Stepper motora vadītājs - ierīce, veidi un iespējas

Pakāpju motori mūsdienās tiek izmantoti daudzos rūpnieciskos lietojumos. Šāda veida dzinēji izceļas ar to, ka ļauj sasniegt augstu darba korpusa pozicionēšanas precizitāti, salīdzinot ar cita veida dzinējiem. Skaidrs, ka pakāpju motora darbībai ir nepieciešama precīza automātiskā vadība. Šim nolūkam tie kalpo kā pakāpju motora kontrolleri, nodrošinot nepārtrauktu un precīzu elektrisko piedziņu darbību dažādiem mērķiem.

Aptuveni pakāpju motora darbības principu var raksturot šādi. Katrs pakāpju motora rotora pilns apgrieziens sastāv no vairākiem soļiem. Lielākā daļa soļu motoru ir paredzēti 1,8 grādu soļiem, un vienā pilnā apgriezienā ir 200 soļi. Piedziņa maina savu pakāpiena pozīciju, kad konkrētam statora tinumam tiek pieslēgts barošanas spriegums. Rotācijas virziens ir atkarīgs no strāvas virziena spolē.

Nākamais solis ir izslēgt pirmo tinumu, strāva tiek piegādāta otrajam un tā tālāk, kā rezultātā pēc katra tinuma izstrādes rotors veiks pilnu rotāciju. Bet tas ir aptuvens apraksts, patiesībā algoritmi ir nedaudz sarežģītāki, un tas tiks apspriests vēlāk.

Stepper motora vadības algoritmi

Stepper motora vadību var īstenot saskaņā ar vienu no četriem pamata algoritmiem: mainīga fāzes pārslēgšana, fāzes pārklāšanās kontrole, puspakāpju vadība vai mikropakāpju vadība.

Pirmajā gadījumā jebkurā laika brīdī tikai viena no fāzēm saņem jaudu, un motora rotora līdzsvara punkti katrā solī sakrīt ar galvenajiem līdzsvara punktiem - poli ir skaidri definēti.

Fāzu pārklāšanās kontrole ļauj rotoram pāriet uz pozīcijām starp statora poliem, kas palielina griezes momentu par 40%, salīdzinot ar bezfāzu pārklāšanās vadību. Slīpuma leņķis tiek saglabāts, bet bloķēšanas pozīcija ir nobīdīta - tā atrodas starp statora polu virsotnēm. Šie pirmie divi algoritmi tiek izmantoti elektroiekārtās, kur nav nepieciešama ļoti augsta precizitāte.

Puspakāpju vadība ir pirmo divu algoritmu kombinācija: viena fāze (tinums) vai divas tiek darbinātas ar pakāpienu. Soļa izmērs ir uz pusi samazināts, pozicionēšanas precizitāte ir augstāka un mehāniskās rezonanses iespējamība motorā ir samazināta.

Un visbeidzot, mikro līmeņa režīms.Šeit strāva fāzēs mainās tā, ka rotora fiksācijas pozīcija uz soli nokrīt uz punktu starp poliem, un atkarībā no strāvu attiecības vienlaikus savienotajās fāzēs var iegūt vairākus šādus soļus. Regulējot strāvu attiecību, regulējot darba attiecību skaitu, tiek iegūti mikrosoļi — visprecīzākā rotora pozicionēšana.

Sīkāku informāciju ar shēmām skatiet šeit: Stepper motora vadība

Stepper motora vadītājs

Lai izvēlēto algoritmu īstenotu praksē, ieviesiet pakāpju motora draiveri... Draiveris satur barošanas avotu un kontroliera sadaļu.

Vadītāja jaudas daļa ir cietvielu jaudas pastiprinātājs, kura uzdevums ir pārveidot fāzēm pievadītās strāvas impulsus rotora kustībās: viens impulss — viens precīzs solis vai mikrogrāds.

Strāvas virziens un lielums — pakāpiena virziens un lielums.Tas ir, barošanas bloka uzdevums ir pievadīt noteikta lieluma un virziena strāvu attiecīgajam statora tinumam, kādu laiku noturēt šo strāvu un arī, lai ātri ieslēgtu un izslēgtu strāvas, lai ierīces ātruma un jaudas raksturlielumi atbilstu veicamajam uzdevumam.

