স্টেপার মোটরফিডব্যাক ডিভাইস ব্যবহার না করেই (অর্থাৎ ওপেন-লুপ কন্ট্রোল) গতি নিয়ন্ত্রণ এবং অবস্থান নিয়ন্ত্রণের জন্য এটি ব্যবহার করা যেতে পারে, তাই এই ড্রাইভ সলিউশনটি সাশ্রয়ী এবং নির্ভরযোগ্য উভয়ই। অটোমেশন সরঞ্জাম এবং যন্ত্রপাতিতে স্টেপার ড্রাইভ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে। কিন্তু কীভাবে উপযুক্ত স্টেপার মোটর নির্বাচন করতে হবে, কীভাবে স্টেপার ড্রাইভের সেরা পারফরম্যান্স পাওয়া যাবে, ইত্যাদি বিষয়ে অনেক ব্যবহারকারী এবং কারিগরি কর্মীদের মনে প্রশ্ন থাকে। এই প্রবন্ধে স্টেপার মোটর নির্বাচন নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে এবং এর কিছু প্রকৌশলগত প্রয়োগ অভিজ্ঞতার উপর আলোকপাত করা হয়েছে। আশা করা যায়, অটোমেশন সরঞ্জামগুলিতে স্টেপার মোটরের প্রসারে এটি একটি রেফারেন্স হিসেবে ভূমিকা পালন করবে।
১. পরিচিতিস্টেপার মোটর
স্টেপার মোটর পালস মোটর বা স্টেপ মোটর নামেও পরিচিত। ইনপুট পালস সিগন্যাল অনুযায়ী প্রতিবার এক্সাইটেশন অবস্থা পরিবর্তিত হলে এটি একটি নির্দিষ্ট কোণে অগ্রসর হয় এবং এক্সাইটেশন অবস্থা অপরিবর্তিত থাকলে একটি নির্দিষ্ট অবস্থানে স্থির থাকে। এটি স্টেপার মোটরকে ইনপুট পালস সিগন্যালকে আউটপুটের জন্য একটি অনুরূপ কৌণিক সরণে রূপান্তর করতে সাহায্য করে। ইনপুট পালসের সংখ্যা নিয়ন্ত্রণ করে সর্বোত্তম অবস্থান অর্জনের জন্য আউটপুটের কৌণিক সরণ নির্ভুলভাবে নির্ধারণ করা যায়; এবং ইনপুট পালসের ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ করে আউটপুটের কৌণিক গতি নির্ভুলভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায় এবং গতি নিয়ন্ত্রণের উদ্দেশ্য অর্জন করা যায়। ১৯৬০-এর দশকের শেষের দিকে বিভিন্ন ধরনের ব্যবহারিক স্টেপার মোটরের আবির্ভাব ঘটে এবং গত ৪০ বছরে এর দ্রুত উন্নয়ন হয়েছে। স্টেপার মোটর ডিসি মোটর, অ্যাসিঙ্ক্রোনাস মোটর এবং সিঙ্ক্রোনাস মোটরের পাশাপাশি একটি মৌলিক ধরনের মোটরে পরিণত হয়েছে। স্টেপার মোটর তিন প্রকারের হয়: রিঅ্যাক্টিভ (VR টাইপ), পার্মানেন্ট ম্যাগনেট (PM টাইপ) এবং হাইব্রিড (HB টাইপ)। হাইব্রিড স্টেপার মোটর প্রথম দুই ধরনের স্টেপার মোটরের সুবিধাগুলোকে একত্রিত করে। স্টেপার মোটরে একটি রোটর (রোটর কোর, স্থায়ী চুম্বক, শ্যাফট, বল বিয়ারিং), একটি স্টেটর (ওয়াইন্ডিং, স্টেটর কোর), সামনের ও পেছনের প্রান্তের ক্যাপ ইত্যাদি থাকে। সবচেয়ে প্রচলিত দ্বি-ফেজ হাইব্রিড স্টেপার মোটরের স্টেটরে ৮টি বড় দাঁত, ৪০টি ছোট দাঁত এবং রোটরে ৫০টি ছোট দাঁত থাকে; একটি ত্রি-ফেজ মোটরের স্টেটরে ৯টি বড় দাঁত, ৪৫টি ছোট দাঁত এবং রোটরে ৫০টি ছোট দাঁত থাকে।
