MỤC LỤC
Về nguyên tắc, phương pháp phân độ vi sai cơ bản như phân độ phức tạp, nghĩa là một mặt tay quay cứ quay đi một số vòng số lỗ nào đó; mặt khác đĩa phân độ lại quay thêm hoặc lùi lại để bù trừ phần sai. Cấu tạo của đầu phân độ vi sai thực hiện yêu cầu trên như sau: quay tay quay làm bộ truyền trục vít – bánh vít quay, truyền chuyển động đến.
Nếu không có sẵn bảng, ta có thể tính bằng phương pháp ước lược phân số cho tới khi mẫu số trùng với số lỗ của một vòng nào đó trên đĩa phân độ. Trong các ví dụ trên đều có sai số tính toán nhưng trên thực tế có nhiều nguyên nhân gây ra sai số gia công.
Tức là khi phân độ, tay quay phải quay một vòng cộng thêm 16 lỗ trên vòng có 19 lỗ. Trong sổ tay kỹ thuật có bảng quy đổi số thập phân ra phân số.
Nếu cấp điện theo thứ tự một số chẵn cuộn dây, rồi một số lẻ cuộn dây (ví dụ, kết hợp giữa hình b và c), có nghĩa là số lượng cuộn dây được điều khiển luôn luôn thay đổi từ chẵn sang lẻ và từ lẻ sang chẵn thì số vị trí cân bằng của rôto sẽ tăng lên gấp đôi là 2m, độ lớn của một bước sẽ giảm đi một nửa bằng. Nếu số lượng cuộn dây được điều khiển luôn luôn không đổi (một số chẵn cuộn dây hoặc một số lẻ cuộn dây, ví dụ hình b hoặc c) thì rôto có m vị trí cân bằng và được gọi là điều khiển đối xứng, hay điều khiển cả bước (full step).
Chiều quay của động cơ không phụ thuộc vào chiều của dòng điện mà chỉ phụ thuộc vào thứ tự cấp điện trong các cuộn dây. Nhìn chung loại động cơ này có số bước lớn, tần số làm việc khá cao và chuyển động êm nhưng mômen đồng bộ nhỏ. Trên phương diện dòng điện điều khiển, động cơ nam châm vĩnh cửu có thể phân làm hai loại: động cơ đơn cực (điều khiển bằng dòng điện đơn cực) và động cơ lưỡng cực (điều khiển bằng dòng điện lưỡng cực).
Hai cuộn dây pha đối xứng, vuông góc với nhau và được quấn thành hai phần ở vị trí xuyên tâm đối trên stato. Bốn cuộn dây pha đôi một trực giao và đôi một quấn kép lồng vào nhau, mỗi cuộn quấn thành hai phần ở vị trí xuyên tâm đối trên stato.
Với động cơ bước, các thông tin số hoá có thể được biến đổi chính xác thành các góc quay mà không cần các dụng cụ hồi tiếp lắp vào các trục động cơ như ta-khô met, encorder v.v… Vì thế mà hệ thống điều khiển được coi là mở nên vấn đề trượt pha của vòng hồi tiếp và đi liền với nó là sự mất ổn định, thường thấy đối với động cơ một chiều, được loại bỏ. + Yêu cầu về độ phân giải góc bước, liên quan đến chọn số bước cho một vòng quay và hệ cơ khí cần thiết kế, ví dụ như đổi tốc, chuyển tải (nhìn chung các vấn đề đổi tốc và chuyển tải không đồng nhất với hộp số có bánh răng). Khác với hệ chuyển động liên tục, hệ chuyển động rời rạc sử dụng động cơ bước dịch từng bước một; mỗi lần dịch bước là một lần khởi động, mà ma sát lúc khởi.
* Đối với động cơ bước, vòng điều khiển từ môđun điều khiển ra trục động cơ là mạch hở không có hồi tiếp (đầu trục không gắn ta khô – mét hoặc encorder) nên động cơ không thể “biết” nó có đáp ứng được các lệnh ra hay không. Như đã đề cập, cũng một đường đặc tuyến mômen - tốc độ, động cơ nào có kích thước lớn hơn và có quán tính rôto lớn hơn thì có khả năng thắng ma sát nghỉ và quay được tải có quán tính lớn hơn.
- Tính toán độ dự trữ thật cao và chọn môđun điều khiển thật chính xác để chắc chắn rằng động cơ và hệ cơ khí đáp ứng trung thành các lệnh điều khiển. Độ phân giải của đối tượng điều khiển yêu cầu cao hơn nhiều, chẳng hạn 0,060 (tương ứng 6000 bước trong một vòng quay). Trong trường hợp tải quay trong mặt phẳng thẳng đứng (trục quay nằm ngang) mà mật độ trọng lực không phân bố đều và đối xứng qua tâm (có nghĩa là trọng lực của tải có cánh tay đòn so với trục quay luôn thay đổi) thì phải lấy mômen tải (Mc) ở giá trị cực đại để tính toán.
