Driver del motore passo-passo: dispositivo, tipi e capacità
I motori passo-passo sono oggi utilizzati in molte applicazioni industriali. I motori di questo tipo si distinguono per il fatto che consentono di ottenere un'elevata precisione di posizionamento del corpo di lavoro, rispetto ad altri tipi di motori. Chiaramente, per il funzionamento del motore passo-passo è necessario un controllo automatico preciso. A tale scopo, fungono da controller per motori passo-passo, garantendo un funzionamento continuo e preciso di azionamenti elettrici per vari scopi.
Approssimativamente, il principio di funzionamento di un motore passo-passo può essere descritto come segue. Ogni rotazione completa del rotore di un motore passo-passo è composta da diversi passaggi. La maggior parte dei motori passo-passo sono progettati per passi di 1,8 gradi e ci sono 200 passi per giro completo. L'azionamento cambia la sua posizione di passo quando viene applicata una tensione di alimentazione a un particolare avvolgimento dello statore. Il senso di rotazione dipende dalla direzione della corrente nella bobina.
Il passaggio successivo è disattivare il primo avvolgimento, l'alimentazione viene fornita al secondo e così via, di conseguenza, dopo che ogni avvolgimento è stato elaborato, il rotore effettuerà una rotazione completa. Ma questa è una descrizione approssimativa, in realtà gli algoritmi sono un po' più complicati e di questo parleremo più avanti.
Algoritmi di controllo del motore passo-passo
Il controllo del motore passo-passo può essere implementato secondo uno dei quattro algoritmi di base: commutazione di fase variabile, controllo di sovrapposizione di fase, controllo di mezzo passo o controllo di micropasso.
Nel primo caso, in ogni istante solo una delle fasi riceve potenza, ei punti di equilibrio del rotore del motore ad ogni passo coincidono con i punti chiave di equilibrio: i poli sono chiaramente definiti.
Il controllo della sovrapposizione di fase consente al rotore di posizionarsi tra i poli dello statore, il che aumenta la coppia del 40% rispetto al controllo della sovrapposizione senza fase. L'angolo di inclinazione viene mantenuto, ma la posizione di blocco viene spostata: si trova tra le creste dei poli dello statore. Questi primi due algoritmi sono utilizzati nelle apparecchiature elettriche dove non è richiesta una precisione molto elevata.
Il controllo a mezzo passo è una combinazione dei primi due algoritmi: una o due fasi (avvolgimento) sono alimentate da un gradino. La dimensione del passo è dimezzata, la precisione di posizionamento è maggiore e la probabilità di risonanza meccanica nel motore è ridotta.
E infine, la modalità di livello micro.Qui, la corrente nelle fasi cambia di grandezza in modo che la posizione del fissaggio del rotore per gradino cada nel punto tra i poli e, a seconda del rapporto delle correnti nelle fasi collegate simultaneamente, si possono ottenere diversi gradini di questo tipo. Regolando il rapporto delle correnti, regolando il numero di rapporti di lavoro, si ottengono micropassi, il posizionamento più accurato del rotore.
Vedi maggiori dettagli con schemi qui: Controllo del motore passo-passo
Driver del motore passo-passo
Per mettere in pratica l'algoritmo scelto, implementare un driver del motore passo-passo... Il driver contiene un alimentatore e una sezione controller.
La parte di potenza del driver è amplificatore di potenza a stato solido, il cui compito è convertire gli impulsi di corrente applicati alle fasi in movimenti del rotore: un impulso - un passo esatto o microgradi.
Direzione e grandezza della corrente: la direzione e la dimensione del gradino, ovvero il compito dell'unità di potenza è fornire una corrente di una certa grandezza e direzione all'avvolgimento dello statore corrispondente, mantenere questa corrente per un po 'di tempo e anche per attivare e disattivare rapidamente le correnti, in modo che le caratteristiche di velocità e potenza del dispositivo corrispondano al compito da svolgere.
