Lépésmotoros kerékpár. Az egyenáramú motorok alkalmazásai

Az egyenáramú léptetőmotorok VS szervomotorok alapvető elemzése

Megrekedt a tervezési rutinban, és nem tudja, hogy melyik motortípus a legjobb az alkalmazásához?? Érezte már úgy, hogy a robotjából hiányzik egy bizonyos szempont, mondjuk az erő, vagy a teljesítmény?? Egyenáramú motort, léptető- vagy szervomotort fog használni a projekthez??

Hallott már valaha motorokról? Tudja, hogyan készítik a gyártók a motorokat vagy azok működési elvét?? Mindennapi tevékenységeink során gyakran használunk motorokat. A motorok számos olyan gépet működtetnek, amelyekkel találkozunk, és amelyeket mindennapi tevékenységeink során használunk. Lebontjuk a DC vs. léptető vs. szervomotorok fő különbségeit. fölött, megvizsgáljuk a felépítést, a szerkezetet, és azt is, hogy a felhasználó miért fontolgatja bármelyikük használatát. Ezen kívül megnézzük, hogyan működik mindegyik, és hogyan alkalmazhatjuk őket a való életben.

Mi a motor?

A motort olyan gépként definiálhatjuk, amely más energiaformákat alakít át mechanikai energiává, és ennek eredményeként mozgást indít el. Különböző típusú motorokkal rendelkezünk. Három típust fogunk azonban megvizsgálni; egyenáramú, léptető- és szervomotorok.

Az egyenáramú (DC) motor olyan elektromos gép, amely egyenáramot vesz fel és alakítja át mechanikus forgássá. Korábban a világ minden táján használtak egyenáramú motorokat, mivel a világítási áramelosztó rendszerekből származó egyenárammal könnyen táplálhatták őket.

Az egyenáramú motor az elektromos motorok legelterjedtebb típusa. Hasznosak számos alkalmazások, például autók, vonatok és egyéb járművek. Az egyenáramú motorok jelen lehetnek mind a váltóáramú, mind az egyenáramú elektromos áramkörökben.

Az egyenáramú motorok már régóta léteznek, és még ma is nagyon népszerűek. Számos különböző típusú eszközben vannak jelen, például háztartási készülékekben, fúrógépekben, porszívókban, kisgépekben, sőt még játékokban is.

Az egyenáramú motor felépítése

Az alábbi ábra az egyenáramú motor felépítését mutatja.

Az egyenáramú motor egy vashengerből, egy pár keféből, egy huzalhurokból, egy egyenáramú tápegységből és egy kommutátorból áll.

Az egyenáramú motorok osztályozása

Az egyenáramú motorokat kefés vagy kefe nélküli motorok közé soroljuk. A kefe nélküli egyenáramú motorokat szinkron egyenáramú motoroknak vagy elektronikusan kommutált motoroknak is nevezhetjük. A kefe nélküli egyenáramú motorok nem rendelkeznek kommutátorral. Ehelyett egy szervomechanizmussal rendelkeznek, amely érzékeli a jeleket, és a jelentésüknek megfelelően állítja be őket. A forgórész szöge attól függően változik, hogy mit adunk meg a motor számára. A kefe nélküli egyenáramú motor hosszabb élettartamú, mivel nem rendelkezik puha érintkező kefékkel, mint a kefés egyenáramú motorok. Ezért a kefe nélküli motor nem kopik az érintkezési súrlódás miatt. Ennek eredményeképpen klasszikusan egyenáramú motornak nevezhetjük.

A kefe nélküli egyenáramú motor működése

A teljesen elektromos motorok hasonlósága az, hogy egy mozgó mágnes, a rotor, és egy álló mágnes, az állórész polaritásának váltakozó mintázata révén alakítanak ki nyomatékot. Az egyik ilyen mágnesnek elektromágnesnek kell lennie. Könnyen megépíthetjük úgy, hogy egy huzalt egy ferromágneses anyag, mondjuk egy vasmag köré tekerünk. Ezután egyenárammal tápláljuk a motort, és közben mágneses mezőt hozunk létre. Az északi és déli pólusok iránya minden alkalommal változik, amikor a karter 180 fokos szöget zár be. Ha a pólusok mágneses mezejét állandóan tartjuk, a forgórész nem fog forogni. Az egyirányú nyomaték biztosítása érdekében úgy kell megterveznünk a motort, hogy az áram iránya minden alkalommal megváltozzon, amikor az armatúra 180 fokot fordul el.

Egy egyenáramú motor felépítése

Az egyenáramú motor építésénél a rotor összeszerelése a központi lépés. A rotor a belső forgó

a motor mágneses része. Ennek eléréséhez kommutátorra van szükségünk, amely a külsőleg alkalmazott egyenáramot a forgórészhez szükséges váltakozó árammá alakítja át. Alternatívaként használhatjuk az armatúra szót is az egyenáramú motor forgórészére utalva. Végül keféket használunk a kommutátor és a külső egyenáramú tápegység közötti kapcsolat létrehozására.

A kommutátor megépítésekor négy részre osztjuk azt. Először is, most két hurkot kapcsolunk össze, amelyek között 90º-os szöget zárunk be, mindegyikhez két ellentétes irányú kommutátorrészletet kapcsolunk. Ezután két kefét csatlakoztatunk az egyenáramú tápegységhez. Következésképpen az egyik kefe pozitív, míg a másik negatív polaritású lesz. Végül a két kefét úgy állítjuk be, hogy bármikor érintkezzenek két ellentétes irányú kommutátorszegmenssel, amelyek egy közös hurokkal vannak összekötve.

Hogyan működik az egyenáramú motor?

