נהג מנוע צעד - מכשיר, סוגים ויכולות

מנועי צעד משמשים כיום ביישומים תעשייתיים רבים. מנועים מסוג זה נבדלים על ידי העובדה שהם מאפשרים להשיג דיוק גבוה של מיקום גוף העבודה, בהשוואה לסוגים אחרים של מנועים. ברור שנדרשת בקרה אוטומטית מדויקת כדי שמנוע הצעד יפעל. לצורך כך הם משמשים כבקרי מנוע צעד, המבטיחים פעולה רציפה ומדויקת של כוננים חשמליים למטרות שונות.

בקירוב, ניתן לתאר את עקרון הפעולה של מנוע צעדים כדלקמן. כל סיבוב מלא של הרוטור של מנוע צעד מורכב ממספר שלבים. רוב מנועי הצעד מיועדים לצעדים של 1.8 מעלות ויש 200 צעדים לכל סיבוב מלא. הכונן משנה את מיקום הצעד שלו כאשר מתח אספקה ​​מופעל על פיתול סטטור מסוים. כיוון הסיבוב תלוי בכיוון הזרם בסליל.

השלב הבא הוא לכבות את הפיתול הראשון, הכוח מסופק לשני וכן הלאה, כתוצאה מכך, לאחר כל פיתול, הרוטור יבצע סיבוב מלא. אבל זה תיאור גס, למעשה האלגוריתמים קצת יותר מסובכים ועל זה נדון בהמשך.

אלגוריתמים לבקרת מנוע צעד

ניתן ליישם בקרת מנוע צעד לפי אחד מארבעה אלגוריתמים בסיסיים: מיתוג פאזה משתנה, בקרת חפיפת פאזה, בקרת חצי צעד או בקרת מיקרו-שלבים.

במקרה הראשון, בכל רגע של זמן רק אחד מהשלבים מקבל כוח, ונקודות שיווי המשקל של רוטור המנוע בכל שלב חופפות לנקודות שיווי המשקל המרכזיות - הקטבים מוגדרים בבירור.

בקרת חפיפת פאזות מאפשרת לרוטור לצעוד למיקומים בין עמודי הסטטור, מה שמגדיל את המומנט ב-40% בהשוואה לבקרת חפיפה ללא פאזות. זווית הנטייה נשמרת, אך מיקום הנעילה מוסט - הוא ממוקם בין פסגות עמודי הסטטור. שני האלגוריתמים הראשונים הללו משמשים בציוד חשמלי שבו לא נדרש דיוק גבוה מאוד.

שליטה בחצי צעד היא שילוב של שני האלגוריתמים הראשונים: שלב אחד (מתפתל) או שניים מופעלים על ידי שלב. גודל הצעד מצטמצם בחצי, דיוק המיקום גבוה יותר וההסתברות לתהודה מכנית במנוע מופחתת.

ולבסוף, מצב רמת המיקרו.כאן, הזרם בפאזות משתנה בגודלו כך שמיקום קיבוע הרוטור לכל צעד נופל על הנקודה שבין הקטבים, ובהתאם ליחס הזרמים בשלבים המחוברים בו זמנית, ניתן לקבל מספר שלבים כאלה. על ידי התאמת יחס הזרמים, על ידי התאמת מספר יחסי העבודה, מתקבלים מיקרו-צעדים - המיקום המדויק ביותר של הרוטור.

ראה פרטים נוספים עם שרטוטים כאן: בקרת מנוע צעד

נהג מנוע צעד

כדי ליישם את האלגוריתם הנבחר, יישם דרייבר של מנוע צעד... הדרייבר מכיל ספק כוח וחלק בקר.

החלק הכוח של הנהג הוא מגבר כוח מצב מוצק, שתפקידו להמיר את הפולסים של הזרם המופעל על השלבים לתנועות של הרוטור: פעימה אחת - צעד אחד מדויק או מיקרומעלה.

כיוון וגודל הזרם - הכיוון והגודל של המדרגה. כלומר, המשימה של יחידת הכוח היא לספק זרם בגודל ובכיוון מסוימים לפתלת הסטטור המקבילה, להחזיק זרם זה למשך זמן מה, ו גם כדי להפעיל ולכבות במהירות זרמים, כך שמאפייני המהירות והכוח של המכשיר תואמים את המשימה שעל הפרק.

