Motorista de motor de passo - dispositivo, tipos e capacidades

Motores de passo são usados ​​em muitas aplicações industriais hoje. Os motores deste tipo distinguem-se pelo facto de permitirem obter uma elevada precisão de posicionamento do corpo de trabalho, em comparação com outros tipos de motores. Claramente, o controle automático preciso é necessário para o motor de passo operar. Para tanto, servem como controladores de motores de passo, garantindo o funcionamento contínuo e preciso de acionamentos elétricos para diversas finalidades.

Grosso modo, o princípio de funcionamento de um motor de passo pode ser descrito da seguinte forma. Cada rotação completa do rotor de um motor de passo consiste em várias etapas. A maioria dos motores de passo é projetada para passos de 1,8 graus e há 200 passos por revolução completa. O drive muda sua posição de passo quando uma tensão de alimentação é aplicada a um determinado enrolamento do estator. O sentido de rotação depende do sentido da corrente na bobina.

O próximo passo é desligar o primeiro enrolamento, a energia é fornecida ao segundo e assim por diante, como resultado, após cada enrolamento ser trabalhado, o rotor fará uma rotação completa. Mas esta é uma descrição grosseira, na verdade os algoritmos são um pouco mais complicados e isso será discutido mais tarde.

Algoritmos de controle de motor de passo

O controle do motor de passo pode ser implementado de acordo com um dos quatro algoritmos básicos: comutação de fase variável, controle de sobreposição de fase, controle de meio passo ou controle de micropasso.

No primeiro caso, em qualquer instante de tempo, apenas uma das fases recebe energia e os pontos de equilíbrio do rotor do motor em cada etapa coincidem com os principais pontos de equilíbrio - os pólos são claramente definidos.

O controle de sobreposição de fase permite que o rotor avance para as posições entre os pólos do estator, o que aumenta o torque em 40% em comparação com o controle de sobreposição sem fase. O ângulo de inclinação é mantido, mas a posição de bloqueio é deslocada — está localizada entre as cristas dos pólos do estator. Esses dois primeiros algoritmos são usados ​​em equipamentos elétricos onde não é necessária uma precisão muito alta.

O controle de meio passo é uma combinação dos dois primeiros algoritmos: uma fase (enrolamento) ou duas são alimentadas por um passo. O tamanho do passo é reduzido pela metade, a precisão do posicionamento é maior e a probabilidade de ressonância mecânica no motor é reduzida.

E, finalmente, o modo de nível micro.Aqui, a corrente nas fases muda de magnitude para que a posição da fixação do rotor por etapa caia no ponto entre os pólos e, dependendo da proporção das correntes nas fases conectadas simultaneamente, várias dessas etapas podem ser obtidas. Ao ajustar a relação das correntes, ao ajustar o número de relações de trabalho, são obtidos micropassos - o posicionamento mais preciso do rotor.

Veja mais detalhes com esquemas aqui: Controle de motor de passo

Motorista de passo

Para colocar em prática o algoritmo escolhido, implemente um driver de motor de passo… O driver contém uma fonte de alimentação e uma seção controladora.

A parte de energia do driver é amplificador de potência de estado sólido, cuja tarefa é converter os pulsos de corrente aplicados às fases em movimentos do rotor: um pulso - um passo exato ou micrograu.

Direção e magnitude da corrente - a direção e o tamanho do passo. Ou seja, a tarefa da unidade de energia é fornecer uma corrente de certa magnitude e direção ao enrolamento do estator correspondente, manter essa corrente por algum tempo e também para ligar e desligar rapidamente as correntes, de modo que as características de velocidade e potência do dispositivo correspondam à tarefa em questão.

Quanto mais perfeita a parte de potência do mecanismo de acionamento, maior torque pode ser obtido no eixo. Em geral, a tendência de progresso no aprimoramento dos motores de passo e seus acionadores é obter torque operacional significativo de motores de pequenas dimensões, alta precisão e, ao mesmo tempo, manter alta eficiência.

controlador de motor de passo

O controlador do motor de passo é uma parte inteligente do sistema, que geralmente é feito com base em um microcontrolador reprogramável. O controlador é responsável por a que horas, para qual bobina, por quanto tempo e quanta corrente será fornecida. O controlador controla a operação da unidade de energia do motorista.

Os controladores avançados são conectados a um computador e podem ser ajustados em tempo real usando um computador. A capacidade de reprogramar repetidamente o microcontrolador libera o usuário da necessidade de comprar um novo controlador toda vez que a tarefa é ajustada - basta reconfigurar o existente, essa é a flexibilidade, o controlador pode ser facilmente reorientado programaticamente para executar novas funções .

Há uma ampla gama de controladores de motores de passo no mercado hoje de vários fabricantes que apresentam recursos expansíveis. Os controladores programáveis ​​implicam a gravação de programas e alguns incluem blocos lógicos programáveis, com os quais é possível configurar de forma flexível o algoritmo para controlar o motor de passo para um determinado processo tecnológico.

Recursos do controlador

O controle do motor de passo com um controlador permite alta precisão de até 20.000 micropassos por revolução. Além disso, o gerenciamento pode ser feito diretamente de um computador e por meio de um programa inserido no dispositivo ou por meio de um programa de um cartão de memória. Se os parâmetros mudarem durante a execução da tarefa, o computador pode interrogar os sensores, monitorar a alteração dos parâmetros e alterar rapidamente o modo de operação do motor de passo.

Existem blocos de controle de motor de passo disponíveis comercialmente que são conectados a: fonte de corrente, botões de controle, fonte de relógio, potenciômetro de passo, etc. Esses blocos permitem integrar rapidamente um motor de passo em equipamentos para executar tarefas cíclicas repetitivas com controle manual ou automático ... A capacidade de sincronizar com dispositivos externos e suporte para ligar, desligar e controlar automaticamente é uma vantagem indiscutível da unidade de controle do motor de passo.

O dispositivo pode ser controlado diretamente de um computador se, por exemplo, você quiser executar um programa para máquina CNC, ou no modo manual sem controle externo adicional, ou seja, de forma autônoma, quando o sentido de rotação do eixo do motor de passo é definido pelo sensor de ré e a velocidade é controlada por um potenciômetro. O dispositivo de controle é selecionado de acordo com os parâmetros do motor de passo a ser usado.

Dependendo da natureza do objetivo, o método de controle do motor de passo é selecionado. Se você precisar configurar um controle de acionamento elétrico simples de baixa potência, onde um pulso é aplicado a um enrolamento do estator a cada vez: para uma revolução completa, digamos 48 etapas, e o rotor se moverá 7,5 graus a cada etapa. O modo de pulso único é bom neste caso.

Para obter um torque mais alto, um pulso duplo é usado - ele é alimentado a duas bobinas adjacentes ao mesmo tempo por pulso. E se 48 etapas forem necessárias para uma revolução completa, então novamente 48 desses pulsos duplos serão necessários, cada um resultará em um passo de 7,5 graus, mas com 40% mais torque do que no modo de pulso único.Ao combinar os dois métodos, você pode obter 96 pulsos dividindo os passos — você obtém 3,75 graus por passo — este é um modo de controle combinado (meio passo).