Az áram a pozitív pólustól a negatív pólus felé haladva áramlik. Ennek eredményeképpen egy hurokkal rendelkező elektromágnes jön létre. A forgórész elfordításakor, mondjuk az óramutató járásával megegyező irányban, a kommutátor másik két szegmensével és a kefékkel érintkezünk. Következésképpen az áram a pozitív kefétől a hurokon keresztül a negatív kefe felé fog áramlani. A folyamat során egy elektromágnes jön létre. A rotor az óramutató járásával megegyező irányban fog forogni a kefék és a kommutátor szegmensek közötti váltakozó érintkezés miatt. Az érintkezési jelenség minden 90º-os elfordulás után megismétlődik.

Meg kell jegyeznünk, hogy az elektromágnes északi és déli pólusai a forgás során nem mozdulnak el. Ezért ezt egy álló elektromágneshez hasonlíthatjuk, amely ellentétes irányban, de a forgórészével azonos sebességgel forog. Ezt az alábbi ábrával szemléltethetjük.

Továbbá, ha növeljük a hurkok számát ebben a beállításban és a kommutátor felosztását, akkor csökkentjük a forgási szöget minden egyes kommutációhoz.

Hogyan alakítja át a motor az elektromos energiát mechanikai energiává??

Mi fog történni, ha a forgórészt egy állandó mágnes közelébe helyezzük? Először is, látni fogjuk, hogy a különböző polaritású pólusok között vonzás lesz. Ennek eredményeképpen a forgórész elkezd forogni. Következésképpen a forgórész adott szögben történő elfordulása után kommutáció következik be. Ennek eredményeképpen az elektromágnes északi és déli pólusai visszatérnek. Ezután az ellentétes polaritású pólusok között vonzóerő keletkezik. Ezért a forgórész mozgása továbbra is az ellentétes polaritású pólusokat igazítja egymáshoz.

Lépéses motor

A léptetőmotorok sokkal drágábbak, mint az egyenáramú motorok, de kevesebb hátrányuk van. Sebességük lépésekben szabályozható, így ideálisak a precíz mozgást igénylő alkalmazásokhoz, például 3D nyomtatókhoz vagy CNC gépekhez.

A léptetőmotort olyan elektromechanikus rendszerként definiálhatjuk, amely egy elektromos jelet mechanikai jellé alakít át. Alternatívaként definiálhatjuk a léptetőmotor motor, mint kefe nélküli elektromos motor amely a forgást egyenlő részekre osztja fel. A stepper motor olyan elektromos motor, amely rögzített lépésekben vagy lépésekben forog, amikor elektromossággal vagy más energiaforrással működtetik. A műszaki szakirodalomban a léptetőmotorra lépcsős vagy léptetőmotorként is hivatkozhatunk.

A léptetőmotorok több fokozatú vagy lépcsőfokozatú sebességváltóval rendelkeznek, amelyet egy mikroprocesszor vezérelhet a motor szögének és sebességének pontos szabályozása érdekében. A léptetőmotorok általában olyan automatizálási alkalmazásokban vannak jelen, ahol a vezérlésnek pontosnak és precíznek kell lennie. Széles körben használják például számítógépes nyomtatókban és szkennerekben, mert nagy sebességgel, nagy pontossággal képesek mozgatni a nyomtatófejet vagy a szkenner letapogató elemét.

A léptetőmotor felépítése

Az alábbi ábrán egy léptetőmotor látható:

A léptetőmotor álló tekercsekből (sztátorokból) áll, amelyek mágneses mezőt hoznak létre, amint árammal látjuk el őket. Ezenkívül van egy forgó része (rotor), amely mágnesekből vagy ferromágneses anyagokból készül. Ezért változó mágneses mezőt kapunk, amikor az állórészbe impulzus energiát juttatunk. Ha egy állandó mágnest a változó mágneses mezőbe helyezünk, akkor egyensúlyt érünk el, és ennek eredményeképpen mozgást indítunk el.

A léptetőmotornak három különböző felépítése van. Ezek a következők:

Állandó mágneses kialakítás (PM)

A rotor felépítéséhez állandó mágneseket helyezünk el, hogy váltakozó északi és déli pólusokat kapjunk. Következésképpen az állandó mágnesek kölcsönhatásba lépnek az állórész változó mágneses terével. A forgás eléréséhez az állórész tekercseire felváltva energiát juttatunk, majd a rotor bármelyik pólusát a mágnesezett állórészhez vonzzuk. Ha nem adunk áramot, akkor kis nyomatékra lesz szükségünk ahhoz, hogy a forgórészt elmozdítsuk az egyensúlyi helyzetből, mivel az állórész és az állandó mágnesek között erős kölcsönhatás lesz. A műszaki szakirodalomban ezt a nyomatékot maradó nyomatéknak, cogging-nyomatéknak vagy detent-nyomatéknak nevezhetjük. Az állandó mágneses kialakítás a legmegfelelőbb kialakítás az apró, 20 mm alatti átmérőjű léptetőmotorok számára.

Ezenkívül nagy nyomatékot biztosítanak. Ezeknek a motoroknak a felbontása általában 20 vagy 24 lépéses fordulatonként szabályozható. A precíz léptetőmotor egy példa az állandó mágneses kialakításra.

Változó reluktanciájú kialakítás

A változó reluktancia kialakítású motor megépítéséhez egy több fogú ferromágneses rotorra van szükségünk, e.g., egy vasrotor. Ezt arra használjuk, hogy vonzást érjünk el az állórész pólusaihoz. Ezután ciklikusan energiát juttatunk az állórész tekercsekbe. Ennek eredményeként az állórész pólusai vonzzák a forgórész fogait. Következésképpen ezek a fogak a mágnesezett állórész pólusaihoz igazodnak, és elindítják a forgást. Az egyes felbontásokban a lépések száma nagyobb lesz, és ennek eredményeként nagyobb felbontást érhetünk el. A változtatható reluktanciájú léptetőmotorok azonban kis dinamikus nyomatékot termelnek. Ennek eredményeképpen nem használhatunk motorok ezzel a kialakítással az apró motoroknál.

