Gonilnik koračnega motorja - naprava, vrste in zmogljivosti

Koračni motorji se danes uporabljajo v številnih industrijskih aplikacijah. Motorje te vrste odlikuje dejstvo, da omogočajo doseganje visoke natančnosti pozicioniranja delovnega telesa v primerjavi z drugimi vrstami motorjev. Jasno je, da je za delovanje koračnega motorja potreben natančen avtomatski nadzor. V ta namen služijo kot krmilniki koračnih motorjev, ki zagotavljajo neprekinjeno in natančno delovanje električnih pogonov za različne namene.

V grobem lahko načelo delovanja koračnega motorja opišemo na naslednji način. Vsak polni obrat rotorja koračnega motorja je sestavljen iz več korakov. Večina koračnih motorjev je zasnovana za korake 1,8 stopinje in ima 200 korakov na polni obrat. Pogon spremeni svoj položaj koraka, ko se na določeno navitje statorja priključi napajalna napetost. Smer vrtenja je odvisna od smeri toka v tuljavi.

Naslednji korak je izklop prvega navitja, drugi se napaja in tako naprej, posledično po obdelavi vsakega navitja se bo rotor popolnoma zavrtel. Toda to je grob opis, pravzaprav so algoritmi nekoliko bolj zapleteni in o tem bomo razpravljali kasneje.

Algoritmi za krmiljenje koračnih motorjev

Krmiljenje koračnega motorja se lahko izvaja v skladu z enim od štirih osnovnih algoritmov: spremenljivo fazno preklapljanje, krmiljenje prekrivanja faz, polstopenjsko krmiljenje ali mikrokoračno krmiljenje.

V prvem primeru v katerem koli trenutku samo ena od faz prejme moč, ravnotežne točke rotorja motorja na vsakem koraku pa sovpadajo s ključnimi ravnotežnimi točkami - poli so jasno določeni.

Nadzor prekrivanja faz omogoča, da rotor stopi na položaje med poloma statorja, kar poveča navor za 40 % v primerjavi z nadzorom prekrivanja faz. Kot naklona se ohrani, vendar se položaj ključavnice premakne - nahaja se med grebeni polov statorja. Ta prva dva algoritma se uporabljata v električni opremi, kjer ni potrebna zelo visoka natančnost.

Polstopenjsko krmiljenje je kombinacija prvih dveh algoritmov: ena faza (navitje) ali dve se napajata s korakom. Velikost koraka je prepolovljena, natančnost pozicioniranja je večja in verjetnost mehanske resonance v motorju je manjša.

In končno, način mikro ravni.Pri tem se tok v fazah spreminja po velikosti tako, da položaj pritrditve rotorja na korak pade na točko med poloma, glede na razmerje tokov v sočasno povezanih fazah pa lahko dobimo več takih korakov. S prilagajanjem razmerja tokov, s prilagajanjem števila delovnih razmerij dobimo mikrostope - najbolj natančno pozicioniranje rotorja.

Oglejte si več podrobnosti s shemami tukaj: Krmiljenje koračnega motorja

Gonilnik koračnega motorja

Za uveljavitev izbranega algoritma implementirajte gonilnik koračnega motorja… Gonilnik vsebuje napajalnik in krmilni del.

Močni del voznika je polprevodniški ojačevalnik moči, katerega naloga je pretvoriti impulze toka, ki se nanašajo na faze, v gibe rotorja: en impulz — en natančen korak ali mikrostopinja.

Smer in velikost toka - smer in velikost koraka To pomeni, da je naloga napajalne enote zagotoviti tok določene velikosti in smeri ustreznemu navitju statorja, zadržati ta tok nekaj časa in tudi za hiter vklop in izklop tokov, tako da značilnosti hitrosti in moči naprave ustrezajo zastavljeni nalogi.

