Stepper motor driver - aparato, mga uri at kakayahan

Ang mga stepper motor ay ginagamit sa maraming pang-industriya na aplikasyon ngayon. Ang mga makina ng ganitong uri ay nakikilala sa pamamagitan ng katotohanan na pinapayagan nilang makamit ang mataas na katumpakan ng pagpoposisyon ng nagtatrabaho na katawan, kumpara sa iba pang mga uri ng mga makina. Maliwanag, kinakailangan ang tumpak na awtomatikong kontrol para gumana ang stepper motor. Para sa layuning ito, nagsisilbi sila bilang mga controller ng stepper motor, na tinitiyak ang tuluy-tuloy at tumpak na operasyon ng mga electric drive para sa iba't ibang layunin.

Halos, ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang stepper motor ay maaaring inilarawan bilang mga sumusunod. Ang bawat buong pag-ikot ng rotor ng isang stepper motor ay binubuo ng ilang mga hakbang. Karamihan sa mga stepper motor ay idinisenyo para sa 1.8 degree na mga hakbang at mayroong 200 hakbang bawat buong rebolusyon. Ang drive ay nagbabago sa posisyon ng hakbang nito kapag ang isang supply boltahe ay inilapat sa isang partikular na stator winding. Ang direksyon ng pag-ikot ay depende sa direksyon ng kasalukuyang sa likid.

Ang susunod na hakbang ay upang patayin ang unang paikot-ikot, ang kapangyarihan ay ibinibigay sa pangalawa at iba pa, bilang isang resulta, pagkatapos ng bawat paikot-ikot ay nagtrabaho, ang rotor ay gagawa ng isang buong pag-ikot. Ngunit ito ay isang magaspang na paglalarawan, sa katunayan ang mga algorithm ay medyo mas kumplikado at ito ay tatalakayin sa ibang pagkakataon.

Stepper Motor Control Algorithms

Ang kontrol ng stepper motor ay maaaring ipatupad ayon sa isa sa apat na pangunahing algorithm: variable phase switching, phase overlap control, half-step control, o microstep control.

Sa unang kaso, sa anumang sandali ng oras isa lamang sa mga phase ang tumatanggap ng kapangyarihan, at ang mga punto ng balanse ng rotor ng motor sa bawat hakbang ay nag-tutugma sa mga pangunahing punto ng balanse-ang mga pole ay malinaw na tinukoy.

Ang phase overlap control ay nagpapahintulot sa rotor na humakbang sa mga posisyon sa pagitan ng mga stator pole, na nagpapataas ng torque ng 40% kumpara sa non-phase overlap na kontrol. Ang anggulo ng pagkahilig ay pinananatili, ngunit ang posisyon ng lock ay inilipat - ito ay matatagpuan sa pagitan ng mga crests ng stator pole. Ang unang dalawang algorithm na ito ay ginagamit sa mga de-koryenteng kagamitan kung saan hindi kinakailangan ang napakataas na katumpakan.

Ang half-step na kontrol ay isang kumbinasyon ng unang dalawang algorithm: ang isang yugto (paikot-ikot) o dalawa ay pinapagana ng isang hakbang. Ang laki ng hakbang ay nahahati, ang katumpakan ng pagpoposisyon ay mas mataas at ang posibilidad ng mekanikal na resonance sa motor ay nabawasan.

At panghuli, ang micro level mode.Dito, ang kasalukuyang sa mga phase ay nagbabago sa magnitude upang ang posisyon ng pag-aayos ng rotor sa bawat hakbang ay bumaba sa punto sa pagitan ng mga pole, at depende sa ratio ng mga alon sa sabay-sabay na konektadong mga phase, maraming mga naturang hakbang ang maaaring makuha. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng ratio ng mga alon, sa pamamagitan ng pagsasaayos ng bilang ng mga nagtatrabaho ratios, ang mga microsteps ay nakuha - ang pinakatumpak na pagpoposisyon ng rotor.

Tingnan ang higit pang mga detalye na may mga schematic dito: Kontrol ng stepper motor

Driver ng stepper motor

Upang maisagawa ang napiling algorithm, magpatupad ng stepper motor driver... Naglalaman ang driver ng power supply at seksyon ng controller.

Ang bahagi ng kapangyarihan ng driver ay solid state power amplifier, na ang gawain ay i-convert ang mga pulso ng kasalukuyang inilapat sa mga phase sa mga paggalaw ng rotor: isang pulso - isang eksaktong hakbang o microdegree.

Direksyon at magnitude ng kasalukuyang — ang direksyon at sukat ng hakbang. Iyon ay, ang gawain ng power unit ay upang magbigay ng isang kasalukuyang ng isang tiyak na magnitude at direksyon sa kaukulang stator winding, upang hawakan ang kasalukuyang ito nang ilang panahon, at upang mabilis na i-on at i-off ang mga agos, upang ang mga katangian ng bilis at kapangyarihan ng aparato ay tumutugma sa gawaing nasa kamay.