Továbbá, mivel a forgórész nem rendelkezik állandó mágnesekkel, erős mágneses mezőkben is használhatunk változó reluktanciájú motorokat. Például MRI készülékekben használhatjuk őket. Az alacsony nyomaték mellett azonban, motorok a változó reluktancia kialakítású forgórészek nem tartják meg a helyzetüket, ha nem folyik bennük áram. Ennek eredményeképpen azt mondhatjuk, hogy nincs maradék nyomatékuk.

A hibrid kialakítás

Célunk, hogy az állórész pólusainak forgását és az állórész fogainak vonzását összehangolás közben kombináljuk. Ehhez egy többfogú rotorra van szükségünk, amely egy állandó mágnesből és egy többfogú pólusokkal rendelkező állórészből áll. A hibrid kialakítású léptetőmotorokat az állandó mágneses léptetőmotorok nagy nyomatékának és a változó reluktanciájú kialakítás nagy felbontásának kombinálásával építjük meg. Ezen kívül ezek a motorok 200 lépéses felbontással rendelkeznek minden egyes fordulatonként. a legkisebb hibrid léptetőmotorok A motor átmérője 19 mm.

A léptetőmotorok egyedi jellemzői

Hőtermelés

Tudta, hogy a léptetőmotor nyugalmi állapotban is fogyaszt áramot?? Ezt az áramot azonban nem tudja mozgásra alakítani. Ennek következtében a motor 100ºC-kal melegebb hőmérsékletre melegszik, mint a környező motor hőmérséklete. Emiatt a gyártók azt tanácsolják a léptetőmotorok felhasználóinak, hogy gyakorolják a hőmérséklet felügyeletét.

Szervomotorok

A szervomotorok a legdrágább motortípusok, de a három típus közül a legnagyobb pontosságot és teljesítményt nyújtják. Ennek eredményeképpen minden olyan alkalmazásban hasznosak lehetnek, ahol nagy pontosságra van szükség, például a robotikában vagy a szerszámgépeknél.

Mi a szervomotor?

Meghatározhatunk egy szervót motor olyan elektromos eszközként, amely az elektromos energiát mechanikai energiává alakítja át szervomechanizmus segítségével. Ezenkívül a szervomotorokat a vezérelt motor jellege alapján is osztályozhatjuk. Ha például egyenáramú motorról van szó, akkor egyenáramú szervomotornak nevezzük. Másrészt, ha váltakozó áram (AC) hajtja a vezérelt motort, akkor a motort AC szervomotornak nevezzük.

Alternatívaként definiálhatunk egy szervót motor mint olyan lineáris vagy forgó működtető, amely megkönnyíti a lineáris vagy szöghelyzet vezérlését. Ezt úgy érjük el, hogy a motort összekapcsoljuk egy érzékelővel és leolvassuk a pozíció visszajelzést. Olyan klasszis vezérlőre is szükségünk van, amelynek kialakítása a szervomotorok alkalmazásához készült.

A szervomotorok hasznosak a forgási pozíciók pontos vezérlésére. Úgy működnek, hogy impulzusokat küldenek a motornak, amely aztán a küldött impulzusok szerint mozog, az egyes impulzusok milyen frekvenciájával, irányával és időtartamával.

Íme a szervomotor felépítése:

A szervomotor elmélete

Mindennapi tevékenységeink során találkozhatunk olyan elektromotorokkal, amelyek forgási szögeket határoznak meg alkalmazásuk során. Ezért szükségünk van egy speciális motorra, amelyet úgy tudunk programozni, hogy egy bizonyos szöget elforgasson, amint egy bizonyos elektromos bemenetet táplálunk be. Egy kiegészítő szervomechanizmus segítségével vezérelhetünk egy egyenáramú szervomotort, hogy egy adott szögelfordulást hajtson végre. Ebben az esetben a szervomechanizmus egy zárt hurkú visszacsatolt vezérlőrendszer lesz.

Alkalmazások szervomotorok

Napjainkban a szervomotorokat számos ipari tevékenységben alkalmazzuk. Íme néhány ilyen alkalmazás:

  • Jó példa erre a játékautó. Távirányítóval irányíthatjuk az autó mozgásának irányát. Ebben az esetben az autó úgy forog, ahogyan utasítjuk, és megáll, miután a parancsolt forgás véget ért.
  • A CD- vagy DVD-lejátszó mozgatásához szervomotorokat is alkalmazunk. Amikor utasítjuk, hogy nyissa ki a tálcát, a motor forog, és megáll, amikor a tálca kint van. A tálca becsukására adott utasításra a szervomotor egy forgást végez, hogy a tálca befelé menjen. Ezenkívül a motor leállítja azt, amire utasítottuk.

Miért részesítsük előnyben a szervomotort más motortípusokkal szemben??

A szervomotor a mi pontosságunknak megfelelően forog, és akkor áll le, amikor a megadott forgás véget ér. vége, megvárja a következő jelet, mielőtt további lépéseket tenne. A többi elektromos motorral ellentétben, amelyek azonnal elindulnak, amikor áramot adtunk nekik, és leállnak, amikor megszakítjuk az áramellátást, a szervomotor egy jelre vár, ami után elindul… Ezért nem tudjuk szabályozni a normál motorok forgását. Ennek a tényezőnek köszönhetően a szervomotorokat előnyben részesíthetjük a nagy pontosságú forgásokhoz. Továbbá, könnyen szabályozhatjuk a szervomotor sebességét, ami a többi motor esetében nem így van. Mivel a szervo motorok könnyen kezelhetőek, gyakran be tudjuk őket vonni a kezdőknek szánt Arduino kezdő készletek tervezése során.

