Общие сведения о шаговых двигателях

Лабораторная работа

На тему «управление шаговым двигателем»

Выполнили:

студенты группы АП-16а

Пономарёв А.

Цирельникова А.

Алфёров В.

Тюрюмина А.

Принял:

Лунин Д.А.

Харьков 2011

Общие сведения о шаговых движках

Шаговый движок (дальше – ШД) – это электромеханичское устройство, которое конвертирует электронные импульсы в дискретные механические перемещения. Снаружи ШД фактически ничем не отличается от Общие сведения о шаговых двигателях движков других типов. В большинстве случаев это круглый корпус, вал, несколько выводов (рис. 1).

Рис. 1 – вид шагового мотора

Главные плюсы ШД:

1. угол поворота ротора определяется числом импульсов, которые поданы на движок

2. движок обеспечивает полный момент в режиме остановки (если обмотки запитаны)

3. прецизионное размещение и повторяемость. Отличные шаговые движки имеют точность 3-5% от величины Общие сведения о шаговых двигателях шага. Эта ошибка не скапливается от шага к шагу

4. возможность резвого старта/остановки/реверсирования

5. высочайшая надежность, связанная с отсутствием щеток, срок службы шагового мотора практически определяется сроком службы подшипников

6. конкретная зависимость положения от входных импульсов обеспечивает размещение без оборотной связи

7. возможность получения очень низких скоростей вращения для нагрузки, присоединенной конкретно к валу мотора без Общие сведения о шаговых двигателях промежного редуктора

8. может быть перекрыт достаточно большой спектр скоростей, скорость пропорциональна частоте входных импульсов

Принцип деяния ШД: В шаговом движке крутящий момент создается магнитными потоками статора и ротора, которые подходящим образом нацелены друг относительно друга. Статор сделан из материала с высочайшей магнитной проницаемостью и имеет несколько полюсов. Полюс можно найти как некую область Общие сведения о шаговых двигателях намагниченного тела, где магнитное поле сконцентрировано. Полюса имеют как статор, так и ротор. Для уменьшения утрат на вихревые токи магнитопроводы собраны из отдельных пластинок, подобно сердечнику трансформатора. Крутящий момент пропорционален величине магнитного поля, которая пропорциональна току в обмотке и количеству витков. Таким макаром, момент находится в зависимости Общие сведения о шаговых двигателях от характеристик обмоток. Если хотя бы одна обмотка шагового мотора запитана, ротор воспринимает определенное положение. Он будет находится в этом положении до того времени, пока наружный приложенный момент не превзойдет некого значения, именуемого моментом удержания. После чего ротор оборотится и будет стараться принять одно из последующих положений равновесия Общие сведения о шаговых двигателях.

Все шаговые движки можно разбить на некие классы. Существует три основых типа ШД:

  1. движки с переменным магнитным сопротивлением
  2. движки с неизменными магнитами
  3. гибридные движки

Но более принципиальной (с пользовательской точки зрения) является систематизация ШД зависимо от конфигурации обмоток мотора. По этому параметру все ШД делятся опять на три класса:

1. Биполярный - имеет четыре Общие сведения о шаговых двигателях выхода, содержит внутри себя две обмотки.

2. Униполярный - имеет 6 выходов. Содержит внутри себя две обмотки, но любая обмотка имеет отвод из середины.

3. Четырехобмоточный - имеет четыре независящие обмотки. На самом деле дела представляет собой тот же униполярный, только обмотки его разбиты. На практике встречается изредка.

Разные конфигурации ШД представлены на рис Общие сведения о шаговых двигателях. 2

Рис. 2 – а) биполярный ШД б) униполярный ШД в) 4х-обмоточный

В данной лабораторной работе мы имеем дело с биполярным шаговым движком конторы Robotron SPA 52/60 - 5685. Но униполярный движок простым образом модифицируется в биполярный – оковём «отрывания» среднего вывода. Т.е. схема, управляющая биполярным ШД, может на практике применяться и в случае работы с Общие сведения о шаговых двигателях униполярным движком.

Методы управления ШД

Существует несколько методов управления обмотками шагового мотора.

1-ый метод обеспечивается попеременной коммутацией обмоток, в один миг времени включена обмотка только одной фазы. Этот метод именуют ”one phase on” full step либо wave drive mode, потому что диаграмма припоминает бегущую волну. Точки равновесия ротора для каждого шага Общие сведения о шаговых двигателях совпадают с «естественными» точками равновесия ротора у незапитанного мотора. Недочетом этого метода управления будет то, что для биполярного мотора в один и тот же момент времени иcпользуется 50% обмоток, а для униполярного – только 25%. Это значит, что в таком режиме не может быть получен полный момент.

2-ой метод - управление обмотками Общие сведения о шаговых двигателях с перекрытием: обмотки 2-ух фаз включены в одно и то же время. Его именуют ”two-phase-on” full step либо просто full step mode. При всем этом методе управления ротор фиксируется в промежных позициях меж полюсами статора и обеспечивается приблизительно на 40% больший момент, чем в случае одной включенной фазы. Этот метод Общие сведения о шаговых двигателях управления обеспечивает таковой же угол шага, как и 1-ый метод, но положение точек равновесия ротора смещено на пол-шага.

3-ий метод является композицией первых 2-ух и именуется полушаговым режимом, ”one and two-phase-on” half step либо просто half step mode, когда движок делает шаг в половину основного. Каждый Общие сведения о шаговых двигателях 2-ой шаг запитана обмотка только одной фазы, а в других случаях запитаны обмотки 2-ух фаз. В итоге угловое перемещение ротора составляет половину угла шага для первых 2-ух методов управления. Не считая уменьшения размера шага этот метод управления позволяет отчасти избавиться от явления резонанса. Полушаговый режим обычно не Общие сведения о шаговых двигателях позволяет получить полный момент, хотя более совершенные драйверы реализуют измененный полушаговый режим, в каком движок обеспечивает фактически полный момент, при всем этом рассеиваемая мощность не превосходит номинальной.

В данной работе будем использовать метод попеременной коммутации обмоток. Т.е. нам необходимо выдавать на четыре бита порта микроконтроллера последовательность типа:

1000 - обмотка А

0100 - обмотка Общие сведения о шаговых двигателях В

0010 - обмотка С

0001 - обмотка D

Вероятен вариант использования только 2-ух бит микроконтроллера, за счёт шифровки четырёх вышеуказанных состояний. Стоит добавить, что полношаговый режим, применяемый в лабораторной работе не позволяет получить плавного конфигурации угола поворота ротора ШД, в отличии от полушагового режима. Для реализации полушагового режима нужно подавать на биты порта микроконтроллера измененную Общие сведения о шаговых двигателях последовательность, которую уже не удастаться воплотить при помощи 2-ух битов.


obshie-svedeniya-i-primenenie.html
obshie-svedeniya-i-tipi-elektrostancij.html
obshie-svedeniya-o-4car-i-deyan-sm-v-predidushem-zadanii.html