Дата на обновяване:02.03.2012

   ПЧЕЛАР / ЕЛЕКТРОНЧИК-пробвай-сам.bg

     Страница за пчеларство, пчеларски и ел.  разработки, представени като статии

Комютърът на пчелина | Нестандартни кошери | Пчеларски сайтове | Пчеларски инвентар | Размисли и идеи за пчеларството Физиотерапия, Апитерапия, Фитотерапия | Книги, Списания, РС, Интернет |  Пчеларски технологии |  Видове мед  | Пчеларски хумор

Сезонни и месечни задължения на пчеларя | Пчеларски статии на руски език | Малки Oбяви свързани с пчеларството

Информация, която е полезна за начинаещия пчелар | Използване на автомобила ... не само за предвижване - видеоклипове

 

 

 
Информация  от  ОБЛАСТЕН  ПЧЕЛАРСКИ  СЪЮЗ  - ПЛЕВЕН

 

 

Полезна и забавна информация за начинаещи с ел., радио и електронен характер, част от която с приложение и в пчеларството

- Електронни схеми, радиосхеми и устройства удобни за повторение от начинаещи;

- Снимки на фигурки изработени от електрически, разноцветни кабели. Други ел. снимки;

- Детски любителски набори - радиоконструктори за сглобяване на радиоприемници наричани играчки;

- Детекторни радиоприемници, техни модели;

- Сувенирни радиоприемници - играчки, някои от тях предназначени за ученици;

- Модулни набори - радиоконструктори от типа "Електронни кубчета" или "Мозайка" с които се работи без поялник и се захранват с батерии;

Информация за електрически и електронни компоненти и устройства, някои от които приложими и в пчеларството

- Токозахранващи устройства. Стабилизатори, преобразуватели, удвоители на напрежение;

- Импулсни стабилизатори на напрежение. Инвертори на напрежение;

- Устройства за дозареждане и компенсиране на саморазряда на акумулаторни батерии;

- Релета за време. Процедурни часовници. Схеми с ИСх 555;

- Цветомузикални устройства. Светлинни ефекти;

- Схеми за регулиране и поддържане на температура;

- Измерване на топлинния режим на радиоелектронна апаратура. Електронни термометри;

- Мрежови трансформатори. Опростени методики за изчисляването им. Електрожен;

- Зарядни устройства за Ni-Cd акумулатори;

- Устройства за имитиране гласовете на животни и птици. Мелодични звънци;

- Уреди, пробници, индикатори, генератори, тестери, измервателни приставки за любителската лаборатория;

- Металотърсачи, включително такива за откриване на метални предмети и кабели;

- Схеми на устройства, приложими за и около автомобила;

- Схеми на устройства с приложение на оптрони;

- Измерване на относителна влажност. Прецизен влагорегулатор. Поддържане на влажността на въздуха;

- Регулатори и сигнализатори за ниво на течност;

- Регулатори на мощност и на обороти;

- Опростено изчисляване на повърхността на радиатори за полупроводникови елементи;

- Схеми за управление на стъпков двигател, включително четирифазен. Енкодер/Валкодер, някои от които реализирани със стъпков двигател;

- Мощни, широколентови, операционни усилватели. Логаритмичен и антилогаритмичен усилвател;

- Електронни реле - регулатори. Реле - регулатор за лек автомобил. Стенд за проверка на реле - регулатори;

- Променливотоков регулатор. Стабилизатор за променлив ток. Ферорезонансен стабилизатор;

- Електронни схеми и устройства приложими в медицината;

- Няколко светодиодни индикатора. Икономичен светодиод. Светодиодна стрелка;

Практически приложими ел. устройства с учебна цел, реализирани с PIC16F84A, PIC16F88, PIC16F628 ... Arduino и др.

Подобряване със свои ръце възпроизвеждането на звука в дома, офиса, автомобила - subwoofer и други варианти

Радиоелектронни сайтове | Електронни библиотеки

 

 Разработки     Главна (съдържание на статиите)                         
Собствено Търсене

 

 


 

 

Управление движением: эволюция шаговых двигателей (Управление на движението: еволюция на стъпковите  двигатели)


Простота управления, компактность моторов и приводов, больший удельный вращающий момент - вот несколько причин, по которым стоит взять шаговый двигатель вместо сервопривода для приложения небольшой мощности.
Это единственный метод управления движением, способный работать в разомкнутом контуре, т.е. обратной связи о положении. Это делает системы на базе шаговых двигателей проще, чем системы серводвигателей, причем более низкая стоимость шаговых моторов лишь добавляет им привлекательности. В совместном применении с другими усовершенствованиями - такими как миниатюризация оборудования и высокая плотность крутящего момента - шаговые системы остаются конкурентоспособными во многих приложениях управления движением, в которых требуются относительно низкая скорость и точность позиционирования. Системы управления движением на базе шаговых двигателей могут достигать мощности, эквивалентной 0,75 кВт (1 л.с.), но многие приложения работают на гораздо меньших мощностях. Значительная часть производителей выпускает такие устройства.


