Použitie mikrokrokového motora vo vysávači

S rýchlym rozvojom inteligentných domácností sa robotické vysávače stali štandardným vybavením pre moderné upratovanie domácností. Medzi mnohými základnými komponentmi zametačov podláh zohrávajú mikrokrokové motory čoraz dôležitejšiu úlohu vďaka svojim výhodám presného ovládania, nízkej hlučnosti a dlhej životnosti. Tento článok sa bude venovať špecifickým scenárom použitia, technickým výhodám a bodom výberu mikrokrokových motorov v zametačoch podláh.

Čo je miniatúrny krokový motor

Mikrokrokový motor je aktuátor, ktorý prevádza elektrické impulzné signály na uhlový alebo lineárny posun. Na rozdiel od bežných jednosmerných motorov otáča rotor o pevný uhol (nazývaný krokový uhol) vždy, keď prijme impulzný signál. Táto funkcia „riadenia s otvorenou slučkou“ umožňuje mikrokrokovým motorom dosiahnuť presné polohovanie bez potreby enkodérov, vďaka čomu sú obzvlášť vhodné pre inteligentné zariadenia, ako sú čističe podláh, ktoré sú citlivé na objem a cenu.

Štyri hlavné aplikácie mikrokrokových motorov v podlahových zametačoch

1. Jadro hnacieho motora navigačného systému s laserovým radarom (LDS)

V súčasnosti všetky bežné zametacie stroje strednej a vyššej triedy používajú technológiu laserovej radarovej navigácie. Moduly LDS vyžadujú vysokú rýchlosť otáčania (zvyčajne 300 – 600 ot./min.) na skenovanie okolitého prostredia a zároveň majú extrémne vysoké požiadavky na stabilitu rýchlosti. Mikrokrokové motory sú ideálnou voľbou pre ovládače LDS vďaka svojim nasledujúcim vlastnostiam:

Presná regulácia rýchlosti:Úpravou frekvencie impulzov je možné presne regulovať rýchlosť, aby sa zabezpečila rovnomernosť získavania údajov z mračna bodov

Nízke vibračné charakteristiky:V porovnaní s kefkovými motormi bežia krokové motory plynulejšie, čím sa znižuje rušenie s laserovými diaľkomermi.

Dlhá životnosť:Vďaka konštrukcii bez opotrebovania elektrických kief môže celková životnosť stroja dosiahnuť tisíce hodín 

V praktických aplikáciách moduly LDS často používajú mikrokrokové motory s permanentnými magnetmi s priemerom 25 mm v kombinácii s algoritmami riadenia s uzavretou slučkou, aby sa udržala nízka hladina hluku (zvyčajne pod 40 dB) počas vysokorýchlostného otáčania.

2. Zdvíhanie a nastavenie rýchlosti bočnej kefy zametacieho stroja

Spodná okrajová kefa zametacieho stroja je zodpovedná za zametanie odpadu v rohoch stien a okrajoch nábytku do hlavného dosahu kefy. Tradičné konštrukcie používajú bežné jednosmerné motory na pohon otáčania okrajovej kefy, ale nedokážu ovládať výšku okrajovej kefy. Po zavedení mikrokrokových motorov je možné dosiahnuť:

Adaptívne zdvíhanie: Keď zametací stroj zistí koberce alebo prahy, krokový motor presne ovláda okrajovú kefu tak, aby ju zdvihol o 5 – 8 mm, čím sa zabráni zamotaniu.

Nastavenie viacerých rýchlostí:automaticky prepína medzi rýchlosťami 200 – 400 ot./min. pre rôzne podlahové materiály, ako sú drevené podlahy, dlaždice, koberce atď.

Ochrana proti prepólovaniu odporu:Detekciou mimokrokového stavu krokového motora sa dosiahne inteligentné spätné chody, keď okrajová kefa narazí na odpor.

Táto aplikácia zvyčajne používa malý krokový motor v kombinácii so skrutkovým mechanizmom na dosiahnutie lineárneho pohybu.

3. Presné ovládanie klapky ventilátora

Sacia sila zametacieho stroja závisí nielen od rýchlosti ventilátora, ale úzko súvisí aj s otváraním a zatváraním vzduchového potrubia. Niektoré špičkové modely používajú na ovládanie prepážky vzduchových dvierok mikrokrokové motory:

Plynule nastaviteľné sanie:od slabého sania v tichom režime po silné sanie v výkonnom režime, lineárne nastaviteľné 

Tesnenie prachovej nádoby:Pri vypínaní krokový motor poháňa prepážku, aby úplne uzavrel vzduchový kanál a zabránil tak spätnému prúdeniu prachu.

Optimalizácia úspory energie:Presne ovládajte otváranie vzduchových dvierok, aby ste znížili zaťaženie ventilátora, keď nie je potrebné vysoké nasávanie 

V tomto aplikačnom scenári je schopnosť mikrokrokových motorov udržiavať krútiaci moment obzvlášť dôležitá, pretože dokážu udržať polohu prepážky aj v prípade výpadku napájania.

4. Modul zdvíhania a vibrácií ťažného zariadenia

V posledných rokoch zohrali mikrokrokové motory dôležitú úlohu aj v populárnych skenovacích a umývacích strojoch typu „všetko v jednom“.

