स्टेपर मोटर चालक सिद्धांत

स्टेपर मोटर चालक सिद्धांत

स्टेपिंग मोटर, जिसे स्टेपिंग मोटर के रूप में भी जाना जाता है, एक बहुत ही विशिष्ट मोटर है, जो विस्थापन नियंत्रण का एहसास कर सकती है, लेकिन इसमें उच्च परिशुद्धता, उच्च प्रतिक्रिया गति और विश्वसनीयता की विशेषताएं भी हैं, और इसका व्यापक रूप से औद्योगिक नियंत्रण, ऑटोमोटिव नियंत्रण, चिकित्सा उपकरण, उपकरण, रोबोटिक्स और कई अन्य इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में उपयोग किया जाता है। इसका ड्राइविंग सिद्धांत क्या है?

1. स्टेपर मोटर का कार्य सिद्धांत:

स्टेपर मोटर का कार्य सिद्धांत वायरिंग कॉइल के वर्तमान परिवर्तन को नियंत्रित करके रोटेशन का एहसास करना है, जब तक कॉइल का वर्तमान स्थिर आवृत्ति पर नियंत्रित होता है, मोटर को रोटेशन का एहसास कराया जा सकता है, ताकि सटीक विस्थापन नियंत्रण का एहसास हो सके।

2. स्टेपर मोटर का चालक सिद्धांत:

स्टेपर मोटर के चालक का सिद्धांत पल्स सिग्नल को स्टेपर मोटर द्वारा आवश्यक वर्तमान सिग्नल में परिवर्तित करना है, और फिर वर्तमान सिग्नल को स्टेपर मोटर में इनपुट करना है, स्टेपर मोटर रोटेशन का एहसास कर सकता है।

3. स्टेपर मोटर का चालक योजनाबद्ध आरेख:

स्टेपर मोटर ड्राइव योजना में मुख्य रूप से एक बिजली की आपूर्ति, नियंत्रक, पल्स कनवर्टर, स्टेपर मोटर और ड्राइवर शामिल होते हैं, जहां बिजली की आपूर्ति मुख्य रूप से डीसी पावर प्रदान करती है, नियंत्रक मुख्य रूप से पल्स सिग्नल की आवृत्ति को नियंत्रित करता है, पल्स कनवर्टर मुख्य रूप से पल्स सिग्नल को वर्तमान सिग्नल में परिवर्तित करता है, स्टेपर मोटर वर्तमान सिग्नल के माध्यम से रोटेशन को पूरा करता है, और ड्राइवर अंततः वर्तमान सिग्नल को स्टेपर मोटर में इनपुट करता है।

स्टेपर मोटर ड्राइवर का कार्य सिद्धांत

नियंत्रण प्रणाली में स्टेपर मोटर के अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है। यह पल्स सिग्नल को कोणीय विस्थापन में परिवर्तित कर सकता है, और इसका उपयोग विद्युत चुम्बकीय ब्रेक व्हील, विद्युत चुम्बकीय अंतर या कोणीय विस्थापन जनरेटर के रूप में किया जा सकता है।

कभी-कभी स्टेपर मोटर (यह मोटर आम तौर पर क्षतिग्रस्त नहीं होती है) पर कुछ पुराने उपकरणों को अन्य उद्देश्यों के लिए उपयोग करने के लिए हटा दिया जाता है, आमतौर पर अपने स्वयं के ड्राइवर को डिजाइन करने की आवश्यकता होती है। यह पेपर एक पुराने जापानी प्रिंटर से निकाली गई स्टेपर मोटर और ड्राइवर के डिज़ाइन का परिचय देता है। यह पेपर पहले स्टेपर मोटर के कार्य सिद्धांत का परिचय देता है, और फिर इसके ड्राइवर सॉफ़्टवेयर और हार्डवेयर डिज़ाइन का परिचय देता है।

