محرك متدرجهو جهاز كهروميكانيكي يحول النبضات الكهربائية مباشرةً إلى حركة ميكانيكية. من خلال التحكم في تسلسل النبضات الكهربائية وترددها وعددها المطبقة على ملف المحرك، يمكن التحكم في توجيه المحرك الخطوي وسرعته وزاوية دورانه. يمكن تحقيق تحكم دقيق في الموضع والسرعة دون الحاجة إلى نظام تحكم ذي حلقة مغلقة مع استشعار الموضع، وذلك باستخدام نظام تحكم بسيط ومنخفض التكلفة ذي حلقة مفتوحة مع محرك خطوي ووحدة تشغيله.
كمحرك،محرك متدرجيُعدّ المحرك الخطوي أحد المنتجات الرئيسية في مجال الميكاترونيك، ويُستخدم على نطاق واسع في أنظمة التحكم الآلي المختلفة. مع تطور الإلكترونيات الدقيقة وتقنيات التصنيع الدقيق، يتزايد الطلب على المحركات الخطوية يومًا بعد يوم، وقد تم دمج هذه المحركات مع آلية نقل الحركة في علبة تروس تخفيض، مما أدى إلى ظهورها في العديد من التطبيقات. واليوم، بات من السهل على الجميع فهم آلية نقل الحركة هذه.
كيف تتباطأ محركات الخطوة؟
يُعد المحرك الخطوي محرك قيادة شائع الاستخدام وواسع الانتشار، ويُستخدم عادةً مع معدات التباطؤ لتحقيق تأثير النقل المثالي؛ كما يُستخدم المحرك الخطوي بشكل شائع مع معدات وطرق التباطؤ، مثل علبة التروس المخفضة، والمشفر، ووحدة التحكم، وإشارة النبض، وما إلى ذلك.
تباطؤ إشارة النبض:تعتمد سرعة دوران المحرك الخطوي على تغير إشارة النبضة الداخلة. نظريًا، عند إعطاء نبضة، يدور المحرك الخطوي بزاوية خطوة (أو زاوية خطوة جزئية). عمليًا، إذا تغيرت إشارة النبضة بسرعة كبيرة، فلن يستجيب المحرك الخطوي، بسبب تأثير التخميد الداخلي للجهد الكهربائي العكسي، للتغير في الإشارة الكهربائية، مما يؤدي إلى توقف المحرك وفقدان الخطوات.
تباطؤ علبة التروس المخفضة:عند استخدام محرك خطوي مزود بعلبة تروس تخفيض السرعة، ينتج المحرك سرعة عالية وعزم دوران منخفض. عند توصيله بعلبة التروس، تعمل مجموعة التروس الداخلية على تعشيق ناقل الحركة بنسبة تخفيض محددة. يؤدي ذلك إلى تقليل سرعة المحرك الخطوي العالية، مما يعزز عزم الدوران لتحقيق نقل مثالي للسرعة. يعتمد تأثير التخفيض على نسبة تخفيض علبة التروس؛ فكلما زادت نسبة التخفيض، قلت سرعة الخرج، والعكس صحيح.
التحكم في السرعة بشكل أسي:في برمجة المنحنى الأسي، تُحسب أولاً ثوابت زمنية تُخزن في ذاكرة الحاسوب، وتُستخدم لتحديد وقت التشغيل. عادةً، يستغرق تسارع وتباطؤ محرك الخطوة 300 مللي ثانية أو أكثر. إذا استخدمت أوقات تسارع وتباطؤ قصيرة جدًا، فسيكون من الصعب تحقيق دوران عالي السرعة لمعظم محركات الخطوة.
التحكم في التباطؤ بواسطة جهاز التشفير:اكتسب التحكم التناسبي التكاملي التفاضلي (PID) كطريقة تحكم بسيطة وعملية، انتشارًا واسعًا في محركات الخطوة. يعتمد هذا التحكم على القيمة المعطاة r(t) وقيمة الخرج الفعلية c(t) لتكوين انحراف التحكم e(t). ويُحسب انحراف التحكم التناسبي التكاملي التفاضلي من خلال توليفة خطية من كمية التحكم، وهو ما يُحدد هدف التحكم. تستخدم هذه الورقة البحثية مستشعر موضع مدمجًا في محرك خطوة هجين ثنائي الطور، وتصمم وحدة تحكم سرعة تناسبية تكاملية (PI) قابلة للتعديل تلقائيًا، تعتمد على كاشف الموضع والتحكم الاتجاهي، مما يوفر خصائص عابرة مرضية في ظل ظروف تشغيل متغيرة. استنادًا إلى النموذج الرياضي لمحرك الخطوة، تم تصميم نظام تحكم PID، واستُخدمت خوارزمية التحكم PID للحصول على كمية التحكم اللازمة لتوجيه حركة المحرك إلى الموضع المحدد. أخيرًا، تم التحقق من خلال المحاكاة من أن التحكم يتمتع بخصائص استجابة ديناميكية جيدة. يتميز متحكم PID ببساطة التركيب، والمتانة العالية، والموثوقية العالية، ولكنه لا يستطيع التعامل بفعالية مع المعلومات غير المؤكدة في النظام.
