Pokretač koračnog motora - uređaj, vrste i mogućnosti

Koračni motori se danas koriste u mnogim industrijskim aplikacijama. Motori ove vrste razlikuju se po tome što omogućuju postizanje visoke točnosti pozicioniranja radnog tijela, u usporedbi s drugim vrstama motora. Jasno je da je za rad koračnog motora potrebna precizna automatska kontrola. U tu svrhu služe kao regulatori koračnih motora, osiguravajući kontinuiran i točan rad električnih pogona raznih namjena.

Ugrubo, princip rada koračnog motora može se opisati na sljedeći način. Svaki puni okret rotora koračnog motora sastoji se od nekoliko koraka. Većina koračnih motora dizajnirana je za korake od 1,8 stupnjeva i ima 200 koraka po punom okretaju. Pogon mijenja svoj položaj koraka kada se napon napajanja primijeni na određeni namot statora. Smjer vrtnje ovisi o smjeru struje u zavojnici.

Sljedeći korak je isključivanje prvog namota, napajanje se dovodi u drugi i tako dalje, kao rezultat, nakon što se svaki namot razradi, rotor će napraviti punu rotaciju. Ali ovo je grubi opis, zapravo su algoritmi malo kompliciraniji i o tome će biti riječi kasnije.

Algoritmi upravljanja koračnim motorom

Upravljanje koračnim motorom može se implementirati prema jednom od četiri osnovna algoritma: promjenjivo fazno prebacivanje, upravljanje preklapanjem faza, upravljanje u pola koraka ili upravljanje u mikrokoraku.

U prvom slučaju, u bilo kojem trenutku vremena samo jedna od faza prima snagu, a točke ravnoteže rotora motora na svakom koraku podudaraju se s ključnim točkama ravnoteže - polovi su jasno definirani.

Kontrola preklapanja faza omogućuje rotoru da zakorači u položaje između polova statora, što povećava okretni moment za 40% u usporedbi s kontrolom bez preklapanja faza. Kut nagiba se održava, ali položaj brave je pomaknut - nalazi se između vrhova polova statora. Ova prva dva algoritma koriste se u električnoj opremi gdje nije potrebna vrlo visoka točnost.

Polustepena kontrola je kombinacija prva dva algoritma: jedna faza (namotaj) ili dvije se napajaju korakom. Veličina koraka je prepolovljena, točnost pozicioniranja je veća i vjerojatnost mehaničke rezonancije u motoru je smanjena.

I na kraju, način rada na mikro razini.Ovdje se jakost struje u fazama mijenja tako da položaj učvršćenja rotora po koraku pada na točku između polova, a ovisno o omjeru struja u istovremeno spojenim fazama može se dobiti više takvih koraka. Podešavanjem omjera struja, podešavanjem broja radnih omjera dobivaju se mikrokoraci — najtočnije pozicioniranje rotora.

Više detalja sa shemama pogledajte ovdje: Kontrola koračnog motora

Pokretač koračnog motora

Da biste odabrani algoritam primijenili u praksi, implementirajte upravljački program koračnog motora... Pokretački program sadrži napajanje i upravljački dio.

Pogonski dio vozača je solid state pojačalo snage, čiji je zadatak pretvoriti impulse struje primijenjene na faze u pokrete rotora: jedan impuls — jedan točan korak ili mikrostupanj.

Smjer i veličina struje - smjer i veličina koraka. To jest, zadatak jedinice za napajanje je opskrba strujom određene veličine i smjera odgovarajućeg namota statora, zadržati tu struju neko vrijeme i također za brzo uključivanje i isključivanje struje, tako da karakteristike brzine i snage uređaja odgovaraju zadatku.

Što je pogonski dio pogonskog mehanizma savršeniji, to se na vratilu može postići veći okretni moment. Općenito, trend napretka u poboljšanju koračnih motora i njihovih pokretača je postizanje značajnog radnog momenta od motora malih dimenzija, visoke preciznosti, au isto vrijeme održavanje visoke učinkovitosti.

Kontroler koračnog motora

Kontroler koračnog motora je inteligentni dio sustava, koji je najčešće izrađen na bazi reprogramabilnog mikrokontrolera. Regulator je odgovoran za to u koje vrijeme, na koju zavojnicu, koliko dugo i kolika će biti struja. Regulator upravlja radom pogonske jedinice vozača.

Napredni regulatori povezani su s računalom i mogu se podešavati u stvarnom vremenu pomoću računala. Mogućnost opetovanog reprogramiranja mikrokontrolera oslobađa korisnika potrebe za kupnjom novog kontrolera svaki put kada se zadatak prilagodi — dovoljno je rekonfigurirati postojeći, to je fleksibilnost, kontroler se može lako programski preorijentirati za izvođenje novih funkcija .

Danas na tržištu postoji širok raspon kontrolera koračnih motora raznih proizvođača koji imaju proširive značajke. Programabilni kontroleri podrazumijevaju snimanje programa, a neki uključuju programabilne logičke blokove, pomoću kojih je moguće fleksibilno konfigurirati algoritam upravljanja koračnim motorom za određeni tehnološki proces.

Mogućnosti kontrolera

Kontrola koračnog motora s kontrolerom omogućuje visoku točnost do 20 000 mikro koraka po okretaju. Osim toga, upravljanje se može provesti i izravno s računala i pomoću programa ušivenog u uređaj ili putem programa s memorijske kartice. Ako se parametri promijene tijekom izvršavanja zadatka, računalo može ispitivati ​​senzore, pratiti promjenu parametara i brzo promijeniti način rada koračnog motora.

Postoje komercijalno dostupni upravljački blokovi koračnog motora koji su povezani s: izvorom struje, upravljačkim gumbima, izvorom sata, potenciometrom koraka itd. Takvi blokovi omogućuju brzu integraciju koračnog motora u opremu za obavljanje cikličkih zadataka koji se ponavljaju s ručnim ili automatskim upravljanjem ... Mogućnost sinkronizacije s vanjskim uređajima i podrška za automatsko uključivanje, isključivanje i upravljanje neosporna je prednost upravljačke jedinice koračnog motora.

Uređajem se može upravljati izravno s računala ako npr. želite pokrenuti program za CNC stroj, ili u ručnom načinu rada bez dodatne eksterne kontrole, odnosno autonomno, kada se smjer vrtnje osovine koračnog motora postavlja senzorom za vožnju unazad, a brzina se kontrolira potenciometrom. Upravljački uređaj odabire se prema parametrima koračnog motora koji će se koristiti.

Ovisno o prirodi cilja odabire se način upravljanja koračnim motorom. Ako trebate postaviti jednostavnu regulaciju električnog pogona male snage gdje se jedan impuls svaki put primjenjuje na jedan namot statora: za puni okretaj, recimo 48 koraka, a rotor će se pomaknuti za 7,5 stupnjeva sa svakim korakom. Način rada s jednim impulsom je u redu u ovom slučaju.

Da bi se postigao veći okretni moment, koristi se dvostruki impuls - on se dovodi u dvije susjedne zavojnice u isto vrijeme po impulsu. A ako je potrebno 48 koraka za puni okretaj, tada je opet potrebno 48 takvih dvostrukih impulsa, svaki će rezultirati korak od 7,5 stupnjeva, ali s 40% više okretnog momenta nego u načinu rada s jednim impulsom.Kombinacijom dviju metoda možete dobiti 96 impulsa dijeljenjem koraka — dobivate 3,75 stupnjeva po koraku — ovo je kombinirani (pola koraka) način upravljanja.