हमें स्टेपर मोटर के लिए रैंप की आवश्यकता क्यों है?


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मैं एक नौसिखिया हूं और यह समझने की कोशिश कर रहा हूं कि मैं एक स्टेपर मोटर कैसे चला सकता हूं। मेरे मन में यह अवधारणा थी कि स्टेपर को चलाने के लिए डिजिटल दालों की आवश्यकता होती है, और मैंने इसे भी आजमाया। मैं बहुत आसानी से उपयोग कर रहा हूँ मैं स्टेपर चलाने में सक्षम था। लेकिन हाल ही में मैं एक लिंक पर आया था जहाँ उन्होंने एक स्टैपर शुरू करने के लिए एक रैंप का इस्तेमाल किया था, जो यह कहकर इसे सही ठहराते हैं

"अगर हम तेजी से दालों के साथ स्टेपर मोटर शुरू करने की कोशिश करते हैं, तो यह बस वहां बैठती है और दूर नहीं मुड़ती है, हमें स्टीपर को धीरे-धीरे बंद करने और धीरे-धीरे चरणों की गति बढ़ाने (रैंपिंग) की आवश्यकता है।" स्रोत: http://www.societyofrobots.com/member_tutorials/book/export/html/314

मेरा सवाल यह है कि स्टेपर नियमित वर्ग दालों के साथ क्यों शुरू होता है? हमें एक रैंप की आवश्यकता क्यों है? अन्य सभी मंचों और ट्यूटोरियल हमेशा इसे शुरू करने के लिए स्टेपर को डिजिटल दालें प्रदान करने के बारे में बात करते हैं, रैंप पीढ़ी की अवधारणा पर वहां चर्चा क्यों की जाती है? क्या डिजिटल दालों के साथ स्टेपर चलाना एक बुरा अभ्यास है?


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मुझे लगता है कि आप "वर्ग तरंग" आकृतियों के साथ "रैंप" को भ्रमित कर रहे हैं। नियंत्रण अभी भी स्क्वायर वेव द्वारा है, बस इन नियंत्रण चरणों के परिवर्तन की गति / दर शून्य से बढ़ाकर प्रति सेकंड इच्छित चरणों या आप जो भी वेग प्राप्त करने की कोशिश कर रहे हैं।
KyranF

कहते हैं कि आपका स्टेपर स्क्वायर वेव 3KHz सिग्नल की तरह दिखता है। डेड स्टॉप से ​​फ्लैट-आउट तक जाने के बजाय, आपको कम आवृत्ति (या दालों के बीच लंबा अंतराल) से शुरू करना चाहिए। फ़्लोरिंग एक कार त्वरक पेडल में लगभग आधा सेकंड लगता है, और या तो टायर (कम गियर में) धूम्रपान करता है या प्रतिक्रिया करने के लिए थोड़ी देर लेता है (उच्च गियर में)।
एलन कैंपबेल

हां, मैंने दालों के साथ रैंप को भ्रमित किया, प्रतिक्रिया लोगों के लिए धन्यवाद!
एलेक्सिल्टन

जवाबों:


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जब नियंत्रक मोटर को आगे बढ़ाता है, तो रोटर को पर्याप्त (कोण) दूर ले जाना पड़ता है कि जब अगले कॉइल (या कुंडल जोड़ी) को सक्रिय किया जाता है तो यह रोटर को सही दिशा में खींच लेगा। यदि रोटर पर्याप्त कोण से नहीं चला है, तो कॉइल रोटर को पीछे की ओर खींच लेगा और मोटर बस वहां बैठती है और बुदबुदाती है। आप ऑनलाइन कई चित्र और एनिमेशन पा सकते हैं जो बताते हैं कि सामान्य ऑपरेशन कैसे काम करता है- कल्पना करें कि रोटर केवल इच्छित राशि का एक अंश ले जाए।

रोटर, शाफ्ट, और जो भी शाफ्ट से जुड़ा है, सभी में जड़ता है और विभिन्न प्रकार के घर्षण हैं।

अधिकतम गति स्टेपर बदल सकता है शाफ्ट मोटर से उपलब्ध टोक़ से संबंधित है और शाफ्ट को चालू करने के लिए आवश्यक टोक़ (उपलब्ध टोक़ बूँदें आरपीएम बढ़ जाती है, और आवश्यक टोक़ आम तौर पर आरपीएम में वृद्धि के रूप में बढ़ जाती है)। इसका सीधा संबंध जड़ता से नहीं है।

वास्तव में अधिकतम (या कुछ अंश) प्राप्त करने के लिए आप केवल लापता चरणों के बिना RPM को इतनी तेजी से बढ़ा सकते हैं। अधिकतम त्वरण जड़ता से संबंधित है और किसी दिए गए RPM में अधिक उपलब्ध टॉर्क। यदि मोटर यह सब कर रहा है तो बस चालू RPM के साथ बना रह सकता है तो आप तेजी नहीं ला सकते। यदि RPM काफी कम है, तो आपको इसे रैंप करने की आवश्यकता नहीं है, आप इसे केवल चरण बता सकते हैं, लेकिन यह आमतौर पर RPM का केवल एक अंश होगा जो मोटर सक्षम है। अक्सर रैखिक रैंप का उपयोग सादगी के लिए किया जाता है, लेकिन एक अधिक उत्तल वक्र इष्टतम होगा।