Zdvíhací mechanizmus mopu:Keď je koberec rozpoznaný, krokový motor poháňa držiak mopu tak, aby sa zdvihol o 10-12 mm, aby sa zabránilo namočeniu koberca.

Imitácia vibrácií pri utieraní rúk:Rýchlym prepínaním medzi otáčaním krokového motora vpred a vzad môže mop dosiahnuť horizontálne vratné vibrácie, čím sa zlepší čistiaci účinok odolných škvŕn.

Nastavenie prítlaku:Presne regulujte tlak mopu na zem podľa rôznych podkladových materiálov (zvyčajne v rozsahu 5-15N) 

Výhody mikrokrokových motorov v porovnaní s inými motormi

Porovnávací projekt: Mikro krokový motor, jednosmerný kefkový motor, jednosmerný bezkefkový motor

Vysoká presnosť polohovania (otvorená slučka) vyžaduje enkodér

Ovládanie zložitosti je jednoduché, priamočiare a komplexné

Vynikajúci krútiaci moment pri nízkych otáčkach, vo všeobecnosti slabý

Nízka, stredná, vysoká a nízka hladina hluku

Stredne nízke vysoké náklady

Dlhá, krátka, dlhá životnosť

Pre zametacie stroje poskytujú mikrokrokové motory presné riadenie polohy bez potreby spätnej väzby v uzavretej slučke, čo má nenahraditeľnú výhodu v navigačných a zdvíhacích mechanizmoch LDS.

Kľúčové body pre výber mikrokrokových motorov pre zametače podláh

Pri vývoji zametacích strojov by sa pri výbere mikrokrokových motorov mala pozornosť venovať nasledujúcim parametrom:

Vonkajšie rozmery:bežne 20 mm, 25 mm, 28 mm štvorcových, musia zodpovedať vnútornému priestoru produktu

Udržiavajte krútiaci moment:Aplikácie LDS vyžadujú 0,1 N · m alebo viac a zdvíhacie mechanizmy 0,2 – 0,3 N · m.

Menovitý prúd:zvyčajne 0,5 – 1,0 A, berúc do úvahy kapacitu riadiaceho čipu

Uhol kroku:1,8 ° je vhodné pre LDS, 0,9 ° je vhodné pre zdvíhacie mechanizmy, ktoré vyžadujú presnejšie ovládanie.

Pracovná teplota:Vnútorná teplota zametacieho stroja môže dosiahnuť 60 ℃ a je potrebné zvoliť motor s teplotnou odolnosťou ≥ 100 ℃.

často kladené otázky

Otázka: Je ľahké, aby mikrokrokové motory stratili krok v podlahových zametačoch?

A: Pokiaľ záťažový moment nepresiahne 70 % prídržného momentu a je nastavená vhodná krivka zrýchlenia a spomalenia, strata kroku je extrémne zriedkavá. Modely vyššej triedy používajú krokový pohon s uzavretou slučkou na monitorovanie polohy rotora v reálnom čase.

Otázka: Spotrebúva mikrokrokový motor elektrinu?

A: V porovnaní s ventilátormi a motormi hlavných kefiek majú krokové motory veľmi nízku spotrebu energie (zvyčajne 1-3 W). Treba však poznamenať, že krokový motor stále spotrebúva prúd pri udržiavaní polohy a konštrukcia by mala zabrániť dlhodobému udržiavaniu stavu zaťaženia.

Otázka: Ako znížiť hluk krokových motorov?

A: Použitie segmentovanej technológie jazdy, optimalizácia kriviek zrýchlenia a spomalenia a pridanie gumených podložiek tlmiacich nárazy do krytu motora môže účinne znížiť prevádzkový hluk.

Trendy budúceho vývoja

S vývojom vysávačov smerom k inteligentnejším, tichším a tenším smerom sa neustále vyvíja aj technológia mikrokrokových motorov:

Integrovaný ovládač:Integrujte ovládač s motorom do jedného puzdra, aby ste znížili rozmery dosky plošných spojov

Tichá technológia:prijatie nového dizajnu magnetického obvodu a flexibilných materiálov prevodovky pre ďalšie zníženie prevádzkového hluku

Ultra tenký motor:výška sa dá stlačiť do 12 mm, vhodná pre ultratenké zametacie stroje

Záver

Aj keď je mikrokrokový motor malý, je kľúčovým komponentom pre dosiahnutie presnej navigácie, inteligentného vyhýbania sa prekážkam a adaptívneho čistenia v zametačoch podláh. Pre inžinierov výskumu a vývoja v oblasti vysávačov môže hlboké pochopenie pracovných charakteristík a metód výberu mikrokrokových motorov pomôcť pri navrhovaní produktov s lepším výkonom a vyššou spoľahlivosťou. S popularizáciou robotov pre domáce služby sa aplikačné scenáre mikrokrokových motorov ďalej rozšíria a stanú sa nevyhnutným základom pre riadenie pohybu inteligentných mobilných platforiem.

Ak vyvíjate zametací stroj, neváhajte sa obrátiť na profesionálneho dodávateľa krokových motorov, ktorý vám poskytne riešenia na mieru prispôsobené špecifickým pracovným podmienkam.