التحكم في تسارع وتباطؤ المحرك المتدرج

محرك متدرجمبدأ العمل
عادةً، يكون دوّار المحرك مغناطيسًا دائمًا. عندما يمر التيار عبر ملفات الجزء الثابت، تُنتج هذه الملفات مجالًا مغناطيسيًا متجهيًا. يدفع هذا المجال الدوّار للدوران بزاوية بحيث يتطابق اتجاه زوج المجالات المغناطيسية للدوّار مع اتجاه مجال الجزء الثابت. عندما يدور المجال المغناطيسي المتجهي للجزء الثابت بزاوية معينة.

محرك متدرجهو نوع من المحركات الحثية، ومبدأ عمله هو استخدام دائرة إلكترونية، حيث يتم تحويل التيار المستمر إلى مصدر طاقة بتقسيم الوقت، وتيار تحكم زمني متعدد الأطوار، وبهذا التيار يتم تزويد محرك الخطوة بالطاقة، ويمكن لمحرك الخطوة أن يعمل بشكل صحيح، ومحرك القيادة هو مصدر طاقة بتقسيم الوقت لمحرك الخطوة، ووحدة تحكم زمنية متعددة الأطوار.

مع كل نبضة كهربائية مُدخلة، يدور المحرك بزاوية للأمام خطوة واحدة. تتناسب إزاحته الزاوية الناتجة مع عدد النبضات المُدخلة، وتتناسب سرعته مع تردد النبضات. بتغيير ترتيب تنشيط الملفات، ينعكس اتجاه دوران المحرك. بالتالي، يمكنك التحكم في عدد النبضات وترددها وترتيب تنشيط كل طور من أطوار ملفات المحرك للتحكم في دوران المحرك الخطوي.

تبلغ دقة محرك الخطوة العام 3-5% من زاوية الخطوة، ولا تتراكم.

يقل عزم دوران المحرك الخطوي مع زيادة سرعته. أثناء دوران المحرك، تتشكل طبقة حثية عكسية في كل طور من أطوار ملفاته؛ وكلما زاد التردد، زاد الجهد الكهربائي العكسي. ونتيجة لذلك، تزداد سرعة المحرك ويقل تيار الطور، مما يؤدي إلى انخفاض عزم الدوران.

يمكن للمحرك المتدرج أن يعمل بشكل طبيعي عند السرعة المنخفضة، ولكن إذا تجاوزت السرعة حدًا معينًا فلن يبدأ التشغيل، وسيصاحب ذلك صوت صفير.

يحتوي المحرك المتدرج على معلمة فنية: تردد بدء التشغيل بدون حمل، أي أن المحرك المتدرج في حالة عدم وجود حمل يمكن أن يبدأ بشكل طبيعي، وإذا كان تردد النبض أعلى من القيمة، فلن يتمكن المحرك من البدء بشكل طبيعي، وقد يحدث خروج عن الخطوة أو توقف.

في حالة وجود حمل، يجب أن يكون تردد البدء منخفضًا. أما إذا كان المحرك سيحقق دورانًا عالي السرعة، فيجب أن يمر تردد النبض بعملية تسارع، أي أن تردد البدء يكون منخفضًا، ثم يرتفع إلى التردد العالي المطلوب (سرعة المحرك من سرعة منخفضة إلى سرعة عالية) بتسارع معين.

لماذا؟محركات الخطوةيجب التحكم بها عن طريق تقليل السرعة
تعتمد سرعة المحرك الخطوي على تردد النبضات، وعدد أسنان الدوار، وعدد النبضات. تتناسب سرعته الزاوية طرديًا مع تردد النبضات، وتتزامن معه زمنيًا. لذا، إذا كان عدد أسنان الدوار وعدد النبضات ثابتين، يُمكن الحصول على السرعة المطلوبة بالتحكم في تردد النبضات. ولأن المحرك الخطوي يبدأ تشغيله باستخدام عزمه المتزامن، فإن تردد بدء التشغيل يكون منخفضًا لتجنب فقدان الخطوة. ومع زيادة القدرة، يزداد قطر الدوار، ويزداد القصور الذاتي، وقد يختلف تردد بدء التشغيل عن تردد التشغيل الأقصى بما يصل إلى عشرة أضعاف.

تتميز خصائص تردد بدء تشغيل المحرك الخطوي بأنه لا يصل مباشرةً إلى تردد التشغيل، بل يمر بعملية بدء تشغيل تدريجية، أي من سرعة منخفضة إلى سرعة التشغيل. وعندما يتوقف المحرك، لا ينخفض ​​تردد التشغيل فجأةً إلى الصفر، بل ينخفض ​​تدريجيًا إلى الصفر.