यहाँ ओरिएंटल मोटर (एक प्रमुख जापानी निर्माता) से मोटर टॉर्क कर्व है:

http://www.orientalmotor.com/technology/articles/article-speed-torque-curves-for-step-motors.html

त्वरण की अधिकतम दर की भविष्यवाणी करने के लिए आपको टोक़ और जड़ता के बड़े पैमाने पर जानने की आवश्यकता है । यदि आप किसी दिए गए लोडिंग में त्वरण की अधिकतम दर से अधिक हो जाते हैं तो मोटर चरणों को खो देगा, इसलिए एक उचित सुरक्षा मार्जिन एक अच्छा विचार है।


इस तरह के एक विस्तृत उत्तर के लिए धन्यवाद Sphero, मैं वास्तव में दो प्रमुख चीजों के साथ खुद को भ्रमित कर रहा था, मैं एक रैंप बनाने के लिए चरणों की आवृत्ति का चयन करने के तरीके पर काम करूंगा!
एलेक्सिल्टन

क्या आपके पास कुछ साहित्य है?
कार्लटन बैंक

@CarltonBanks ओरिएंटल मोटर के ऊपर दिए गए लिंक की जाँच करें।
स्पेरो पेफेनी

यह स्पष्ट रूप से उल्लेख नहीं करता है कि यह बेहतर रैंपिंग क्यों नहीं है, (अगर बिल्कुल भी, केवल चयन का उल्लेख करें जहां तक ​​मैं पढ़ सकता हूं) मेरा मतलब है कि मैं समझता हूं कि कोई व्यक्ति मोटर को माइक्रोस्टेप कर सकता है और इसे रैंप नहीं कर सकता है, अंतर टोक़ नहीं होगा शक्तिशाली हो रहा है।
कार्लटन बैंक

यदि आप अधिकतम गति के बारे में परवाह नहीं करते हैं तो रैंप का कोई कारण नहीं है। रैंपिंग आपको चरणों को खोने के बिना किसी दिए गए जड़ता + टोक़ के लिए एक उच्च अधिकतम गति प्राप्त करने देता है।
स्पेरो पेफेनी

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ऐसा लगता है कि आपने जो विवरण पढ़ा है वह गति को तेज करने की बात कर रहा है , दूसरे शब्दों में, चरणों की आवृत्ति। प्रत्येक चरण के लिए दाल अभी भी चौकोर है।

कारण यह है कि एक स्टेपर मोटर केवल इतना टॉर्क उत्पन्न कर सकती है। जब हम इस अधिकतम टोक़ को पार करते हैं, तो मोटर को चरण याद आते हैं।

इसके अलावा, मोटर को तेज करने के लिए न्यूटन के गति के दूसरे नियम द्वारा टॉर्क की आवश्यकता होती है: बल मास टाइम एक्सेलेरेशन के बराबर होता है:

F=ma

एक घूर्णन प्रणाली के लिए शब्दों में थोड़ा बदलाव होता है, लेकिन वे ज्यादातर अनुरूप होते हैं: टोक़ जड़ता के क्षणों को बराबर करता है कोण त्वरण:

τ=Iα

परिणाम यह है कि मोटर को तुरंत गति देने के लिए अनंत टोक़ की आवश्यकता होती है जो संभव नहीं है। इस प्रकार, हमें त्वरण को सीमित करना चाहिए, अर्थात गति को "रैंप" करना, टोक़ को कुछ इस तरह से सीमित करना कि मोटर गायब चरणों के बिना उत्पन्न हो सके।


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दो साल बाद ... मैं किसी भी कदम मोटर के लिए विशिष्ट गति बनाम कंपन / शोर के बारे में कुछ विवरण जोड़ना चाहता था।

जब बहुत धीरे-धीरे कदम बढ़ाते हुए, एक प्रति सेकंड की तरह, शाफ्ट नए स्थान पर चला जाएगा और तब तक कई बार अंडरशूट करेगा जब तक कि वह उस चरण पर स्थिर न हो जाए। प्रक्रिया प्रत्येक नए कदम पर दोहराती है।

बिजली के वोल्टेज / करंट को लोड के लिए पर्याप्त होना चाहिए और मोटर का आकार आवश्यक टोक़ से मेल खाने के लिए चुना जाना चाहिए।