A fenti részletekből megérthetjük a DC vs. Stepper vs. Servo motorokat. Az egyenáramú motorok olcsó és egyszerű megoldást jelentenek a különböző projektek meghajtására, amelyeknek forgásra van szükségük, de nem igényelnek pontos pozicionálást vagy sebességszabályozást. Alapvető mozgásokhoz is nagyszerűek alkalmazások a robotikában, mint például az autonóm robogózás. Ezeknek a motoroknak a hátránya, hogy nem képesek finom vezérlést vagy erős nyomatékot biztosítani.

A léptetőmotorok kiküszöbölik az egyenáramú motorok néhány korlátját, de speciálisabb elektronikát igényelnek. Forgó- és lineáris mozgási alkalmazásokban egyaránt hasznosak, különféle felbontási és nyomatékopciókkal. Ezek nagyszerűek az összetettebb robotikai projektekhez, mint a 3d nyomtatók és a CNC malmok. A léptetőmotorok azonban nem rendelkeznek akkora lendülettel, mint az egyenáramúak, és kevésbé hatékonyak, mivel egyszerre csak egy fázist táplálnak.

A szervomotorok pozíciómemória és visszajelző eszközök, amelyek a robotikától a Nerf-fegyverekig mindenhez hasznosak. Ezek nagyszerűek a finomhangolt mozgáshoz alkalmazások például számítógépes egerek vagy RC-autók. Az egyenáramú motorokkal ellentétben a szervók nagy nyomatékot biztosítanak, de általában kevésbé pontosak, mint a léptetőmotorok.

Ha precíz vezérlést szeretne, a léptetőmotor a legjobb választás. Az egyenáramú motor a legjobb választás, ha nem bánja, hogy némi pontosságot kell feláldoznia. Mindkettő nagyszerű az olyan alapvető mozgásalkalmazásokhoz, mint a kerekek.

A szervók a legjobb megoldás, ha egy összetett gép finomhangolására van szüksége.

Elektromos kerékpár motor és akkumulátor elhelyezésének magyarázata

Front-hub motorok

Az elülső hubmotorok általában az ingázásra tervezett elektromos kerékpárok, például az elektromos hibridek és az elektromos összecsukható kerékpárok sajátja. Az olcsó elektromos kerékpárokon is gyakori jellemzőjük. Sok elektromos kerékpár-átalakító készlet elülső tengelycsonk-motorokat is használ.

Középre szerelt motorok

A középre szerelt motorok azon a területen helyezkednek el, ahol általában az alsó konzol található. A középre szerelt motorok az elektromos kerékpárok minden különböző típusában megtalálhatók. Különösen jól működnek az elektromos mountain bike-oknál, mert a súly középen és alacsonyan van

Hátsó tengelytávú motorok

A hátsó tengelytávú motorok általában hibrideken és a legjobb elektromos országúti kerékpárok némelyikén találhatók. A hátsó tengelytámaszos motorok nagyon elegánsan néznek ki, és első pillantásra gyakran nehéz megmondani, hogy a kerékpár, amire szerelték őket, elektromos kerékpár-e.

léptetőmotor, motor, kerékpár, alkalmazások, motorok

Az akkumulátor elhelyezése

Az akkumulátorok általában a nyeregcsőre vagy a nyeregcsőre vannak szerelve, vagy a kerékpárba vannak beépítve. Russell Burton / Médiánk

Az akkumulátorok eközben a lefelé tartó cső tetejére vagy a nyeregcső elejére szerelhetők. Az alsó csőben elhelyezett belső akkumulátorok, amelyek vagy kivehetők, vagy a helyükre vannak rögzítve, szintén népszerűek, különösen a hegyi kerékpárok esetében. Egyes városi hibrideknél az akkumulátor gyakran a csomagtartó alá van szerelve. A kivehető akkumulátor előnye, hogy a töltéshez be lehet vinni a házba, míg a töltéshez a kerékpár közelében lévő konnektorra van szükség kerékpár másképp tölteni. Másrészt a nem eltávolítható akkumulátorok elegánsabbnak tűnhetnek, jobban védettek és kevésbé hajlamosak a lopásra.

Az elektromos kerékpár motorjának teljesítménye és nyomatéka

Az elektromos mountain bike-ok jellemzően nagy nyomatékú motorral rendelkeznek, hogy a kerékpárosok könnyebben vehessék a meredek terep emelkedőket. Ian Linton

Az elektromos kerékpár motorjának teljesítményét általában wattban mérik. Elektromos kerékpár A legtöbb országban a törvények szerint a motor folyamatos teljesítményét 250 wattra kell korlátozni. A motorok többsége a megengedett 250 wattos maximális teljesítményt meghaladó teljesítményt képes leadni, és rövid időn belül jelentősen nagyobb csúcsteljesítményt nyújtanak. A motor maximális forgatónyomatéka a fontosabb teljesítményadat. A motor által leadható csúcsnyomaték is jobban eltér a különböző motorrendszerek között. Newtonméterben vagy Nm-ben kifejezve azt méri, hogy a motor mekkora fordulatszámot ad le. Egy elektromos hegyikerékpárral olyan helyzeteket találhat, amikor fontos, hogy nagy nyomaték álljon rendelkezésre, hogy gyorsan átjusson az akadályokon és a meredek emelkedőkön. A legjobb elektromos mountain bike-ok jellemzően nagyobb nyomatékkibocsátású, nagyobb specifikációjú motorrendszerrel rendelkeznek, és ugyanez igaz az elektromos teherbringákra is. Az elektromos gravel kerékpárok vagy országúti kerékpárok nem igényelnek olyan nagy teljesítményt, vagy a gyártó dönthet úgy, hogy egy kevésbé erős motort választ, hogy természetesebb érzést nyújtson.

