Покретач корачног мотора - уређај, врсте и могућности

Корачни мотори се данас користе у многим индустријским апликацијама. Мотори овог типа се одликују чињеницом да омогућавају постизање високе тачности позиционирања радног тела, у поређењу са другим типовима мотора. Јасно је да је за рад корачног мотора потребна прецизна аутоматска контрола. У ту сврху служе као контролери корачних мотора, обезбеђујући непрекидан и тачан рад електричних погона за различите намене.

Грубо, принцип рада корачног мотора може се описати на следећи начин. Свака пуна ротација ротора корачног мотора састоји се од неколико корака. Већина корачних мотора је дизајнирана за кораке од 1,8 степени и има 200 корака по пуном обртају. Погон мења своју позицију корака када се напон напајања примени на одређени намотај статора. Смер ротације зависи од смера струје у калему.

Следећи корак је искључивање првог намотаја, напајање се доводи до другог и тако даље, као резултат, након што се сваки намотај разради, ротор ће направити пуну ротацију. Али ово је груб опис, заправо су алгоритми мало компликованији и о томе ће бити речи касније.

Алгоритми управљања корачним мотором

Управљање корачним мотором се може реализовати према једном од четири основна алгоритма: променљиво преклапање фаза, контрола преклапања фаза, контрола у пола корака или контрола микрокорака.

У првом случају, у било ком тренутку само једна од фаза добија снагу, а равнотежне тачке ротора мотора у сваком кораку се поклапају са кључним равнотежним тачкама - полови су јасно дефинисани.

Контрола преклапања фаза омогућава ротору да закорачи до положаја између полова статора, што повећава обртни момент за 40% у поређењу са контролом преклапања фаза која није. Угао нагиба се одржава, али је положај закључавања померен — налази се између врхова полова статора. Ова прва два алгоритма се користе у електричној опреми где није потребна веома висока тачност.

Управљање у пола корака је комбинација прва два алгоритма: једна фаза (намотај) или два се напајају кораком. Величина корака је преполовљена, тачност позиционирања је већа и вероватноћа механичке резонанце у мотору је смањена.

И коначно, режим микро нивоа.Овде се струја у фазама мења по величини тако да положај фиксације ротора по кораку пада на тачку између полова, а у зависности од односа струја у истовремено повезаним фазама може се добити неколико таквих корака. Подешавањем односа струја, подешавањем броја радних односа, добијају се микрокораци — најтачније позиционирање ротора.

Погледајте више детаља са шемама овде: Контрола корачног мотора

Возач корачног мотора

Да бисте применили изабрани алгоритам у пракси, имплементирајте драјвер корачног мотора... Драјвер садржи напајање и део контролера.

Снажни део драјвера је полупроводнички појачавач снаге, чији је задатак да претвори импулсе струје примењене на фазе у покрете ротора: један импулс — један тачан корак или микростепен.

Смер и величина струје — правац и величина корака. То јест, задатак агрегата је да доведе струју одређене величине и смера до одговарајућег намотаја статора, да задржи ову струју неко време, и такође за брзо укључивање и искључивање струје, тако да карактеристике брзине и снаге уређаја одговарају задатку.

Што је савршенији део снаге погонског механизма, већи обртни момент се може добити на вратилу. Уопштено говорећи, тренд напретка у побољшању корачних мотора и њихових драјвера је добијање значајног радног момента од мотора малих димензија, високе прецизности, и истовремено одржавање високе ефикасности.

Контролер корачног мотора

Контролер корачног мотора је интелигентни део система, који се обично прави на бази репрограмабилног микроконтролера. Контролор је одговоран за то у које време, на који калем, колико дуго и колико струје ће бити напајано. Контролер контролише рад погонске јединице возача.

Напредни контролери су повезани са рачунаром и могу се подешавати у реалном времену помоћу рачунара. Могућност сталног репрограмирања микроконтролера ослобађа корисника од потребе за куповином новог контролера сваки пут када се задатак прилагоди — довољно је реконфигурисати постојећи, ово је флексибилност, контролер се може лако програмски преоријентисати за обављање нових функција .

Данас на тржишту постоји широк спектар контролера корачних мотора од различитих произвођача који имају функције проширења. Програмабилни контролери подразумевају снимање програма, а неки укључују и програмабилне логичке блокове, помоћу којих је могуће флексибилно конфигурисати алгоритам управљања корачним мотором за одређени технолошки процес.

Могућности контролера

Контрола корачног мотора са контролером омогућава високу прецизност до 20.000 микро корака по обртају. Поред тога, управљање се може вршити и директно са рачунара и помоћу програма ушивеног у уређај или преко програма са меморијске картице. Ако се параметри промене током извршавања задатка, рачунар може да испитује сензоре, да прати промене параметара и брзо промени режим рада корачног мотора.

Постоје комерцијално доступни контролни блокови корачног мотора који су повезани са: извором струје, контролним дугмадима, извором сата, потенциометром, итд. Такви блокови вам омогућавају да брзо интегришете корачни мотор у опрему за обављање понављајућих цикличних задатака са ручном или аутоматском контролом ... Могућност синхронизације са спољним уређајима и подршка за аутоматско укључивање, искључивање и контролу је неоспорна предност управљачке јединице корачног мотора.

Уређајем се може контролисати директно са рачунара ако, на пример, желите да покренете програм за ЦНЦ машину, или у ручном режиму без додатне екстерне контроле, односно аутономно, када се смер ротације вратила корачног мотора подешава сензором за рикверц, а брзина контролише потенциометром. Управљачки уређај се бира према параметрима корачног мотора који ће се користити.

У зависности од природе циља, бира се метод управљања корачним мотором. Ако треба да подесите једноставну контролу електричног погона мале снаге где се један импулс примењује на један намотај статора сваки пут: за пуну револуцију, рецимо 48 корака, а ротор ће се померати за 7,5 степени са сваким кораком. Једноструки импулсни режим је у реду у овом случају.

Да би се постигао већи обртни момент, користи се двоструки импулс - он се напаја на два суседна намотаја истовремено по импулсу.А ако је потребно 48 корака за пуну револуцију, онда је опет потребно 48 таквих двоструких импулса, сваки ће резултирати корак од 7,5 степени, али са 40% више обртног момента него у режиму једног импулса.Комбиновањем ове две методе можете добити 96 импулса дељењем корака — добијате 3,75 степени по кораку — ово је комбиновани (пола корак) режим контроле.