Ang mas perpektong bahagi ng kapangyarihan ng mekanismo ng drive, ang mas malaking metalikang kuwintas ay maaaring makuha sa baras. Sa pangkalahatan, ang trend ng pag-unlad sa pagpapabuti ng mga stepper motor at kanilang mga driver ay upang makakuha ng makabuluhang operating torque mula sa mga motor na may maliliit na sukat, mataas na katumpakan, at sa parehong oras ay nagpapanatili ng mataas na kahusayan.

Stepper motor controller

Ang stepper motor controller ay isang intelligent na bahagi ng system, na kadalasang ginagawa batay sa isang reprogrammable microcontroller. Ang controller ay may pananagutan para sa kung anong oras, kung saan coil, kung gaano katagal at kung gaano karaming kasalukuyang ibibigay. Kinokontrol ng controller ang pagpapatakbo ng power unit ng driver.

Ang mga advanced na controller ay konektado sa isang computer at maaaring isaayos sa real time gamit ang isang computer. Ang kakayahang paulit-ulit na i-reprogram ang microcontroller ay nagpapalaya sa gumagamit mula sa pangangailangan na bumili ng isang bagong controller sa bawat oras na ang gawain ay nababagay — sapat na upang i-reconfigure ang umiiral na, ito ang kakayahang umangkop, ang controller ay madaling ma-reorient sa programmatically upang maisagawa ang mga bagong function. .

Mayroong malawak na hanay ng mga stepper motor controllers sa merkado ngayon mula sa iba't ibang mga tagagawa na nagtatampok ng mga napapalawak na tampok. Ang mga programmable controllers ay nagpapahiwatig ng pagre-record ng mga programa, at ang ilan ay may kasamang programmable logic blocks, kung saan posible na flexible na i-configure ang algorithm para sa pagkontrol sa stepper motor para sa isang tiyak na teknolohikal na proseso.

Mga kakayahan ng controller

Ang kontrol ng stepper motor na may controller ay nagbibigay-daan sa mataas na katumpakan hanggang sa 20,000 micro steps bawat rebolusyon. Bilang karagdagan, ang pamamahala ay maaaring isagawa nang direkta mula sa isang computer at dahil sa isang programa na natahi sa aparato o sa pamamagitan ng isang programa mula sa isang memory card. Kung nagbabago ang mga parameter sa panahon ng pagpapatupad ng gawain, maaaring tanungin ng computer ang mga sensor, subaybayan ang pagbabago ng mga parameter at mabilis na baguhin ang mode ng operasyon ng stepper motor.

Mayroong komersyal na magagamit na mga bloke ng kontrol ng stepper motor na konektado sa: kasalukuyang pinagmumulan, mga pindutan ng kontrol, pinagmumulan ng orasan, hakbang na potentiometer, atbp. Nagbibigay-daan sa iyo ang gayong mga bloke na mabilis na maisama ang isang stepper motor sa kagamitan upang maisagawa ang mga paulit-ulit na gawaing paikot na may manu-mano o awtomatikong kontrol. ... Ang kakayahang mag-synchronize sa mga panlabas na device at suporta para sa awtomatikong on, off at control ay isang hindi mapag-aalinlanganang bentahe ng stepper motor control unit.

Maaaring direktang kontrolin ang device mula sa isang computer kung, halimbawa, gusto mong magpatakbo ng isang program para sa CNC machine, o sa manual mode na walang karagdagang panlabas na kontrol, iyon ay, autonomously, kapag ang direksyon ng pag-ikot ng stepper motor shaft ay itinakda ng reverse sensor, at ang bilis ay kinokontrol ng isang potentiometer. Ang control device ay pinili ayon sa mga parameter ng stepper motor na gagamitin.

Depende sa likas na katangian ng layunin, ang paraan ng kontrol ng stepper motor ay pinili. Kung kailangan mong mag-set up ng isang simpleng low-power electric drive control kung saan ang isang pulso ay inilalapat sa isang stator winding sa bawat oras: para sa isang buong rebolusyon, sabihin ang 48 na hakbang, at ang rotor ay lilipat ng 7.5 degrees sa bawat hakbang. Ang single pulse mode ay maayos sa kasong ito.

Upang makamit ang isang mas mataas na metalikang kuwintas, isang dobleng pulso ang ginagamit - ito ay pinapakain sa dalawang katabing coil sa parehong oras sa bawat pulso. At kung 48 hakbang ang kailangan para sa isang buong rebolusyon, pagkatapos ay muli 48 tulad ng dobleng pulso ang kailangan, ang bawat isa ay magreresulta sa isang hakbang na 7 .5 degrees, ngunit may 40% na higit na metalikang kuwintas kaysa sa single pulse mode.Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng dalawang pamamaraan maaari kang makakuha ng 96 na pulso sa pamamagitan ng paghahati sa mga hakbang — makakakuha ka ng 3.75 degrees bawat hakbang — ito ay isang pinagsamang (kalahating hakbang) na control mode.