ما نوع المخفض المناسب لمحرك الخطوة؟ عند اختيار محرك الخطوة وعلبة التروس، يجب مراعاة هذه العوامل، وما نوع علبة التروس التي يمكن اختيارها للاستخدام معهما؟
1. سبب استخدام محرك الخطوة مع مخفض السرعة
يُغيّر المحرك الخطوي تردد تيار طور الجزء الثابت، كما هو الحال عند تغيير نبضة الإدخال لدائرة تشغيل المحرك، مما يجعله يتحرك بسرعة منخفضة. في هذه الحالة، يكون المحرك الخطوي منخفض السرعة متوقفًا أثناء انتظار أمر الحركة، مما يؤدي إلى تقلبات كبيرة في السرعة. عندئذٍ، يمكن حل مشكلة تقلبات السرعة عن طريق الانتقال إلى سرعة عالية، ولكن عزم الدوران سيكون غير كافٍ. أي أن عزم الدوران سيكون غير كافٍ عند السرعة المنخفضة، وغير كافٍ عند السرعة العالية، مما يستدعي استخدام مُخفِّض السرعة.
2. غالبًا ما يكون المحرك المتدرج مزودًا بمخفض سرعة.
المُخفِّض هو نوع من أنواع محركات التروس، مثل محركات التروس الدودية ومحركات التروس الدودية، وهو مُغلَّف بغلاف صلب، ويُستخدم غالبًا كمُخفِّض للسرعة وعزم الدوران بين المحرك الرئيسي وآلة العمل، أو بين المحرك الرئيسي وآلة العمل أو المُشغِّل. تتنوع أنواع المُخفِّضات، فبحسب نوع النقل، يُمكن تقسيمها إلى مُخفِّضات تروس، ومُخفِّضات تروس دودية، ومُخفِّضات تروس كوكبية. وبحسب عدد مراحل النقل، يُمكن تقسيمها إلى مُخفِّضات أحادية المرحلة ومتعددة المراحل. وبحسب شكل التروس، يُمكن تقسيمها إلى مُخفِّضات تروس أسطوانية، ومُخفِّضات تروس مخروطية، ومُخفِّضات تروس مخروطية أسطوانية. وبحسب شكل ترتيب النقل، يُمكن تقسيمها إلى مُخفِّضات غير مُفردة، ومُخفِّضات تحويلية، ومُخفِّضات محورية. أما مُخفِّضات مجموعة محرك الخطوة، فهي مُخفِّضات تروس كوكبية، ومُخفِّضات تروس دودية، ومُخفِّضات تروس متوازية، ومُخفِّضات تروس خيطية.
ماذا عن دقة مخفض السرعة الكوكبي للمحرك المتدرج؟
تُعرف دقة المخفض أيضًا باسم خلوص العودة. عند تثبيت طرف الخرج وتدوير طرف الدخل باتجاه عقارب الساعة وعكسها لإنتاج عزم الدوران المقنن ±2% عند طرف الخرج، يحدث إزاحة زاوية صغيرة عند طرف دخل المخفض، وهذه الإزاحة الزاوية هي خلوص العودة. وحدتها هي "دقيقة قوسية"، أي جزء من ستين من الدرجة. تشير قيم خلوص العودة المعتادة إلى جانب الخرج في علبة التروس. يتميز مخفض السرعة الكوكبي ذو المحرك المتدرج بصلابة عالية، ودقة عالية (يمكن تحقيق مرحلة واحدة في غضون دقيقة واحدة)، وكفاءة نقل عالية (97-98% للمرحلة الواحدة)، ونسبة عزم دوران/حجم عالية، ولا يحتاج إلى صيانة، وغيرها.
دقة نقل الحركة في المحرك المتدرج غير قابلة للتعديل، وتُحدد زاوية دوران المحرك المتدرج كليًا بطول الخطوة وعدد النبضات، ويمكن اعتبار عدد النبضات عددًا صحيحًا، فالكمية الرقمية ليست مقياسًا للدقة، فالخطوة الواحدة هي خطوة واحدة، والخطوتان هما خطوتان. الدقة الوحيدة التي يمكن تحسينها حاليًا هي دقة خلوص عودة التروس في علبة التروس الكوكبية.
