وزيادة زمن التسارع للحصول على طاقة كافية للدوار.
(2) متوسط سرعة الدوار أعلى من متوسط سرعة دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت
توضيح:
متوسط سرعة الدوار أعلى من متوسط سرعة دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت. عندما يُنشَّط الجزء الثابت ويُثار لفترة زمنية أطول من الوقت اللازم لخطوة الدوار، يكتسب الدوار طاقة زائدة أثناء عملية الخطوة، مما يزيد من عزم الدوران الناتج عن المحرك المتدرج، مما يؤدي إلى تجاوزه. عند استخدام المحرك المتدرج لتشغيل آليات تحريك الحمل لأعلى ولأسفل، يزداد احتمال حدوث ظاهرة تجاوز الحد، وذلك لأن عزم الدوران المطلوب من المحرك ينخفض عند تحرك الحمل لأسفل.
حل:
قم بتقليل تيار محرك الخطوة لتقليل عزم الدوران الناتج عن محرك الخطوة.
(3) القصور الذاتيمحرك متدرجوالحمل الذي يحمله
توضيح:
بسبب قصور المحرك المتدرج نفسه والحمل الذي يحمله، لا يمكن تشغيل المحرك وإيقافه على الفور أثناء التشغيل، ولكن تحدث خطوة مفقودة أثناء بدء التشغيل وتحدث خطوة زائدة أثناء التوقف.
حل:
من خلال عملية تسارع وتباطؤ، أي البدء بسرعة منخفضة، ثم التسارع تدريجيًا إلى سرعة تشغيل محددة، ثم التباطؤ تدريجيًا حتى التوقف. يُعدّ التحكم السلس والمعقول في التسارع والتباطؤ مفتاحًا لضمان تشغيل نظام محرك المحرك المتدرج بكفاءة ودقة وموثوقية.
(4) رنين المحرك المتدرج
توضيح:
الرنين أيضًا سببٌ لاختلال الخطوة. عند تشغيل محرك السائر بشكل مستمر، إذا كان تردد نبضة التحكم مساويًا للتردد الداخلي للمحرك، فسيحدث الرنين. خلال فترة نبضة تحكم واحدة، لا يتم تخفيف الاهتزاز بشكل كافٍ، فتأتي النبضة التالية، وبالتالي يكون الخطأ الديناميكي بالقرب من تردد الرنين هو الأكبر، مما يؤدي إلى فقدان المحرك للخطوة.
حل:
يُنصح بتقليل تيار تشغيل محرك السائر بشكل مناسب؛ واستخدام طريقة الدفع التقسيمي؛ واستخدام أساليب التخميد، بما في ذلك التخميد الميكانيكي. جميع هذه الطرق تُسهم بفعالية في القضاء على تذبذب المحرك وتجنب ظاهرة اختلال الحركة.
(5) فقدان النبض عند تغيير الاتجاه
توضيح:
وقد ثبت أنها دقيقة في أي اتجاه، ولكنها تتراكم الانحرافات بمجرد تغيير الاتجاه، وكلما تغيرت مرات أكثر، كلما زاد انحرافها.
حل:
محرك الخطوة العامة على اتجاه وإشارات النبضة لها متطلبات معينة، مثل: اتجاه الإشارة في النبضة الأولى على طول الحافة الصاعدة أو الحافة الساقطة (متطلبات محرك الأقراص المختلفة ليست هي نفسها) قبل وصول بضعة ميكروثانية ليتم تحديدها، وإلا سيكون هناك نبضة من زاوية التشغيل والحاجة الفعلية للتحول إلى الاتجاه المعاكس، وأخيرا تتجلى ظاهرة الفشل في كلما ذهبت أكثر تحيزا، كلما كان الانهيار أصغر أكثر وضوحا، يتم استخدام الحل بشكل رئيسي في البرنامج لتغيير منطق إرسال النبضة. الحل هو أساسا استخدام البرنامج لتغيير منطق إرسال النبضات أو إضافة تأخير.
(6) عيوب البرمجيات
توضيح:
إن إجراءات التحكم تؤدي إلى فقدان الخطوة وليس من غير المألوف، والحاجة إلى التحقق من برنامج التحكم ليست مشكلة.
حل:
لم يتم العثور على سبب المشكلة لفترة من الوقت، وهناك أيضًا مهندسون سيسمحون للمحرك المتدرج بالعمل لفترة من الوقت لإعادة العثور على مصدر التوجيه الأصلي.
وقت النشر: ١٩ مارس ٢٠٢٤