Размер и простота - определяющие параметры
Компания Parker Hannifin Corp. видит в маленьком размере и простоте явное преимущество шаговых систем относительно серводвигателей, что также отражается в цене. «Шаговые системы теперь общедоступны в миниатюрном размере без существенной доплаты за размер,- говорит менеджер по продукции Марк Фей. - Существует несколько миниатюрных сервосистем, однако они не такие уж и маленькие, да и стоят больше, поскольку необходимо уменьшать размеры большего числа компонент». Простота незамкнутого контура - это второе преимущество. Однако соревноваться в соотношении цена/производительность становится все труднее.

Улучшения продолжаются в направлении уменьшения размеров и поддержания производительности «за разумную цену». Чтобы соответствовать требованиям по цене и размерам, отдел электромеханической автоматизации компании Parker представляет мотор/контроллер Prostep - компактный микрошаговый модуль с полностью программируемым контроллером и встроенными возможностями ввода/вывода.

Блок размером с ладонь (2.79 x 3.81 х 4,32 см) крепится рядом с линейными силовыми приводами серии Promech компании Parker, и получается миниатюрная система, основанная на шаговых двигателях. Роторные шаговые двигатели компании Parker имеют размеры сторон до 11, 14 и 17 по стандарту NEMA, что соответствует 1,1, 1,4 и 1,7 дюймов (2,79, 3,81 и 4,32 см) в поперечном сечении квадратного мотора.

В компании Shinano Kenshi Corp. (SKC) утверждают, что малые размеры моторов, высокая плотность крутящего момента и низкие шумы/вибрации являются улучшениями, которые дают преимущества шаговым двигателям. В SKC утверждают, что добились улучшений по всем этим направлениям, не увеличивая (или уменьшая) стоимость своих шаговых двигателей. В соответствии с их заявлениями, новая измененная штамповка пластин статора и ротора позволила оптимизировать внутреннее пространство и устройство шаговых двигателей 17 и 23 по NEMA.

По утверждению Рекса Бергсма, президента SKC (США), шаговые двигатели новой конструкции дают вращающий момент на 20-30% больший, нежели предыдущая модель SKC, при том же питании и стандартных рентабельных магнитных материалах. Улучшения заключаются в размещении дополнительных магнитных материалов в роторе. При фиксированном общем объеме необходимо было уменьшить размер статора, где расположена фазная обмотка. Измененная штамповка пластин так же улучшила форму профиля каждого зуба ротора и статора для новых шаговых моторов STP-43D. В результате получился более сильный и сфокусированный магнитный поток, что привело к уменьшению слышимого шума, и «время установления почти в два раза меньше в сравнении с предыдущими моделями», - говорит Бергсма.


Не просто роторный
Кроме традиционных роторных шаговых двигателей существует значительное число линейных шаговых систем. Компания Baldor Electric Co. отмечает увеличившийся интерес к таким продуктам линейного перемещения со стороны инженеров-конструкторов. В качестве обоснования компания указывает на такие преимущества роторных шаговых (и серво) двигателей, как меньшее число деталей, практическое отсутствие износа и обслуживания, а также простота их интеграции в механизмы. «Линейные шаговые двигатели хорошо подходят для приложений с небольшими нагрузками, а также обеспечивают отличную производительность в других приложениях с открытым контуром, предлагая большие ускорения и скорость в сравнении с роторными моторами», - говорит менеджер по продукции компании Baldor Джон Мазуркевич.

Контроллер движения реального времени от компании Baldor Electric, NextMove e 100 может производить интерполяцию для 16 осей и обрабатывать до 240 осей, подключенных через Ethernet Powerlink. Эти оси работают с перемещениями точка-точка, установочными последовательностями, управлением толчками, а также работают с функциями получения крутящего момента, связанными с шаговыми (с серво) системами.