Più perfetta è la parte di potenza del meccanismo di azionamento, maggiore è la coppia che si può ottenere sull'albero. In generale, la tendenza del progresso nel miglioramento dei motori passo-passo e dei loro azionamenti è quella di ottenere una coppia operativa significativa da motori di piccole dimensioni, alta precisione e allo stesso tempo mantenere un'elevata efficienza.
Controller del motore passo-passo
Il controller del motore passo-passo è una parte intelligente del sistema, che di solito è realizzato sulla base di un microcontrollore riprogrammabile. Il controllore è responsabile di quando, a quale bobina, per quanto tempo e quanta corrente verrà fornita. Il controller controlla il funzionamento dell'unità di potenza del conducente.
I controller avanzati sono collegati a un computer e possono essere regolati in tempo reale utilizzando un computer. La possibilità di riprogrammare ripetutamente il microcontrollore libera l'utente dalla necessità di acquistare un nuovo controller ogni volta che l'attività viene adattata: è sufficiente riconfigurare quello esistente, questa è la flessibilità, il controller può essere facilmente riorientato a livello di programmazione per eseguire nuove funzioni .
Oggi sul mercato è disponibile un'ampia gamma di controller per motori passo-passo di vari produttori che presentano funzionalità espandibili. I controllori programmabili implicano la registrazione di programmi e alcuni includono blocchi logici programmabili, con i quali è possibile configurare in modo flessibile l'algoritmo per il controllo del motore passo-passo per un determinato processo tecnologico.
Capacità del controllore
Il controllo del motore passo-passo con un controller consente un'elevata precisione fino a 20.000 micro passi per giro. Inoltre, la gestione può essere effettuata sia direttamente da un computer sia tramite un programma cucito nel dispositivo o tramite un programma da una scheda di memoria. Se i parametri cambiano durante l'esecuzione dell'attività, il computer può interrogare i sensori, monitorare i parametri che cambiano e cambiare rapidamente la modalità operativa del motore passo-passo.
Esistono blocchi di controllo del motore passo-passo disponibili in commercio che sono collegati a: sorgente di corrente, pulsanti di controllo, sorgente di clock, potenziometro di passo, ecc. Tali blocchi consentono di integrare rapidamente un motore passo-passo nell'apparecchiatura per eseguire attività cicliche ripetitive con controllo manuale o automatico ... La capacità di sincronizzarsi con dispositivi esterni e il supporto per l'accensione, lo spegnimento e il controllo automatici è un vantaggio indiscutibile dell'unità di controllo del motore passo-passo.
Il dispositivo può essere controllato direttamente da un computer se, ad esempio, si desidera eseguire un programma per macchina CNC, oppure in modalità manuale senza controllo esterno aggiuntivo, ovvero autonomamente, quando il senso di rotazione dell'albero del motore passo-passo è impostato dal sensore di retromarcia e la velocità è controllata da un potenziometro. Il dispositivo di controllo viene selezionato in base ai parametri del motore passo-passo da utilizzare.
A seconda della natura dell'obiettivo, viene selezionato il metodo di controllo del motore passo-passo. Se è necessario impostare un semplice controllo dell'azionamento elettrico a bassa potenza in cui un impulso viene applicato ogni volta a un avvolgimento dello statore: per un giro completo, diciamo 48 passi, e il rotore si sposterà di 7,5 gradi a ogni passo. La modalità a impulso singolo va bene in questo caso.
Per ottenere una coppia più elevata, viene utilizzato un doppio impulso: viene alimentato contemporaneamente a due bobine adiacenti per impulso e se sono necessari 48 passaggi per un giro completo, sono necessari di nuovo 48 di questi doppi impulsi, ciascuno si tradurrà in un passo di 7,5 gradi, ma con il 40% di coppia in più rispetto alla modalità a impulso singolo.Combinando i due metodi puoi ottenere 96 impulsi dividendo i passi — ottieni 3,75 gradi per passo — questa è una modalità di controllo combinata (mezzo passo).