Bolj kot je popoln močnostni del pogonskega mehanizma, večji navor je mogoče doseči na gredi. Na splošno je trend napredka pri izboljševanju koračnih motorjev in njihovih gonilnikov doseči pomemben obratovalni moment iz motorjev z majhnimi dimenzijami, visoko natančnostjo in hkrati ohraniti visoko učinkovitost.

Krmilnik koračnega motorja

Krmilnik koračnih motorjev je inteligentni del sistema, ki je običajno izdelan na osnovi reprogramabilnega mikrokrmilnika. Krmilnik je odgovoren za to, kdaj, v katero tuljavo, kako dolgo in koliko toka bo doveden. Krmilnik nadzoruje delovanje pogonske enote voznika.

Napredni krmilniki so povezani z računalnikom in jih je mogoče sproti nastavljati z računalnikom. Zmožnost večkratnega ponovnega programiranja mikrokrmilnika osvobodi uporabnika potrebe po nakupu novega krmilnika vsakič, ko je naloga prilagojena - dovolj je, da ponovno konfigurirate obstoječega, to je prilagodljivost, krmilnik je mogoče enostavno programsko preusmeriti za izvajanje novih funkcij .

Danes je na trgu široka paleta krmilnikov koračnih motorjev različnih proizvajalcev, ki imajo razširljive funkcije. Programabilni krmilniki pomenijo snemanje programov, nekateri pa vključujejo programabilne logične bloke, s katerimi je možno prilagodljivo konfigurirati algoritem za krmiljenje koračnega motorja za določen tehnološki proces.

Zmogljivosti krmilnika

Krmiljenje koračnega motorja s krmilnikom omogoča visoko natančnost do 20.000 mikro korakov na vrtljaj. Poleg tega se lahko upravljanje izvaja neposredno iz računalnika in s programom, ki je vgrajen v napravo, ali prek programa s pomnilniške kartice. Če se parametri spremenijo med izvajanjem naloge, lahko računalnik zasliši senzorje, spremlja spreminjanje parametrov in hitro spremeni način delovanja koračnega motorja.

Obstajajo komercialno dostopni krmilni bloki koračnih motorjev, ki so povezani z: virom toka, gumbi za upravljanje, virom ure, potenciometrom korakov itd. Takšni bloki vam omogočajo hitro integracijo koračnih motorjev v opremo za izvajanje ponavljajočih se cikličnih nalog z ročnim ali samodejnim krmiljenjem ... Možnost sinhronizacije z zunanjimi napravami in podpora za samodejni vklop, izklop in krmiljenje je nesporna prednost koračne motorne krmilne enote.

Napravo lahko upravljate neposredno iz računalnika, če na primer želite zagnati program za CNC stroj, ali v ročnem načinu brez dodatnega zunanjega krmiljenja, to je avtonomno, ko smer vrtenja gredi koračnega motorja nastavi vzvratni senzor, hitrost pa krmili potenciometer. Krmilna naprava je izbrana glede na parametre uporabljenega koračnega motorja.

Glede na naravo cilja se izbere način krmiljenja koračnega motorja. Če morate nastaviti preprosto krmiljenje električnega pogona z nizko močjo, kjer se en impulz vsakič uporabi za eno navitje statorja: za polni obrat, recimo 48 korakov, in rotor se bo z vsakim korakom premaknil za 7,5 stopinj. V tem primeru je način enojnega impulza v redu.

Da bi dosegli večji navor, se uporablja dvojni impulz - napaja se na dve sosednji tuljavi hkrati na impulz. In če je za polni obrat potrebnih 48 korakov, potem je potrebnih spet 48 takšnih dvojnih impulzov, vsak bo povzročil s korakom 7,5 stopinj, vendar s 40 % večjim navorom kot v načinu z enim impulzom.Če združite obe metodi, lahko dobite 96 impulzov z delitvijo korakov — dobite 3,75 stopinje na korak — to je kombiniran (polovični) način krmiljenja.