एक बार मोटर को स्थानांतरित करने की आवश्यकता नहीं होती है, उस स्थिति को बनाए रखने के लिए वोल्टेज / करंट को लगभग 50% से 75% तक कम किया जा सकता है। ऐसे मामलों में जहां घर्षण प्रमुख है, या कुछ प्रकार के गियर का उपयोग करके, मोटर को पूरी तरह से तैयार किया जा सकता है। यह रिले के समान है जिसे सक्रिय करने के लिए उदाहरण के लिए 12 वोल्ट की आवश्यकता होती है, लेकिन फिर आसानी से केवल 9 वोल्ट के साथ संपर्क को सक्रिय रखें।

गति को लगभग 20 प्रति सेकंड बढ़ाते समय, कंपन / शोर इसे अधिकतम तक पहुंचाता है। यह एक गति है जिससे अधिकांश इंजीनियर बचने की कोशिश करेंगे।

जैसे-जैसे गति बढ़ती जाती है, वैसे-वैसे टॉर्क द्वारा कंपन / शोर कम होता जाता है। यदि आप शोर बनाम आवृत्ति की साजिश करते हैं, तो आकार कुछ स्थानीय मैक्सिमा के साथ स्पष्ट नीचे की दिशा दिखाएगा, अक्सर हार्मोनिक आवृत्ति पर।

मान लेते हैं कि एक विशिष्ट मान 100 कदम प्रति सेकंड से अधिक है, कंपन कम सहनीय होने के लिए पर्याप्त है और बता दें कि 500 ​​हर्ट्ज से ऊपर विश्वसनीय संचालन के लिए टोक़ बहुत कमजोर हो जाता है।

आप 100 हर्ट्ज से 500 हर्ट्ज तक की गति को रैंप किए बिना, इनमें से किसी भी आवृत्ति का उपयोग करके एक कदम मोटर शुरू कर सकते हैं। इसी तरह, आप कदम को अचानक रोक सकते हैं, कोई फर्क नहीं पड़ता आवृत्ति। उस चरण में मोटर को बंद करने के लिए होल्डिंग करंट पर्याप्त होता है।

रैंपिंग की आवश्यकता तब होती है जब आप अधिकतम आवृत्ति से अधिक करना चाहते हैं। ऊपर "विशिष्ट" संख्या को देखते हुए, आप पा सकते हैं कि आपकी मोटर में अभी भी पर्याप्त टॉर्क है, जब स्मूथली त्वरित रूप से 500 हर्ट्ज से 700 हर्ट्ज तक काम करती है। विश्वसनीय संचालन के लिए चाल 400 हर्ट्ज की तरह रैंप को शुरू करना है, फिर इसे 700 हर्ट्ज तक बढ़ा दें। लक्ष्य की स्थिति के करीब आने तक इसे उसी गति पर रखें।

फिर, 700 हर्ट्ज से 450 हर्ट्ज तक सुचारू रूप से निर्बाध। यदि लक्ष्य स्थिति अभी भी नहीं पहुंची है, तो मोटर को उसी गति से रखें। फिर, 450 हर्ट्ज से, आप रोक सकते हैं। सुनिश्चित करें कि कंपन के सभी स्रोत को अलग करने के लिए मोटर को अधिकतम वर्तमान / वोल्टेज 0.1 सेकंड से 1 सेकंड के लिए सक्रिय रखें।

रैखिक रैंप बनाने में आसान है। लेकिन इष्टतम "एस" आकार है। आप सुरक्षित आवृत्ति पर शुरू करते हैं, पहले से धीरे-धीरे बढ़ाते हैं और अधिकतम तक पहुंचने तक गति में तेजी से वृद्धि की दर बदलते हैं।

जब यह डीसेलरेट करने का समय होता है, तो समान एल्गोरिथ्म लागू होता है, गति को धीरे-धीरे कम करना और तेजी से घटती गति की दर को बदलना, सुरक्षित गति तक पहुंचने पर गति को कम करना बंद करें, जो मोटर को अचानक रोकने की अनुमति देता है।

एक मोटरोला 68HC05 माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करने वाला वास्तविक कोड लगभग 500 बाइट्स ले रहा था (आंतरिक EPROM कुल 8K था और रैम 128 बाइट्स था)। इसे असेंबलर में लिखा गया था।

यदि आपके पास माइक्रो-स्टेपिंग के लिए हार्डवेयर है, तो आप शोर और कंपन के बारे में सभी उल्लेख को अनदेखा कर सकते हैं। यदि आप सामान्य अधिकतम गति को पार करना चाहते हैं, तो भी आपको "S" आकार त्वरण की आवश्यकता है। लेकिन चूंकि गति में कोई कंपन नहीं है, इसलिए आप मंदी को जितना चाहें उतना कम जाने दे सकते हैं।

वर्ग तरंग ड्राइव से सीखे गए पाठ अभी भी पकड़ में हैं। थाट गंतव्य तक पहुंचने के सबसे कुशल तरीके के लिए है, आप चाहते हैं कि मंदी उस बिंदु के ठीक नीचे आवृत्ति पर बैठे जहां मोटर टोक़ अचानक रुकने और शुरू होने के लिए पर्याप्त हो।

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