Támogatási szintek és kijelzők

A Bosch Kiox fejegység teljes színes kijelzőt ad, több képernyővel és rengeteg információval. Warren Rossiter / Azonnali média

Az elektromos kerékpármotor-rendszerek általában külön vezérlővel rendelkeznek, így beállíthatja a kívánt támogatási szintet. Általában három és öt támogatási szint között van, amelyek növekvő teljesítményt kínálnak, valamint lehetőség van segítség nélküli pedálozásra, ami hasznos, ha az elektromos kerékpárral próbál fitten tekerni. Ahogy az várható volt, minél kevesebb támogatást tárcsázol be, annál tovább bírja az e-bike akkumulátora. Jó ötlet, ha feljebb tekeri a fokozatot, amikor akadályokba ütközik, például egy dombon, vagy ha megáll vagy elindul, és újra lejjebb veszi, amikor a terep könnyebb lesz. Egyes rendszerek rendelkeznek egy „boost” vagy „turbó” üzemmódnak nevezett opcióval. Ez 250 watt felett extra teljesítményt biztosít, hogy segítsen a gyors elindulásban vagy a meredek emelkedőkön.

Az e-bike kijelzője megmondja, hogy milyen üzemmódban van, milyen gyorsan halad, és mennyi akkumulátorteljesítménye maradt még. Ian Linton / Immediate Media

A vezérlő általában a kerékpár kormányán helyezkedik el, bár egyesek a felső csőbe vannak beépítve. A kialakítások a rengeteg statisztikát, néha navigációt is tartalmazó képernyőtől a minimalista, egyetlen gombot és az akkumulátor és a támogatás szintjét jelző LED-eket tartalmazó kijelzőig terjednek. A legtöbb elektromos kerékpár motoros rendszerek is rendelkeznek alkalmazással, amellyel nyomon követheti állapotukat és az akkumulátor élettartamát. Egyesek lehetővé teszik a beállítások megváltoztatását, például az egyes szinteken elérhető támogatás mértékét, mások pedig az okostelefonunkat használják az e-bike vezérlőjeként. Sok alkalmazás navigációt, menetstatisztikát és egyéb adatokat is ad.

Elektronikus felfüggesztések

Az elmúlt néhány évben egyre több, az előzőnél is ötletesebb megoldás jelent meg az elektronikus felfüggesztési rendszerek terén.

De mi a varázslatos bennük, tényleg jól működnek-e, és érdemes-e pluszban beruházni egy elektronikus felfüggesztéssel ellátott modellbe??

Fekete mágia?

Sokáig azt hitték, vagy hagyták hinni, hogy a felfüggesztés belső hidraulikus rendszerének működése és módosítása fekete mágia volt. Az történt, hogy gyakorlatilag nem volt olyan dokumentum, ami elmagyarázta volna.

Nos, ugyanez történik a hidraulikus rendszer elektronikus vezérlőrendszereivel is, nagyon kevés információ áll rendelkezésre, és a legtöbb, amit felhasználóként kapunk, az a kívánt beállítás típusa (sport, országúti stb…).

El kell mondanom, hogy nincs fekete mágia, legalábbis a motorkerékpár alkatrészeiben nem.

léptető, motor, motor, kerékpár, alkalmazások, motorok

Az elektronikus felfüggesztések belső működési elve ugyanaz marad, mint a hagyományos felfüggesztéseké, legalábbis addig, amíg a viszkozitásukat elektromos impulzusok segítségével változtatni képes folyadékok új generációja el nem jut a piacra.

Egy nagysebességű és egy kissebességű áramkör, egy dugattyú, az olaj áramlási útvonalát lezáró lemezek… pontosan ugyanaz.

A különbség az egyik és a másik között főleg az alacsony fordulatszámú áramkörben van, abban az áramkörben, amelyet a hagyományos felfüggesztésekben külső szabályozókkal állítunk be.

Az elektronikusak esetében a szabályozót (kattintással vagy fordulatszámmal) egy mágnesszelep vagy léptetőmotor helyettesíti, és elektronikusan, „valós időben”, egy sor paraméter alapján állítják be.

Durván elmagyarázva, ez olyan, mintha egy fickó lógna az egyik villalábadon, aki előre néz a bukkanókra, és egy csavarhúzóval a kezében. Tudva, hogy mi jön, kinyitja vagy bezárja a beállításokat, hogy maximális teljesítményt, stabilitást és tapadást kapjon…

Elektronikus vagy elektromos felfüggesztések?

Ne keverjük össze a kifejezéseket. Általában az „elektromos” felfüggesztések azok, amelyek képesek a rugó előfeszítését gombnyomásra beállítani. Mint például a BMW ESA rendszere.

Egy sisak, két sisak, két sisak tokkal…

Végeredményben egy elektromos léptetőmotorról van szó, amely tudja, hogy ha kiválasztasz egy sisakot, akkor 15 lépést kell számolnia, két sisakot 30 lépést és így tovább, attól függően, hogy hány beállítással rendelkezik a kerékpárod.

Kényelmes, ahogy el sem tudja képzelni.