Улучшенная штамповка компонент нового шагового двигателя компании Shinano Kenshi Corp. позволила создать больший крутящий момент из-за лучшей фокусировки магнитного потока, а также уменьшила вибрации магнитного поля и слышимый шум на 3-6 дБ, в зависимости от рабочей частоты.
Компания Baldor производит широкий спектр линейных шаговых двигателей, включая одно- и двухосные (x-y) модели, многоосные портальные образцы и двигатели под индивидуальные заказы. Программируемые контроллеры серии NextMove имеют необходимые выходы для работы с линейными и роторными шаговыми двигателями (а также и с серводвигателями). Самый новый продукт серии NextMove - это контроллер движения реального времени.
Компания Oriental Motor Co. (OM) описывает разработку нового шагового двигателя и различных систем движения как процесс «оттачивания параметров производительности и интеграции компонент». Процесс включает в себя несколько направлений.
• Большая плотность крутящего момента: периодический пересмотр и включение материалов с более высокой магнитной проницаемостью - редкоземельных магнитов неодим-железо-бор (Nd-Fe-B), а также структурные изменения, такие как больший диаметр ротора, увеличили крутящий момент двигателя. Это улучшение затронуло гибридные двигатели высокого крутящего момента серий PV и PK-HT (2-фазные) и 5-фазные серии CRK.
• Улучшение точности шага и плавности привода: передовой микрошаговый метод используется для получения более высокой точности шага с помощью устройства размыкания тока. Например, в устройствах Oriental серии RK 5-фаз-ный микрошаговый привод содержит специализированную интегральную схему, патентованное программное обеспечение и датчик тока для управления током в широком диапазоне скоростей. Датчик тока и управляющее ПО также обеспечивают «функцию плавного привода», которая ограничивает вибрации и шум при работе независимо от входной частоты двигателя, объясняет Ник Йохантген, технический руководитель Oriental Motor США. Низкие вибрации, присущие 5-фазным двигателям, в сравнении с 2-фазными, также вносят свой вклад в эту функцию. В качестве примера устройств с «функцией плавного привода» можно привести 5-фазные шаговые двигатели серий RK и CRK.
• Дальнейшее уменьшение размеров: «Общий тренд развития шаговых двигателей с открытым контуром и связанных с ними приводов направлен в сторону уменьшения размеров, - говорит Йохантген. - Много новых приложений в портативных медицинских и промышленных приборах требуют использования все более маленьких моторов». С данной целью OM разработала 5-фазные моторы серии CRK размеров 8 и 11, а также 2-фазные моторы серии PK размеров 11 и 14 (35 мм). Новый компактный микрошаговый CRK-привод имеет размеры всего 2.49 x 4.5 x 6.5 см и управляет CRK-моторами с током до 1,4 А на фазу.


Системный подход, рыночный подход
Еще одно направление в компании Oriental Motor - это объединение различных шаговых компонент в единое решение с системой координат. Оно состоит из платформы, шарнирного соединения, амортизатора, вывода контактов и контроллера. «Объединение отдельных компонент в полную систему приводит к уменьшению общей стоимости», добавляет Йохантген. Это также помогает выдерживать конкуренцию со стороны систем на серводвигателях.

Три типа зубчатых редукторов для шаговых двигателей серии CRK также являются частью предлагаемой системы. Недорогая зубчатая шестеренка имеет люфт 10-35 мин (в зависимости от передаточного числа), планетарная шестерня имеет широкий диапазон передаточного числа и люфт 3 мин, а гармоническая шестерня совсем не имеет люфта.

Общий объем рынка шаговых систем, включая коммерческие и автомобильные сектора, довольно велик. Основной сектор промышленной автоматизации (ПА), является существенно более маленьким рынком - согласно последнему рыночному исследованию, проведенному компанией Motion Tech Trends (MTT), в Северной Америке в 2006 было куплено шаговых двигателей и элементов управления примерно на 156 млн. долларов США. Рынок ПА включает в себя механические станки, робототехнические системы, OEM производственное оборудование всех типов (в том числе полупроводниковое оборудование, печатное, текстильное,
по изготовлению пластика и т.п.) Приблизительные оценки рынка шаговых систем Европы и Японии, полученные MTT, выше североамериканских на 15% и 50% соответственно.

Исследование MMT, автором которого является Мухаммед Мубеен, показывает, что на рынке приложений ПА преобладают два типа шаговых двигателей. Это массовые двигатели типа «консервная банка» и гибридные шаговые моторы с постоянным магнитом. Еще одно устройство моторов – с переменным магнитным сопротивлением (ПМС) – практически ушло из этой области.

По прогнозам Motion Tech Trends после 2006 года рост североамериканского рынка шаговых систем ожидается на уровне 3-4%.


«Шаговые двигатели с ПМС почти не увидишь в новых приложениях, особенно при новых ценах на китайские гибридные шаговые моторы», утверждает Мубеен. Единственное исключение для шаговых двигателей с ПМС – это очень высокотемпературные приложения, но не в высокопроизводительной части рынка. Исследование MMT "North American Market for Step Motors and Controls (2001-2006)" можно найти на сайте MotionInfo.com в разделе Information Product Center.

