Pemacu motor stepper - peranti, jenis dan keupayaan

Motor stepper digunakan dalam banyak aplikasi perindustrian hari ini. Enjin jenis ini dibezakan oleh fakta bahawa ia membolehkan untuk mencapai ketepatan tinggi kedudukan badan kerja, berbanding dengan jenis enjin lain. Jelas sekali, kawalan automatik yang tepat diperlukan untuk motor stepper beroperasi. Untuk tujuan ini, ia berfungsi sebagai pengawal motor stepper, memastikan operasi pemacu elektrik yang berterusan dan tepat untuk pelbagai tujuan.

Secara kasarnya, prinsip pengendalian motor stepper boleh diterangkan seperti berikut. Setiap putaran penuh rotor motor stepper terdiri daripada beberapa langkah. Kebanyakan motor stepper direka untuk langkah 1.8 darjah dan terdapat 200 langkah setiap revolusi penuh. Pemacu menukar kedudukan langkahnya apabila voltan bekalan dikenakan pada belitan stator tertentu. Arah putaran bergantung kepada arah arus dalam gegelung.

Langkah seterusnya ialah mematikan belitan pertama, kuasa dibekalkan kepada yang kedua dan seterusnya, akibatnya, selepas setiap belitan dilakukan, pemutar akan membuat putaran penuh. Tetapi ini adalah penerangan kasar, sebenarnya algoritma adalah sedikit lebih rumit dan ini akan dibincangkan kemudian.

Algoritma Kawalan Motor Stepper

Kawalan motor stepper boleh dilaksanakan mengikut salah satu daripada empat algoritma asas: pensuisan fasa berubah, kawalan pertindihan fasa, kawalan separuh langkah atau kawalan mikrostep.

Dalam kes pertama, pada bila-bila masa hanya satu daripada fasa menerima kuasa, dan titik keseimbangan pemutar motor pada setiap langkah bertepatan dengan titik keseimbangan utama-kutub ditakrifkan dengan jelas.

Kawalan pertindihan fasa membolehkan pemutar melangkah ke kedudukan antara kutub pemegun, yang meningkatkan tork sebanyak 40% berbanding kawalan pertindihan bukan fasa. Sudut kecenderungan dikekalkan, tetapi kedudukan kunci dialihkan - ia terletak di antara puncak tiang stator. Dua algoritma pertama ini digunakan dalam peralatan elektrik di mana ketepatan yang sangat tinggi tidak diperlukan.

Kawalan separuh langkah ialah gabungan dua algoritma pertama: satu fasa (penggulungan) atau dua dikuasakan oleh satu langkah. Saiz langkah dikurangkan separuh, ketepatan kedudukan lebih tinggi dan kebarangkalian resonans mekanikal dalam motor dikurangkan.

Dan akhirnya, mod tahap mikro.Di sini, arus dalam fasa berubah dalam magnitud supaya kedudukan penetapan rotor setiap langkah jatuh pada titik antara kutub, dan bergantung kepada nisbah arus dalam fasa yang disambung secara serentak, beberapa langkah sedemikian boleh diperolehi. Dengan melaraskan nisbah arus, dengan melaraskan bilangan nisbah kerja, langkah mikro diperolehi — kedudukan pemutar yang paling tepat.

Lihat butiran lanjut dengan skema di sini: Kawalan motor stepper

Pemandu motor stepper

Untuk mempraktikkan algoritma yang dipilih, laksanakan pemacu motor stepper... Pemacu mengandungi bekalan kuasa dan bahagian pengawal.

Bahagian kuasa pemandu ialah penguat kuasa keadaan pepejal, yang tugasnya adalah untuk menukar denyutan arus yang digunakan pada fasa kepada pergerakan pemutar: satu nadi — satu langkah tepat atau darjah mikro.

Arah dan magnitud arus — arah dan saiz langkah. Iaitu, tugas unit kuasa adalah untuk membekalkan arus dengan magnitud dan arah tertentu kepada belitan stator yang sepadan, untuk menahan arus ini untuk beberapa waktu, dan juga untuk menghidupkan dan mematikan arus dengan cepat, supaya ciri kelajuan dan kuasa peranti sepadan dengan tugas yang sedang dijalankan.