لذا، تتطلب عملية تشغيل المحرك الخطوي عادةً ثلاث مراحل: التسارع، والسرعة الثابتة، والتباطؤ. يجب أن تكون مرحلتا التسارع والتباطؤ قصيرتين قدر الإمكان، بينما تكون مدة السرعة الثابتة أطول ما يمكن. خاصةً في الأعمال التي تتطلب استجابة سريعة، حيث يكون الوقت اللازم للانتقال من نقطة البداية إلى النهاية هو الأقصر، مما يستلزم أقصر مدة ممكنة للتسارع والتباطؤ، وأعلى سرعة عند السرعة الثابتة.

تُعدّ خوارزميات التسارع والتباطؤ من التقنيات الأساسية في التحكم بالحركة، وعاملاً رئيسياً لتحقيق السرعة والكفاءة العالية. في التحكم الصناعي، يتطلب الأمر من جهة أن تكون عملية المعالجة سلسة ومستقرة، مع تأثير محدود على المرونة؛ ومن جهة أخرى، يتطلب الأمر استجابة سريعة وتفاعلاً فورياً. إن ضمان دقة التحكم لتحسين كفاءة المعالجة، وتحقيق حركة ميكانيكية سلسة ومستقرة، هو التحدي الرئيسي الذي يواجه المعالجة الصناعية الحالية. تشمل خوارزميات التسارع والتباطؤ الشائعة الاستخدام في أنظمة التحكم بالحركة الحالية: تسارع وتباطؤ المنحنى شبه المنحرف، وتسارع وتباطؤ المنحنى الأسي، وتسارع وتباطؤ المنحنى على شكل حرف S، وتسارع وتباطؤ المنحنى المكافئ، وغيرها.

تسارع وتباطؤ المنحنى شبه المنحرف
التعريف: التسارع/التباطؤ بشكل خطي (التسارع/التباطؤ من سرعة البداية إلى السرعة المستهدفة) بنسبة معينة

صيغة الحساب: v(t)=Vo+at

المزايا والعيوب: يتميز المنحنى شبه المنحرف بخوارزمية بسيطة، واستهلاك أقل للوقت، واستجابة سريعة، وكفاءة عالية، وسهولة في التنفيذ. مع ذلك، لا تتوافق مراحل التسارع والتباطؤ المنتظم مع قانون تغيير سرعة المحرك الخطوي، ولا يمكن أن تكون نقطة الانتقال بين السرعة المتغيرة والسرعة المنتظمة سلسة. لذلك، تُستخدم هذه الخوارزمية بشكل أساسي في التطبيقات التي لا تتطلب متطلبات عالية لعملية التسارع والتباطؤ.

تسارع وتباطؤ المنحنى الأسي
التعريف: يعني التسارع والتباطؤ بواسطة الدالة الأسية.

مؤشر تقييم التحكم في التسارع والتباطؤ:
1- يجب أن يكون خطأ مسار الآلة وموضعها في أصغر حد ممكن

2- تتميز عملية حركة الآلة بالسلاسة، والاهتزاز بالضآلة، والاستجابة بالسرعة.

3- يجب أن تكون خوارزمية التسارع والتباطؤ بسيطة قدر الإمكان، وسهلة التنفيذ، وقادرة على تلبية متطلبات التحكم في الوقت الحقيقي.

إذا كنت ترغب في التواصل والتعاون معنا، فلا تتردد في الاتصال بنا.
نتفاعل بشكل وثيق مع عملائنا، ونستمع إلى احتياجاتهم ونلبي طلباتهم. نؤمن بأن الشراكة المربحة للطرفين تقوم على جودة المنتج وخدمة العملاء.

شركة تشانغتشو فيك-تك لتكنولوجيا المحركات المحدودة هي مؤسسة بحثية وإنتاجية متخصصة في أبحاث وتطوير المحركات، وتقديم حلول شاملة لتطبيقاتها، بالإضافة إلى تصنيع منتجاتها. تتخصص الشركة في تصنيع المحركات الصغيرة وملحقاتها منذ عام ٢٠١١. تشمل منتجاتنا الرئيسية: محركات الخطوة المصغرة، ومحركات التروس، والمحركات المزودة بعلب تروس، ودافعات تحت الماء، ووحدات تحكم ومحركات تشغيل المحركات.

يتمتع فريقنا بخبرة تزيد عن 20 عامًا في تصميم وتطوير وتصنيع المحركات الدقيقة، ويمكنه تطوير المنتجات وتقديم الدعم للعملاء في التصميم وفقًا لاحتياجاتهم الخاصة! حاليًا، نبيع منتجاتنا بشكل رئيسي لعملاء في مئات الدول في آسيا وأمريكا الشمالية وأوروبا، مثل الولايات المتحدة الأمريكية والمملكة المتحدة وكوريا وألمانيا وكندا وإسبانيا وغيرها. فلسفتنا التجارية القائمة على "النزاهة والموثوقية والجودة"، وقيمنا الأساسية "العميل أولًا"، تدعم الابتكار الموجه نحو الأداء والتعاون وروح الكفاءة في العمل، بهدف بناء ومشاركة النجاح، وهدفنا الأسمى هو تحقيق أقصى قيمة لعملائنا.