২. নিয়ন্ত্রণ নীতি
দ্যস্টেপার মোটরস্টেপার মোটরকে সরাসরি পাওয়ার সাপ্লাইয়ের সাথে সংযুক্ত করা যায় না, বা এটি সরাসরি বৈদ্যুতিক পালস সিগন্যালও গ্রহণ করতে পারে না। পাওয়ার সাপ্লাই এবং কন্ট্রোলারের সাথে সংযোগ স্থাপনের জন্য এটিকে অবশ্যই একটি বিশেষ ইন্টারফেস—স্টেপার মোটর ড্রাইভারের—মাধ্যমে কাজ করতে হয়। স্টেপার মোটর ড্রাইভার সাধারণত একটি রিং ডিভাইডার এবং একটি পাওয়ার অ্যামপ্লিফায়ার সার্কিট দিয়ে গঠিত হয়। রিং ডিভাইডারটি কন্ট্রোলার থেকে নিয়ন্ত্রণ সংকেত গ্রহণ করে। প্রতিবার একটি পালস সিগন্যাল গ্রহণ করার পর রিং ডিভাইডারের আউটপুট একবার রূপান্তরিত হয়, ফলে পালস সিগন্যালের উপস্থিতি বা অনুপস্থিতি এবং ফ্রিকোয়েন্সির উপর ভিত্তি করে স্টেপার মোটরের গতি বেশি হবে না কম হবে, গতি বাড়বে না কমবে এবং এটি চালু বা বন্ধ হবে কিনা তা নির্ধারণ করা যায়। রিং ডিভাইডারকে অবশ্যই কন্ট্রোলার থেকে আসা দিকনির্দেশক সংকেত পর্যবেক্ষণ করতে হয়, যাতে এর আউটপুট অবস্থার পরিবর্তনগুলো ধনাত্মক না ঋণাত্মক ক্রমে হচ্ছে তা নির্ধারণ করা যায় এবং এর মাধ্যমেই স্টেপার মোটরের দিক নির্ধারণ করা হয়।
৩. প্রধান পরামিতি
① ব্লক নম্বর: প্রধানত ২০, ২৮, ৩৫, ৪২, ৫৭, ৬০, ৮৬, ইত্যাদি।
২ ফেজ সংখ্যা: স্টেপার মোটরের ভেতরের কয়েলের সংখ্যা। স্টেপার মোটরের ফেজ সংখ্যা সাধারণত দুই-ফেজ, তিন-ফেজ ও পাঁচ-ফেজ হয়ে থাকে। চীনে প্রধানত দুই-ফেজ স্টেপার মোটর ব্যবহৃত হয়, যদিও তিন-ফেজেরও কিছু ব্যবহার রয়েছে। জাপানে পাঁচ-ফেজ স্টেপার মোটর বেশি ব্যবহৃত হয়।
③ স্টেপ অ্যাঙ্গেল: একটি পালস সিগন্যালের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ, মোটর রোটরের ঘূর্ণনের কৌণিক সরণ। স্টেপার মোটরের স্টেপ অ্যাঙ্গেল গণনার সূত্রটি নিম্নরূপ।
ধাপ কোণ = 360° ÷ (2mz)
m হলো একটি স্টেপার মোটরের ফেজের সংখ্যা
Z হলো স্টেপার মোটরের রোটরের দাঁতের সংখ্যা।
উপরোক্ত সূত্র অনুসারে, দুই-ফেজ, তিন-ফেজ এবং পাঁচ-ফেজ স্টেপার মোটরের স্টেপ কোণ যথাক্রমে ১.৮°, ১.২° এবং ০.৭২°।
