Léptetőmotor meghajtó - eszköz, típusok és képességek
A léptetőmotorokat manapság számos ipari alkalmazásban használják. Az ilyen típusú motorokat az a tény különbözteti meg, hogy lehetővé teszik a munkatest nagy pontosságú pozicionálását, összehasonlítva más típusú motorokkal. Nyilvánvaló, hogy a léptetőmotor működéséhez pontos automatikus vezérlésre van szükség. Ebből a célból léptetőmotor-vezérlőként szolgálnak, biztosítva az elektromos hajtások folyamatos és pontos működését különféle célokra.
Nagyjából a léptetőmotor működési elve a következőképpen írható le. A léptetőmotor forgórészének minden teljes fordulata több lépésből áll. A legtöbb léptetőmotort 1,8 fokos lépésekre tervezték, és teljes fordulatonként 200 lépés van. A hajtás megváltoztatja lépéshelyzetét, amikor tápfeszültséget kapcsolnak egy adott állórész tekercsre. A forgásirány a tekercsben lévő áram irányától függ.
A következő lépés az első tekercs kikapcsolása, a második áramellátása és így tovább, ennek eredményeként minden tekercs kidolgozása után a forgórész teljes forgást végez. De ez egy durva leírás, valójában az algoritmusok egy kicsit bonyolultabbak, és erről később lesz szó.
Léptetőmotor-vezérlési algoritmusok
A léptetőmotoros vezérlés négy alapvető algoritmus egyike szerint valósítható meg: változó fáziskapcsolás, fázisátfedés vezérlés, féllépéses vezérlés vagy mikrolépéses vezérlés.
Az első esetben bármely időpillanatban csak az egyik fázis kap áramot, és a motor forgórészének egyensúlyi pontjai minden lépésben egybeesnek a kulcsfontosságú egyensúlyi pontokkal – a pólusok egyértelműen meghatározottak.
A fázisátfedés szabályozása lehetővé teszi, hogy a forgórész az állórész pólusai közötti pozíciókba lépjen, ami 40%-kal növeli a nyomatékot a fázisátfedés nélküli szabályozáshoz képest. A dőlésszög megmarad, de a zár helyzete eltolódik - az állórész pólusainak csúcsai között helyezkedik el. Ezt az első két algoritmust olyan elektromos berendezésekben használják, ahol nincs szükség nagyon nagy pontosságra.
A féllépéses vezérlés az első két algoritmus kombinációja: egy fázist (tekercselést) vagy kettőt egy lépés táplál. A lépések mérete felére csökken, a pozicionálási pontosság nagyobb, és csökken a mechanikai rezonancia valószínűsége a motorban.
És végül a mikroszintű üzemmód.Itt a fázisokban az áram nagysága úgy változik, hogy a forgórész rögzítésének lépésenkénti helyzete a pólusok közötti pontra esik, és az egyidejűleg kapcsolt fázisok áramainak arányától függően több ilyen lépés is elérhető. Az áramok arányának beállításával, a munkaarányok számának beállításával mikrolépések érhetők el - a forgórész legpontosabb pozicionálása.
További részleteket vázlatokkal itt talál: Léptetőmotor vezérlés
Léptetőmotor meghajtó
A választott algoritmus gyakorlati megvalósításához egy léptetőmotoros meghajtót valósítson meg… A meghajtó tápegységet és vezérlő részt tartalmaz.
A meghajtó teljesítmény része az szilárdtest teljesítmény-erősítő, amelynek feladata, hogy a fázisokra adott áramimpulzusokat a forgórész mozgásaivá alakítsa át: egy impulzus - egy pontos lépés vagy mikrofok.
Az áram iránya és nagysága — a lépés iránya és nagysága, vagyis a tápegység feladata, hogy egy bizonyos nagyságú és irányú áramot adjon a megfelelő állórész tekercshez, ezt az áramot egy ideig megtartsa, és az áramok gyors be- és kikapcsolására is, így a készülék sebesség- és teljesítményjellemzői megfelelnek az adott feladatnak.
