من المعروف في مجال الهندسة أن للتسامحات الميكانيكية تأثيرًا كبيرًا على دقة أي جهاز يمكن تخيله، بغض النظر عن استخدامه. وينطبق هذا أيضًا علىمحركات متدرجةعلى سبيل المثال، يبلغ مستوى الخطأ المسموح به في محرك السائر القياسي حوالي ±5% لكل خطوة. وهذه أخطاء غير تراكمية بالمناسبة. تتحرك معظم محركات السائر بمقدار 1.8 درجة لكل خطوة، مما ينتج عنه نطاق خطأ محتمل يبلغ 0.18 درجة، على الرغم من أننا نتحدث عن حوالي 200 خطوة لكل دورة (انظر الشكل 1).
محركات متدرجة ثنائية الطور - سلسلة GSSD
خطوات مصغرة لتحقيق الدقة
بدقة قياسية غير تراكمية تبلغ ±5%، فإن الطريقة الأولى والأكثر منطقية لزيادة الدقة هي زيادة سرعة المحرك تدريجيًا. تُعدّ زيادة السرعة تدريجيًا طريقة للتحكم في محركات السائر، مما يُحقق دقة أعلى وحركة أكثر سلاسة عند السرعات المنخفضة، مما يُمثل فائدة كبيرة في بعض التطبيقات.
لنبدأ بزاوية الخطوة البالغة 1.8 درجة. تعني هذه الزاوية أنه مع تباطؤ المحرك، تُصبح كل خطوة جزءًا أكبر من الكل. عند السرعات المنخفضة جدًا، يُسبب حجم الخطوة الكبير نسبيًا ترسًا في المحرك. إحدى طرق تخفيف هذا النقص في سلاسة التشغيل عند السرعات المنخفضة هي تقليل حجم كل خطوة في المحرك. وهنا يُصبح التدرج الدقيق بديلًا مهمًا.
يتم تحقيق التدرج الدقيق باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM) للتحكم في التيار الواصل إلى ملفات المحرك. ما يحدث هو أن مُشغِّل المحرك يُمرِّر موجتين جيبيتين للجهد إلى ملفات المحرك، كل منهما مُغايرة للطور بزاوية 90 درجة عن الأخرى. لذا، بينما يزداد التيار في أحد الملفين، ينخفض في الملف الآخر، مما يُنتج انتقالًا تدريجيًا للتيار، مما يُؤدي إلى حركة أكثر سلاسة وإنتاج عزم دوران أكثر ثباتًا مما يُنتجه التحكم القياسي بالخطوة الكاملة (أو حتى نصف الخطوة الشائعة) (انظر الشكل 2).
محور واحدوحدة تحكم المحرك المتدرج + السائق يعملان
عند اتخاذ قرار بزيادة الدقة بناءً على التحكم بالخطوة الدقيقة، يجب على المهندسين مراعاة تأثير ذلك على بقية خصائص المحرك. فبينما يُمكن تحسين سلاسة توصيل عزم الدوران، والحركة منخفضة السرعة، والرنين باستخدام الخطوة الدقيقة، إلا أن القيود النموذجية في التحكم وتصميم المحرك تمنعها من الوصول إلى خصائصها العامة المثالية. نظرًا لتشغيل محرك متدرج، لا تستطيع محركات الخطوة الدقيقة سوى تقريب موجة جيبية حقيقية. هذا يعني أن بعض تموجات عزم الدوران والرنين والضوضاء ستبقى في النظام حتى مع انخفاض كل منها بشكل كبير في عملية الخطوة الدقيقة.
الدقة الميكانيكية
من التعديلات الميكانيكية الأخرى لزيادة دقة محركك الخطوي استخدام حمل قصور ذاتي أصغر. إذا كان المحرك متصلاً بقصور ذاتي كبير عند محاولته التوقف، فسيؤدي الحمل إلى دوران زائد طفيف. ولأن هذا غالبًا ما يكون خطأً بسيطًا، يمكن استخدام وحدة تحكم المحرك لتصحيحه.
أخيرًا، نعود إلى وحدة التحكم. قد تتطلب هذه الطريقة بعض الجهد الهندسي. لتحسين الدقة، قد ترغب في استخدام وحدة تحكم مُحسّنة خصيصًا للمحرك الذي اخترته. هذه طريقة دقيقة للغاية. كلما كانت قدرة وحدة التحكم على التحكم بدقة في تيار المحرك أفضل، زادت دقة محرك السائر الذي تستخدمه. ذلك لأن وحدة التحكم تُنظّم بدقة مقدار التيار الذي تتلقاه ملفات المحرك لبدء الحركة المتدرجة.
الدقة في أنظمة الحركة مطلب شائع، حسب التطبيق. إن فهم آلية عمل نظام المحرك الخطوي لتحقيق الدقة يُمكّن المهندس من الاستفادة من التقنيات المتاحة، بما في ذلك تلك المستخدمة في تصنيع المكونات الميكانيكية لكل محرك.
وقت النشر: ١٩ أكتوبر ٢٠٢٣