④ হোল্ডিং টর্ক: এটি হলো রেটেড কারেন্টের মধ্য দিয়ে মোটরের স্টেটর ওয়াইন্ডিং-এর সেই টর্ক, যার ফলে রোটর ঘোরে না এবং স্টেটর রোটরকে আটকে রাখে। হোল্ডিং টর্ক হলো স্টেপার মোটরের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্যারামিটার এবং এটি মোটর নির্বাচনের প্রধান ভিত্তি।
⑤ পজিশনিং টর্ক: যখন মোটরে কোনো বিদ্যুৎ প্রবাহ হয় না, তখন বাহ্যিক বল প্রয়োগ করে রোটর ঘোরানোর জন্য যে টর্কের প্রয়োজন হয়, তাকেই পজিশনিং টর্ক বলা হয়। টর্ক হলো মোটরের কর্মক্ষমতা মূল্যায়নের অন্যতম একটি সূচক। অন্যান্য প্যারামিটার একই থাকলে, পজিশনিং টর্ক যত কম হবে, তার মানে হলো "স্লট এফেক্ট" তত কম হবে, যা কম গতিতে মোটরের মসৃণ চলার জন্য বেশি উপকারী। টর্ক ফ্রিকোয়েন্সি বৈশিষ্ট্য: প্রধানত অঙ্কিত টর্ক ফ্রিকোয়েন্সি বৈশিষ্ট্যকে বোঝায়। একটি নির্দিষ্ট গতিতে স্থিতিশীলভাবে চলার জন্য মোটর স্টেপ না হারিয়ে সর্বোচ্চ টর্ক সহ্য করতে পারে। স্টেপ না হারিয়ে সর্বোচ্চ টর্ক এবং গতি (ফ্রিকোয়েন্সি)-এর মধ্যকার সম্পর্ক বর্ণনা করতে মোমেন্ট-ফ্রিকোয়েন্সি কার্ভ ব্যবহার করা হয়। টর্ক ফ্রিকোয়েন্সি কার্ভ হলো স্টেপার মোটরের একটি গুরুত্বপূর্ণ প্যারামিটার এবং এটি মোটর নির্বাচনের প্রধান ভিত্তি।
⑥ রেটেড কারেন্ট: রেটেড টর্ক বজায় রাখার জন্য প্রয়োজনীয় মোটর ওয়াইন্ডিং কারেন্ট, যার কার্যকর মান
৪. পয়েন্ট নির্বাচন করা
শিল্পক্ষেত্রে ব্যবহৃত স্টেপার মোটরের গতি ৬০০ থেকে ১৫০০ আরপিএম পর্যন্ত হয়ে থাকে। এর চেয়ে বেশি গতির ক্ষেত্রে ক্লোজড-লুপ স্টেপার মোটর ড্রাইভ বিবেচনা করা যেতে পারে, অথবা আরও উপযুক্ত সার্ভো ড্রাইভ বেছে নেওয়া যায়। প্রোগ্রাম স্টেপার মোটর নির্বাচনের ধাপগুলো নিচে দেওয়া হলো (নিচের চিত্রটি দেখুন)।
(1) ধাপ কোণ নির্বাচন
মোটরের ফেজের সংখ্যা অনুসারে তিন ধরনের স্টেপ অ্যাঙ্গেল রয়েছে: ১.৮° (দুই-ফেজ), ১.২° (তিন-ফেজ), ০.৭২° (পাঁচ-ফেজ)। অবশ্যই, পাঁচ-ফেজ স্টেপ অ্যাঙ্গেলের নির্ভুলতা সবচেয়ে বেশি, কিন্তু এর মোটর এবং ড্রাইভার আরও ব্যয়বহুল, তাই চীনে এটি খুব কমই ব্যবহৃত হয়। এছাড়াও, এখনকার প্রচলিত স্টেপার ড্রাইভারগুলো সাবডিভিশন ড্রাইভ প্রযুক্তি ব্যবহার করছে, যার ফলে ৪টির কম সাবডিভিশনেও সাবডিভিশন স্টেপ অ্যাঙ্গেলের নির্ভুলতা নিশ্চিত করা