Minél tökéletesebb a meghajtó mechanizmus erőrésze, annál nagyobb nyomaték érhető el a tengelyen. Általánosságban elmondható, hogy a léptetőmotorok és meghajtóik fejlesztésének előrehaladási iránya az, hogy kis méretű, nagy pontosságú motorokból jelentős üzemi nyomatékot érjenek el, és ezzel egyidejűleg megőrizzék a magas hatásfokot.
Léptetőmotor vezérlő
A léptetőmotor-vezérlő a rendszer intelligens része, amely általában egy újraprogramozható mikrokontroller alapján készül. A vezérlő felelős azért, hogy mikor, melyik tekercsre, mennyi ideig és mekkora áramot fog adni. A vezérlő vezérli a vezető tápegységének működését.
A fejlett vezérlők számítógéphez csatlakoznak, és valós időben állíthatók be a számítógép segítségével. A mikrokontroller többszöri átprogramozásának lehetősége megszabadítja a felhasználót attól, hogy minden alkalommal új vezérlőt kell vásárolnia, amikor a feladatot módosítja – elég a meglévőt újrakonfigurálni, ez a rugalmasság, a vezérlő egyszerűen programozottan átirányítható új funkciók végrehajtásához .
A léptetőmotor-vezérlők széles választéka létezik ma a piacon különböző gyártóktól, amelyek bővíthető funkciókkal rendelkeznek. A programozható vezérlők magukban foglalják a programok rögzítését, egyesek pedig programozható logikai blokkokat tartalmaznak, amelyekkel rugalmasan konfigurálható a léptetőmotor vezérlésének algoritmusa egy bizonyos technológiai folyamathoz.
Vezérlő képességei
A léptetőmotoros vezérlés vezérlővel nagy pontosságot tesz lehetővé, akár 20 000 mikrolépés/fordulatig. Ezenkívül a kezelés közvetlenül a számítógépről és a készülékbe varrt program vagy a memóriakártyáról származó program révén is végrehajtható. Ha a feladat végrehajtása során a paraméterek változnak, a számítógép lekérdezheti az érzékelőket, figyelheti a változó paramétereket és gyorsan megváltoztathatja a léptetőmotor működési módját.
Kereskedelmi forgalomban kapható léptetőmotor-vezérlőblokkok a következőkhöz csatlakoznak: áramforrás, vezérlőgombok, óraforrás, léptetőpotenciométer stb. Az ilyen blokkok lehetővé teszik a léptetőmotor gyors integrálását a berendezésbe, hogy ismétlődő ciklikus feladatokat hajtson végre kézi vagy automatikus vezérléssel. ... A léptetőmotoros vezérlőegység vitathatatlan előnye a külső eszközökkel való szinkronizálás, valamint az automatikus be-, ki- és vezérlés támogatása.
A készülék közvetlenül számítógépről vezérelhető, ha például programot akarunk futtatni CNC géphez, vagy manuális üzemmódban kiegészítő külső vezérlés nélkül, vagyis autonóm, amikor a léptetőmotor tengelyének forgásirányát a hátrameneti érzékelő állítja be, a fordulatszámot pedig potenciométer szabályozza. A vezérlőberendezés kiválasztása a használandó léptetőmotor paraméterei szerint történik.
A cél jellegétől függően a léptetőmotoros vezérlési módszer kerül kiválasztásra. Ha egy egyszerű, kis teljesítményű elektromos hajtásvezérlést kell beállítani, ahol minden alkalommal egy impulzus kerül egy állórész tekercsére: egy teljes fordulathoz mondjuk 48 lépést, és a rotor minden lépéssel 7,5 fokot fog elmozdulni. Az egyimpulzusos üzemmód ebben az esetben megfelelő.
Nagyobb nyomaték eléréséhez dupla impulzust használnak - ez egyszerre két szomszédos tekercsbe kerül impulzusonként. És ha 48 lépés szükséges egy teljes fordulathoz, akkor ismét 48 ilyen kettős impulzus szükséges, mindegyik azt eredményezi, hogy 7,5 fokos lépés, de 40%-kal nagyobb nyomatékkal, mint az egyimpulzusos üzemmódban.A két módszer kombinálásával a lépések elosztásával 96 impulzust kaphat – lépésenként 3,75 fokot kap – ez egy kombinált (féllépéses) vezérlési mód.