स्टेपर मोटर कई गति और स्थिति नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए एक शीर्ष विकल्प हैं। वे कई आकारों और टॉर्क रेटिंग में उपलब्ध हैं और उच्च-स्तरीय सर्वोमोटर्स की तुलना में काफी कम महंगे हैं। तो, आइए फीडबैक डिवाइस जोड़कर स्टेपर-मोटर के प्रदर्शन को सर्वोमोटर्स के बराबर बढ़ाने के तरीकों के बारे में बात करते हैं। फीडबैक से लैस स्टेपर मोटर सर्वोमोटर्स के लिए एक पूर्ण विकल्प नहीं हैं, लेकिन वे कई वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए एक विश्वसनीय विकल्प प्रदान कर सकते हैं। ये गति-डिज़ाइन समाधान बैंक को तोड़े बिना मशीन के प्रदर्शन को बेहतर बनाते हैं।

स्टेपर-मोटर के लाभ और कमियां

स्टेपर मोटर ब्रशलेस डीसी इलेक्ट्रिक मोटर हैं जो निरंतर व्यापक घूर्णन गति के बजाय असतत चरणों में चलते हैं। ये चरण गति स्टेटर में विद्युत चुम्बकीय कॉइल के सेट द्वारा चुंबकीय क्षेत्र शिफ्ट द्वारा संचालित होती हैं। स्टेपर मोटर ऑपरेशन एक पर निर्भर करता हैनियंत्रक— एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जो मोटर के स्टेटर कॉइल को एक क्रम में करंट खिलाता है जो स्टेप मोशन को चलाता है। नियंत्रक की क्षमताओं का मोटर के प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।

स्टेपर मोटर के कई प्रकार उपलब्ध हैं, लेकिन सबसे आम किस्में अच्छे रिज़ॉल्यूशन (200 कदम प्रति चक्कर या बेहतर) के साथ-साथ सम्मानजनक कम गति टॉर्क, मजबूत निर्माण, लंबी सेवा जीवन और अपेक्षाकृत कम लागत प्रदान करती हैं। हालाँकि, उनकी सीमाएँ हैं। उच्च घूर्णन गति पर टॉर्क आउटपुट कम हो जाता है और (सरल नियंत्रकों के साथ) स्टेपर मोटर रिंगिंग - उच्च आवृत्ति कंपन के अधीन हो सकते हैं। सबसे बड़ी कमी यह है कि पोजिशनिंग अनुप्रयोगों में भी, बुनियादी स्टेपर-मोटर सिस्टम ओपन-लूप नियंत्रण के तहत काम करते हैं।

स्टेपर मोटर नियंत्रक से एक निश्चित संख्या में कदम उठाने के निर्देश पर प्रतिक्रिया करते हैं - लेकिन नियंत्रक को इस बारे में कोई प्रतिक्रिया नहीं देते हैं कि यह गति पूरी हो गई है या नहीं। इसलिए यदि मोटर अनुरोधित चरण गति को पूरा करने में विफल रहता है, तो नियंत्रक द्वारा बताए गए कदमों के बीच बढ़ती विसंगति उत्पन्न हो सकती है।मान लिया गया हैमोटर शाफ्ट की घूर्णन स्थिति औरसत्यशाफ्ट की स्थिति (और कोई भी संलग्न भार या संचालित तंत्र)। इस तरह की विसंगति तब होती है जब मोटर का टॉर्क यांत्रिक प्रतिरोध को दूर करने के लिए अपर्याप्त होता है ... और वास्तव में, ये विसंगतियाँ उच्च आरपीएम पर एक महत्वपूर्ण समस्या बन सकती हैं, क्योंकि यही वह समय होता है जब मोटर टॉर्क-आउटपुट क्षमताएँ सीमित होती हैं। यही कारण है कि डिज़ाइन इंजीनियर अक्सर स्टेपर मोटर्स को अधिक निर्दिष्ट करते हैं - छूटे हुए चरणों से बचने के लिए, भले ही यह स्टेपर-मोटर चयनों के लिए हो जो सभी के लिए अत्यधिक बड़े और भारी होते हैं, लेकिन सबसे अधिक मांग वाले मोशन प्रोफाइल के लिए।

एक और कमी यह है कि जब पारंपरिक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली स्टेपर मोटर रुक जाती है, तो स्टेपर-मोटर शाफ्ट को स्थिति में रखने के लिए मोटर वाइंडिंग के माध्यम से करंट प्रवाहित होना चाहिए। इससे बिजली की खपत होती है और मोटर वाइंडिंग और आसपास के उप-घटक गर्म हो जाते हैं।

विश्वसनीय स्थिति निर्धारण के लिए स्टेपर-मोटर प्रणालियों पर फीडबैक

शाफ्ट-पोजिशन फीडबैक प्राप्त करने के लिए स्टेपर-मोटर सिस्टम में एनकोडर जोड़ने से अनिवार्य रूप से नियंत्रण लूप बंद हो जाता है। इन फीडबैक डिवाइस को जोड़ने से समग्र सिस्टम लागत बढ़ जाती है, लेकिन सर्वोमोटर पर स्विच करने जितना नहीं।

