Ovladač krokového motoru - zařízení, typy a možnosti

Krokové motory se dnes používají v mnoha průmyslových aplikacích. Motory tohoto typu se vyznačují tím, že umožňují dosáhnout vysoké přesnosti polohování pracovního těla ve srovnání s jinými typy motorů. Je jasné, že pro chod krokového motoru je zapotřebí přesné automatické ovládání. K tomuto účelu slouží jako ovladače krokových motorů, zajišťující nepřetržitý a přesný chod elektrických pohonů pro různé účely.

Zhruba lze princip činnosti krokového motoru popsat následovně. Každá úplná rotace rotoru krokového motoru se skládá z několika kroků. Většina krokových motorů je navržena pro kroky 1,8 stupně a na celou otáčku je 200 kroků. Měnič změní svou polohu kroku, když je na určité statorové vinutí přivedeno napájecí napětí. Směr otáčení závisí na směru proudu v cívce.

Dalším krokem je vypnutí prvního vinutí, napájení je přivedeno do druhého a tak dále, v důsledku toho se po zpracování každého vinutí rotor plně otočí. Ale toto je hrubý popis, ve skutečnosti jsou algoritmy trochu složitější a o tom bude řeč později.

Algoritmy řízení krokového motoru

Řízení krokového motoru může být realizováno podle jednoho ze čtyř základních algoritmů: variabilní přepínání fází, řízení překrytí fází, řízení v polovičním kroku nebo řízení v mikrokroku.

V prvním případě je v každém okamžiku napájena pouze jedna z fází a body rovnováhy rotoru motoru se v každém kroku shodují s klíčovými body rovnováhy – póly jsou jasně definovány.

Řízení překrytí fází umožňuje rotoru přecházet do poloh mezi póly statoru, což zvyšuje točivý moment o 40 % ve srovnání s řízením překrytí bez fáze. Úhel sklonu je zachován, ale poloha zámku je posunuta — nachází se mezi hřebeny statorových pólů. Tyto první dva algoritmy se používají v elektrických zařízeních, kde není vyžadována velmi vysoká přesnost.

Řízení v polovičním kroku je kombinací prvních dvou algoritmů: jedna fáze (vinutí) nebo dvě jsou napájeny krokem. Velikost kroku je poloviční, přesnost polohování je vyšší a pravděpodobnost mechanické rezonance v motoru je snížena.

A nakonec režim mikroúrovně.Zde se proud ve fázích mění ve velikosti tak, že poloha upevnění rotoru na krok dopadá na bod mezi póly a v závislosti na poměru proudů v současně připojených fázích lze získat několik takových kroků. Úpravou poměru proudů, úpravou počtu pracovních poměrů se získá mikrokroky — nejpřesnější polohování rotoru.

Další podrobnosti se schématy naleznete zde: Ovládání krokovým motorem

Ovladač krokového motoru

Pro uvedení zvoleného algoritmu do praxe implementujte ovladač krokového motoru… Driver obsahuje napájecí zdroj a řídicí část.

Silová část ovladače je polovodičový výkonový zesilovač, jehož úkolem je převést impulsy proudu aplikované na fáze na pohyby rotoru: jeden impuls — jeden přesný krok nebo mikrostupeň.

Směr a velikost proudu — směr a velikost kroku Tzn. také k rychlému zapínání a vypínání proudu, takže rychlostní a výkonové charakteristiky zařízení odpovídají danému úkolu.

Čím dokonalejší je výkonová část hnacího mechanismu, tím větší krouticí moment lze získat na hřídeli. Obecně lze říci, že trendem zdokonalování krokových motorů a jejich ovladačů je získání významného provozního točivého momentu z motorů s malými rozměry, vysokou přesností a při současném zachování vysoké účinnosti.

Ovladač krokového motoru

Regulátor krokového motoru je inteligentní součástí systému, který je obvykle vyroben na bázi přeprogramovatelného mikrokontroléru. Regulátor je zodpovědný za to, v jakou dobu, do které cívky, jak dlouho a jak velký proud bude přiváděn. Ovladač řídí činnost pohonné jednotky řidiče.

Pokročilé ovladače jsou připojeny k počítači a lze je nastavit v reálném čase pomocí počítače. Možnost opakovaného přeprogramování mikrokontroléru osvobozuje uživatele od nutnosti kupovat nový kontrolér při každé úpravě úkolu — stačí překonfigurovat stávající, v tom je flexibilita, kontrolér lze snadno programově přeorientovat a plnit nové funkce .

Na trhu je dnes široká škála ovladačů krokových motorů od různých výrobců, které mají rozšiřitelné funkce. Programovatelné automaty zahrnují nahrávání programů a některé obsahují programovatelné logické bloky, pomocí kterých je možné flexibilně konfigurovat algoritmus pro řízení krokového motoru pro určitý technologický proces.

Možnosti ovladače

Ovládání krokového motoru s ovladačem umožňuje vysokou přesnost až 20 000 mikro kroků na otáčku. Kromě toho lze správu provádět jak přímo z počítače, tak pomocí programu všitého do zařízení nebo prostřednictvím programu z paměťové karty. Pokud se parametry během provádění úlohy změní, počítač může dotazovat senzory, sledovat měnící se parametry a rychle změnit provozní režim krokového motoru.

Existují komerčně dostupné řídicí bloky krokových motorů, které jsou připojeny k: zdroji proudu, ovládacím tlačítkům, zdroji hodin, krokovému potenciometru atd. Tyto bloky umožňují rychle integrovat krokový motor do zařízení pro provádění opakujících se cyklických úkolů s ručním nebo automatickým ovládáním ... Možnost synchronizace s externími zařízeními a podpora automatického zapínání, vypínání a ovládání je nespornou výhodou řídicí jednotky krokového motoru.

Zařízení lze ovládat přímo z počítače, pokud chcete například spustit program pro CNC stroj, nebo v manuálním režimu bez přídavného externího ovládání, tedy autonomně, kdy směr otáčení hřídele krokového motoru je nastaven zpětným snímačem a otáčky jsou řízeny potenciometrem. Ovládací zařízení se volí podle parametrů použitého krokového motoru.

Podle charakteru cíle se volí způsob řízení krokového motoru. Pokud potřebujete nastavit jednoduché řízení elektrického pohonu s nízkou spotřebou, kde je pokaždé aplikován jeden impuls na jedno vinutí statoru: pro celou otáčku řekněme 48 kroků a rotor se s každým krokem posune o 7,5 stupně. Režim jednoho pulzu je v tomto případě v pořádku.

Pro dosažení vyššího krouticího momentu se používá dvojitý impuls - je přiváděn na dvě sousední cívky současně na jeden impuls. A pokud je potřeba 48 kroků na celou otáčku, pak je potřeba opět 48 takových dvojitých impulsů, každý bude mít za následek krok o 7,5 stupně, ale s o 40 % větším kroutícím momentem než v režimu jednoho pulzu.Kombinací těchto dvou metod můžete získat 96 pulzů dělením kroků — získáte 3,75 stupně na krok — toto je kombinovaný (půlkrokový) režim řízení.