Trinnmotordriver - enhet, typer og muligheter
Trinnmotorer brukes i mange industrielle applikasjoner i dag. Motorer av denne typen utmerker seg ved at de gjør det mulig å oppnå høy nøyaktighet ved posisjonering av arbeidskroppen sammenlignet med andre typer motorer. Det er klart at det kreves presis automatisk kontroll for at trinnmotoren skal fungere. For dette formålet fungerer de som trinnmotorkontrollere, og sikrer kontinuerlig og nøyaktig drift av elektriske stasjoner for ulike formål.
Grovt sett kan prinsippet for drift av en trinnmotor beskrives som følger. Hver full rotasjon av rotoren til en trinnmotor består av flere trinn. De fleste trinnmotorer er designet for 1,8 graders trinn og det er 200 trinn per full omdreining. Drevet endrer trinnposisjon når en forsyningsspenning påføres en bestemt statorvikling. Rotasjonsretningen avhenger av strømmens retning i spolen.
Det neste trinnet er å slå av den første viklingen, strøm tilføres til den andre og så videre, som et resultat, etter at hver vikling er utarbeidet, vil rotoren gjøre en full rotasjon. Men dette er en grov beskrivelse, faktisk er algoritmene litt mer kompliserte og dette vil bli diskutert senere.
Stepper Motor Control Algoritmer
Trinnmotorkontroll kan implementeres i henhold til en av fire grunnleggende algoritmer: variabel fasesvitsjing, faseoverlappingskontroll, halvtrinnskontroll eller mikrotrinnskontroll.
I det første tilfellet, til enhver tid mottar bare en av fasene strøm, og likevektspunktene til motorrotoren ved hvert trinn faller sammen med de viktigste likevektspunktene - polene er klart definert.
Faseoverlappingskontroll lar rotoren gå til posisjoner mellom statorpolene, noe som øker dreiemomentet med 40 % sammenlignet med ikke-faseoverlappingskontroll. Helningsvinkelen opprettholdes, men låseposisjonen er forskjøvet - den er plassert mellom toppene på statorstolpene. Disse to første algoritmene brukes i elektrisk utstyr der det ikke kreves veldig høy nøyaktighet.
Halvtrinnskontroll er en kombinasjon av de to første algoritmene: en fase (vikling) eller to drives av et trinn. Trinnstørrelsen halveres, posisjoneringsnøyaktigheten er høyere og sannsynligheten for mekanisk resonans i motoren reduseres.
Og til slutt, mikronivåmodus.Her endres strømmen i fasene i størrelse slik at posisjonen til rotorfikseringen per trinn faller på punktet mellom polene, og avhengig av forholdet mellom strømmene i de samtidig tilkoblede fasene kan flere slike trinn oppnås. Ved å justere forholdet mellom strømmer, ved å justere antall arbeidsforhold, oppnås mikrotrinn - den mest nøyaktige plasseringen av rotoren.
Se flere detaljer med skjemaer her: Trinnmotorstyring
Trinnmotor driver
For å implementere den valgte algoritmen i praksis, implementer en trinnmotordriver... Driveren inneholder en strømforsyning og en kontrollerseksjon.
Kraftdelen av sjåføren er solid state effektforsterker, hvis oppgave er å konvertere strømpulsene som påføres fasene til bevegelser av rotoren: en puls - ett nøyaktig trinn eller mikrograd.
Retning og størrelse på strømmen — retningen og størrelsen på trinnet. Det vil si at kraftenhetens oppgave er å levere en strøm av en viss størrelse og retning til den tilsvarende statorviklingen, for å holde denne strømmen i noen tid, og også for raskt å slå av og på strømmer, slik at hastigheten og kraftegenskapene til enheten samsvarer med oppgaven.
Jo mer perfekt kraftdelen av drivmekanismen er, jo større dreiemoment kan oppnås på akselen. Generelt er fremgangstrenden i forbedringen av trinnmotorer og deres drivere å oppnå betydelig driftsmoment fra motorer med små dimensjoner, høy presisjon, og samtidig opprettholde høy effektivitet.
Trinnmotorkontroller
Trinnmotorkontrolleren er en intelligent del av systemet, som vanligvis er laget på grunnlag av en omprogrammerbar mikrokontroller. Regulatoren er ansvarlig for når, til hvilken spole, hvor lenge og hvor mye strøm som skal tilføres. Kontrolleren kontrollerer driften av førerens kraftenhet.
Avanserte kontrollere er koblet til en datamaskin og kan justeres i sanntid ved hjelp av en datamaskin. Muligheten til å omprogrammere mikrokontrolleren gjentatte ganger frigjør brukeren fra behovet for å kjøpe en ny kontroller hver gang oppgaven justeres - det er nok å rekonfigurere den eksisterende, dette er fleksibiliteten, kontrolleren kan enkelt reorienteres programmatisk for å utføre nye funksjoner .
Det finnes et bredt utvalg av trinnmotorkontrollere på markedet i dag fra forskjellige produsenter som har utvidbare funksjoner. Programmerbare kontrollere innebærer opptak av programmer, og noen inkluderer programmerbare logiske blokker, som det er mulig å fleksibelt konfigurere algoritmen for å kontrollere trinnmotoren for en viss teknologisk prosess.
Kontroller evner
Trinnmotorkontroll med kontroller gir høy nøyaktighet opptil 20 000 mikrotrinn per omdreining. I tillegg kan administrasjonen utføres både direkte fra en datamaskin og på grunn av et program sydd inn i enheten eller gjennom et program fra et minnekort. Hvis parametrene endres under utførelsen av oppgaven, kan datamaskinen avhøre sensorene, overvåke de endrede parameterne og raskt endre driftsmodusen til trinnmotoren.
Det er kommersielt tilgjengelige trinnmotorkontrollblokker som er koblet til: strømkilde, kontrollknapper, klokkekilde, trinnpotensiometer osv. Slike blokker lar deg raskt integrere en trinnmotor i utstyr for å utføre repeterende sykliske oppgaver med manuell eller automatisk kontroll ... Muligheten til å synkronisere med eksterne enheter og støtte for automatisk på, av og kontroll er en udiskutabel fordel med trinnmotorkontrollenheten.
Enheten kan styres direkte fra en datamaskin hvis du for eksempel ønsker å kjøre et program for CNC-maskin, eller i manuell modus uten ekstra ekstern kontroll, det vil si autonomt, når rotasjonsretningen til trinnmotorakselen stilles inn av reverssensoren, og hastigheten styres av et potensiometer. Kontrollenheten velges i henhold til parametrene til trinnmotoren som skal brukes.
Avhengig av målets natur, velges trinnmotorkontrollmetoden. Hvis du trenger å sette opp en enkel elektrisk drivkontroll med lav effekt der én puls påføres en statorvikling hver gang: for en full omdreining, si 48 trinn, og rotoren vil bevege seg 7,5 grader med hvert trinn. Enkeltpulsmodus er greit i dette tilfellet.
For å oppnå høyere dreiemoment brukes en dobbel puls - den mates til to tilstøtende spoler samtidig per puls. Og hvis det trengs 48 trinn for en full omdreining, så trengs det igjen 48 slike doble pulser, hver vil resultere i et trinn på 7,5 grader, men med 40 % mer dreiemoment enn i enkeltpulsmodus.Ved å kombinere de to metodene kan du få 96 pulser ved å dele trinnene - du får 3,75 grader per trinn - dette er en kombinert (halvtrinns) kontrollmodus.