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 بقاء 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 للمحرك متدرج
توضيح:
عندما يكون تسارع الدوار أبطأ من المجال المغناطيسي الدوار للمحرك الخطوي، أي أقل من سرعة تغير الطور، يُنتج المحرك الخطوي حركة غير منتظمة. ويعود ذلك إلى نقص الطاقة الداخلة إليه، كما أن عزم التزامن المُولّد في المحرك الخطوي لا يسمح لسرعة الدوار باتباع سرعة المجال المغناطيسي للجزء الثابت، مما يُسبب حركة غير منتظمة. ونظرًا لتناقص عزم الخرج الديناميكي للمحرك الخطوي مع ارتفاع تردد التشغيل المستمر، فإن أي تردد تشغيل أعلى من ذلك سيؤدي إلى فقدان الحركة. ويشير هذا الفقد في الحركة إلى أن المحرك الخطوي لا يمتلك عزم دوران كافيًا ولا قدرة سحب كافية.
حل:
أ. زيادة عزم الدوران الكهرومغناطيسي الناتج عن المحرك الخطوي نفسه. يمكن تحقيق ذلك ضمن نطاق التيار المقنن لزيادة تيار التشغيل؛ في نطاق الترددات العالية، لا يكفي عزم الدوران، لذا يمكن تحسين جهد تشغيل دائرة التشغيل؛ 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 للدوار للتحرك خطوةً أخرى، يكتسب الدوار طاقةً زائدةً أثناء عملية التدحرج، مما يزيد من عزم الدوران الناتج عن المحرك المتدرج، مما يؤدي إلى تجاوزه. عند استخدام المحرك المتدرج لتشغيل آليات تحريك الحمل صعودًا وهبوطًا، يزداد احتمال حدوث ظاهرة تجاوز الحد، وذلك لأن عزم الدوران المطلوب من المحرك ينخفض عند تحرك الحمل للأسفل.
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. يُعد التحكم السلس والمعقول في التسارع والتباطؤ مفتاح التشغيل الموثوق والفعال والدقيق لنظام محرك المحرك المتدرج.
(4) رنين المحرك المتدرج
توضيح:
الرنين أيضًا سببٌ لاختلال الخطوة. عند تشغيل محرك السائر بشكل مستمر، إذا كان تردد نبضة التحكم مساويًا للتردد الداخلي لمحرك السائر، 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 محرك السائر للخطوة.
حل:
يجب تقليل تيار تشغيل محرك السائر بشكل مناسب؛ واستخدام طريقة الدفع التقسيمي؛ واستخدام أساليب التخميد، بما في ذلك التخميد الميكانيكي. جميع هذه الطرق كفيلة بالقضاء على تذبذب المحرك بفعالية وتجنب ظاهرة اختلال الحركة.
(5) فقدان النبض عند تغيير الاتجاه
توضيح:
وقد تبين أنها دقيقة في أي اتجاه، ولكنها تتراكم الانحرافات بمجرد تغيير الاتجاه، وكلما تغيرت مرات أكثر، زاد انحرافها.
حل:
محرك الخطوة العامة على إشارات الاتجاه والنبضة 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 التي تؤدي إلى فقدان الخطوة ليست أمراً غير شائع، 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