Az elektronikusnak tekintett felfüggesztéseket mindig saját ECU vezérli. És egy sor körülménytől (sebesség, IMU adatok, útérzékelő adatok, stb…) függ, hogy a hidraulikus erő bizonyos vagy más értékeit alkalmazzák az alacsony sebességű áramkörben (a felfüggesztések gyártóinak elég ilyen típusú adatuk van ahhoz, hogy bárkit untassanak), és parancsot adnak a szolenoidoknak vagy léptetőmotoroknak az olajcsatornák nyitására vagy zárására…

Milyen típusú elektronikus felfüggesztések léteznek és hogyan működnek?

Tulajdonképpen az elektronikus felfüggesztéseket a meghajtás típusa alapján tipizálhatjuk.

Két fő típus létezik: léptetőmotorok és szolenoidok.

A léptetőmotorokkal szereltek, mint például az Öhlins Mechatronicsé, az elsők között jelentek meg a piacon. Ezeknek a léptetőmotoroknak a működésük jellegéből adódóan (ahogyan például a 3D nyomtatókban használják) túlságosan lassú a reakcióidejük: 0.5 másodperc.

Ha kiszámolod, látni fogod, miért mondom, hogy lassan reagálnak.

léptetőmotor, motor, kerékpár, alkalmazások, motorok

Képzelje el, hogy 120 km/h sebességgel halad, és egy kátyúba ütközik. 120km/h körülbelül 33 méter másodpercenként.

Amint kátyúba ütközik, a rendszer reagál, és megpróbálja beállítani a kátyút.

0.5 másodperc. Vagy más szóval 15 méter.

Más szóval, 15 méterrel a kátyú után állította be magát.

Ez az oka annak, hogy a taposómotoros elektronikus felfüggesztéssel felszerelt kerékpárokon furcsa az érzés.

Később jöttek a szolenoid felfüggesztések, mint például a Sachs, amit néhány BMW S1000RR-en használnak. Ezek a felfüggesztések közvetett működtetésű szolenoidokat használtak, azaz a szolenoid és a kis sebességű léptető között van valamilyen mechanikus nyitó- és zárórendszer.

Ezek gyorsabbak, mint a léptetőmotorosok, itt 0-ás reakcióidőt kapunk.1 másodperc. Wowwww!

Nos, az előző példához képest (120km/h-val megyünk és kátyúba ütközünk) sokkal kevesebb időbe telik a beállítás… de még mindig csak 3 perc után állítottak be.5 méterrel a kátyú után.

Végtelenül jobb, de még mindig furcsa viselkedés.

Az utolsóként megjelentek a közvetlen meghajtású szolenoiddal működtetett, i.e., maga a mágnesszál nyitja és zárja az alacsony fordulatszámú rendszer olajjáratát.

A lényegre, reakcióidő: 0.01 másodperc. Gyorsabb, mint egy szempillantás!

Ha folytatjuk az előző példát, ezeket a felfüggesztéseket épp most állították be… 30 cm-rel a kátyú után..! Gyerünk, lehet, hogy még mindig benne vagy!

Ezeket az ultragyors felfüggesztéseket a japán Showa márka jegyzi. Ellentétben a másik kettővel, amikor rajtuk motorozol, amit észreveszel, az … Semmi, a motor mindig „undorítóan” jól megy.

És szerintem ez a legnagyobb erénye, mindig jól mennek és észre sem veszed, hogy ott vannak.

Ráadásul mindezek a felfüggesztések a skyhook algoritmust is beépíthetik a programozásukba. Hogy megmagyarázzam, ez egy programozás az ECU-ban a felfüggesztések (nagyon használt autók), hogy a működési elve, hogy a felfüggesztett tömeg „lebeg” az út felett.

Nagyon kényelmes, ha úton van, de használhatatlan, ha pályán van. Mint látod, minden attól függ, hogyan használod a kerékpárodat.

Igazságok és mítoszok az elektronikus felfüggesztésekről

Úgy gondoltuk, hogy a tisztább magyarázathoz a legjobb egy GYIK lista. Itt is van:

Az elektronikus felfüggesztések teljesen önbeállóak – HAMIS.

Ez hamis, mert a felfüggesztés beállítása magában foglalja a rugó előfeszítésének és a hidraulikának a beállítását is. Általában az elektronikus felfüggesztések félig aktívak, csak a hidraulikus részt állítják, az előfeszítést nem.És az előfeszítés beállítása nincs „kőbe vésve”, mint a szentírás. Attól függően állítható, hogy hogyan fogja használni a kerékpárt, milyen súlyt fog pontosan szállítani, és milyen vezetési stílusban fogja vezetni.Más szavakkal, számos nagyon személyes paraméter szerint kell beállítani.

Az elektronikus felfüggesztések karbantartásmentesek – HAMIS

Pontosan ugyanolyan karbantartást igényelnek, mint a hagyományos felfüggesztések. Olajcsere, tömítések, vezetők, lemezek, dugattyúgyűrűk, stb….

Az elektromos-elektronikus felfüggesztések könnyen beállíthatók – IGAZSÁG

Nincs csavarhúzó, nincs bonyolult hozzáférés a lengéscsillapító előfeszítéséhez, nem kell a földön ugrálni a hátsó hosszabbító beállításához – … A kerékpárodon ülve, egy egyszerű gombnyomással vagy egy alkalmazáson keresztül. (de még mindig tudnia kell, hogyan kell beállítani őket).

Versenyen nem használják őket, ezért nem alkalmasak pályahasználatra – HAMIS

Azok a motorkerékpárok, amelyek alapfelszereltségként rendelkeznek velük, használhatják őket versenyen is. Sőt, a BMW már évek óta használja őket, nagyon jó eredményekkel. Másrészt, valószínűleg nem vagy Rossi, így inkább segíteni fognak, mint ártani neked.