Компания Berger Lahr Motion Technology Inc. (подразделение компании Schneider Electric) основными направлениями развития шаговых систем считает компактность, простоту и сопряжение с компьютерными сетями. Как пояснил руководитель проектов
Сэм Бэнди, уменьшающиеся размеры приводов и двигателей помогают снизить требования к пространству, которое занимают шкафы управления и станки, в то время как настройка системы может быть произведена менее чем за час с помощью настроек DIP- и поворотных переключателей. Шаговый двигатель не требует использования платного ПО. «Однако некоторым шаговым системам со встроенными функциями требуется конфигурационное программное обеспечение с полями для ввода данных», – говорит Бэнди.

Соединение шаговых двигателей с компьютерными сетями осуществляется с помощью интерфейсов CAN-open, Profibus, Ethernet и т.д. и создает спрос на устройства многоосевого контроля, обмена данными с высокоуровневыми контроллерами и устройства
по сбору данных о статусе систем.


Конкуренция с серводвигателями
В отличие от серводвигателей комбинация привод-двигатель в шаговых системах не требует настройки, отмечает Бэнди. «Это устраняет потребность в специалисте при вводе в эксплуатацию, а также уменьшает время настройки», - говорит Бэнди. Еще одно преимущество шаговых двигателей - это малое время отклика. По технологии работы серводвигателей корректирующее действие основывается на содержимом ошибки, которое является разницей между желаемым действием и реальным состоянием, в соответствии с правилами ПИД-управления в закрытом контуре. «Этот реакционный, вносящий задержку метод определения относительного положения в некоторых приложениях, таких как печать и маркирование, работает медленнее, - говорит Бэнди. - В шаговых системах нет такой задержки. Упреждающее действие не зависит от текущего состояния и может быть выполнено, основываясь только на элементе управления».

Новый гибридный двигатель серии h3 компании Portescap производит на 40% больший крутящий момент при той же опорной поверхности, как и в стандартной линии h3 (и конкурирующих моделях). Улучшенные магниты статора делают вклад в более высокую производительность, фокусируя магнитный поток и увеличивая крутящий момент.
Рекс Бергсма из SKC полагает, что конкуренция между системами на шаговых и серводвигателях основывается на цене. «Серводвигатели все еще не могут соревноваться с шаговыми по цене. А так как цены на шаговые двигатели все продолжают снижаться, то они, наверное, никогда и не смогут», - утверждает Бергсма. Более того, шаговые двигатели «приспособились» к массовому производству, что снижает их удельную стоимость. «У них более привлекательная коммерческая стоимость, чем у серводвигателей», - продолжает Бергсма.

Спрос на то, что он называет «системы под ключ» на базе шаговых или серводвигателей, невысок. Подобные одно- или двухмоторные приложения обычно используют «черную коробку» с контроллером шагового привода, которая иногда имеет слишком много функций и может быть слишком дорога. «Большинство же двигателей сегодня интегрируются в заказные или стандартные приложения, где требуется большое количество двигателей», - говорит Бергсма.

Большая часть высокообъемных приложений по управлению движением работает на шаговых двигателях. Эти чувствительные к цене компонентов системы получают преимущество в виде более дешевой продукции за счет элементов управления шаговыми двигателями на базе интегральных схем. «Системы на серводвигателях все еще можно встретить в OEM оборудовании, но только в приложениях низких и средних объемов и только там, где требуется обратная связь и ускорение / замедление, которые могут обеспечить серводвигатели», - добавляет Бергсма.

Снова о том же
КонниЧик, директор GE Fanuc, подразделения систем управления, говорит об известных особенностях шаговых систем - они подходят для систем движения класса low-end, где конечная точность позиционирования совсем не критична. Шаговые двигатели также хорошо работают для несложного набора осей, например в приложениях перемещения - подача, направляющие и концевой упор. «Серводвигатели имеют гораздо более высокие показатели скорости и крутящего момента. Поэтому высокоскоростные механизмы, в которых требуется точное позиционирование и/или высокий крутящий момент не подходят для использования в них шаговых двигателей», - говорит Чик.

Одна из разработок компании GE Fanuc направлена на микроэлементы управления и «умные шаговые двигатели». Она включает в себя усилитель шагового двигателя, интегрированный в корпус мотора и имеющий вход для получения команд через сеть. Система состоит из программируемого логического контроллера малого форм-фактора VersaMax Micro 64 производства GE Fanuc со встроенным выходным элементом управления (импульс/направление) и умного шагового двигателя MotorCube, который не занимает много места. Нацеленный на применение в простых приложениях по перемещению с очень низкими ценовыми уровнями, этот подход удерживает стоимость управления станком на уровне до 2000 долларов (для одной оси перемещения).