1. स्टेपर मोटर संचालन का सिद्धांत

स्टेपर मोटर एक चार-चरण वाली स्टेपर मोटर है, जो एकध्रुवीय डीसी बिजली आपूर्ति द्वारा संचालित होती है। जब तक स्टेपर मोटर के प्रत्येक चरण की वाइंडिंग उचित समय अनुक्रम के अनुसार सक्रिय होती है, तब तक स्टेपर मोटर को चरण दर चरण घुमाया जा सकता है। चित्र 1 इस चार-चरण प्रतिक्रियाशील स्टेपर मोटर के संचालन सिद्धांत का एक योजनाबद्ध आरेख है।

शुरुआत में, स्विच एसबी बिजली की आपूर्ति चालू करता है, एसए, एससी, एसडी को काट दिया जाता है, बी चरण चुंबकीय ध्रुव और रोटर 0, 3 दांत संरेखित होते हैं, साथ ही, रोटर के 1, 4 दांत और सी, डी चरण घुमावदार चुंबकीय ध्रुव गलत दांत उत्पन्न करते हैं, 2, 5 दांत और डी, ए चरण घुमावदार चुंबकीय ध्रुव गलत दांत उत्पन्न करते हैं।

जब स्विच एससी बिजली की आपूर्ति चालू करता है और एसबी, एसए और एसडी डिस्कनेक्ट हो जाते हैं, तो रोटर सी - चरण घुमावदार की चुंबकीय बल रेखाओं और संख्या . 1 और संख्या . 4 दांतों, और संख्या . 1 और संख्या . 4 दांतों और चुंबकीय ध्रुवों के बीच बल की चुंबकीय रेखाओं की क्रिया के कारण घूमता है। C-फेज वाइंडिंग संरेखित हैं। जबकि दांत 0, 3 और ए, बी चरण की वाइंडिंग गलत संरेखण उत्पन्न करती हैं, दांत 2, 5 और ए, डी चरण की घुमावदार चुंबकीय ध्रुव उत्पन्न करती हैं

और वाइंडिंग के ए और डी चरणों के चुंबकीय ध्रुव गलत संरेखित हैं। और इसी तरह, ए, बी, सी, डी चार चरण घुमावदार बिजली की आपूर्ति, रोटर ए, बी, सी, डी दिशा के साथ घूमेगा।

ऊर्जाकरण के अलग-अलग क्रम के अनुसार चार {{0}चरण स्टेपिंग मोटरों को एकल चार {1}बीट, डबल चार{2}बीट और आठ{3}बीट ऑपरेटिंग मोड में विभाजित किया जा सकता है। सिंगल{5}चार बीट और डबल{6}चार बीट के चरण कोण बराबर होते हैं, लेकिन सिंगल{7}चार बीट का रोटेशन टॉर्क छोटा होता है। आठ{{9}बीट ऑपरेशन मोड का चरण कोण सिंगल{10}क्वाड और डबल{11}क्वाड का आधा है, इसलिए, आठ{12}बीट ऑपरेशन मोड एक उच्च घूर्णन टोक़ बनाए रख सकता है और नियंत्रण सटीकता में सुधार कर सकता है।

समय और तरंगों पर बिजली आपूर्ति शक्ति के संचालन के सिंगल फोर{0}बीट, डबल फोर{1}बीट और आठ{2}बीट मोड क्रमशः चित्र 2.ए, बी, सी में दिखाए गए हैं:

2. AT89C2051 स्टेपर मोटर ड्राइवर सिस्टम सर्किट सिद्धांत पर आधारित

AT89C2051 P1 पोर्ट से पल्स को नियंत्रित करता है आगे, पीछे, तेज करने, गति कम करने और रोकने तथा अन्य क्रियाओं के लिए अलग-अलग पल्स सिग्नल वाली स्टेपर मोटर बनाएं। स्टेपर मोटर चरण वाइंडिंग के चित्र में L1। AT89C2051 चयनित आवृत्ति 22MHz क्रिस्टल, एक उच्च क्रिस्टल का चयन करने का उद्देश्य 2 तरीके से होस्ट कंप्यूटर के पल्स सिग्नल चक्र पर AT89C2051 के प्रभाव को कम करना है।

