Mikro žingsninio variklio naudojimas dulkių siurblyje

Sparčiai tobulėjant išmaniesiems namams, robotiniai dulkių siurbliai tapo standartine šiuolaikinio namų valymo įranga. Tarp daugelio pagrindinių grindų šluosčių komponentų, mikrožingsniniai varikliai vaidina vis svarbesnį vaidmenį dėl savo privalumų – tikslaus valdymo, mažo triukšmo ir ilgo tarnavimo laiko. Šiame straipsnyje bus išsamiai aptarti konkretūs mikrožingsninių variklių grindų šluostėse taikymo scenarijai, techniniai pranašumai ir pasirinkimo aspektai.

Kas yra miniatiūrinis žingsninis variklis

Mikrožingsninis variklis yra pavara, kuri elektros impulsų signalus paverčia kampiniu arba linijiniu poslinkiu. Skirtingai nuo įprastų nuolatinės srovės variklių, jis kiekvieną kartą, kai gauna impulso signalą, pasuka rotorių fiksuotu kampu (vadinamu žingsniniu kampu). Ši „atviros kilpos valdymo“ funkcija leidžia mikrožingsniniams varikliams pasiekti tikslų padėties nustatymą be kodavimo įrenginių, todėl jie ypač tinka išmaniesiems įrenginiams, pavyzdžiui, grindų valytuvams, kurie yra jautrūs tūriui ir kainai.

Keturi pagrindiniai mikrožingsninių variklių pritaikymai grindų šlavimo mašinose

1. Lazerinio radaro (LDS) navigacijos sistemos varomoji jėga

Šiuo metu pagrindinės vidutinės ir aukštos klasės šlavimo mašinos naudoja lazerinio radaro navigacijos technologiją. LDS moduliams reikalingas didelis sukimosi greitis (paprastai 300–600 aps./min.), kad būtų galima nuskaityti supančią aplinką, be to, jiems keliami itin aukšti greičio stabilumo reikalavimai. Mikrožingsniniai varikliai yra idealus pasirinkimas LDS valdikliams dėl šių savybių:

Tikslus greičio valdymas:Reguliuojant impulsų dažnį, greitį galima tiksliai valdyti, kad būtų užtikrintas taškų debesies duomenų rinkimo vienodumas.

Žemos vibracijos charakteristikos:Lyginant su šepečiais varikliais, žingsniniai varikliai veikia sklandžiau, sumažindami trukdžius lazeriniams matavimo moduliams.

Ilgas tarnavimo laikas:Sukurtas be elektrinių šepetėlių susidėvėjimo, bendras įrenginio tarnavimo laikas gali siekti tūkstančius valandų 

Praktiškai LDS moduliai dažnai naudoja 25 mm skersmens nuolatinio magneto mikrožingsninius variklius kartu su uždaros kilpos pavaros algoritmais, kad dideliu greičiu sukantis būtų palaikomas žemas triukšmo lygis (paprastai mažesnis nei 40 dB).

2. Šlavimo mašinos šoninio šepečio pakėlimas ir greičio reguliavimas

Šlavimo mašinos apatinis kraštinis šepetys yra atsakingas už šiukšlių šlavimą sienų kampuose ir baldų kraštuose į pagrindinio šepečio diapazoną. Tradiciniuose modeliuose kraštinio šepečio sukimui naudojami įprasti nuolatinės srovės varikliai, tačiau jie negali valdyti kraštinio šepečio aukščio. Įdiegus mikrožingsninius variklius, galima pasiekti:

Adaptyvus pakėlimas: kai šlavimo mašina aptinka kilimus ar slenksčius, žingsninis variklis tiksliai valdo kraštinį šepetį, kad jis pakiltų 5–8 mm, išvengiant įsipainiojimo.

Kelių greičių reguliavimas:automatiškai perjungia 200–400 aps./min. greičio pavaras skirtingoms grindų medžiagoms, tokioms kaip medinės grindys, plytelės, kilimai ir kt.

Apsauga nuo pasipriešinimo atvirkštinės eigos:Aptikus žingsninio variklio iškrypimo būseną, pasiekiamas išmanus apgręžimas, kai kraštinis šepetys susiduria su pasipriešinimu.

Šiai taikymo sričiai paprastai naudojamas mažas žingsninis variklis kartu su sraigtiniu mechanizmu, kad būtų pasiektas tiesinis judėjimas.

3. Tikslus ventiliatoriaus sklendės valdymas

Šlavimo mašinos siurbimo jėga priklauso ne tik nuo ventiliatoriaus greičio, bet ir nuo oro kanalo atidarymo ir uždarymo būsenos. Kai kuriuose aukščiausios klasės modeliuose oro durelių pertvarai valdyti naudojami mikrožingsniniai varikliai:

Tolygiai reguliuojamas siurbimo aukštis:nuo silpno siurbimo tyliuoju režimu iki stipraus siurbimo galinguoju režimu, tiesiškai reguliuojamas 

Dulkių dėžės sandarinimas:Išjungiant, žingsninis variklis suka pertvarą, kad visiškai uždarytų oro kanalą ir neleistų dulkėms tekėti atgal.

Energijos taupymo optimizavimas:Tiksliai valdykite oro durelių atidarymą, kad sumažintumėte ventiliatoriaus apkrovą, kai nereikia didelio siurbimo 

Šiame taikymo scenarijuje ypač svarbus mikrožingsninių variklių gebėjimas išlaikyti sukimo momentą, nes jie gali išlaikyti pertvaros padėtį net ir nutrūkus elektros tiekimui.

