Driver motor stepper - perangkat, tipe, dan kemampuan

Motor stepper digunakan dalam banyak aplikasi industri saat ini. Mesin jenis ini dibedakan oleh fakta bahwa mereka memungkinkan untuk mencapai akurasi posisi benda kerja yang tinggi, dibandingkan dengan jenis mesin lainnya. Jelas, kontrol otomatis yang tepat diperlukan agar motor stepper dapat beroperasi. Untuk tujuan ini, mereka berfungsi sebagai pengontrol motor stepper, memastikan pengoperasian penggerak listrik yang berkelanjutan dan akurat untuk berbagai keperluan.

Secara kasar prinsip pengoperasian motor stepper dapat digambarkan sebagai berikut. Setiap putaran penuh rotor motor stepper terdiri dari beberapa langkah. Kebanyakan motor stepper dirancang untuk langkah 1,8 derajat dan ada 200 langkah per revolusi penuh. Drive mengubah posisi langkahnya ketika tegangan suplai diterapkan ke belitan stator tertentu. Arah putaran tergantung pada arah arus dalam kumparan.

Langkah selanjutnya adalah mematikan belitan pertama, daya disuplai ke belitan kedua dan seterusnya, akibatnya setelah setiap belitan dikerjakan, rotor akan berputar penuh. Tapi ini gambaran kasarnya, sebenarnya algoritmanya sedikit lebih rumit dan ini akan dibahas nanti.

Algoritma Kontrol Motor Stepper

Kontrol motor stepper dapat diimplementasikan menurut salah satu dari empat algoritme dasar: pengalihan fase variabel, kontrol tumpang tindih fase, kontrol setengah langkah, atau kontrol langkah mikro.

Dalam kasus pertama, setiap saat hanya satu fasa yang menerima daya, dan titik kesetimbangan rotor motor pada setiap langkah bertepatan dengan titik kesetimbangan utama—kutub-kutubnya jelas.

Kontrol tumpang tindih fase memungkinkan rotor untuk melangkah ke posisi antara kutub stator, yang meningkatkan torsi sebesar 40% dibandingkan dengan kontrol tumpang tindih non-fase. Sudut kemiringan dipertahankan, tetapi posisi kunci digeser - terletak di antara puncak kutub stator. Dua algoritme pertama ini digunakan dalam peralatan listrik yang tidak memerlukan akurasi yang sangat tinggi.

Kontrol setengah langkah adalah kombinasi dari dua algoritme pertama: satu fase (berliku) atau dua ditenagai oleh satu langkah. Ukuran langkah dibelah dua, akurasi pemosisian lebih tinggi dan kemungkinan resonansi mekanis pada motor berkurang.

Dan terakhir, mode level mikro.Di sini, arus dalam fase berubah besarnya sehingga posisi fiksasi rotor per langkah jatuh pada titik di antara kutub, dan bergantung pada rasio arus dalam fase yang terhubung secara bersamaan, beberapa langkah dapat diperoleh. Dengan menyesuaikan rasio arus, dengan menyesuaikan jumlah rasio kerja, langkah mikro diperoleh - posisi rotor yang paling akurat.

Lihat detail lebih lanjut dengan skema di sini: Kontrol motor stepper

Pengemudi motor stepper

Untuk mempraktikkan algoritme yang dipilih, implementasikan driver motor stepper… Driver berisi catu daya dan bagian pengontrol.

Bagian kekuatan pengemudi adalah penguat daya keadaan padat, yang tugasnya mengubah pulsa arus yang diterapkan ke fase menjadi gerakan rotor: satu pulsa - satu langkah tepat atau derajat mikro.

Arah dan besarnya arus — arah dan ukuran langkah Artinya, tugas unit daya adalah untuk memasok arus dengan besaran dan arah tertentu ke belitan stator yang sesuai, untuk menahan arus ini selama beberapa waktu, dan juga untuk menghidupkan dan mematikan arus dengan cepat, sehingga karakteristik kecepatan dan daya perangkat sesuai dengan tugas yang dihadapi.

