Stegmotordrivrutin - enhet, typer och kapacitet

Stegmotorer används i många industriella tillämpningar idag. Motorer av denna typ kännetecknas av det faktum att de gör det möjligt att uppnå hög noggrannhet vid positionering av arbetskroppen jämfört med andra typer av motorer. Det är uppenbart att exakt automatisk styrning krävs för att stegmotorn ska fungera. För detta ändamål fungerar de som stegmotorstyrenheter, vilket säkerställer kontinuerlig och exakt drift av elektriska enheter för olika ändamål.

Grovt sett kan funktionsprincipen för en stegmotor beskrivas enligt följande. Varje full rotation av en stegmotors rotor består av flera steg. De flesta stegmotorer är designade för steg på 1,8 grader och det finns 200 steg per fullt varv. Frekvensomriktaren ändrar sitt stegläge när en matningsspänning appliceras på en viss statorlindning. Rotationsriktningen beror på strömriktningen i spolen.

Nästa steg är att stänga av den första lindningen, ström tillförs den andra och så vidare, som ett resultat, efter att varje lindning är utarbetad, kommer rotorn att göra en full rotation. Men detta är en grov beskrivning, egentligen är algoritmerna lite mer komplicerade och detta kommer att diskuteras senare.

Stegmotorkontrollalgoritmer

Stegmotorstyrning kan implementeras enligt en av fyra grundläggande algoritmer: variabel fasväxling, fasöverlappsstyrning, halvstegsstyrning eller mikrostegsstyrning.

I det första fallet får endast en av faserna ström vid varje tidpunkt, och motorrotorns jämviktspunkter vid varje steg sammanfaller med de viktigaste jämviktspunkterna - polerna är tydligt definierade.

Fasöverlappningskontroll gör att rotorn kan stega till positioner mellan statorpolerna, vilket ökar vridmomentet med 40 % jämfört med icke-fasöverlappningskontroll. Lutningsvinkeln bibehålls, men låsläget är förskjutet - det är placerat mellan topparna på statorstolparna. Dessa två första algoritmer används i elektrisk utrustning där mycket hög noggrannhet inte krävs.

Halvstegskontroll är en kombination av de två första algoritmerna: en fas (lindning) eller två drivs av ett steg. Stegstorleken halveras, positioneringsnoggrannheten är högre och sannolikheten för mekanisk resonans i motorn minskar.

Och slutligen, mikronivåläget.Här ändras strömmen i faserna i storlek så att positionen för rotorfixeringen per steg faller på punkten mellan polerna och beroende på förhållandet mellan strömmarna i de samtidigt anslutna faserna kan flera sådana steg erhållas. Genom att justera förhållandet mellan strömmar, genom att justera antalet arbetsförhållanden, erhålls mikrosteg - den mest exakta positioneringen av rotorn.

Se mer detaljer med scheman här: Stegmotorstyrning

Förare för stegmotor

För att omsätta den valda algoritmen i praktiken, implementera en stegmotordrivrutin... Drivrutinen innehåller en strömförsörjning och en styrenhet.

Kraftdelen av föraren är halvledareffektförstärkare, vars uppgift är att omvandla strömpulserna som appliceras på faserna till rörelser av rotorn: en puls - ett exakt steg eller mikrograd.

Strömmens riktning och storlek — stegets riktning och storlek. Det vill säga kraftenhetens uppgift är att leverera en ström av en viss storlek och riktning till motsvarande statorlindning, för att hålla denna ström under en tid, och även för att snabbt slå på och av strömmar, så att enhetens hastighet och effektegenskaper matchar uppgiften.

Ju mer perfekt kraftdelen av drivmekanismen är, desto större vridmoment kan erhållas på axeln. Generellt sett är utvecklingstrenden i förbättringen av stegmotorer och deras förare att erhålla ett betydande arbetsmoment från motorer med små dimensioner, hög precision och samtidigt upprätthålla hög effektivitet.

Stegmotorstyrning

Stegmotorstyrenheten är en intelligent del av systemet, som vanligtvis är gjord på basis av en omprogrammerbar mikrokontroller. Regulatorn ansvarar för vid vilken tidpunkt, till vilken spole, hur länge och hur mycket ström som ska tillföras. Styrenheten styr driften av förarens kraftenhet.

Avancerade kontroller är anslutna till en dator och kan justeras i realtid med hjälp av en dator. Möjligheten att upprepade gånger programmera om mikrokontrollern befriar användaren från behovet av att köpa en ny kontrollenhet varje gång uppgiften justeras — det räcker att konfigurera om den befintliga, detta är flexibiliteten, kontrollern kan enkelt omorienteras programmässigt för att utföra nya funktioner .

Det finns ett brett utbud av stegmotorstyrenheter på marknaden idag från olika tillverkare som har utbyggbara funktioner. Programmerbara styrenheter innebär inspelning av program, och vissa inkluderar programmerbara logiska block, med vilka det är möjligt att flexibelt konfigurera algoritmen för att styra stegmotorn för en viss teknisk process.

Styrfunktioner

Stegmotorstyrning med styrenhet ger hög noggrannhet upp till 20 000 mikrosteg per varv. Dessutom kan hanteringen utföras både direkt från en dator och på grund av ett program som sys in i enheten eller genom ett program från ett minneskort. Om parametrarna ändras under utförandet av uppgiften, kan datorn förhöra sensorerna, övervaka de ändrade parametrarna och snabbt ändra stegmotorns driftläge.

Det finns kommersiellt tillgängliga stegmotorkontrollblock som är anslutna till: strömkälla, kontrollknappar, klockkälla, stegpotentiometer, etc. Sådana block låter dig snabbt integrera en stegmotor i utrustning för att utföra repetitiva cykliska uppgifter med manuell eller automatisk kontroll ... Möjligheten att synkronisera med externa enheter och stöd för automatisk på, av och styrning är en obestridlig fördel med stegmotorstyrenheten.

Enheten kan styras direkt från en dator om man till exempel vill köra ett program för CNC-maskin, eller i manuellt läge utan ytterligare extern styrning, det vill säga autonomt, när stegmotoraxelns rotationsriktning ställs in av backsensorn och hastigheten styrs av en potentiometer. Styrenheten väljs enligt parametrarna för stegmotorn som ska användas.

Beroende på målets karaktär väljs stegmotorstyrningsmetoden. Om du behöver ställa in en enkel elektrisk drivning med låg effekt där en puls appliceras på en statorlindning varje gång: för ett helt varv, säg 48 steg, och rotorn kommer att röra sig 7,5 grader med varje steg. Enkelpulsläge är bra i det här fallet.

För att uppnå ett högre vridmoment används en dubbelpuls - den matas till två intilliggande spolar samtidigt per puls Och om det behövs 48 steg för ett helt varv så behövs återigen 48 sådana dubbla pulser, var och en kommer att resultera i ett steg på 7,5 grader, men med 40 % mer vridmoment än i enkelpulsläge.Genom att kombinera de två metoderna kan du få 96 pulser genom att dividera stegen — du får 3,75 grader per steg — detta är ett kombinerat (halvstegs) kontrollläge.