Quán tính quay không phụ thuộc vào trạng thái của trục quay trong không gian (thẳng đứng, nằm ngang hay nghiêng bao nhiêu độ) mà chỉ phụ thuộc vào khối lượng và sự phân bố mật độ khối lượng so với trục quay. - Do chuyển động quay của động cơ bước “giật cục” từng bước và có thể đảo chiều đột ngột (vừa quay vừa đảo chiều, không cần dừng trước khi đảo chiều) nên các răng thường bị các xung lực đột ngột, tức là bị va đập liên tục.
Tuy nhiên hệ truyền động không có bộ giảm tốc như vậy chỉ áp dụng được cho các đối tượng có mômen và quán tính quay nhỏ, ví dụ như: các máy in (vị trí đầu kim, vị trí chữ cái, nạp giấy, nạp ruy băng), máy chữ, máy vẽ, người máy, điều khiển ổ đĩa mềm, máy khâu điện tử, máy đếm tiền, máy chụp quang, máy điện tín, máy fax, thiết bị đồ hoạ, máy đọc băng giấy, máy nhận dạng ký tự quang, van điện tử v.v…. - Nếu dòng điện pha < 2A và điện áp điều khiển < 40V thì có thể ghép trực tiếp vi mạch L297 với cầu công suất kép L298 cũng của hãng SGS – THOMSON Microelectronics. Đối với công nghệ servo, hiệu chỉnh được tiến hành dựa trên lượng sai lệch (độ sai lệch giữa giá trị đặt và giá trị thực) tuân theo luật điều khiển PID vòng kín.
Trong hệ thống truyền động động cơ bước không sử dụng phương pháp tác động sau trễ mà sử dụng phương pháp tác động trước (proactive) không phụ thuộc vào trạng thái thực và có thể được thực hiện chỉ dựa vào điều khiển. - Động cơ có độ chính xác góc bước cao, truyền động êm, kích thước nhỏ và có mật độ mô-men cao hơn động cơ servo do sử dụng các nam châm với thành phần hóa học là các nguyên tố hiếm Nd-Fe-B, cho mức năng lượng cao hơn; và thay đổi về mặt cấu trúc như bán kính rotor lớn hơn, đã cải thiện tính năng mô-men của động cơ.
Khi trục quay, giả sử trên đĩa chỉ có một lỗ duy nhất, cứ mỗi lần con mắt thu nhận được tín hiệu đèn LED, thì có nghĩa là đĩa đã quay được một vòng.
Giả sử ở vòng lỗ thứ nhất (trong cùng), đèn đọc đang nằm ở vị trí có lỗ hở, thì tín hiệu nhận được từ con mắt thu sẽ là 1. Và như vậy, với số 10, chúng ta xác định được encoder đang nằm ở góc phần tư nào, cũng có nghĩa là chúng ta quản lý được độ chính xác của đĩa quay đến 1/4 vòng. Trong ví dụ trên, nếu đèn LED đọc được 10, thì vị trí của LED phải nằm trong góc phần tư thứ hai, phía trên, bên trái.
Luôn chú ý rằng, để thiết kế encoder tuyệt đối, người ta luôn vẽ sao cho bit thứ N (đối với encoder có N vòng lỗ) nằm ở trong cùng, có nghĩa là lỗ lớn nhất có góc rộng 180 độ, nằm trong cùng. Bởi vì chúng ta thấy rằng, bit0 (nếu xem là số nhị phân) sẽ thay đổi liên tục mỗi 1/2N vòng quay, vì thế, chúng ta cần rất nhiều lỗ.
Và ở vòng lỗ thứ hai, thì chúng ta đang ở vị trí không có lỗ, như vậy con mắt thu vòng 2 sẽ đọc được giá trị 0. Chưa kể rằng việc thiết kế một dãy đèn LED và con mắt thu cũng ảnh hưởng rất lớn đến kích thước giới hạn này. Nếu vì một rung động nào đó, mà chúng ta không thấy encoder đi qua lỗ định vị, vậy thì từ số xung, và việc đi qua lỗ định vị, chỳng ta sẽ biết rừ hiện tượng sai của encoder.
Bởi vì cho dù xoay theo chiều nào, thì tín hiệu encoder cũng chỉ là các xung đơn lẻ và xoay theo hai chiều đều giống nhau. Tuy nhiên, ta sẽ thấy một điều rằng, thay vì làm 2 vòng encoder, và dùng 2 đèn LED đặt thẳng hàng, thì người ta chỉ cần làm 1 vòng lỗ, và đặt hai đèn LED lệch nhau.
Tuy nhiên, với loại động cơ bước có độ phân giải cao và mômen quay lớn thì giá thành sẽ tăng lên.