أسباب وحلول عدم تزامن محرك الخطوة

في الوضع التشغيلي العادي،محرك متدرجيتحرك المحرك خطوة واحدة للأمام، أي بزاوية خطوة واحدة، مع كل نبضة تحكم يتلقاها. إذا تم إدخال نبضات التحكم باستمرار، يدور المحرك باستمرار وفقًا لذلك. يشمل خروج المحرك عن التزامن 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. يساوي عدد الخطوات لفقدان خطوة واحدة وتجاوزها مضاعفًا صحيحًا لعدد نبضات التشغيل. يؤدي فقدان خطوة كبير إلى بقاء الدوار في موضع واحد أو اهتزازه حول موضع واحد، بينما يؤدي تجاوز خطوة كبيرة إلى تجاوز المحرك للموضع المطلوب.

سبب واستراتيجية فقدان الخطوة

(1) يكون تسارع الدوار أبطأ من المجال المغناطيسي الدوار لـمحرك متدرج

توضيح:

عندما يكون تسارع الدوّار أبطأ من المجال المغناطيسي الدوّار للمحرك الخطوي، أي أقل من سرعة تغيير الطور، يُحدث المحرك الخطوي عدم تزامن. ويعود ذلك إلى عدم كفاية الطاقة المُدخلة إلى المحرك، حيث لا يسمح عزم التزامن المُولّد في المحرك الخطوي لسرعة الدوّار بمواكبة سرعة دوران المجال المغناطيسي الثابت، مما يُسبب عدم التزامن. وبما أن عزم الخرج الديناميكي للمحرك الخطوي يتناقص مع ازدياد تردد التشغيل المستمر، فإن أي تردد تشغيل أعلى من ذلك سيؤدي إلى فقدان خطوة. ويشير هذا الفقدان 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؛ وفي نطاق الترددات العالية حيث يكون عزم الدوران غير كافٍ، يمكن تحسين جهد التشغيل لدائرة التشغيل؛ أو استخدام محرك خطوي ذي عزم دوران عالٍ، إلخ. ب. تقليل عزم الدوران المطلوب للمحرك الخطوي للتغلب عليه. يمكن تحقيق ذلك عن طريق خفض تردد تشغيل المحرك بشكل مناسب لزيادة عزم الدوران الناتج؛ أو ضبط زمن تسارع أطول لضمان حصول الدوار على طاقة كافية.

(2) متوسط ​​سرعة الدوار أعلى من متوسط ​​سرعة دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت

توضيح:

تكون السرعة المتوسطة للدوار أعلى من السرعة المتوسطة للمجال المغناطيسي للجزء الثابت. عندما يتم تنشيط الجزء الثابت لفترة أطول من الوقت اللازم للدوار لإتمام الخطوة التالية، يكتسب الدوار طاقة زائدة أثناء عملية الخطوة، مما يؤدي إلى زيادة عزم الدوران الناتج عن محرك الخطوة، وبالتالي تجاوز المحرك لحدود الخطوة. عند استخدام محرك الخطوة لتشغيل آليات تحريك الحمل لأعلى ولأسفل، يزداد احتمال حدوث تجاوز لحدود الخطوة، وذلك لأن عزم الدوران المطلوب للمحرك ينخفض ​​عند تحرك الحمل لأسفل.

حل:

قم بتقليل تيار تشغيل المحرك المتدرج لتقليل عزم الدوران الناتج عن المحرك المتدرج.

(3) قصور ذاتيمحرك متدرجوالحمل الذي يحمله

توضيح:

بسبب قصور المحرك الخطوي نفسه والحمل الذي يحمله، لا يمكن بدء تشغيل المحرك وإيقافه على الفور أثناء التشغيل، ولكن تحدث خطوة مفقودة أثناء بدء التشغيل وتحدث خطوة زائدة أثناء الإيقاف.

حل:

من خلال عملية تسارع وتباطؤ، أي البدء بسرعة منخفضة، ثم التسارع تدريجياً إلى سرعة تشغيل معينة، ثم التباطؤ تدريجياً حتى التوقف. يُعد التحكم المعقول والسلس في التسارع والتباطؤ مفتاحاً أساسياً لضمان التشغيل الموثوق والفعال والدقيق لنظام محرك الخطوة.

(4) رنين المحرك الخطوي

توضيح:

يُعدّ الرنين أيضًا سببًا لفقدان التزامن. فعندما يعمل المحرك الخطوي بشكل مستمر، إذا تساوى تردد نبضة التحكم مع التردد الذاتي للمحرك، يحدث الرنين. وخلال دورة نبضة تحكم واحدة، لا يتم تخفيف الاهتزاز بشكل كافٍ، وعند وصول النبضة التالية، يكون الخطأ الديناميكي بالقرب من تردد الرنين هو الأكبر، مما يؤدي إلى فقدان المحرك الخطوي للتزامن.

حل:

يُمكن تقليل تيار تشغيل المحرك المتدرج بشكل مناسب، واستخدام طريقة تقسيم التيار، واستخدام طرق التخميد، بما في ذلك التخميد الميكانيكي. تُساهم جميع الطرق المذكورة أعلاه في القضاء على تذبذب المحرك وتجنب ظاهرة عدم التزامن.

(5) فقدان النبض عند تغيير الاتجاه

توضيح:

وقد تبين أنه دقيق في أي اتجاه، ولكنه يتراكم فيه الانحراف بمجرد تغيير الاتجاه، وكلما زاد عدد مرات تغييره، زاد انحرافه.

حل:

تتطلب محركات الخطوة العامة، فيما يتعلق باتجاه الإشارات النبضية، متطلبات معينة، منها: تحديد اتجاه الإشارة في النبضة الأولى على طول الحافة الصاعدة أو الهابطة (تختلف متطلبات المحركات المختلفة) قبل وصولها ببضع ميكروثوانٍ، وإلا سيحدث نبضة بزاوية تشغيل معاكسة للحاجة الفعلية للانعطاف في الاتجاه المعاكس، مما يؤدي إلى ظهور ظاهرة الفشل، حيث يزداد الانحراف كلما قلّ حجم النبضة، ويصبح العطل أكثر وضوحًا. ويتمثل الحل الرئيسي في استخدام البرمجيات لتغيير منطق إرسال النبضات أو إضافة تأخير.

(6) عيوب البرمجيات

توضيح:

إن فقدان الخطوات في إجراءات التحكم ليس بالأمر النادر، لذا يجب التحقق من برنامج التحكم للتأكد من عدم وجود مشكلة.

حل:

لم نتمكن من تحديد سبب المشكلة لفترة من الوقت، كما أن هناك مهندسين يقومون بتشغيل المحرك المتدرج لفترة من الوقت لإعادة إيجاد نقطة البداية.