ככל שחלק הכוח של מנגנון ההנעה מושלם יותר, כך ניתן להשיג מומנט גדול יותר על הציר. ככלל, מגמת ההתקדמות בשיפור מנועי הצעד והנהגים שלהם היא השגת מומנט הפעלה משמעותי ממנועים בעלי ממדים קטנים, דיוק גבוה, ובמקביל לשמור על יעילות גבוהה.

בקר מנוע צעד

בקר מנוע הצעד הוא חלק אינטליגנטי של המערכת, אשר נעשה בדרך כלל על בסיס מיקרו-בקר שניתן לתכנות מחדש. הבקר אחראי באיזו שעה, לאיזה סליל, לכמה זמן וכמה זרם יסופק. הבקר שולט על פעולת יחידת הכוח של הנהג.

בקרים מתקדמים מחוברים למחשב וניתנים להתאמה בזמן אמת באמצעות מחשב. היכולת לתכנת שוב ושוב את המיקרו-בקר משחררת את המשתמש מהצורך לקנות בקר חדש בכל פעם שהמשימה מותאמת - מספיק להגדיר מחדש את הקיים, זו הגמישות, ניתן לכוון את הבקר בקלות מחדש באופן תכנותי לביצוע פונקציות חדשות .

קיים היום בשוק מגוון רחב של בקרי מנוע צעד מיצרנים שונים הכוללים תכונות הניתנות להרחבה. בקרים ניתנים לתכנות מרמזים על הקלטת תוכניות, וחלקם כוללים בלוקים לוגיים ניתנים לתכנות, בעזרתם ניתן להגדיר באופן גמיש את האלגוריתם לשליטה במנוע הצעד עבור תהליך טכנולוגי מסוים.

יכולות בקר

בקרת מנוע צעד עם בקר מאפשרת דיוק גבוה עד 20,000 מיקרו צעדים לכל סיבוב. בנוסף, הניהול יכול להתבצע הן ישירות מהמחשב והן עקב תוכנית שנתפרה במכשיר או באמצעות תוכנית מכרטיס זיכרון. אם הפרמטרים משתנים במהלך ביצוע המשימה, המחשב יכול לחקור את החיישנים, לנטר את הפרמטרים המשתנים ולשנות במהירות את מצב הפעולה של מנוע הצעד.

ישנם בלוקים זמינים מסחרית של מנוע צעד המחוברים ל: מקור זרם, לחצני בקרה, מקור שעון, פוטנציומטר צעדים וכו'. בלוקים כאלה מאפשרים לך לשלב במהירות מנוע צעד בציוד לביצוע משימות מחזוריות חוזרות ונשנות עם שליטה ידנית או אוטומטית ... היכולת לסנכרן עם מכשירים חיצוניים ותמיכה בהפעלה, כיבוי ובקרה אוטומטית היא יתרון שאין עוררין על יחידת הבקרה של מנוע צעד.

ניתן לשלוט במכשיר ישירות מהמחשב אם, למשל, רוצים להפעיל תוכנית עבור מכונת CNC, או במצב ידני ללא שליטה חיצונית נוספת, כלומר אוטונומית, כאשר כיוון הסיבוב של ציר מנוע הצעד נקבע על ידי חיישן היפוך, והמהירות נשלטת על ידי פוטנציומטר. מכשיר הבקרה נבחר על פי הפרמטרים של מנוע הצעד שיש להשתמש בו.

בהתאם לאופי המטרה, נבחרת שיטת השליטה במנוע צעד. אם אתה צריך להגדיר בקרת הנעה חשמלית פשוטה עם הספק נמוך שבו דופק אחד מופעל על פיתול סטאטור אחד בכל פעם: עבור מהפכה מלאה, נניח 48 צעדים, והרוטור יזוז 7.5 מעלות עם כל צעד. מצב דופק בודד הוא בסדר במקרה זה.

כדי להשיג מומנט גבוה יותר, משתמשים בפולסים כפולים - הוא מוזן לשני סלילים סמוכים בו זמנית לכל פולס.ואם יש צורך ב-48 צעדים לסיבוב מלא, אז שוב יש צורך ב-48 פולסים כפולים כאלה, כל אחד מהם יביא צעד של 7 .5 מעלות, אבל עם מומנט של 40% יותר מאשר במצב דופק בודד.על ידי שילוב של שתי השיטות אתה יכול לקבל 96 פולסים על ידי חלוקת השלבים - אתה מקבל 3.75 מעלות לכל צעד - זהו מצב בקרה משולב (חצי צעד).