- طريقة ضبط دقة المغزل:يتم ضبط دقة دوران مغزل علبة التروس الكوكبية، فإذا كان خطأ تصنيع المغزل نفسه يفي بالمتطلبات، فإن دقة دوران مغزل المخفض تُحدد عمومًا بواسطة المحمل. ويكمن مفتاح ضبط دقة دوران المغزل في ضبط خلوص المحمل. يُعد الحفاظ على خلوص مناسب للمحمل أمرًا بالغ الأهمية لأداء مكونات المغزل وعمر المحمل. بالنسبة للمحامل الدوارة، فإن وجود خلوص كبير لا يؤدي فقط إلى تركيز الحمل على جسم الدوران في اتجاه القوة، بل يُسبب أيضًا ظاهرة تركيز إجهاد خطيرة في منطقة تلامس مجرى الحلقة الداخلية والخارجية للمحمل، مما يُقصر عمر المحمل، ويُسبب انحرافًا في محور المغزل، ويسهل حدوث اهتزاز في أجزاء المغزل. لذلك، يجب ضبط المحامل الدوارة مسبقًا، لإحداث قدر معين من التداخل داخل المحمل، وذلك لإحداث تشوه مرن معين عند نقطة التلامس بين جسم الدوران ومجرى الحلقة الداخلية والخارجية، وبالتالي تحسين صلابة المحمل.
2. طريقة ضبط الفجوة:سيؤدي تحريك علبة التروس الكوكبية إلى حدوث احتكاك، مما يتسبب في تغييرات في الحجم والشكل وجودة السطح بين الأجزاء، والتآكل، وبالتالي زيادة الفجوة بين الأجزاء، لذلك نحتاج إلى إجراء نطاق معقول من التعديل لضمان دقة الحركة النسبية بين الأجزاء.
3. طريقة تعويض الخطأ:يتم تصحيح أخطاء الأجزاء نفسها من خلال التجميع المناسب، بحيث يتم تجنب ظاهرة الإزاحة المتبادلة خلال فترة التشغيل، لضمان دقة مسار حركة المعدات.
- طريقة التعويض الشاملة:تم نقل الأداة المثبتة مع المخفض نفسه لإجراء المعالجة مع الضبط الصحيح لطاولة العمل للقضاء على النتائج المشتركة لدقة الأخطاء.
مشاريعنا المخصصة 1.
مشاريعنا المخصصة 2.
نحن منظمة بحثية وإنتاجية متخصصة تركز على أبحاث وتطوير المحركات، بشكل عامحلول لتطبيقات المحركاتوتصنيع ومعالجة منتجات المحركات. تخصصت شركتنا في تصنيع المحركات الصغيرة وملحقاتها منذ عام 2011. منتجاتنا الرئيسية: محركات الخطوة المصغرة، ومحركات التروس، والمحركات النفاثة تحت الماء، ووحدات التحكم في المحركات.
حصلت منتجاتنا على شهادات الجودة العالمية ISO9000:200 وROHS وCE وغيرها. وقد تقدمت شركتنا بطلبات للحصول على أكثر من 20 براءة اختراع، من بينها 3 براءات اختراع، تُستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات، بما في ذلك الأجهزة المالية، وأنظمة أتمتة المكاتب، وأقفال الأبواب الإلكترونية، والستائر الكهربائية، والألعاب الذكية، والأجهزة الطبية، وآلات البيع، ومعدات الترفيه، ومعدات الإعلان، ومعدات الأمن، وإضاءة المسارح، وآلات الماهجونغ الأوتوماتيكية، وأجهزة الحمامات، ومعدات العناية الشخصية والتجميل وتصفيف الشعر، ومعدات التدليك، ومجففات الشعر، وقطع غيار السيارات، والألعاب، والأدوات الكهربائية، والأجهزة المنزلية الصغيرة، وغيرها. تتمتع الشركة بقوة تقنية عالية، ومعدات متطورة، وتلتزم بمبادئ "التركيز على السوق، والجودة أساس النجاح، والسمعة أساس التنمية"، وذلك لتعزيز الإدارة الداخلية وتحسين جودة المنتجات.
نتفاعل بشكل وثيق مع عملائنا، ونستمع إلى احتياجاتهم، ونتصرف وفقًا لمتطلباتهم. ونؤمن بأن أساس الشراكة الناجحة هو جودة المنتج وخدمة العملاء.
لا تتردد في التواصل معنا!
تاريخ النشر: 24 نوفمبر 2022