वाइंडिंग के आंतरिक प्रतिरोध के लिए RL1 ~ RL4, 50Ω अवरोधक एक बाहरी अवरोधक है, वर्तमान सीमा में एक भूमिका निभाता है, लेकिन लूप समय स्थिरांक में सुधार करने के लिए एक तत्व भी है। निरंतरता डायोड के लिए D1 ~ D4, ताकि मोटर वाइंडिंग निरंतरता डायोड (D1 ~ D4) और क्षीणन के माध्यम से रिवर्स इलेक्ट्रोमोटिव बल द्वारा उत्पन्न हो, जिससे पावर ट्यूब TIP122 को क्षति से बचाया जा सके।

200μF संधारित्र के समानांतर 50Ω बाहरी प्रतिरोध में स्टेपर मोटर वाइंडिंग में इंजेक्ट किए गए वर्तमान पल्स फ्रंट में सुधार हो सकता है, जिससे स्टेपर मोटर की उच्च आवृत्ति प्रदर्शन में सुधार हो सकता है। निरंतरता डायोड के साथ श्रृंखला में जुड़ा 200Ω अवरोधक सर्किट के डिस्चार्ज समय स्थिरांक को कम कर सकता है, जिससे वाइंडिंग में वर्तमान पल्स का अनुगामी किनारा तेज हो जाता है और वर्तमान ड्रॉप समय छोटा हो जाता है, जो उच्च आवृत्ति प्रदर्शन को बेहतर बनाने में भी भूमिका निभाता है।

3. सॉफ्टवेयर डिजाइन

डिप स्विच KX, KY के विभिन्न संयोजनों के अनुसार ड्राइवर के पास चुनने के लिए तीन कार्य मोड हैं:

मोड 1 इंटरप्ट मोड है:P3.5 (INT1) स्टेपिंग पल्स इनपुट है, और P3.7 फॉरवर्ड और रिवर्स पल्स इनपुट है। ऊपरी कंप्यूटर (पीसी या माइक्रोकंट्रोलर) और ड्राइवर केवल 2 लाइनों से जुड़े होते हैं।

मोड 2 सीरियल संचार मोड है:होस्ट कंप्यूटर (पीसी या माइक्रोकंट्रोलर) ड्राइवर को कंट्रोल कमांड भेजता है, और ड्राइवर कंट्रोल कमांड के अनुसार नियंत्रण प्रक्रिया पूरी करता है।

मोड 3 डिप स्विच नियंत्रण मोड है:स्टेपिंग मोटर को K1 से K5 के विभिन्न संयोजनों द्वारा सीधे नियंत्रित किया जाता है।

जब बिजली चालू होती है या रीसेट कुंजी KR दबाया जाता है, तो AT89C2051 पहले डिप स्विच KX और KY की स्थिति का पता लगाता है, और KX और KY के विभिन्न संयोजनों के अनुसार अलग-अलग कार्य मोड में प्रवेश करता है। मोड 1 के लिए प्रोग्राम फ़्लो ब्लॉक आरेख और स्रोत प्रोग्राम नीचे दिए गए हैं।

कार्यक्रम की तैयारी में, आवागमन के दौरान स्टेपर मोटर की हैंडलिंग पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए। कम्यूटेशन में स्टेपर मोटर को सुचारु रूप से परिवर्तित करने के लिए, गलत कदम उत्पन्न न करने के लिए, ध्वज बिट के प्रत्येक चरण में सेट किया जाना चाहिए। उनमें से, 20H इकाई का प्रत्येक बिट स्टेपर मोटर फॉरवर्ड फ़्लैग बिट है; 21H इकाई का प्रत्येक बिट रिवर्स फ़्लैग बिट है। फॉरवर्ड रोटेशन में, न केवल फॉरवर्ड फ़्लैग बिट मान के लिए, बल्कि फ़्लैग बिट मान के उलटने के लिए भी; उसी के उलट में. इस तरह, जब स्टेपर मोटर की दिशा बदलती है, तो गलत कदम उत्पन्न करने के लिए मोटर दिशा परिवर्तन से बचने के लिए, यह रिवर्स मूवमेंट के शुरुआती बिंदु के रूप में अंतिम स्थिति हो सकती है।