4. Vilkimo kėlimo ir vibracijos modulis

Pastaraisiais metais mikrožingsniniai varikliai taip pat atliko svarbų vaidmenį populiariuose skenavimo ir valymo įrenginiuose.

Šluostės pakėlimo mechanizmas:Kai kilimas atpažįstamas, žingsninis variklis pakelia šluostės laikiklį 10–12 mm, kad kilimas nesušlaptų.

Rankų valymo vibracijos imitacija:Greitai perjungiant žingsninio variklio sukimąsi į priekį ir atgal, šluostė gali pasiekti horizontalią slankiojančią vibraciją, pagerindama sunkiai įveikiamų dėmių valymo efektą.

Prispaudimo reguliavimas:Tiksliai valdykite šluostės slėgį ant žemės pagal skirtingas žemės medžiagas (paprastai 5–15 N diapazone). 

Mikrožingsninių variklių pranašumai, palyginti su kitais varikliais

Palyginimo projektas: mikrožingsninis variklis, nuolatinės srovės šepetinis variklis, nuolatinės srovės bešepetinis variklis

Dideliam padėties nustatymo tikslumui (atviroji kilpa) reikalingas kodavimo įrenginys

Sudėtingumo valdymas yra paprastas, aiškus ir sudėtingas

Puikus sukimo momentas mažu greičiu, paprastai prastas

Žemas, vidutinis, aukštas ir žemas triukšmo lygis

Vidutinės žemos didelės išlaidos

Ilgas, trumpas, ilgas gyvenimo laikotarpis

Grindų valymo mašinoms mikrožingsniniai varikliai užtikrina tikslų padėties valdymą be uždaros grandinės grįžtamojo ryšio, o tai turi nepakeičiamą pranašumą LDS navigacijos ir kėlimo mechanizmuose.

Svarbiausi aspektai renkantis mikrožingsninius variklius grindų šluostėms

Kuriant šlavimo mašinų gaminius, renkantis mikrožingsninius variklius, reikėtų atkreipti dėmesį į šiuos parametrus:

Išoriniai matmenys:paprastai 20 mm, 25 mm, 28 mm kvadratas, turi atitikti gaminio vidinę erdvę

Išlaikyti sukimo momentą:LDS taikymams reikia 0,1 N · m ar daugiau, o kėlimo mechanizmams – 0,2–0,3 N · m.

Nominali srovė:paprastai 0,5–1,0 A, atsižvelgiant į valdymo mikroschemos galimybes

Žingsnio kampas:1,8° tinka LDS, 0,9° – kėlimo mechanizmams, kuriems reikalingas tikslesnis valdymas

Darbinė temperatūra:Šlavimo mašinos vidinė temperatūra gali siekti 60 ℃, todėl reikia pasirinkti variklį, kurio temperatūros atsparumas yra ≥ 100 ℃.

dažnai užduodami klausimai

K: Ar mikrožingsniniai varikliai lengvai praranda žingsnį grindų šluostėse?

A: Kol apkrovos sukimo momentas neviršija 70 % laikymo sukimo momento ir nustatyta tinkama pagreičio ir lėtėjimo kreivė, žingsniniai nuostoliai yra labai reti. Aukštesnės klasės modeliuose rotoriaus padėčiai stebėti realiuoju laiku bus naudojama uždaros kilpos žingsninė pavara.

K: Ar mikrožingsninis variklis sunaudoja elektros energiją?

A: Palyginti su ventiliatoriais ir pagrindiniais šepečių varikliais, žingsniniai varikliai sunaudoja labai mažai energijos (paprastai 1–3 W). Tačiau reikėtų atkreipti dėmesį, kad žingsninis variklis vis tiek sunaudoja srovę išlaikydamas padėtį, todėl konstrukcija turėtų vengti ilgo apkrovos būsenos išlaikymo.

K: Kaip sumažinti žingsninių variklių keliamą triukšmą?

A: Segmentuotos vairavimo technologijos pritaikymas, greitėjimo ir lėtėjimo kreivių optimizavimas ir smūgius sugeriančių guminių pagalvėlių pridėjimas prie variklio korpuso gali veiksmingai sumažinti veikimo triukšmą.

Būsimos plėtros tendencijos

Tobulėjant dulkių siurbliams, tampantiems išmanesniais, tylesniais ir plonesniais, nuolat tobulėja ir mikrožingsninių variklių technologija:

Integruotas tvarkyklė:Integruokite valdymo lustą su varikliu į vieną korpusą, kad sumažintumėte spausdintinės plokštės užimamą vietą

Tyli technologija:Pritaikius naują magnetinės grandinės konstrukciją ir lanksčias pavarų medžiagas, siekiant dar labiau sumažinti veikimo triukšmą

Itin plonas variklis:aukštis gali būti suspaustas iki 12 mm, tinka itin plonoms šlavimo mašinoms

Išvada

Nors ir mažas, mikrožingsninis variklis yra pagrindinis komponentas, užtikrinantis tikslią navigaciją, išmanų kliūčių vengimą ir adaptyvų valymą grindų šluotuvėse. Dulkių siurblių tyrimų ir plėtros inžinieriams gilus mikrožingsninių variklių veikimo charakteristikų ir parinkimo metodų supratimas gali padėti sukurti geresnio našumo ir didesnio patikimumo gaminius. Populiarėjant namų aptarnavimo robotams, mikrožingsninių variklių taikymo scenarijai dar labiau išsiplės, tapdami nepakeičiamu judesio valdymo pagrindu išmaniosioms mobiliosioms platformoms.

Jei kuriate šlavimo mašinos gaminį, nedvejodami kreipkitės į profesionalų žingsninių variklių tiekėją dėl individualių sprendimų, pritaikytų konkrečioms darbo sąlygoms.