Jo perfektāka ir piedziņas mehānisma jaudas daļa, jo lielāku griezes momentu var iegūt uz vārpstas. Kopumā progresa tendence pakāpju motoru un to vadītāju pilnveidošanā ir iegūt ievērojamu darba griezes momentu no motoriem ar maziem izmēriem, augstu precizitāti un tajā pašā laikā uzturēt augstu efektivitāti.

Stepper motora kontrolieris

Pakāpju motora kontrolleris ir inteliģenta sistēmas daļa, kas parasti tiek izgatavota uz pārprogrammējama mikrokontrollera bāzes. Kontrolieris ir atbildīgs par to, kurā laikā, uz kuru spoli, cik ilgi un cik daudz strāvas tiks piegādāts. Kontrolieris kontrolē vadītāja barošanas bloka darbību.

Uzlabotie kontrolleri ir savienoti ar datoru, un tos var regulēt reāllaikā, izmantojot datoru. Iespēja atkārtoti pārprogrammēt mikrokontrolleri atbrīvo lietotāju no nepieciešamības iegādāties jaunu kontrolieri ik reizi, kad uzdevums tiek pielāgots — pietiek ar esošā pārkonfigurēšanu, tāda ir elastība, kontrolieris ir viegli pārorientējams programmatiski, lai veiktu jaunas funkcijas. .

Mūsdienās tirgū ir pieejams plašs pakāpju motora kontrolleru klāsts no dažādiem ražotājiem, kuriem ir paplašināmas funkcijas. Programmējamie kontrolleri nozīmē programmu ierakstīšanu, un daži ietver programmējamus loģiskos blokus, ar kuriem ir iespējams elastīgi konfigurēt pakāpju motora vadības algoritmu noteiktam tehnoloģiskam procesam.

Kontroliera iespējas

Stepper motora vadība ar kontrolieri nodrošina augstu precizitāti līdz 20 000 mikrosoļiem vienā apgriezienā. Turklāt pārvaldību var veikt gan tieši no datora, gan ar ierīcē iešūtas programmas palīdzību vai ar programmas palīdzību no atmiņas kartes. Ja uzdevuma izpildes laikā mainās parametri, dators var iztaujāt sensorus, uzraudzīt mainīgos parametrus un ātri mainīt soļu motora darbības režīmu.

Ir komerciāli pieejami pakāpju motora vadības bloki, kas ir savienoti ar: strāvas avotu, vadības pogām, pulksteņa avotu, soli potenciometru utt. Šādi bloki ļauj ātri integrēt pakāpju motoru iekārtā, lai veiktu atkārtotus cikliskus uzdevumus ar manuālu vai automātisku vadību. ... Spēja sinhronizēties ar ārējām ierīcēm un atbalsts automātiskai ieslēgšanai, izslēgšanai un vadībai ir neapstrīdama pakāpju motora vadības bloka priekšrocība.

Ierīci var vadīt tieši no datora, ja, piemēram, vēlaties palaist programmu CNC iekārtai, vai manuālā režīmā bez papildu ārējās vadības, tas ir, autonomi, kad pakāpju motora vārpstas griešanās virzienu iestata reversa sensors, bet ātrumu kontrolē potenciometrs. Vadības ierīce tiek izvēlēta atbilstoši izmantojamā pakāpju motora parametriem.

Atkarībā no mērķa rakstura tiek izvēlēta pakāpju motora vadības metode. Ja jums ir jāiestata vienkārša mazjaudas elektriskās piedziņas vadība, kurā vienam statora tinumam katru reizi tiek pievadīts viens impulss: pilnam apgriezienam, teiksim, 48 soļi, un rotors ar katru soli pārvietosies par 7,5 grādiem. Šajā gadījumā ir piemērots viena impulsa režīms.

Lai sasniegtu lielāku griezes momentu, tiek izmantots dubultimpulss - tas tiek padots uz divām blakus esošajām spolēm vienlaicīgi pa impulsu.Un ja pilnam apgriezienam ir nepieciešami 48 soļi, tad atkal ir nepieciešami 48 šādi dubulti impulsi, katrs rezultēsies 7,5 grādu soli, bet ar 40% lielāku griezes momentu nekā viena impulsa režīmā.Apvienojot abas metodes, jūs varat iegūt 96 impulsus, sadalot soļus — jūs iegūstat 3,75 grādus katrā solī — tas ir kombinētais (pussoles) vadības režīms.