যায়। সুতরাং, যদি শুধুমাত্র স্টেপ অ্যাঙ্গেলের নির্ভুলতার সূচক বিবেচনা করা হয়, তবে পাঁচ-ফেজ স্টেপার মোটরের পরিবর্তে দুই-ফেজ বা তিন-ফেজ স্টেপার মোটর ব্যবহার করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, ৫ মিমি স্ক্রু লোডের জন্য কোনো ধরনের লিডের প্রয়োগের ক্ষেত্রে, যদি একটি দ্বি-ফেজ স্টেপিং মোটর ব্যবহার করা হয় এবং ড্রাইভারটিকে ৪ সাবডিভিশনে সেট করা হয়, তাহলে মোটরের প্রতি ঘূর্ণনে পালসের সংখ্যা হয় ২০০ x ৪ = ৮০০, এবং পালসের সমতুল্য মান হয় ৫ ÷ ৮০০ = ০.০০৬২৫ মিমি = ৬.২৫ মাইক্রোমিটার, এই নির্ভুলতা বেশিরভাগ প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে।
(2) স্থির টর্ক (ধারণ টর্ক) নির্বাচন
সাধারণত ব্যবহৃত লোড সঞ্চালন ব্যবস্থার মধ্যে রয়েছে সিনক্রোনাস বেল্ট, ফিলামেন্ট বার, র্যাক অ্যান্ড পিনিয়ন ইত্যাদি। গ্রাহকরা প্রথমে তাদের মেশিনের লোড (প্রধানত ত্বরণ টর্ক এবং ঘর্ষণ টর্ক) গণনা করেন, যা মোটর শ্যাফটের উপর প্রয়োজনীয় লোড টর্কে রূপান্তরিত হয়। তারপর, বৈদ্যুতিক ফ্লাওয়ারের জন্য প্রয়োজনীয় সর্বোচ্চ চলমান গতি অনুসারে, স্টেপার মোটরের উপযুক্ত হোল্ডিং টর্ক বেছে নেওয়ার জন্য নিম্নলিখিত দুটি ভিন্ন ব্যবহারের ক্ষেত্র বিবেচনা করা হয়: ১) ৩০০ আরপিএম বা তার কম প্রয়োজনীয় মোটর গতির অ্যাপ্লিকেশনের জন্য: যদি মেশিনের লোডকে মোটর শ্যাফটের প্রয়োজনীয় লোড টর্ক T1-এ রূপান্তরিত করা হয়, তবে এই লোড টর্ককে একটি সুরক্ষা গুণক SF (সাধারণত ১.৫-২.০ ধরা হয়) দ্বারা গুণ করা হয়, অর্থাৎ, প্রয়োজনীয় স্টেপার মোটর হোল্ডিং টর্ক Tn। ২) ৩০০ আরপিএম বা তার বেশি মোটর গতির অ্যাপ্লিকেশনের জন্য: সর্বোচ্চ গতি Nmax সেট করুন, যদি মেশিনের লোডকে মোটর শ্যাফটের প্রয়োজনীয় লোড টর্ক T1-এ রূপান্তরিত করা হয়, তবে এই লোড টর্ককে একটি সুরক্ষা গুণক SF (সাধারণত ২.৫-৩.৫) দ্বারা গুণ করা হয়, যা হোল্ডিং টর্ক Tn প্রদান করে। চিত্র ৪ দেখুন এবং একটি উপযুক্ত মডেল নির্বাচন করুন। তারপর মোমেন্ট-ফ্রিকোয়েন্সি কার্ভ ব্যবহার করে যাচাই ও তুলনা করুন: মোমেন্ট-ফ্রিকোয়েন্সি কার্ভে, ব্যবহারকারীর প্রয়োজনীয় সর্বোচ্চ গতি Nmax যদি T2-এর সর্বোচ্চ লস্ট স্টেপ টর্কের সাথে মিলে যায়, তাহলে সর্বোচ্চ লস্ট স্টেপ টর্ক T2 অবশ্যই T1-এর চেয়ে ২০%-এর বেশি হতে হবে। অন্যথায়, আরও বেশি টর্কের একটি নতুন মোটর নির্বাচন করতে হবে এবং নতুন নির্বাচিত মোটরের টর্ক ফ্রিকোয়েন্সি কার্ভ অনুযায়ী পুনরায় যাচাই ও তুলনা করতে হবে।