एनकोडर फीडबैक जोड़ने के लिए एक दृष्टिकोण में काम करना हैले जाएँ और सत्यापित करेंमोड। इस मामले में, स्टेपर मोटर के टेल शाफ्ट में एक सरल वृद्धिशील एनकोडर जोड़ा जाता है। फिर जब नियंत्रक मोटर को चरण आदेश जारी करता है, तो एनकोडर नियंत्रक को लगातार सत्यापित करता है कि आदेशित गति हुई है। यदि मोटर अनुरोधित चरणों की संख्या को पूरा करने में विफल रहता है, तो नियंत्रक तब तक अधिक चरणों का अनुरोध कर सकता है जब तक कि मोटर इच्छित स्थिति तक नहीं पहुंच जाती। अधिक परिष्कृत नियंत्रक उन अतिरिक्त चरणों को बनाने के लिए टॉर्क को बढ़ावा देने के तरीके के रूप में मोटर में चरण धारा को भी बढ़ाते हैं।

ऐसे मूव-एंड-वेरीफाई सेटअप में प्रयुक्त एनकोडर में आमतौर पर प्रति चक्कर 200 स्थितियों का कोई गुणक रेजोल्यूशन होता है।

ध्यान दें कि मूव-एंड-वेरीफाई मोड का उपयोग करने वाले सेटअप को बड़े आकार के मोटर्स के समावेश से अभी भी लाभ हो सकता है, लेकिन सरल ओपन-लूप सिस्टम द्वारा आवश्यक सीमा तक बड़े आकार का नहीं।

यह भी ध्यान दें कि यह मोड बुद्धिमान नियंत्रकों को रोकने के दौरान मामूली दक्षता में सुधार के लिए मोटर में धाराओं को ठीक करने में मदद कर सकता है ... हालांकि कुल मिलाकर ऊर्जा की खपत अभी भी अधिक है।

निरपेक्ष एनकोडर के साथ बंद-लूप स्टेपर नियंत्रण

महत्वपूर्ण स्थिति-नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए एक और कुछ हद तक अधिक परिष्कृत विकल्प मल्टीटर्न एब्सोल्यूट एनकोडर का उपयोग करके पूर्ण बंद-लूप नियंत्रण है। यहाँ उपयोग किए जाने वाले एनकोडर एक स्टेपर मोटर के टेल शाफ्ट से जुड़कर निगरानी करते हैं:

1. स्टेपर मोटर की कोणीय स्थिति और साथ ही
2. स्टेपर मोटर के पूर्ण चक्करों की संख्या।

इस विन्यास में, स्टेपर मोटर को हाई-पोल-काउंट ब्रशलेस डीसी (बीएलडीसी) मोटर की तरह नियंत्रित किया जाता है ... और एनकोडर लगातार नियंत्रक को स्थिति प्रतिक्रिया प्रदान करता है। मोटर को आपूर्ति की जाने वाली होल्डिंग करंट को तब किसी दिए गए स्थिति सहिष्णुता के भीतर स्थिति बनाए रखने के लिए आवश्यक मात्रा के अनुसार ठीक से तैयार किया जाता है। ब्रशलेस सर्वो मोटर की तरह नियंत्रित एक स्टेपर मोटर ऊर्जा कुशल है और एक सच्चे बीएलडीसी सर्वोमोटर की तुलना में कम खर्चीला है। तो, सभी बीएलडीसी सर्वो अनुप्रयोगों के लिए कम लागत वाले स्टेपर मोटर्स का उपयोग क्यों न करें?

खैर, बंद-लूप सर्वो सिस्टम में इस्तेमाल किए जाने वाले स्टेपर मोटर्स में एक भौतिक सीमा होती है जो सच्चे BLDC सर्वोमोटर्स में नहीं पाई जाती है। अधिक विशेष रूप से, इस तरह से संचालित स्टेपर मोटर्स अनिवार्य रूप से 50-पोल ब्रशलेस मोटर्स के रूप में काम कर रहे हैं, इसलिए सर्वोमोटर्स के साथ संभव आरपीएम प्राप्त नहीं कर सकते हैं। इसके अलावा, स्टेपर-मोटर रोटर्स में बराबर शक्ति के सच्चे बीएलडीसी सर्वोमोटर्स की तुलना में अधिक जड़ता होती है ... इसलिए समान त्वरण प्रदान नहीं कर सकते हैं।

जब स्टेपर मोटर का उपयोग bldc मोड में किया जाता है, तो एनकोडर एक महत्वपूर्ण कार्य करता हैविनिमयभूमिका - मोटर शाफ्ट की सटीक रोटरी स्थिति की रिपोर्ट करना ... जो बदले में नियंत्रक को आवश्यकतानुसार निरंतर रोटेशन के लिए स्टेटर इलेक्ट्रोमैग्नेट के उपयुक्त सेट को सक्रिय करने देता है। इसके अलावा, सटीक निरपेक्ष एनकोडर उन्नत माइक्रोस्टेपिंग नियंत्रकों को चरण धारा को ठीक करने में भी मदद कर सकते हैं ताकि अधिक बुनियादी स्टेपर-मोटर प्रणालियों में होने वाली रिंगिंग (कंपन) को कम किया जा सके।