Tudnod kell, hogyan kell beállítani őket – IGAZ.

Pontosan. Tudni kell, hogyan illeszkednek. Különben ugyanúgy jársz, mint a hagyományosakkal; elveszettebb leszel, mint egy polip a garázsban, és internetes fórumokon kérdezősködsz beállításokról, amelyek soha nem fognak neked jól működni.

Szerencsére ehhez ott van a „Geometria és felfüggesztés beállítása” című könyvünk, ahol mindent elmagyarázunk, hogy Ön képes legyen, bármilyen felfüggesztése is van, a kerékpárját úgy igazítani Önhöz, mint egy selyemkesztyűt… selymet.

Most már több ismerettel rendelkezik az elektronikus felfüggesztésekről, valószínűleg több ismerettel, mint bármelyik eladó, aki ezzel felszerelt kerékpárt kínál Önnek (csak kérdezze meg az alacsony fordulatszámú áramköri meghajtás típusát, hogy lássa őt sápadtan).

És mit szeretne mostantól, hagyományos vagy elektronikus? Hagyja meg nekünk a Комментарии és vélemény владельцев alább!

◇ Akár 250 mikrolépés

A mikrolépés-meghajtónak köszönhetően különböző lépésszögek (16 lépés 250 osztásig) állíthatók be két lépésszög-beállító kapcsoló segítségével. A lépésszög kapcsolására szolgáló bemeneti jel külső forráson keresztül történő vezérlésével a lépésszöget a megfelelő kapcsolókhoz beállított szintek között lehet kapcsolni.

A Microstep Drive jellemzői

Alacsony rezgés A Microstep meghajtó technológia elektronikusan kisebb lépésekre osztja a lépésszöget, így alacsony fordulatszámon is sima inkrementális mozgást biztosít, és jelentősen csökkenti a rezgést. Míg a rezgés csökkentésére általában csillapítót vagy hasonló eszközt használnak, magának a motornak az alkalmazott alacsony rezgésszámú kialakítása – a mikrolépéses meghajtási technológiával együtt – még hatékonyabban minimalizálja a rezgést. A rezgésgátló intézkedések drámaian leegyszerűsíthetők, így ideális a legtöbb rezgésérzékeny alkalmazáshoz és berendezéshez.

Alacsony zajszint A Microstep meghajtási technológia hatékonyan csökkenti a rezgéssel kapcsolatos zajszintet alacsony fordulatszámon, így alacsony zajszintű teljesítményt ér el. A motor még a legzajérzékenyebb környezetben is kiemelkedő teljesítményt mutat.

Jobb szabályozhatóság Az új Pentagon mikrolépés-meghajtó kiváló csillapítási teljesítményével minimalizálja a lépésváltásokra adott válaszként fellépő túl- és alullendülést, pontosan követi az impulzusmintát és biztosítja a jobb linearitást. Ezen kívül a rendszerint az indítás és leállítás mozgásából eredő lökések is csökkenthetők.

Léptetőmotor Motor és meghajtócsomag

A vezérlőrendszer áttekintése

◇ A rotor helyzetét érzékelő érzékelő

A motor kimeneti tengelyének ellenvégébe egy rotorhelyzet-érzékelő érzékelő van beépítve:

Az érzékelő tekercs érzékeli a mágneses reluktancia változásait a rotor szöghelyzetének köszönhetően.

Innovatív zárt hurokvezérléssel

Az eltérésszámláló kiszámítja a rotor tényleges szöghelyzetének eltérését (késleltetése/előrehaladása) az impulzusjel által adott helyzetparancshoz képest. A számítási eredményt a „hibás lépés régió” észlelésére és a motor működtetésére használják a nyílt hurok és a zárt hurok üzemmódok közötti váltással.

  • Ha a pozícionálási eltérés kisebb, mint 1.8˚, a motor nyitott hurok üzemmódban működik.
  • Ha a pozícionálási eltérés 1.8˚ vagy annál nagyobb értéknél a motor zárt hurok üzemmódban működik.

A zárt hurok üzemmódban a motor tekercselésének gerjesztését úgy szabályozzák, hogy a rotor adott szöghelyzetében a maximális nyomaték alakuljon ki. Ez a szabályozási módszer kiküszöböli a szög – nyomaték karakterisztika instabil pontjait (misstep régió).

Az AlphaStep jellemzői

◇ Javított léptetőmotor teljesítmény

  • Nagy fordulatszámon nem „tévelyeg”.” Ezért a hagyományos léptetőmotorokkal ellentétben a működés mentes lesz a következő korlátozásoktól:
  • A vezérlő impulzusprofiljából eredő, a gyorsulási/lassulási sebességre és a tehetetlenségi arányra vonatkozó korlátozások.
  • Az indítási impulzus sebességének korlátozása a „félrelépés” miatt.”
  • A sebességszűrő segítségével beállítható a reakciókészség indítás/leállítás közbeni érzékenység. Az indítás/leállítás érzékenysége 16 beállítással állítható be a vezérlő adatainak módosítása nélkül (indítási impulzus, gyorsítási/lassítási sebességek). Ez a funkció a munkadarabok ütéseinek és a rezgésnek a csökkentésére szolgál alacsony fordulatszámú működés során.

Visszatérés a mechanikus alapjárati működéshez a gerjesztés időzítési jelének használatával

Gerjesztés időzítési jel A gerjesztés időzítése (TIM.) jelet akkor ad ki, amikor a vezérlő kezdetben gerjeszti a léptetőmotort (0. lépés). Az Oriental Motor 5 fázisú léptetőmotor- és meghajtócsomagjai a tápellátás bekapcsolásakor elvégzik a kezdeti gerjesztést, és minden egyes impulzusjel bemeneténél továbbviszik a gerjesztési sorrendet, és egy ciklust fejeznek be, amikor a motor tengelye elfordul 7.2˚.

