Stepmotor driver - enhed, typer og muligheder

Stepmotorer bruges i mange industrielle applikationer i dag. Motorer af denne type er kendetegnet ved, at de giver mulighed for at opnå høj nøjagtighed af positionering af arbejdslegemet sammenlignet med andre typer motorer. Det er klart, at der kræves præcis automatisk styring for at stepmotoren kan fungere. Til dette formål tjener de som stepmotorstyringer, der sikrer kontinuerlig og nøjagtig drift af elektriske drev til forskellige formål.

Groft kan princippet om en stepmotors funktion beskrives som følger. Hver fuld rotation af rotoren på en stepmotor består af flere trin. De fleste stepmotorer er designet til 1,8 graders trin, og der er 200 trin pr. fuld omdrejning. Drevet ændrer sin trinposition, når en forsyningsspænding påføres en bestemt statorvikling. Omdrejningsretningen afhænger af strømmens retning i spolen.

Det næste trin er at slukke for den første vikling, strøm tilføres til den anden og så videre, som et resultat, efter hver vikling er udarbejdet, vil rotoren foretage en fuld rotation. Men dette er en grov beskrivelse, faktisk er algoritmerne lidt mere komplicerede, og dette vil blive diskuteret senere.

Steppermotorstyringsalgoritmer

Stepmotorstyring kan implementeres i henhold til en af ​​fire grundlæggende algoritmer: variabel faseskift, faseoverlapningskontrol, halvtrinskontrol eller mikrotrinskontrol.

I det første tilfælde modtager kun én af faserne strøm på ethvert tidspunkt, og ligevægtspunkterne for motorrotoren ved hvert trin falder sammen med de vigtigste ligevægtspunkter - polerne er klart definerede.

Faseoverlapningskontrol gør det muligt for rotoren at træde til positioner mellem statorpolerne, hvilket øger drejningsmomentet med 40 % sammenlignet med ikke-faseoverlapningskontrol. Hældningsvinklen opretholdes, men låsepositionen er forskudt - den er placeret mellem toppene af statorpolerne. Disse to første algoritmer bruges i elektrisk udstyr, hvor der ikke kræves meget høj nøjagtighed.

Halvtrinskontrol er en kombination af de to første algoritmer: en fase (vikling) eller to er drevet af et trin. Trinstørrelsen halveres, positioneringsnøjagtigheden er højere og sandsynligheden for mekanisk resonans i motoren reduceres.

Og endelig mikroniveautilstanden.Her ændres strømmen i faserne i størrelse, således at positionen af ​​rotorfikseringen pr. trin falder på punktet mellem polerne, og afhængigt af forholdet mellem strømmene i de samtidigt forbundne faser, kan flere sådanne trin opnås. Ved at justere forholdet mellem strømme, ved at justere antallet af arbejdsforhold, opnås mikrotrin - den mest nøjagtige positionering af rotoren.

Se flere detaljer med skemaer her: Styring af stepmotor

Stepmotor driver

For at implementere den valgte algoritme i praksis skal du implementere en stepmotordriver... Driveren indeholder en strømforsyning og en controllersektion.

Driverens kraftdel er solid state effektforstærker, hvis opgave er at konvertere de strømimpulser, der påføres faserne, til rotorens bevægelser: én impuls - ét nøjagtigt trin eller mikrograd.

Strømmens retning og størrelse — trinnets retning og størrelse. Det vil sige, at kraftenhedens opgave er at levere en strøm af en vis størrelse og retning til den tilsvarende statorvikling, for at holde denne strøm i nogen tid, og også for hurtigt at tænde og slukke for strømme, så enhedens hastighed og effektegenskaber matcher opgaven.

Jo mere perfekt kraftdelen af ​​drivmekanismen er, jo større drejningsmoment kan opnås på akslen. Generelt er fremskridtstendensen i forbedringen af ​​stepmotorer og deres drivere at opnå et betydeligt driftsmoment fra motorer med små dimensioner, høj præcision og samtidig opretholde høj effektivitet.

Stepmotor controller

Stepmotorcontrolleren er en intelligent del af systemet, som normalt er lavet på basis af en omprogrammerbar mikrocontroller. Regulatoren er ansvarlig for på hvilket tidspunkt, til hvilken spole, hvor længe og hvor meget strøm der skal tilføres. Styringen styrer driften af ​​førerens kraftenhed.

Avancerede controllere er forbundet til en computer og kan justeres i realtid ved hjælp af en computer. Muligheden for gentagne gange at omprogrammere mikrocontrolleren frigør brugeren fra behovet for at købe en ny controller, hver gang opgaven justeres - det er nok at omkonfigurere den eksisterende, dette er fleksibiliteten, controlleren kan let reorienteres programmæssigt for at udføre nye funktioner .

Der er en bred vifte af stepmotorcontrollere på markedet i dag fra forskellige producenter, der har udvidelige funktioner. Programmerbare controllere indebærer optagelse af programmer, og nogle inkluderer programmerbare logiske blokke, med hvilke det er muligt fleksibelt at konfigurere algoritmen til styring af stepmotoren til en bestemt teknologisk proces.

Controller evner

Stepmotorstyring med en controller giver høj nøjagtighed op til 20.000 mikrotrin pr. omdrejning. Derudover kan styring udføres både direkte fra en computer og på grund af et program syet ind i enheden eller gennem et program fra et hukommelseskort. Hvis parametrene ændres under udførelsen af ​​opgaven, kan computeren udspørge sensorerne, overvåge de skiftende parametre og hurtigt ændre stepmotorens driftstilstand.

Der er kommercielt tilgængelige stepmotorkontrolblokke, der er forbundet til: strømkilde, kontrolknapper, urkilde, steppotentiometer osv. Sådanne blokke giver dig mulighed for hurtigt at integrere en stepmotor i udstyr til at udføre gentagne cykliske opgaver med manuel eller automatisk kontrol ... Muligheden for at synkronisere med eksterne enheder og understøttelse af automatisk tænding, sluk og kontrol er en ubestridelig fordel ved stepmotorstyreenheden.

Enheden kan styres direkte fra en computer, hvis du for eksempel ønsker at køre et program til CNC maskine, eller i manuel tilstand uden yderligere ekstern kontrol, det vil sige autonomt, når stepmotorakslens rotationsretning indstilles af baksensoren, og hastigheden styres af et potentiometer. Styreenheden vælges i henhold til parametrene for den stepmotor, der skal bruges.

Afhængigt af målets karakter vælges steppermotorstyringsmetoden. Hvis du har brug for at opsætte en simpel lav-effekt elektrisk drevstyring, hvor én impuls tilføres en statorvikling hver gang: for en fuld omdrejning, sig 48 trin, og rotoren vil bevæge sig 7,5 grader med hvert trin. Enkeltpulstilstand er fint i dette tilfælde.

For at opnå et højere drejningsmoment bruges en dobbelt puls - den føres til to tilstødende spoler på samme tid pr puls Og hvis der skal 48 trin til en fuld omdrejning, så skal der igen 48 sådanne dobbelt pulser til, hver vil resultere i et trin på 7,5 grader, men med 40 % mere moment end i enkeltpulstilstand.Ved at kombinere de to metoder kan du få 96 pulser ved at dividere trinene — du får 3,75 grader pr. trin — dette er en kombineret (halvt trins) kontroltilstand.