(3) মোটর বেস নম্বর যত বেশি হবে, হোল্ডিং টর্ক তত বেশি হবে।
(4) রেটেড কারেন্ট অনুযায়ী উপযুক্ত স্টেপার ড্রাইভার নির্বাচন করতে হবে।
উদাহরণস্বরূপ, একটি 57CM23 মোটরের রেটেড কারেন্ট যদি 5A হয়, তাহলে আপনাকে ড্রাইভের সর্বোচ্চ অনুমোদিত কারেন্ট 5A-এর বেশি রাখতে হবে (দয়া করে মনে রাখবেন যে এটি কার্যকরী মান, সর্বোচ্চ মান নয়), অন্যথায় যদি আপনি সর্বোচ্চ মাত্র 3A কারেন্টের ড্রাইভ বেছে নেন, তাহলে মোটরের সর্বোচ্চ আউটপুট টর্ক মাত্র প্রায় 60% হতে পারে!
৫, অ্যাপ্লিকেশন অভিজ্ঞতা
(1) স্টেপার মোটর নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সি অনুরণন সমস্যা
স্টেপার মোটরের নিম্ন কম্পাঙ্কের অনুরণন কমানোর জন্য সাবডিভিশন স্টেপার ড্রাইভ একটি কার্যকর উপায়। ১৫০ আরপিএম-এর নিচে, মোটরের কম্পন কমাতে সাবডিভিশন ড্রাইভ খুবই কার্যকর। তত্ত্বগতভাবে, সাবডিভিশন যত বেশি হবে, স্টেপার মোটরের কম্পন কমানোর ক্ষেত্রে এর কার্যকারিতাও তত ভালো হবে, কিন্তু বাস্তবে দেখা যায় যে, স্টেপার মোটরের কম্পন কমানোর কার্যকারিতা সর্বোচ্চ সীমায় পৌঁছানোর পর সাবডিভিশন বাড়িয়ে ৮ বা ১৬ করা হয়।
সাম্প্রতিক বছরগুলোতে দেশে ও বিদেশে অ্যান্টি-লো-ফ্রিকোয়েন্সি রেজোন্যান্স স্টেপার ড্রাইভার বাজারে এসেছে। লেইসাই-এর DM ও DM-S সিরিজের পণ্যগুলোতে অ্যান্টি-লো-ফ্রিকোয়েন্সি রেজোন্যান্স প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয়েছে। এই সিরিজের ড্রাইভারগুলো হারমোনিক কম্পেনসেশন ব্যবহার করে এবং অ্যামপ্লিচিউড ও ফেজ ম্যাচিং কম্পেনসেশনের মাধ্যমে স্টেপার মোটরের নিম্ন কম্পাঙ্কের কম্পন ব্যাপকভাবে কমাতে পারে, যার ফলে মোটরটি কম কম্পন ও কম শব্দে চলে।
(2) পজিশনিং নির্ভুলতার উপর স্টেপার মোটর উপবিভাগের প্রভাব
স্টেপার মোটর সাবডিভিশন ড্রাইভ সার্কিট কেবল ডিভাইসের চলাচলের মসৃণতাই উন্নত করে না, বরং যন্ত্রপাতির পজিশনিং নির্ভুলতাও কার্যকরভাবে উন্নত করতে পারে। পরীক্ষায় দেখা গেছে যে: সিনক্রোনাস বেল্ট ড্রাইভ মোশন প্ল্যাটফর্মে, স্টেপার মোটরকে ৪ বার বিভক্ত করলে, মোটরটি প্রতিটি ধাপে নির্ভুলভাবে অবস্থান করতে পারে।
পোস্ট করার সময়: জুন-১১-২০২৩