Lebih sempurna bahagian kuasa mekanisme pemacu, lebih besar tork boleh diperolehi pada aci. Secara amnya, trend kemajuan dalam penambahbaikan motor stepper dan pemandunya adalah untuk mendapatkan tork operasi yang ketara daripada motor dengan dimensi kecil, berketepatan tinggi, dan pada masa yang sama mengekalkan kecekapan tinggi.

Pengawal motor stepper

Pengawal motor stepper ialah bahagian pintar sistem, yang biasanya dibuat berdasarkan mikropengawal boleh atur semula. Pengawal bertanggungjawab pada masa apa, gegelung mana, berapa lama dan berapa banyak arus yang akan dibekalkan. Pengawal mengawal operasi unit kuasa pemandu.

Pengawal lanjutan disambungkan ke komputer dan boleh dilaraskan dalam masa nyata menggunakan komputer. Keupayaan untuk memprogram semula mikropengawal berulang kali membebaskan pengguna daripada keperluan untuk membeli pengawal baharu setiap kali tugasan dilaraskan — sudah cukup untuk mengkonfigurasi semula yang sedia ada, ini adalah fleksibiliti, pengawal boleh dengan mudah diorientasikan semula secara pemrograman untuk melaksanakan fungsi baharu .

Terdapat pelbagai jenis pengawal motor stepper di pasaran hari ini daripada pelbagai pengeluar yang menampilkan ciri boleh dikembangkan. Pengawal boleh atur cara membayangkan rakaman program, dan beberapa termasuk blok logik boleh atur cara, yang dengannya adalah mungkin untuk mengkonfigurasi algoritma secara fleksibel untuk mengawal motor stepper untuk proses teknologi tertentu.

Keupayaan pengawal

Kawalan motor stepper dengan pengawal membolehkan ketepatan tinggi sehingga 20,000 langkah mikro setiap revolusi. Di samping itu, pengurusan boleh dijalankan secara langsung dari komputer dan disebabkan oleh program yang dijahit ke dalam peranti atau melalui program dari kad memori. Jika parameter berubah semasa pelaksanaan tugas, komputer boleh menyoal penderia, memantau perubahan parameter dan menukar mod operasi motor stepper dengan cepat.

Terdapat blok kawalan motor stepper yang tersedia secara komersial yang disambungkan kepada: sumber semasa, butang kawalan, sumber jam, potensiometer langkah, dll. Blok sedemikian membolehkan anda menyepadukan motor stepper dengan cepat ke dalam peralatan untuk melaksanakan tugas kitaran berulang dengan kawalan manual atau automatik ... Keupayaan untuk menyegerakkan dengan peranti luaran dan sokongan untuk hidup, mati dan kawalan automatik merupakan kelebihan yang tidak dapat dipertikaikan bagi unit kawalan motor stepper.

Peranti boleh dikawal terus dari komputer jika, sebagai contoh, anda ingin menjalankan program untuk mesin CNC, atau dalam mod manual tanpa kawalan luaran tambahan, iaitu, secara autonomi, apabila arah putaran aci motor stepper ditetapkan oleh sensor terbalik, dan kelajuan dikawal oleh potensiometer. Peranti kawalan dipilih mengikut parameter motor stepper yang akan digunakan.

Bergantung pada sifat matlamat, kaedah kawalan motor stepper dipilih. Jika anda perlu menyediakan kawalan pemacu elektrik berkuasa rendah yang ringkas di mana satu nadi digunakan pada satu belitan stator setiap kali: untuk revolusi penuh, katakan 48 langkah, dan pemutar akan bergerak 7.5 darjah dengan setiap langkah. Mod nadi tunggal adalah baik dalam kes ini.

Untuk mencapai tork yang lebih tinggi, nadi berganda digunakan - ia disalurkan kepada dua gegelung bersebelahan pada masa yang sama setiap nadi. Dan jika 48 langkah diperlukan untuk revolusi penuh, maka sekali lagi 48 denyutan berganda itu diperlukan, setiap satu akan menghasilkan satu langkah 7 .5 darjah, tetapi dengan tork 40% lebih daripada dalam mod nadi tunggal.Dengan menggabungkan dua kaedah, anda boleh mendapatkan 96 denyutan dengan membahagikan langkah - anda mendapat 3.75 darjah setiap langkah - ini ialah mod kawalan gabungan (separuh langkah).