Semakin sempurna bagian tenaga dari mekanisme penggerak, semakin besar pula torsi yang dapat diperoleh pada poros. Secara umum, tren kemajuan dalam peningkatan motor stepper dan penggeraknya adalah untuk memperoleh torsi operasi yang signifikan dari motor dengan dimensi kecil, presisi tinggi, dan pada saat yang sama mempertahankan efisiensi tinggi.

Pengontrol motor stepper

Pengontrol motor stepper adalah bagian cerdas dari sistem, yang biasanya dibuat berdasarkan mikrokontroler yang dapat diprogram ulang. Pengontrol bertanggung jawab untuk jam berapa, ke koil mana, untuk berapa lama dan berapa banyak arus yang akan disuplai. Pengontrol mengontrol pengoperasian unit daya pengemudi.

Pengontrol lanjutan terhubung ke komputer dan dapat disesuaikan secara real time menggunakan komputer. Kemampuan untuk berulang kali memprogram ulang mikrokontroler membebaskan pengguna dari kebutuhan untuk membeli pengontrol baru setiap kali tugas disesuaikan - cukup untuk mengkonfigurasi ulang yang sudah ada, inilah fleksibilitasnya, pengontrol dapat dengan mudah diorientasikan ulang secara terprogram untuk menjalankan fungsi baru .

Ada berbagai macam pengontrol motor stepper di pasaran saat ini dari berbagai produsen yang menampilkan fitur yang dapat diperluas. Pengontrol yang dapat diprogram menyiratkan perekaman program, dan beberapa menyertakan blok logika yang dapat diprogram, yang memungkinkan untuk secara fleksibel mengonfigurasi algoritme untuk mengontrol motor stepper untuk proses teknologi tertentu.

Kemampuan pengontrol

Kontrol motor stepper dengan pengontrol memungkinkan akurasi tinggi hingga 20.000 langkah mikro per putaran. Selain itu, manajemen dapat dilakukan baik secara langsung dari komputer maupun melalui program yang dijahit ke dalam perangkat atau melalui program dari kartu memori. Jika parameter berubah selama pelaksanaan tugas, komputer dapat menginterogasi sensor, memantau perubahan parameter, dan dengan cepat mengubah mode operasi motor stepper.

Ada blok kontrol motor stepper yang tersedia secara komersial yang terhubung ke: sumber arus, tombol kontrol, sumber jam, potensiometer langkah, dll. Blok tersebut memungkinkan Anda mengintegrasikan motor stepper dengan cepat ke peralatan untuk melakukan tugas siklus berulang dengan kontrol manual atau otomatis ... Kemampuan untuk menyinkronkan dengan perangkat eksternal dan dukungan untuk hidup, mati, dan kontrol otomatis merupakan keunggulan yang tak terbantahkan dari unit kontrol motor stepper.

Perangkat dapat dikontrol langsung dari komputer jika, misalnya, Anda ingin menjalankan program untuk mesin CNC, atau dalam mode manual tanpa kontrol eksternal tambahan, yaitu secara mandiri, ketika arah putaran poros motor stepper diatur oleh sensor mundur, dan kecepatannya dikontrol oleh potensiometer. Perangkat kontrol dipilih sesuai dengan parameter motor stepper yang akan digunakan.

Bergantung pada sifat tujuannya, metode kontrol motor stepper dipilih. Jika Anda perlu menyetel kontrol penggerak listrik berdaya rendah sederhana di mana satu pulsa diterapkan ke satu belitan stator setiap kali: untuk putaran penuh, katakanlah 48 langkah, dan rotor akan bergerak 7,5 derajat dengan setiap langkah. Mode pulsa tunggal baik-baik saja dalam hal ini.

Untuk mencapai torsi yang lebih tinggi, pulsa ganda digunakan - diumpankan ke dua kumparan yang berdekatan pada waktu yang sama per pulsa Dan jika 48 langkah diperlukan untuk putaran penuh, maka diperlukan lagi 48 pulsa ganda seperti itu, masing-masing akan menghasilkan langkah 7 ,5 derajat, tetapi dengan torsi 40% lebih banyak daripada dalam mode pulsa tunggal.Dengan menggabungkan kedua metode ini, Anda bisa mendapatkan 96 pulsa dengan membagi langkah — Anda mendapatkan 3,75 derajat per langkah — ini adalah mode kontrol gabungan (setengah langkah).