«Сервосистемы продолжают дешеветь, но пока все еще есть простые приложения для шаговых двигателей», говорит Чик. GE Fanuc является поставщиком как шаговых, так и высокопроизводительных сервосистем.

В компании Portescap (подразделение Danaher Motion) также отмечают неотъемлемую способность шаговых двигателей осуществлять позиционирование без обратной связи - при «правильном соотнесении с приложением». Это конкурентное преимущество перед системами на серводвигателях. «Открытый контур управления и улучшения двигателя делают шаговые системы рентабельными», - утверждает Дейв Бекс-тоффер, менеджер по продукции.

Например, Portescap существенно увеличил выходной крутящий момент самого нового продукта в своей линейке гибридных шаговых двигателей серии h3. Как объяснил Бекстоффер, алюминиевый корпус улучшает диссипацию энергии, замедляя нагрев мотора, который обычно со временем ухудшает крутящий момент двигателя. «Это также снижает потребление энергии, делая меньший вклад в общую потребляемую мощность шаговой системы».

Как сообщается, магниты из неодима, используемые в новых шаговых двигателях, оптимизируют плотность крутящего момента без увеличения размера блока. Согласно заявлениями Бекстоффера, редкоземельные магниты Nd-Fe-B, использовавшиеся в шаговых двигателях типа «консервная банка», раньше почти не применялись для оптимизации плотности крутящего момента в гибридных шаговых двигателях. Эти нововведения также помогают сделать двигатели тише и уменьшить резонанс. «Подшипники в шаговых двигателях серии h3 крепятся держателем и о-кольцом, что не дает подшипнику совершать аксиальные движения при работе, которые являются стандартным источником шума в шаговых двигателях», - добавляет Бекстоффер. Более крупные подшипники работают с большими боковыми и радиальными нагрузками, чем стандартные гибридные шаговые двигатели.


А где действие?
Согласно SKC, системы на шаговых двигателях находятся на равных с сервосистемами в приложениях с открытым контуром, где нет нужды в обратной связи от датчика положения - таких как упаковка, обработка материалов и сборка, а также там, где высокие скорости или ускорения не критичны. «Системы на серводвигателях работают лучше всего в нагрузочных приложениях с закрытым контуром», - добавляет Бергсма.

Линейные шаговые двигатели конкурентоспособны в производстве полупроводников и волоконной оптики, в станках проволочного монтажа, лазерных резаках, устройствах испытаний схем на полупроводниковой пластине, медицинском оборудовании и других приложениях, утверждают в Baldor Electric. Линейные шаговые системы часто получают высокую оценку за свою низкую стоимость обслуживания в сравнении с альтернативами.

«Недорогие шаговые решения отлично подходят для любых приложений позиционного управления, где жесткое согласование между осями не критично», - добавляет Фей из Parker. Он перечисляет тысячи таких приложений в биологии, медицине и других отраслях.

Компания MTT приводит примеры шаговых двигателей типа «консервная банка» в приложениях промышленной автоматизации, такие как манипулятор для захвата, транспортировки и установки деталей, конвейеры и станки по обработке и упаковке относительно небольшого размера.

Компания Portescap считает, что шаговые двигатели больше подходят для текстильной промышленности, сборки электронных приборов, линейных координатных платформ и медицинских анализаторов. Много шаговых двигателей также используются в автомобильных приложениях, но это, как правило, полноразмерные мощные модели.

Целевыми приложениями шаговых систем, по мнению Berger Lahr/Schneider Electric, являются те, у которых очень низкие требования к поддержке, а также OEM системы с недорогими решениями по управлению движением. Поскольку для ввода в эксплуатацию шаговых систем не требуется высокой квалификации, экспортеры техники также часто отдают предпочтение им, а не системам на серводвигателях.

В целом, системы управления движением на базе шаговых двигателей живут и развиваются. Улучшения продолжаются по всему спектру предлагаемых моделей, но наиболее заметны они в компактных системах и системах с низким потреблением энергии.


Франк Дж. Бартос (Frank J. Bartos)
редактор-консультант в Control Engineering
braunbart [a] sbcglobal.net

 

rlocman.ru

 

Материалите подготви за сайта:

Иван Парашкевов

e-mail: ivanparst@dir.bg

 

         главна страница                   горе

 

 
 
СТАТИСТИКА
    

Copyright2007  Design by