Használja ezeket az időzítési jeleket, ha nagymértékben reprodukálhatóan kell végrehajtani a mechanikus alaphelyzetbe való visszatérést. A következő szakaszok a léptetőmotorok mechanikus alaphelyzetbe való visszatérési műveletét és az időzítő jelek használatát ismertetik.

Visszatérés a mechanikus alaphelyzetbe lépésmotorok számára

Az automatizált berendezések indításához szükséges áram bekapcsolásakor vagy a berendezés áramkimaradás utáni újraindításakor a léptetőmotorokat vissza kell állítani alaphelyzetükbe. Ezt a műveletet mechanikus alaphelyzetbe való visszatérésnek nevezik.

A mechanikus otthoni működéshez való visszatérés a léptetőmotor motorok esetében a pozícionálási művelethez használt mechanikus alkatrész érzékelésére szolgáló home-érzékelőket használnak. Az észlelt jelek megerősítésekor a vezérlő leállítja az impulzusjelet, és a léptetőmotor leáll. Az alaphelyzet pontossága egy ilyen mechanikus alaphelyzetbe való visszatérési műveletnél az alaphelyzet-érzékelők érzékelési teljesítményétől függ. Mivel az otthoni érzékelők érzékelési teljesítménye olyan tényezők függvényében változik, mint a környezeti hőmérséklet és a mechanizmus érzékelési területének megközelítési sebessége, ezeket a tényezőket csökkenteni kell olyan alkalmazások esetében, amelyek nagymértékben reprodukálható mechanikus otthoni helyzetérzékelést igényelnek.

Jobb reprodukálhatóság a gerjesztő időzítő jel használatával

Annak biztosítására, hogy a mechanikus alaphelyzet ne változzon az alaphelyzet-érzékelők érzékelési teljesítményének változása miatt, az impulzusjelet az időzítő jellel való logikai szorzással kell leállítani. Mivel az időzítő jelet a kezdeti gerjesztéskor adják ki, ha az impulzusjelet az időzítő jel kiadásakor leállítják, a mechanikus alaphelyzetet mindig a kezdeti gerjesztéskor határozzák meg.

A kábelhossz és az átviteli frekvencia közötti kapcsolat

Ahogy az impulzusvezeték-kábel hosszabb lesz, úgy csökken a maximális átviteli frekvencia. Konkrétan a kábel rezisztív komponense és kóbor kapacitása CR-áramkör kialakulását okozza, ezáltal késlelteti az impulzus felfutási és lecsengési idejét. A kóbor kapacitás a kábelben az elektromos vezetékek és az alaplapok között jelentkezik. Nehéz azonban egyértelmű számszerű adatokat szolgáltatni, mivel a körülmények a kábeltípus, az elrendezés, az útvonalvezetés és egyéb tényezők függvényében változnak.

A termékeinkkel együtt működtetett átviteli frekvencia (tényleges mérési referenciaértékek) az alábbiakban látható:

A kapcsolási merevség hatása a berendezésre

A tengelykapcsoló teljesítményét jelző előírások közé tartozik a megengedett terhelés, a megengedett sebesség, a torziós rugóállandó, a tengelykapcsoló holtjátéka (játéka) és a megengedett elfordulás. A gyakorlatban a nagy pozícionálási teljesítményt vagy alacsony rezgést igénylő berendezésekhez való tengelykapcsolók kiválasztásakor az elsődleges kiválasztási kritérium a merev, holtjáték nélküli tengelykapcsoló lenne. Egyes esetekben azonban a tengelykapcsoló merevsége csak kis mértékben befolyásolja a berendezés teljes merevségét.

Ez a szakasz egy példát mutat be a golyóscsavaros hajtásból álló berendezések teljes merevségének összehasonlításával két olyan alkalmazásban, ahol egy olyan pofás tengelykapcsolót, mint az MCS, és egy nagyobb merevséget biztosító fújtatós tengelykapcsolót használnak. (Az adatok a KTR műszaki dokumentumából származnak, ezért a tengelykapcsoló méretei eltérnek az Oriental Motor által kínált termékektől.)

A vizsgálóberendezés áttekintése

Az alkatrészek jellemzői

Az állkapocscsatlakozás torziós rugóállandója Cj = 21000 [N・m/rad]

A fújtatós tengelykapcsoló torziós rugóállandója Cb = 116000 [N・m/rad]

Szervomotor merevsége Cm = 90000 [N・m/rad]

Golyóscsavar gyökérkör átmérője d = 28.5 [mm]

Golyóscsavar hossza L = 800 [mm]

Csapágymerevség axiális irányban Rbrg = 750 [N/μm]

A golyóscsavaranya axiális irányú merevsége Rn = 1060 [N/μm]

A golyóscsavar rugalmassági modulusa Rf = 165000 [N/mm2]

A golyóscsavar, a csapágy és az anya csavarodási merevségének meghatározása. A golyóscsavar Rs axiális irányú merevségét a következőképpen kell kiszámítani:

Ezért a golyóscsavar, a csapágy és az anya Rt axiális irányú teljes merevségét az alábbiak szerint kell kiszámítani:

Ezt az axiális irányú merevséget torziós merevségként alkalmazzák Ct.

A berendezés teljes C merevségének kiszámítása, ha bütykös tengelykapcsolót használnak.

A berendezés teljes C merevségének kiszámítása, ha fújtatós tengelykapcsolót használnak.

Similar Posts

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük