Контроллер управления шаговым двигателем

Что такое шаговый двигатель, и зачем он нужен?

Шаговый двигатель – это электромеханичское устройство, которое преобразует электрические импульсы в дискретные механические перемещения. Так, пожалуй, можно дать строгое определение. Наверное, каждый видел, как выглядит шаговый двигатель внешне: он практически ничем не отличается от двигателей других типов. Чаще всего это круглый корпус, вал, несколько выводов (рис. 1).

Рис. 1. Внешний вид шаговых двигателей семейства ДШИ-200.

Однако шаговые двигатели обладают некоторыми уникальными свойствами, что делает порой их исключительно удобными для применения или даже незаменимыми.

Чем же хорош шаговый двигатель?

• 
  угол поворота ротора определяется числом импульсов, которые поданы на двигатель




• 
  двигатель обеспечивает полный момент в режиме остановки (если обмотки запитаны)




• 
  прецизионное позиционирование и повторяемость. Хорошие шаговые двигатели имеют точность 3-5% от величины шага. Эта ошибка не накапливается от шага к шагу




• 
  возможность быстрого старта/остановки/реверсирования




• 
  высокая надежность, связанная с отсутствием щеток, срок службы шагового двигателя фактически определяется сроком службы подшипников




• 
  однозначная зависимость положения от входных импульсов обеспечивает позиционирование без обратной связи




• 
  возможность получения очень низких скоростей вращения для нагрузки, присоединенной непосредственно к валу двигателя без промежуточного редуктора




• 
  может быть перекрыт довольно большой диапазон скоростей, скорость пропорциональна частоте входных импульсов

Но не все так хорошо. ..

• 
  шаговым двигателем присуще явление резонанса




• 
  возможна потеря контроля положения ввиду работы без обратной связи




• 
  потребление энергии не уменьшается даже без нагрузки




• 
  затруднена работа на высоких скоростях




• 
  невысокая удельная мощность




• 
  относительно сложная схема управления

Что выбрать?

Шаговые двигатели относятся к классу бесколлекторных двигателей постоянного тока. Как и любые бесколлекторные двигатели, они имеют высокую надежность и большой срок службы, что позволяет использовать их в критичных, например, индустриальных применениях. По сравнению с обычными двигателями постоянного тока, шаговые двигатели требуют значительно более сложных схем управления, которые должны выполнять все коммутации обмоток при работе двигателя. Кроме того, сам шаговый двигатель – дорогостоящее устройство, поэтому там, где точное позиционирование не требуется, обычные коллекторные двигатели имеют заметное преимущество. Справедливости ради следует отметить, что в последнее время для управления коллекторными двигателями все чаще применяют контроллеры, которые по сложности практически не уступают контроллерам шаговых двигателей.

Одним из главных преимуществ шаговых двигателей является возможность осуществлять точное позиционирование и регулировку скорости без датчика обратной связи. Это очень важно, так как такие датчики могут стоить намного больше самого двигателя. Однако это подходит только для систем, которые работают при малом ускорении и с относительно постоянной нагрузкой. В то же время системы с обратной связью способны работать с большими ускорениями и даже при переменном характере нагрузки. Если нагрузка шагового двигателя превысит его момент, то информация о положении ротора теряется и система требует базирования с помощью, например, концевого выключателя или другого датчика. Системы с обратной связью не имеют подобного недостатка.

При проектировании конкретных систем приходится делать выбор между сервомотором и шаговым двигателем. Когда требуется прецизионное позиционирование и точное управление скоростью, а требуемый момент и скорость не выходят за допустимые пределы, то шаговый двигатель является наиболее экономичным решением. Как и для обычных двигателей, для повышения момента может быть использован понижающий редуктор. Однако для шаговых двигателей редуктор не всегда подходит. В отличие от коллекторных двигателей, у котрых момент растет с увеличением скорости, шаговый двигатель имеет больший момент на низких скоростях. К тому же, шаговые двигатели имеют гораздо меньшую максимальную скорость по сравнению с коллекторными двигателями, что ограничивает максимальное передаточное число и, соответственно, увеличение момента с помощью редуктора. Готовые шаговые двигатели с редукторами хотя и существуют, однако являются экзотикой. Еще одним фактом, ограничивающим применение редуктора, является присущий ему люфт.

Возможность получения низкой частоты вращения часто является причиной того, что разработчики, будучи не в состоянии спроектировать редуктор, применяют шаговые двигатели неоправданно часто. В то же время коллекторный двигатель имеет более высокую удельную мощность, низкую стоимость, простую схему управления, и вместе с одноступенчатым червячным редуктором он способен обеспечить тот же диапазон скоростей, что и шаговый двигатель. К тому же, при этом обеспечивается значительно больший момент. Приводы на основе коллекторных двигателей очень часто применяются в технике военного назначения, а это косвенно говорит о хороших параметрах и высокой надежности таких приводов. Да и в современной бытовой технике, автомобилях, промышленном оборудовании коллекторные двигатели распространены достаточно сильно. Тем не менее, для шаговых двигателей имеется своя, хотя и довольно узкая, сфера применения, где они незаменимы.

Виды шаговых двигателей

Существуют три основных типа шаговых двигателей:

• 
  двигатели с переменным магнитным сопротивлением




• 
  двигатели с постоянными магнитами




• 
  гибридные двигатели

Определить тип двигателя можно даже на ощупь: при вращении вала обесточенного двигателя с постоянными магнитами (или гибридного) чувствуется переменное сопротивление вращению, двигатель вращается как бы щелчками. В то же время вал обесточенного двигателя с переменным магнитным сопротивлением вращается свободно. Гибридные двигатели являются дальнейшим усовершенствованием двигателей с постоянными магнитами и по способу управления ничем от них не отличаются. Определить тип двигателя можно также по конфигурации обмоток. Двигатели с переменным магнитным сопротивлением обычно имеют три (реже четыре) обмотки с одним общим выводом. Двигатели с постоянными магнитами чаще всего имеют две независимые обмотки. Эти обмотки могут иметь отводы от середины. Иногда двигатели с постоянными магнитами имеют 4 раздельных обмотки.

В шаговом двигателе вращающий момент создается магнитными потоками статора и ротора, которые соответствующим образом ориентированы друг относительно друга. Статор изготовлен из материала с высокой магнитной проницаемостью и имеет несколько полюсов. Полюс можно определить как некоторую область намагниченного тела, где магнитное поле сконцентрировано. Полюса имеют как статор, так и ротор. Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы собраны из отдельных пластин, подобно сердечнику трансформатора. Вращающий момент пропорционален величине магнитного поля, которая пропорциональна току в обмотке и количеству витков. Таким образом, момент зависит от параметров обмоток. Если хотя бы одна обмотка шагового двигателя запитана, ротор принимает определенное положение. Он будет находится в этом положении до тех пор, пока внешний приложенный момент не превысит некоторого значения, называемого моментом удержания. После этого ротор повернется и будет стараться принять одно из следующих положений равновесия.

Двигатели с переменным магнитным сопротивлением

Шаговые двигатели с переменным магнитным сопротивлением имеют несколько полюсов на статоре и ротор зубчатой формы из магнитомягкого материала (рис. 2). Намагниченность ротора отсутствует. Для простоты на рисунке ротор имеет 4 зубца, а статор имеет 6 полюсов. Двигатель имеет 3 независимые обмотки, каждая из которых намотана на двух противоположных полюсах статора. Такой двигатель имет шаг 30 град.

Рис. 2.  Двигатель с переменным магнитным сопротивлением.

При включени тока в одной из катушек, ротор стремится занять положение, когда магнитный поток замкнут, т.е. зубцы ротора будут находиться напротив тех полюсов, на которых находится запитанная обмотка. Если затем выключить эту обмотку и включить следующую, то ротор поменяет положение, снова замкнув своими зубцами магнитный поток. Таким образом, чтобы осуществить непрерывное вращение, нужно включать фазы попеременно. Двигатель не чувствителен к направлению тока в обмотках. Реальный двигатель может иметь большее количество полюсов статора и большее количество зубцов ротора, что соответствует большему количеству шагов на оборот. Иногда поверхность каждого полюса статора выполняют зубчатой, что вместе с соответствующими зубцами ротора обеспечивает очень маленькое значения угла шага, порядка нескольких градусов. Двигатели с переменным магнитным сопротивлением довольно редко используют в индустриальных применениях.

Двигатели с постоянными магнитами

Двигатели с постоянными магнитами состоят из статора, который имеет обмотки, и ротора, содержащего постоянные магниты (рис. 3). Чередующиеся полюса ротора имеют прямолинейную форму и расположены параллельно оси двигателя. Благодаря намагниченности ротора в таких двигателях обеспечивается больший магнитный поток и, как следствие, больший момент, чем у двигателей с переменным магнитным сопротивлением.

Рис. 3.  Двигатель с постоянными магнитами.

Показанный на рисунке двигатель имеет 3 пары полюсов ротора и 2 пары полюсов статора. Двигатель имеет 2 независимые обмотки, каждая из которых намотана на двух противоположных полюсах статора. Такой двигатель, как и рассмотренный ранее двигатель с переменным магнитным сопротивлением, имеет величину шага 30 град. При включени тока в одной из катушек, ротор стремится занять такое положение, когда разноименные полюса ротора и статора находятся друг напротив друга. Для осуществления непрерывного вращения нужно включать фазы попеременно. На практике двигатели с постоянными магнитами обычно имеют 48 – 24 шага на оборот (угол шага 7.5 – 15 град).

Разрез реального шагового двигателя с постоянными магнитами показан на рис. 4.

Рис. 4.  Разрез шагового двигателя с постоянными магнитами.

Для удешевления конструкции двигателя магнитопровод статора выполнен в виде штампованного стакана. Внутри находятся полюсные наконечники в виде ламелей. Обмотки фаз размещены на двух разных магнитопроводах, которые установлены друг на друге. Ротор представляет собой цилиндрический многополюсный постоянный магнит.

Двигатели с постоянными магнитами подвержены влиянию обратной ЭДС со стороны ротора, котрая ограничивает максимальную скорость. Для работы на высоких скоростях используются двигатели с переменным магнитным сопротивлением.

Гибридные двигатели

Гибридные двигатели являются более дорогими, чем двигатели с постоянными магнитами, зато они обеспечивают меньшую величину шага, больший момент и большую скорость. Типичное число шагов на оборот для гибридных двигателей составляет от 100 до 400 (угол шага 3.6 – 0.9 град.). Гибридные двигатели сочетают в себе лучшие черты двигателей с переменным магнитным сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами. Ротор гибридного двигателя имеет зубцы, расположенные в осевом направлении (рис. 5).

Рис. 5.  Гибридный двигатель.

Ротор разделен на две части, между которыми расположен цилиндрический постоянным магнит. Таким образом, зубцы верхней половинки ротора являются северными полюсами, а зубцы нижней половинки – южными. Кроме того, верхняя и нижняя половинки ротора повернуты друг относительно друга на половину угла шага зубцов. Число пар полюсов ротора равно количеству зубцов на одной из его половинок. Зубчатые полюсные наконечники ротора, как и статор, набраны из отдельных пластин для уменьшения потерь на вихревые токи. Статор гибридного двигателя также имеет зубцы, обеспечивая большое количество эквивалентных полюсов, в отличие от основных полюсов, на которых расположены обмотки. Обычно используются 4 основных полюса для 3.6 град. двигателей и 8 основных полюсов для 1.8- и 0.9 град. двигателей. Зубцы ротора обеспечивают меньшее сопротивление магнитной цепи в определенных положениях ротора, что улучшает статический и динамический момент. Это обеспечивается соответствующим расположением зубцов, когда часть зубцов ротора находится строго напротив зубцов статора, а часть между ними. Зависимость между числом полюсов ротора, числом эквивалентных полюсов статора и числом фаз определяет угол шага S двигателя:

S = 360/(Nph*Ph) = 360/N,

где Nph – чило эквивалентных полюсов на фазу = число полюсов ротора,


Ph – число фаз,


N — полное количество полюсов для всех фаз вместе.

Ротор показанного на рисунке двигателя имеет 100 полюсов (50 пар), двигатель имеет 2 фазы, поэтому полное количество полюсов – 200, а шаг, соответственно, 1. 8 град.

Продольное сечение гибридного шагового двигателя показано на рис. 6. Стрелками показано направление магнитного потока постоянного магнита ротора. Часть потока (на рисунке показана черной линией) проходит через полюсные наконечники ротора, воздушные зазоры и полюсный наконечник статора. Эта часть не участвует в создании момента.

Рис. 6.  Продольный разрез гибридного шагового двигателя.

Как видно на рисунке, воздушные зазоры у верхнего и нижнего полюсного наконечника ротора разные. Это достигается благодаря повороту полюсных наконечников на половину шага зубъев. Поэтому существует другая магнитная цепь, которая содержит минимальные воздушные зазоры и, как следствие, обладает минимальным магнитным сопротивлением. По этой цепи замыкается другая часть потока (на рисунке показана штриховой белой линией), которая и создает момент. Часть цепи лежит в плоскости, перпендикулярной рисунку, поэтому не показана. В этой же плоскости создают магнитный поток катушки статора. В гибридном двигателе этот поток частично замыкается полюсными наконечниками ротора, и постоянный магнит его «видит» слабо. Поэтому в отличие от двигателей постоянного тока, магнит гибридного двигателя невозможно размагнитить ни при какой величине тока обмоток.

Величина зазора между зубцами ротора и статора очень небольшая – типично 0.1 мм. Это требует высокой точности при сборке, поэтому шаговый двигатель не стоит разбирать ради удовлетворения любопытства, иначе на этом его срок службы может закончиться.


Чтобы магнитный поток не замыкался через вал, который проходит внутри магнита, его изготавливают из немагнитных марок стали. Они обычно обладают повышенной хрупкостью, поэтому с валом, особенно малого диаметра, следует обращаться с осторожностью.

Для получения больших моментов необходимо увеличивать как поле, создаваемое статором, так и поле постоянного магнита. При этом требуется больший диаметр ротора, что ухудшает отношение крутящего момента к моменту инерции. Поэтому мощные шаговые двигатели иногда конструктивно выполняют из нескольких секций в виде этажерки. Крутящий момент и момент инерции увеличиваются пропорционально количеству секций, а их отношение не ухудшается.

Существуют и другие конструкции шаговых двигателей. Например, двигатели с дисковым намагниченным ротором. Такие двигатели имеют малый момент инерции ротора, что в ряде случаев важно.

Большинство современных шаговых двигателей являются гибридными. По сути гибридный двигатель является двигателем с постоянными магнитами, но с большим числом полюсов. По способу управления такие двигатели одинаковы, дальше будут рассматриваться только такие двигатели. Чаще всего на практике двигатели имеют 100 или 200 шагов на оборот, соответственно шаг равен 3.6 грд или 1.8 грд. Большинство контроллеров позволяют работать в полушаговом режиме, где этот угол вдвое меньше, а некоторые контроллеры обеспечивают микрошаговый режим.

Биполярные и униполярные шаговые двигатели

В зависимости от конфигурации обмоток двигатели делятся на биполярные и униполярные. Биполярный двигатель имеет одну обмотку в каждой фазе, которая для изменения направления магнитного поля должна переполюсовывается драйвером. Для такого типа двигателя требуется мостовой драйвер, или полумостовой с двухполярным питанием. Всего биполярный двигатель имеет две обмотки и, соответственно, четыре вывода (рис. 7а).

Рис. 7.  Биполярный двигатель (а), униполярный (б) и четырехобмоточный (в).

Униполярный двигатель также имеет одну обмотку в каждой фазе, но от середины обмотки сделан отвод. Это позволяет изменять направление магнитного поля, создаваемого обмоткой, простым переключением половинок обмотки. При этом существенно упрощается схема драйвера. Драйвер должен иметь только 4 простых ключа. Таким образом, в униполярном двигателе используется другой способ изменения направления магнитного поля. Средние выводы обмоток могут быть объединены внутри двигателя, поэтому такой двигатель может иметь 5 или 6 выводов (рис. 7б). Иногда униполярные двигатели имеют раздельные 4 обмотки, по этой причине их ошибочно называют 4-х фазными двигателями. Каждая обмотка имеет отдельные выводы, поэтому всего выводов 8 (рис. 7в). При соответствующем соединении обмоток такой двигатель можно использовать как униполярный или как биполярный. Униполярный двигатель с двумя обмоткими и отводами тоже можно использовать в биполярном режиме, если отводы оставить неподключенными. В любом случае ток обмоток следует выбирать так, чтобы не превысить максимальной рассеиваемой мощности.

Биполярный или униполярный?

Если сравнивать между собой биполярный и униполярный двигатели, то биполярный имеет более высокую удельную мощность. При одних и тех же размерах биполярные двигатели обеспечивают больший момент.

Момент, создаваемый шаговым двигателем, пропорционален величине магнитного поля, создаваемого обмотками статора. Путь для повышения магнитного поля – это увеличение тока или числа витков обмоток. Естественным ограничением при повышении тока обмоток является опасность насыщения железного сердечника. Однако на практике это ограничение действует редко. Гораздо более существенным является ограничение по нагреву двигателя вследствии омических потерь в обмотках. Как раз этот факт и демонстрирует одно из преимуществ биполярных двигателей. В униполярном двигателе в каждый момент времени используется лишь половина обмоток. Другая половина просто занимает место в окне сердечника, что вынуждает делать обмотки проводом меньшего диаметра. В то же время в биполярном двигателе всегда работают все обмотки, т.е. их использование оптимально. В таком двигателе сечение отдельных обмоток вдвое больше, а омическое сопротивление – соответственно вдвое меньше. Это позволяет увеличить ток в корень из двух раз при тех же потерях, что дает выигрыш в моменте примерно 40%. Если же повышенного момента не требуется, униполярный двигатель позволяет уменьшить габариты или просто работать с меньшими потерями. На практике все же часто применяют униполярные двигатели, так как они требуют значительно более простых схем управления обмотками. Это важно, если драйверы выполнены на дискретных компонентах. В настоящее время существуют специализированные микросхемы драйверов для биполярных двигателей, с использованием которых драйвер получается не сложнее, чем для униполярного двигателя. Например, это микросхемы L293E, L298N или L6202 фирмы SGS-Thomson, PBL3770, PBL3774 фирмы Ericsson, NJM3717, NJM3770, NJM3774 фирмы JRC, A3957 фирмы Allegro, LMD18T245 фирмы National Semiconductor.

Диаграммы, диаграммы…

Существует несколько способов управления фазами шагового двигателя.

Первый способ обеспечивается попеременной коммутации фаз, при этом они не перекрываются, в один момент времени включена только одна фаза (рис 8а). Этот способ называют ”one phase on” full step или wave drive mode. Точки равновесия ротора для каждого шага совпадают с «естественными» точками равновесия ротора у незапитанного двигателя. Недостатком этого способа управления является то, что для биполярного двигателя в один и тот же момент времени иcпользуется 50% обмоток, а для униполярного – только 25%. Это означает, что в таком режиме не может быть получен полный момент.

Рис. 8.  Различные способы управления фазами шагового двигателя.

Второй способ — управление фазами с перекрытием: две фазы включены в одно и то же время. Его называют ”two-phase-on” full step или просто full step mode. При этом способе управления ротор фиксируется в промежуточных позициях между полюсами статора (рис. 8б) и обеспечивается примерно на 40% больший момент, чем в случае одной включенной фазы. Этот способ управления обеспечивает такой же угол шага, как и первый способ, но положение точек равновесия ротора смещено на пол-шага.

Третий способ является комбинацией первых двух и называется полушаговым режимом, ”one and two-phase-on” half step или просто half step mode, когда двигатель делает шаг в половину основного. Этот метод управления достаточно распространен, так как двигатель с меньшим шагом стоит дороже и очень заманчиво получить от 100-шагового двигателя 200 шагов на оборот. Каждый второй шаг запитана лишь одна фаза, а в остальных случаях запитаны две (рис. 8в). В результате угловое перемещение ротора составляет половину угла шага для первых двух способов управления. Кроме уменьшения размера шага этот способ управления позволяет частично избавиться от явления резонанса. Полушаговый режим обычно не позволяет получить полный момент, хотя наиболее совершенные драйверы реализуют модифицированный полушаговый режим, в котором двигатель обеспечивает практически полный момент, при этом рассеиваемая мощность не превышает номинальной.

Еще один способ управления называется микрошаговым режимом или micro stepping mode. При этом способе управления ток в фазах нужно менять небольшими шагами, обеспечивая таким образом дробление половинного шага на еще меньшие микрошаги. Когда одновременно включены две фазы, но их токи не равны, то положение равновесия ротора будет лежать не в середине шага, а в другом месте, определяемом соотношением токов фаз. Меняя это соотношение, можно обеспечить некоторое количество микрошагов внутри одного шага. Кроме увеличения разрешающей способности, микрошаговый режим имеет и другие преимущества, которые будут описаны ниже. Вместе с тем, для реализации микрошагового режима требуются значительно более сложные драйверы, позволяющие задавать ток в обмотках с необходимой дискретностью. Полушаговый режим является частным случаем микрошагового режима, но он не требует формирования ступенчатого тока питания катушек, поэтому часто реализуется.

Держи его!

В полношаговом режиме с двумя включенными фазами положения точек равновесия ротора смещены на пол-шага. Нужно отметить, что эти положения ротор принимает при работе двигателя, но положение ротора не может сохраняться неизменным после выключения тока обмоток. Поэтому при включении и выключении питания двигателя ротор будет смещаться на пол-шага. Для того, чтобы он не смещался при остановке, необходимо подавать в обмотки ток удержания. То же справедливо и для полушагового и микрошагового режимов. Следует отметить, что если в выключенном состоянии ротор двигателя поворачивался, то при включении питания возможно смещение ротора и на большую, чем половина шага величину.

Ток удержания может быть меньше номинального, так как от двигателя с неподвижным ротором обычно не требуется большого момента. Однако есть применения, когда в остановленном состоянии двигатель должен обеспечивать полный момент, что для шагового двигателя возможно. Это свойство шагового двигателя позволяет в таких ситуациях обходиться без механических тормозных систем. Поскольку современные драйверы позволяют регулировать ток питания обмоток двигателя, задание необходимого тока удержания обычно не представляет проблем. Задача обычно заключается просто в соответствующей программной поддержке для управляющего микроконтроллера.

Микрошаговый режим

Микрошаговый режим обеспечивается путем получения поля статора, вращающегося более плавно, чем в полно- или полушаговом режимах. В результате обеспечиваются меньшие вибрации и практически бесшумная работа вплоть до нулевой частоты. К тому же меньший угол шага способен обеспечить более точное позиционирование. Существует много различных микрошаговых режимов, с величиной шага от 1/3 полного шага до 1/32 и даже меньше. Шаговый двигатель является синхронным электродвигателем. Это значит, что положение равновесия неподвижного ротора совпадает с направлением магнитного поля статора. При повороте поля статора ротор тоже поворачивается, стремясь занять новое положение равновесия.

Рис. 12. Зависимость момента от угла поворота ротора в случае разных значений тока фаз.

Чтобы получить нужное направление магнитного поля, необходимо выбрать не только правильное направление токов в катушках, но и правильное соотношение этих токов.

Если одновременно запитаны две обмотки двигателя, но токи в этих обмотках не равны (рис. 12), то результирующий момент будет

Th = ( a² + b² )^{0. 5},

а точка равновесия ротора сместится в точку

x = ( S / (pi/2) ) arctan( b / a ),

где a и b – момент, создаваемый первой и второй фазой соответственно,


Th – результирующий момент удержания,


x – положение равновесия ротора в радианах,


S – угол шага в радианах.

Смещение точки равновесия ротора говорит о том, что ротор можно зафиксировать в любой произвольной позиции. Для этого нужно лишь правильно установить отношение токов в фазах. Именно этот факт используется при реализации микрошагового режима.


Ещё раз нужно отметить, что приведенные выше формулы верны только в том случае, если зависимость момента от угла поворота ротора синусоидальная и если ни одна часть магнитной цепи двигателя не насыщается.

В пределе, шаговый двигатель может работать как синхронный электродвигатель в режиме непрерывного вращения. Для этого токи его фаз должны быть синусоидальными, сдвинутыми друг относительно друга на 90 град.

Результатом использования микрошагового режима является намного более плавное вращение ротора на низких частотах. На частотах в 2 – 3 раза выше собственной резонансной частоты ротора и нагрузки, микрошаговый режим дает незначительные преимущества по сравнению с полу- или полношаговым режимами. Причиной этого является фильтрующее действие инерции ротора и нагрузки. Система с шаговым двигателем работает подобно фильтру нижних частот. В микрошаговом режиме можно осуществлять только разгон и торможение, а основное время работать в полношаговом режиме. К тому же, для достижения высоких скоростей в микрошаговом режиме требуется очень высокая частота повторения микрошагов, которую не всегда может обеспечить управляющий микроконтроллер. Для предотвращения переходных процессов и потери шагов, переключения режимов работы двигателя (из микрошагового режима в полношаговый и т.п.) необходимо производить в те моменты, когда ротор находится в положении, соответствующем одной включенной фазе. Некоторые микросхемы драйверов микрошагового режима имеют специальный сигнал, который информирует о таком положении ротора. Например, это драйвер A3955 фирмы Allegro.

Во многих приложениях, где требуются малые относительные перемещения и высокая разрешающая способность, микрошаговый режим способен заменить механический редуктор. Часто простота системы является решающим фактором, даже если при этом придется применить двигатель больших габаритов. Несмотря на то, что драйвер, обеспечивающий микрошаговый режим, намного сложнее обычного драйвера, всё равно система может оказаться более простой и дешевой, чем шаговый двигатель, плюс редуктор. Современные микроконтроллеры иногда имеют встроенные ЦАПы, которые можно использовать для реализации микрошагового режима взамен специальных контроллеров. Это позволяет сделать практически одинаковой стоимость оборудования для полношагового и микрошагового режимов.

Иногда микрошаговый режим используется для увеличения точности величины шага сверх заявленной производителем двигателя. При этом используется номинальное число шагов. Для повышения точности используется коррекция положения ротора в точках равн

Конструкция некоторых двигателей оптимизирована для наилучшей точности в полношаговом режиме и максимального момента удержания. Специальная форма зубцов ротора и статора спроектирована так, чтобы в положении равновесия для полношагового режима магнитный поток сильно возростал. Это приводит к ухудшению точности в микрошаговом режиме. Лучшие результаты позволяют получить двигатели, у которых момент удержания в обесточенном состоянии меньше.

Отклонения можно разделить на два вида: отклонения величины магнитного поля, которые приводят к отклонениям момента удержания в микрошаговом режиме и отклонения направления магнитного поля, которые приводят к отклонениям положения равновесия. Отклонения момента удержания в микрошаговом режиме обычно составляют 10 – 30% от максимального момента. Нужно сказать, что и в полношаговом режиме момент удержания может колебаться на 10 – 20 % вследствие искажений геометрии ротора и статора.

Если измерить положения равновесия ротора при вращении двигателя по и против часовой стрелки, то получатся несколько разные результаты. Этот гистерезис связан в первую очередь с магнитным гистерезисом материала сердечника, хотя свой вклад вносит и трение. Магнитный гистерезис приводит к тому, что магнитный поток зависит не только от тока обмоток, но и от предыдущего его значения. Погрешность, создаваемая гистерезисом может быть равна нескольким микрошагам. Поэтому в высокоточных приложениях при движении в одном из направлений нужно проходить за желаемую позицию, а затем возвращаться назад, чтобы подход к нужной позиции всегда осуществлялся в одном направлении.

Вполне естественно, что любое желаемое увеличение разрешающей способности наталкивается на какие-то физические ограничения. Не стоит думать, что точность позиционирования для 7.2 град. двигателя в микрошаговом режиме не уступает точности 1.8 град. двигателя.

Препятствием являются следующие физические ограничения:

• нарастание момента в зависимости от угла поворота у 7. 2 градусного двигателя в четыре раза более пологое, чем у настоящего 1.8-градусного двигателя. Вследствие действия момента трения или момента инерции нагрузки точность позиционирования уже будет хуже




• как будет показано ниже, если в системе есть трение, то вследствие появления мертвых зон точность позиционирования будет ограничена




• большинство коммерческих двигателей не обладают прецизионной конструкцией и зависимость между моментом и углом поворота ротора не является в точности синусоидальной. Вследствие этого зависимость между фазой синусоидального тока питания и углом поворота вала будет нелинейной. В результате ротор двигателя будет точно проходить положения каждого шага и полушага, а между этими положениями будут наблюдаться довольно значительные отклонения

Эти проблемы наиболее ярко выражены для двигателей с большим количеством полюсов. Существуют однако двигатели, ещё на этапе разработки оптимизированные для работы в микрошаговом режиме. Полюса ротора и статора таких двигателей менее выражены благодаря скошенной форме зубцов.

Еще один источник погрешностей позиционирования – это ошибка квантования ЦАП, с помощью которого формируются токи фаз. Дело в том, что ток должен формироваться по синусоидальному закону, поэтому для минимизации погрешности линейный ЦАП должен иметь повышенную разрядность. Существуют специализированные драйверы со встроенным нелинейным ЦАПом, который позволяет сразу получать осчеты функции sin. Примером может служить драйвер A3955 фирмы Allegro, который имеет встроенный 3-х разрядный ЦАП, который обеспечивает следующие значения тока фаз: 100%, 92.4%, 83.1%, 70.7%, 55.5%, 38.2%, 19.5%, 0%. Это позволяет работать в микрошаговом режиме с величиной шага 1/8, при этом погрешность установки тока фаз не превышает 2%. Кроме того, этот драйвер имеет возможность управлять скоростью спада тока обмоток двигателя во время работы, что позволяет произвести «тонкую подстройку» драйвера под конкретный двигатель для получения наименьшей погрешности позиционирования.

Даже если ЦАП точно сформировал синусоидальное опорное напряжение, его нужно усилить и превратить в синусоидальный ток обмоток. Многие драйверы имеют значительную нелинейность вблизи нулевого значения тока, что вызывает значительные искажения формы и, как следствие, значительные ошибки позиционирования. Если используются высококачественные драйверы, например PBM3960 и PBL3771 фирмы Ericsson, погрешность, связанная с драйвером исчезающе мала по сравнению с погрешностью двигателя.

Иногда контроллеры шаговых двигателей позволяют корректировать форму выходного сигнала путем добавления или вычитания из синуса его третьей гармоники. Однако такая подстройка должна производится индивидуально под конкретный двигатель, характеристики которого должны быть перед этим измерены.

Из-за этих ограничений микрошаговый режим используется в основном для обеспечения плавного вращения (особенно на очень низких скоростях), для устранения шума и явления резонанса. Микрошаговый режим также способен  уменьшить время установления механической системы, так как в отличие от полношагового режима отсутствуют выбросы и осцилляции. Однако в большинстве случаев для обычных двигателей нельзя гарантировать точного позицианирования в микрошаговом режиме.

Синусоидальный ток фаз может быть обеспечен применением специальных драйверов. Некоторые из них, например A3955, A3957 фирмы Allegro, уже содержат ЦАП и требуют о микроконтроллера только цифровых кодов. Другие же, такие как L6506, L298 фирмы SGS-Thomson, требуют внешних опорных напряжений синусоидальной формы, которые должен формировать микроконтроллер с помощью ЦАПов. Нужно сказать, что слишком большое количество дискретов синуса не приводит к повышению точности позиционирования, так как начинает доминировать ошибка, связанная с неидеальностью геометрии полюсов двигателя. Тем более, в этом случае отсчеты должны следовать с большой частотой, что является проблемой при их программном формировании. При работе на больших скоростях разрешающую способность ЦАПов можно уменьшить. Более того, при очень больших скоростях вообще рекомендуется работать в обычном полношаговом режиме, так как управление гармоническим сигналом теряет преимущества. Происходит это по той причине, что обмотки двигателя представляют собой индуктивность, соответственно любая конкретная схема драйвера с конкретным напряжением питания обеспечивает вполне определенную максимальную скорость нарастания тока. Поэтому при повышении частоты форма тока начинает отклоняться от синусоидальной и на очень больших частотах становится треугольной.

Зависимость момента от скорости, влияние нагрузки

Момент, создаваемый шаговым двигателем, зависит от нескольких факторов:

• скорости




• тока в обмотках




• схемы драйвера

На рис. 14а показана зависимость момента от угла поворота ротора.

Рис. 14. Возникновение мертвых зон в результате действия трения.

У идеального шагового двигателя эта зависимость синусоидальная. Точки S являются положениями равновесия ротора для негруженного двигателя и соответствуют нескольким последовательным шагам. Если к валу двигателя приложить внешний момент, меньший момента удержания, то угловое положение ротора изменится на некоторый угол Ф.

Ф = (N/(2*pi))*sin(Ta/Th),

где Ф – угловое смещение,


N – количество шагов двигателя на оборот,


Ta – внешний приложенный момент,


Th – момент удержания.

Угловое смещение Ф является ошибкой позиционирования нагруженного двигателя. Если к валу двигателя приложить момент, превышающий момент удержания, то под действием этого момента вал провернется. В таком режиме положение ротора является неконтролируемым.


На практике всегда имеется приложенный к двигателю внешний момент, хотя бы потому, что двигателю приходится преодолевать трение. Силы трения могут быть расделены на две категории: статическое трение или трение покоя, для преодоления которого требуется постоянный момент и динамическое трение или вязкое трение, которое зависит от скорости. Рассмотрим статическое трение. Предположим, что для его преодоления требуется момент в половину от пикового. На рис. 14а штриховыми линиями показан момент трения. Таким образом, для вращения ротора остается только момент, лежащий на графике за пределами штриховых линий. Отсюда следуют два вывода: трение снижает момент на валу двигателя и появляются мертвые зоны вокруг каждого положения равновесия ротора (рис. 14б):

d = 2 ( S / (pi/2) ) arcsin(T f /T h) = ( S / (pi/4) ) arcsin(T f / Th),

где d – ширина мертвой зоны в радианах,


S – угол шага в радианах,


Tf – момент трения,


Th – момент удержания.

Мертвые зоны ограничивают точность позиционирования. Например, наличие статического трения в половину от пикового момента двигателя с шагом 90 град. вызовет наличие мертвых зон в 60 град. Это означает, что шаг двигателя может колебаться от 30 до 150 град., в зависимости от того, в какой точке мертвой зоны остановится ротор после очередного шага.

Наличие мертвых зон является очень важным для микрошагового режима. Если, например, имеются мертвые зоны величиной d, то микрошаг величиной менее d вообще не сдвинет ротор с места. Поэтому для систем с использованием микрошагов очень важно минимизировать трение покоя.

Когда двигатель работает под нагрузкой, всегда существует некоторый сдвиг между угловым положением ротора и ориентацией магнитного поля статора. Особенно неблагоприятной является ситуация, когда двигатель начинает торможение и момент нагрузки реверсируется. Нужно отметить, что запаздывание или опережение относится только к положению, но не к скорости. В любом случае, если синхронность работы двигателя не потеряна, это запаздывание или опережение не может превышать величины двух полных шагов. Это весьма приятный факт.

Каждый раз, когда шаговый двигатель осуществляет шаг, ротор поворачивается на S радиан. При этом минимальный момент имеет в место, когда ротор находится ровно между соседними положениями равновесия (рис. 15).

Рис. 15. Момент удержания и рабочий момент шагового двигателя.

Этот момент называют рабочим моментом, он означает, какой наибольший момент может преодолевать двигатель при вращении с малой скоростью. При синусоидальной зависимости момента от угла поворота ротора, этот момент Tr = Th/(2^0.5). Если двигатель делает шаг с двумя запитанными обмотками, то рабочий момент равен моменту удержания для одной запитанной обмотки.

Параметры привода на основе шагового двигателя сильно зависят от характеристик нагрузки. Кроме трения, реальная нагрузка обладает инерцией. Инерция препятствует изменению скорости. Инерционная нагрузка требует от двигателя больших моментов на разгоне и торможении, ограничивая таким образом максимальное ускорение. С другой стороны, увеличение инерционности нагрузки увеличивает стабильность скорости.

Такой параметр шагового двигателя, как зависимость момента от скорости является важнейшим при выборе типа двигателя, выборе метода управления фазами и выборе схемы драйвера. При конструировании высокоскоростных драйверов шаговых двигателей нужно учитывать, что обмотки двигателя представляют собой индуктивность. Эта индуктивность определяет время нарастания и спада тока. Поэтому если к обмотке приложено напряжение прямоугольной формы, форма тока не будет прямоугольной. При низких скоростях (рис. 16а) время нарастания и спада тока не способно сильно повлиять на момент, однако на высоких скоростях момент падает. Связано это с тем, что на высоких скоростях ток в обмотках двигателя не успевает достигнуть номинального значения (рис. 16б).

Рис. 16. Форма тока в обмотках двигателя на разных скоростях работы.

Для того, чтобы момент падал как можно меньше, необходимо обеспечить высокую скорость нарастания тока в обмотках двигателя, что достигается применением специальных схем для их питания.

Поведение момента при увеличении частоты коммутации фаз примерно таково: начиная с некоторой частоты среза момент монотонно падает. Обычно для шагового двигателя приводятся две кривые зависимости момента от скорости (рис. 17).

Рис. 17. Зависимость момента от скорости.

Внутренняя кривая (кривая старта, или pull-in curve) показывает, при каком максимальном моменте трения для данной скорости шаговый двигатель способен тронуться. Эта кривая пересекает ось скоростей в точке, называемой максимальной частотой старта или частотой приемистости. Она определяет максимальную скорость, на которой ненагруженный двигатель может тронуться. На практике эта величина лежит в пределах 200 – 500 полных шагов в секунду. Инерционность нагрузки сильно влияет на вид внутренней кривой. Большая инерционность соответствует меньшей области под кривой. Эта область называется областью старта. Внешняя кривая (кривая разгона, или pull-out curve) показывает, при каком максимальном моменте трения для данной скорости шаговый двигатель способен поддерживать вращение без пропуска шагов. Эта кривая пересекает ось скоростей в точке, называемой максимальной частотой разгона. Она показывает максимальную скорость для данного двигателя без нагрузки. При измерении максимальной скорости нужно иметь в виду, что из-за явления резонанса момент равен нулю еще и на резонансной частоте. Область, которая лежит между кривыми, называется областью разгона.

Нужно отметить, что схема драйвера в значительной степени влияет на ход кривой момент-скорость, но этот вопрос будет рассмотрен ниже.

Разогнать!

Для того, чтобы работать на большой скорости из области разгона (рис. 17), необходимо стартовать на низкой скорости из области старта, а затем выполнить разгон. При остановке нужно действовать в обратном порядке: сначала выполнить торможение, и только войдя в область старта можно прекратить подачу управляющих импульсов. В противном случае произойдет потеря синхронности и положение ротора будет утеряно. Использование разгона и торможения позволяет достичь значительно больших скоростей — в индустриальных применениях используются скорости до 10000 полных шагов в секунду. Необходимо отметить, что непрерывная работа шагового двигателя на высокой скорости не всегда допустима ввиду нагрева ротора. Однако высокая скорость кратковременно может быть использована при осуществлении позиционирования.

При разгоне двигатель проходит ряд скоростей, при этом на одной из скоростей можно столкнуться с неприятным явлением резонанса. Для нормального разгона желательно иметь нагрузку, момент инерции которой как минимум равен моменту инерции ротора. На ненагруженном двигателе явление резонанса проявляется наиболее сильно. Подробно методы борьбы с этим явлением будут описаны ниже.


При осуществлении разгона или торможения важно правильно выбрать закон изменения скорости и максимальное ускорение. Ускорение должно быть тем меньше, чем выше инерционность нагрузки. Критерий правильного выбора режима разгона – это осуществление разгона до нужной скорости для конкретной нагрузки за минимальное время. На практике чаще всего применяют разгон и торможение с постоянным ускорением.

Реализация закона, по которому будет производится ускорение или торможение двигателя, обычно производится программно управляющим микроконтроллером, так как именно микроконтроллер обычно является источником тактовой частоты для драйвера шагового двигателя. Хотя раньше для этих целей применялись управляемые напряжением генераторы или пограммируемые делители частоты. Для генерации тактовой частоты удобно использовать аппаратный таймер, который имеется в составе практически любого микроконтроллера. Когда двигатель вращается с постоянной скоростью, достаточно загрузить в таймер постоянное значение периода повторения шагов (длительность шага). Если же двигатель разгоняется или тормозится, этот период меняется с каждым новым шагом. При разгоне или торможении с постоянным ускорением частота повторения шагов должна изменяться линейно, соответствено значение периода, которое необходимо загружать в таймер, должно меняться по гиперболическому закону.

Для наиболее общего случая требуется знать зависимость длительности шага от текущей скорости. Количество шагов, которое осуществляет двигатель при разгоне за время t равно:

N = 1/2At²+Vt, где N – число шагов, t – время, V – скорость, выраженная в шагах в единицу времени, A – ускорение, выраженное в шагах, деленных на время в квадрате.

Для одного шага N = 1, тогда длительность шага t₁ = T = (-V+(V²+2A)^0.5)/A

В результате осуществления шага скорость становится равной Vnew = (V²+2A)^0.5

Вычисления по приведенным формулам довольно трудоемки и требуют значительных затрат процессорного времени. В то же время, они позволяют изменять значение ускорения в произвольный момент. Расчеты можно существенно упростить, если потребовать постоянства ускорения во время разгона и торможения. В этом случае можно записать зависимость длительности шага от времени разгона:


V = V₀+At, где V – текущая скорость, V₀ – начальная скорость (минимальная скорость, с которой начинается разгон), A – ускорение;


1/T = 1/T₀+At, где T – длительность шага, T₀ – начальная длительность шага, t – текущее время;

Откуда T = T₀/(1+T₀At)

Вычисления по этой формуле осуществить значительно проще, однако для того, чтобы поменять значение ускорения, требуется остановить двигатель.

Резонанс

Шаговым двигателям свойственен нежелательный эффект, называемый резонансом. Эффект проявляется в виде внезапного падения момента на некоторых скоростях. Это может привести к пропуску шагов и потере синхронности. Эффект проявляется в том случае, если частота шагов совпадает с собственной резонансной частотой ротора двигателя.

Когда двигатель совершает шаг, ротор не сразу устанавливается в новую позицию, а совершает затухающие колебания. Дело в том, что систему ротор – магнитное поле – статор можно рассматривать как пружинный маятник, частота колебаний которого зависит от момента инерции ротора (плюс нагрузки) и величины магнитного поля. Ввиду сложной конфигурации магнитного поля, резонансная частота ротора зависит от амплитуды колебаний. При уменьшении амплитуды частота растет, приближаясь к малоамплитудной частоте, которая более просто вычисляется количественно. Эта частота зависит от угла шага и от отношения момента удержания к моменту инерции ротора. Больший момент удержания и меньший момент инерции приводят к увеличению резонансной частоты.


Резонансная частота вычисляется по формуле:

F₀ = (N*T_H/(J_R+J_L))^0.5/4*pi,

где F₀ – резонансная частота,


N – число полных шагов на оборот,


T_H – момент удержания для используемого способа управления и тока фаз,


J_R – момент инерции ротора,


J_L – момент инерции нагрузки.

Необходимо заметить, что резонансную частоту определяет момент инерции собственно ротора двигателя плюс момент инерции нагрузки, подключенной к валу двигателя. Поэтому резонансная частота ротора ненагруженного двигателя, которая иногда приводится среди параметров, имеет маленькую практическую ценность, так как любая нагрузка, подсоединенная к двигателю, изменит эту частоту.


На практике эффект резонанса приводит к трудностям при работе на частоте, близкой к резонансной. Момент на частоте резонанса равен нулю и без принятия специальных мер шаговый двигатель не может при разгоне пройти резонансную частоту. В любом случае, явление резонанса способно существенно ухудшить точностные характеристики привода.

В системах с низким демпфированием существует опасность потери шагов или повышения шума, когда двигатель работает вблизи резонансной частоты. В некоторых случаях проблемы могут возникать и на гармониках частоты основного резонанса.

Когда используется не микрошаговый режим, основной причиной появления колебаний является прерывистое вращение ротора. При осуществлении шага ротору толчком сообщается некоторая энергия. Этот толчок возбуждает колебания. Энергия, которая сообщается ротору в полушаговом режиме, составляет около 30% от энергии полного шага. Поэтому в полушаговом режиме амплитуда колебаний существенно меньше. В микрошаговом режиме с шагом 1/32 основного при каждом микрошаге сообщается всего около 0. 1% от энергии полного шага. Поэтому в микрошаговом режиме явление резонанса практически незаметно.

Для борьбы с резонансом можно использовать различные методы. Например, применение эластичных материалов при выполнении механических муфт связи с нагрузкой. Эластичный материал способствует поглощению энергии в резонансной системе, что приводит к затуханию паразитных колебаний. Другим способом является применение вязкого трения. Выпускаются специальные демпферы, где внутри полого цилиндра, заполненного вязкой кремнийорганической смазкой, может вращаться металлический диск. При вращении этой системы с ускорением диск испытывает вязкое трение, что эффективно демпфирует систему.

Существуют электрические методы борьбы с резонансом. Колеблющийся ротор приводит к возникновению в обмотках статора ЭДС. Если закоротить обмотки, которые на данном шаге не используются, это приведет к демпфированию резонанса.

И, наконец, существуют методы борьбы с резонансом на уровне алгоритма работы драйвера. Например, можно использовать тот факт, что при работе с двумя включенными фазами резонансная частота примерно на 20% выше, чем с одной включенной фазой. Если резонансная частота точно известна, то ее можно проходить, меняя режим работы.

Если это возможно, при старте и остановке нужно использовать частоты выше резонансной. Увеличение момента инерции системы ротор-нагрузка уменьшает резонансную частоту.

Однако, самой эффективной мерой для борьбы с резонансом является применение микрошагового режима.

Чем же его кормить?

Для питания обычного двигателя постоянного тока требуется лишь источник постоянного напряжения, а необходимые коммутации обмоток выполняются коллектором. С шаговым двигателем всё сложнее. Все комутации должен выполнять внешний контроллер. В настоящее время примерно в 95% случаев для управления шаговыми двигателями используются микроконтроллеры. В простейшем случае для управления шаговым двигателем в полношаговом режиме требуются всего два сигнала, сдвинутые по фазе на 90 градусов. Направление вращения зависит  от того, какая фаза опережает. Скорость определяется часотой следования импульсов. В полушаговом режиме всё несколько сложнее и требуется уже минимум 4 сигнала. Все сигналы управления шаговым двигателем можно сформировать программно, однако это вызовет большую загрузку микроконтроллера. Поэтому чаще применяют специальные микросхемы драйверов шагового двигателя, которые уменьшают количество требуемых от процессора динамических сигналов. Типично эти микросхемы требуют тактовую частоту, которая является частотой повторения шагов и статический сигнал, который задает направление. Иногда еще присутствует сигнал включения полушагового режима. Для микросхем драйверов, которые работают в микрошаговом режиме, требуется большее количество сигналов. Распространенным является случай, когда необходимые последовательности сигналов управления фазами формируются с помощью одной микросхемы, а необходимые токи фаз обеспечивает другая микросхема. Хотя в последнее время появляется все больше драйверов, реализующих все функции в одной микросхеме.

 Мощность, которая требуется от драйвера, зависит от размеров двигателя и составляет доли ватта для маленьких  двигателей и до 10-20 ватт для больших двигателей. Максимальный уровень рассеиваемой мощности ограничен нагревом двигателя. Максимальная рабочая температура обычно указывается производителем, но можно приблизительно считать, что нормальной является температура корпуса 90 градусов. Поэтому при конструировании устройств с шаговыми двигателями, непрерывно работающими на максимальном токе, необходимо принимать меры, исключающие касание корпуса двигателя обслуживающим персоналом. В отдельных случаях возможно применение охлаждающего радиатора. Иногда это позволяет применить двигатель меньших размеров и добиться лучшего отношения мощность/стоимость.

Для данного размера шагового двигателя место, занимаемое обмотками, ограничено. Поэтому очень важно сконструировать драйвер так, чтобы для данных параметров обмоток обеспечить наилучшую эффективность.

Схема драйвера должна выполнять три главных задачи:

• иметь возможность включать и выключать ток в обмотках, а также менять его направление




• поддерживать заданное значение тока




• обеспечивать как можно более быстрое нарастание и спад тока для хороших скоростных характеристик

Способы изменения направления тока

При работе шагового двигателя требуется изменение направления магнитного поля независимо для каждой фазы. Изменение направления магнитного поля может быть выполнено разными способами. В униполярных двигателях обмотки имеют отвод от середины или имеются две отдельные обмотки для каждой фазы. Направление магнитного поля меняется путем перключения половинок обмоток или целых обмоток. В этом случае требуются только два простых ключа A и B для каждой фазы (рис. 18).

Рис. 18. Питание обмотки униполярного двигателя.

В биполярных двигателях направление меняется путем переполюсовки выводов обмоток. Для такой переполюсовки требуется полный H-мост (рис. 19). Управление ключами в том и другом случае должно осуществляться логической схемой, реализующей нужный алгоритм работы. Предпологается, что источник питания схем имеет номинальное для обмоток двигателя напряжение.

Рис. 19. Питание обмотки биполярного двигателя.

Это простейший способ управления током обмоток, и как будет показано в дальнейшем, он существенно ограничивает возможности двигателя. Нужно отметить, что при раздельном управлении транзисторами H-моста возможны ситуации, когда источник питания закорочен ключами. Поэтому логическая схема управления должна быть построена таким образом, чтобы исключить эту ситуацию даже в случае сбоев управляющего микроконтроллера.

Обмотки двигателя представляют собой индуктивность, а это значит, что ток не может бесконечно быстро нарастать или бесконечно быстро спадать без привлечения бесконечной разности потенциалов. При подключении обмотки к источнику питания ток будет с некоторой скоростью нарастать, а при отключении обмотки произойдет выброс напряжения. Этот выброс способен повредить ключи, в качестве которых используются биполярные или полевые транзисторы. Для ограничения этого выброса устанавливают специальные защитные цепочки. На схемах рис. 18 и 19 эти цепочки образованы диодами, значительно реже применяют конденсаторы или их комбинацию с диодами. Применение конденсаторов вызывает появление электрического резонанса, что может вызвать увеличение момента на некоторой скорости. На рис. 18 потребовалось 4 диода по той причине, что половинки обмоток униполярного двигателя расположены на общем сердечнике и сильно связаны между собой. Они работают как автотрансформатор и выбросы возникают на выводах обеих обмоток. Если в качестве ключей применены МОП-транзисторы, то достаточно только двух внешних диодов, так как у них внутри уже имеются диоды. В интегральных микросхемах, содержащих мощные выходные каскады с открытым коллектором, также часто имеются такие диоды. Кроме того, некоторые микросхемы, такие как ULN2003, ULN2803 и подобные имеют внутри оба защитных диода для каждого транзистора. Нужно отметить, что в случае применения быстродействующих ключей требуются сравнимые по быстродействию диоды. В случае применения медленных диодов требуется их шунтирование небольшими конденсаторами.

Стабилизация тока

Для регулировки момента требуется регулировать силу тока в обмотках. В любом случае, ток должен быть ограничен, чтобы не превысить рассеиваимую мощность на омическом сопротивлении обмоток. Более того, в полушаговом режиме ещё требуется в определенные моменты обеспечивать нулевое значение тока в обмотках, а в микрошаговом режиме вообще требуется задание разных значений тока.

Для каждого двигателя производителем указывается номинальное рабочее напряжение обмоток. Поэтому простейший способ питания обмоток – это использование источника постоянного напряжения. В этом случае ток ограничен омическим сопротивлением обмоток и напряжением источника питания (рис. 20а), поэтому такой способ питания называют L/R-питанием. Ток в обмотке нарастает по экспоненциальному закону со скоростью, определяемой индуктивностью, активным сопротивлением обмотки и приложенным напряжением. При повышении частоты ток не достигает номинального значения и момент падает. Поэтому такой способ питания пригоден только при работе на малых скоростях и используется на практике только для маломощных двигателей.

Рис. 20. Питание обмотки номинальным напряжением (а) и использование ограничительного резистора (б).

При работе на больших скоростях требуется увеличивать скорость нарастания тока в обмотках, что возможно путем повышения напряжения источника питания. При этом максимальный ток обмотки должен быть ограничен с помощью дополнительного резистора. Например, если используется напряжение питание в 5 раз большее номинального, то требуется такой дополнительный резистор, чтобы общее сопротивление составило 5R, где R – омическое сопротивление обмотки (L/5R-питание). Этот способ питания обеспечивает более быстрое нарастание тока и как следствие, больший момент (рис. 20б). Однако он имеет существенный недостаток: на резисторе рассеивается дополнительная мощность. Большие габариты мощных резисторов, необходимость отвода тепла и повышенная необходимая мощность источника питания – всё это делает такой метод неэффективным и ограничивает область его применение небольшими двигателями мощностью 1 – 2 ватта. Нужно сказать, что до начала 80-х годов прошлого века параметры шаговых двигателей, приводимые производителями, относились именно к такому способу питания.

Еще более быстрое нарастание тока можно получить, если использовать для питания двигателя генератор тока. Нарастание тока будет происходить линейно, это позволит быстрее достигать номинального значения тока. Тем более, что пара мощных резисторов может стоить дороже, чем пара мощных транзисторов вместе с радиаторами. Но как и в предыдущем случае, генератор тока будет рассеивать дополнительную мощность, что делает эту схему питания неэффективной.

Существует еще одно решение, обеспечивающее высокую скорость нарастания токи и низкую мощность потерь. Основано оно на применении двух источников питания.

Рис. 21. Питание обмотки двигателя ступенчатым напряжением.

В начале каждого шага кратковременно обмотки подключаются к более высоковольтному источнику, который обеспечивает быстрое нарастание тока (рис. 21). Затем напряжение питания обмоток уменьшается (момент времени t₁ на рис. 21). Недостатком этого метода является необходимость двух ключей, двух источников питания и более сложной схемы управления. В системах, где такие источники уже есть, метод может оказаться достаточно дешёвым. Еще одной трудностью является невозможность определения момента времени t₁ для общего случая. Для двигателя с меньшей индуктивностью обмоток скорость нарастания тока выше и при фиксированном t₁ средний ток может оказаться выше номинального, что чревато перегревом двигателя.

Еще одним методом стабилизации тока в обмотках двигателя является ключевое (широтно-импульсное) регулирование. Современные драйверы шаговых двигателей используют именно этот метод. Ключевой стабилизатор обеспечивает высокую скорость нарастания тока в обмотках вместе с простотой его регулирования и очень низкими потерями. Еще одним преимуществом схемы с ключевой стабилизацией тока является и то, что она поддерживает момент двигателя постоянным, независимо от колебаний напряжения питания. Это позволяет использовать простые и дешевые нестабилизированные источники питания.

Для обеспечения высокой скорости нарастания тока используют напряжение источника питания, в несколько раз превышающее номинальное. Путем регулировки скважности импульсов, среднее напряжение и ток поддерживаются на номинальном для обмотки уровне. Поддержание производится в результате действия обратной связи. Последовательно с обмоткой включается резистор – датчик тока R (рис. 22а). Падение напряжения на этом резисторе пропорционально току в обмотке. Когда ток достигает установленного значения, ключ выключается, что приводит к падению тока. Когда ток спадает до нижнего порога, ключ снова включается. Этот процесс повторяется периодически, поддерживая среднее значение тока постоянным.

Рис. 22. Различные схемы ключевой стабилизации тока.

Управляя величиной Uref можно регулировать ток фазы, например, увеличивать его при разгоне и торможении и снижать при работе на постоянной скорости. Можно также задавать его с помощью ЦАП в форме синусоиды, реализуя таким образом микрошаговый режим. Такой способ управления ключевым транзистором  обеспечивает постоянную величину пульсаций тока в обмотке, которая определяется гистерезисом компаратора. Однако частота переключений будет зависеть от скорости изменения тока в обмотке, в частности, от ее индуктивности и от напряжения питания. Кроме того, две такие схемы, питающие разные фазы двигателя, не могут быть засинхронизированы что может явится причиной дополнительных помех.

От указанных недостатков свободна схема с постоянной частотой переключения (рис. 22б). Ключевым транзистором управляет триггер, который устанавливается специальным генератором. Когда триггер устанавливается, ключевой транзистор открывается и ток фазы начинает расти. Вместе с ним растет и падение напряжения на датчике тока. Когда оно достигает опорного напряжения, компаратор переключается, сбрасывая триггер. Ключевой транзистор при этом выключается и ток фазы начинает спадать до тех пор, пока триггер не будет вновь установлен генератором. Такая схема обеспечивает постоянную частоту коммутации, однако величина пульсаций тока не будет постоянной. Частота генератора обычно выбирается не менее 20кГц, чтобы двигатель не создавал слышимого звука. В то же время слишком высокая частота переключений может вызвать повышенные потери в сердечнике двигателя и потери на переключениях транзисторов. Хотя потери в сердечнике с повышением частоты растут не так быстро ввиду уменьшения амплитуды пульсаций тока с ростом частоты. Пульсации порядка 10% от среднего значения тока обычно не вызывают проблем с потерями.

Подобная схема реализована внутри микросхемы L297 фирмы SGS-Thomson, применение которой сводит к минимуму количество внешних компонентов. Ключевое регулирование реализуют и другие специализированные микросхемы.

Рис. 23. Форма тока в обмотках двигателя для различных способов питания.

На рис. 23 показана форма тока в обмотках двигателя для трех способов питания. Наилучшим в смысле момента является ключевой метод. К тому же он обеспечивает высокий КПД и позволяет просто регулировать величину тока.

Быстрый и медленный спад тока

На рис. 19 были показаны конфигурации ключей в H-мосту для включения разных направлений тока в обмотке. Для выключения тока можно выключить все ключи H-моста или же оставить один ключ включенным (рис. 24). Эти две ситуации различаются по скорости спада тока в обмотке. После отключения индуктивности от источника питания ток не может мгновено прекратится. Возникает ЭДС самоиндукции, имеющая противоположное источнику питания направление. При использовании транзисторов в качестве ключей необходимо использовать шунтирующие диоды, чтобы обеспечить проводимость в обе стороны. Скорость изменения тока в индуктивности пропорциональна приложенному напряжению. Это справедливо как для нарастания тока, так и для его спада. Только в первом случае источником энергии является источник питания, а во втором сама индуктивность отдает запасенную энергию. Этот процесс может происходить при разных условиях.

Рис. 24. Медленный и быстрый спад тока.

На рис. 24а показано состояние ключей H-моста, когда обмотка включена. Включены ключи A и D, направление тока показано стрелкой. На рис. 24б обмотка выключена, но ключ A включен. ЭДС самоиндукции закорачивается через этот ключ и диод VD3. В это время на выводах обмотки будет небольшое напряжение, равное прямому падению на диоде плюс падение на ключе (напряжение насыщения транзистора). Так как напряжение на выводах обмотки мало, малой будет и скорость изменения тока. Соответственно малой будет и скорость спадания магнитного поля. А это значит, еще некоторое время статор двигателя будет создавать магнитное поле, которого в это время быть не должно. На вращающийся ротор это поле будет оказывать тормозящее воздействие. При высоких скоростях работы двигателя этот эффект может серъезно помешать нормальной работе двигателя. Быстрое спадание тока при выключении является очень важным для высокоскоростных контроллеров, работающих в полушаговом режиме.

Возможен и другой способ отключения тока обмотки, когда размыкаются все ключи H-моста (рис 24в). При этом ЭДС самоиндукции закорачивается чрез диоды VD2, VD3 на источник питания. Это значит, что во время спада тока на обмотке будет напряжение, равное сумме напряжения источника питания и прямого падения на двух диодах. По сравнению с первым случаем, это значительно большее напряжение. Соответственно, более быстрым будет спад тока и магнитного поля. Такое решение, использующее напряжение источника питания для ускорения спада тока является наиболее простым, но не единственным. Нужно сказать, что в ряде случаев на источнике питания могут появится выбросы, для подавления которых понадобятся специальные демферные цепочки. Безразлично, каким способом обеспечивается на обмотке повышенное напряжение во время спада тока. Для этого можно применить стабилитроны или варисторы. Однако на этих элементах будет рассеиваться дополнительная мощность, которая в первом случае отдавалась обратно в источник питания.

Для униполярного двигателя ситуация более сложная. Дело в том, что половинки обмотки, или две отдельных обмотки одной фазы сильно связаны между собой. В результате этой связи на закрывающемся транзисторе будут иметь место выбросы повышенной амплитуды. Поэтому транзисторы должны быть защищены специальными цепочками. Эти цепочки для обеспечения быстрого спада тока должны обеспечивать довольно высокое напряжение ограничения. Чаще всего применяются диоды вместе со стабилитронами или варисторы. Один из способов схемотехнической реализации показан на рис. 25.

Рис. 25. Пример реализации быстрого спада тока для униполярного двигателя.

При ключевом регулировании величина пульсаций тока зависит от скорости его спада. Здесь возможны разные вырианты.

Если обеспечить закорачивание обмотки диодом, будет реализован медленный спад тока. Это приводит к уменьшению амплитуды пульсаций тока, что является весьма желательным, особенно при работе двигателя в микрошаговом режиме. Для данного уровня пульсаций медленный спад тока позволяет работать на более низких частотах ШИМ, что уменьшает нагрев двигателя. По этим причинам медленный спад тока широко используется. Однако существует несколько причин, по которым медленное нарастание тока не всегда является оптимальным: во-первых, из-за отрицательной обратной ЭДС, ввиду малого напряжения на обмотке во время спада тока, реальный средний ток обмотки может оказаться завышенным; во-вторых, когда требуется резко уменьшить ток фазы (например, в полушаговом режиме), медленный спад не позволит сделать это быстро; в-третьих, когда требуется установить очень низкое значение тока фазы, регулирование может нарушится ввиду существования ограничения на минимальное время включенного состояния ключей.

Высокая скорость спада тока, которая реализуется путем замыкания обмотки на источник питания, приводит к повышенным пульсациям. Вместе с тем, устраняются недостатки, свойственные медленному спаду тока. Однако при этом точность поддержания среднего тока меньше, также больше потери.

Наиболее совершенные микросхемы драйверов имеют возможность регулировать скорость спада тока.

Практическая реализация драйверов

Драйвер шагового двигателя должен решать две основные задачи: это формирование необходимых временных последовательностей сигналов и обеспечение необходимого тока в обмотках. В интегральных реализациях иногда эти задачи выполняются разными микросхемами. Примером может служить комплект микросхем L297 и L298 фирмы SGS-Thomson. Микросхема L297 содержит логику формирования временных последовательностей, а L298 представляет собой мощный сдвоенный H-мост. К сожалению, существует некоторая путаница в терминологии относительно подобных микросхем. Понятие «драйвер» часто применяют ко многим микросхемам, даже если их функции сильно различаются. Иногода микросхемы логики называют «трансляторами». В этой статье далее будет использоваться следующая терминология: «контроллер» — микросхема, ответственная за формирование временных последовательностей; «драйвер» — мощная схема питания обмоток двигателя. Однако термины «драйвер» и «контроллер» могут также обозначать законченное устройство управления шаговым двигателем. Необходимо отметить, что в последнее время все чаще контроллер и драйвер объединяются в одной микросхеме.

На практике можно обойтись и без специализированных микросхем. Например, все функции контроллера можно реализовать программно, а в качестве драйвера применить набор дискретных транзисторов. Однако при этом микроконтроллер будет сильно загружен, а схема драйвера может получится громоздкой. Несмотря на это, в некоторых случаях такое решение будет экономически выгодным.


Самый простой драйвер требуется для управления обмотками униполярного двигателя. Для этого подходят простейшие ключи, в качестве которых могут быть использованы биполярные или полевые транзисторы. Достаточно эффективны мощные МОП-транзисторы, управляемые логическим уровнем, такие как IRLZ34, IRLZ44, IRL540. У них сопротивление в открытом состоянии менее 0.1ом и допустимый ток порядка 30А. Эти транзисторы имеют отечественные аналоги КП723Г, КП727В и КП746Г соответственно. Существуют также специальные микросхемы, которые содержат внутри несколько мощных транзисторных ключей. Примером может служить микросхема ULN2003 фирмы Allegro (наш аналог К1109КТ23), которая содержит 7 ключей с максимальным током 0.5 А. Принципиальная схема одной ячейки этой микросхемы приведена на рис. 26.

Рис. 26. Принципиальная схема одной ячейки микросхемы ULN2003.

Аналогичные микросхемы выпускаются многими фирмами. Необходимо отметить, что эти микросхемы пригодны не только для питания обмоток шаговых двигателей, но и для питания любых других нагрузок. Кроме простых микросхем драйверов существуют и более сложные микросхемы, имеющие встроенный контроллер, PWM-регулировку тока и даже ЦАП для микрошагового режима.

Как уже отмечалось ранее, для управления биполярными двигателями требуются более сложные схемы, такие как H-мосты. Такие схемы тоже можно реализовать на дискретных элементах, хотя в последнее время все чаще они реализуются на интегральных схемах. Пример дискретной реализации показан на рис. 27.

Рис. 27. Реализация мостового драйвера на дискретных компонентах.

Такой H-мост управляется с помощью двух сигналов, поэтому он не позволяет обеспечить всех возможных комбинаций. Обмотка запитана, когда уровни на входах разные и закорочена, когда уровни одинаковые. Это позволяет получить только медленный спад тока (динамическое торможение). Мостовые драйверы в интегральном исполнении выпускаются многими фирмами. Примером могут служить L293 (КР1128КТ3А) и L298 фирмы SGS-Thomson.

До недавнего времени большое количество микросхем для управления шаговыми двигателя выпускала фирма Ericsson. Однако 11 июня 1999 года она передала производство своих микросхем индустриального назначения фирме New Japan Radio Company (New JRC). При этом обозначения микросхем помянялись с PBLxxxx на NJMxxxx.

Как простые ключи, так и H-мосты могут составлять часть ключевого стабилизатора тока. Схема управления ключами может быть выполнена на дискретных компонентах или в виде специализированной микросхемы. Довольно популярной микросхемой, реализующей ШИМ-стабилизацию тока, является L297 фирмы SGS-Thomson. Совместно с микросхемой мостового драйвера L293 или L298 они образуют законченную систему управления для шагового двигателя (рис. 28).

width=710><br><b><font color=red>Рисунок не помещается на странице и поэтому сжат!</font><br>Для того, чтобы просмотреть его полностью, щелкните <a href=/files/img/articles/rebooting/28.gif target=_blank>здесь</a>.</b><br>

Рис. 28. Типовая схема включения микросхем L297 и L298N.

Микросхема L297 сильно разгружает управляющий микроконтроллер, так как от него требуется только тактовая частота CLOCK (частота повторения шагов) и несколько статических сигналов: DIRECTION – направление (сигнал внутренне синхронизирован, переключать можно в любой момент), HALF/FULL – полушаговый/полношаговый режим, RESET – устанавливает фазы в исходное состояние (ABCD = 0101), ENABLE – разрешение работы микросхемы, V ref – опорное напряжение, которое задает пиковую величину тока при ШИМ-регулировании. Кроме того, имеется несколько дополнительных сигналов. Сигнал CONTROL задает режим работы ШИМ-регулятора. При его низком уровне ШИМ-регулирование происходит по выходам INh2, INh3, а при высоком – по выходам ABCD. SYNC – выход внутреннего тактового генератора ШИМ. Он служит для синхронизации работы нескольких микросхем. Также может быть использован как вход при тактировании от внешнего генератора. HOME – сигнал начального положения (ABCD = 0101). Он используется для синхронизации переключения режимов HALF/FULL. В зависимости от момента перехода в полношаговый режим микросхема может работать в режиме с одной включенной фазой или с двумя включенными фазами.

Ключевое регулирование реализуют и многие другие микросхемы.  Некоторые микросхемы обладают теми или иными особенностями, например драйвер LMD18T245 фирмы National Semiconductor не требует применения внешнего датчика тока, так как он реализован внутри на основе одной ячейки ключевого МОП-транзистора.

Некоторые микросхемы предназначены специально для работы в микрошаговом режиме. Примером может служить микросхема A3955 фирмы Allegro. Она имеет встроенный 3-битный нелинейный ЦАП для задания изменяющегося по синусоидальному закону тока фазы.

Рис. 29. Ток и вектор смещения ротора.

Смещение ротора в зависимомти от токов фаз, которые сформированы этим 3-битным ЦАПом, показано на рис. 29. Микросхема A3972 имеет встроенный 6-битный линейный ЦАП.

Выбор типа драйвера

Максимальный момент и мощность, которую может обеспечить на валу шаговый двигатель, зависит от размеров двигателя, условий охлаждения, режима работы (отношения работа/пауза), от параметров обмоток двигателя и от типа применяемого драйвера. Тип применяемого драйвера сильно влияет на мощность на валу двигателя. При одной и той же рассеиваемой мощности драйвер с импульсной стабилизацией тока обеспечивает выигрыш в моменте на некоторых скоростях до 5 – 6 раз, по сравнению с питанием обмоток номинальным напряжением. При этом также расширяется диапазон допустимых скоростей.

Технология приводов на основе шаговых двигателей постоянно развивается. Развитие направлено на получение наибольшего момента на валу при минимальных габаритах двигателя, широких скоростных возможностей, высокого КПД и улучшенной точности. Важным звеном этой технологии является применение микрошагового режима.

На практике немаловажным является и время разработки привода на основе шагового двигателя. Разработка специализированной конструкции для каждого конкретного случая требует значительных затрат времени. С этой точки зрения предпочтительней применять универсальные схемы управления на основе PWM стабилизации тока, несмотря на их более высокую стоимость.

Практический пример контроллера шагового двигателя на основе микроконтроллера семейства AVR

Несмотря на то, что в настоящее время существует большое количество специализированных микросхем для управления шаговыми двигателями, в отдельных случаях можно обойтись и без них. Когда не предъявляется слишком жестких требований, контроллер можно реализовать полностью программно. При этом стоимость такого контроллера получается очень низкой.

Предлагаемый контроллер предназначен для управления униполярным шаговым двигателем со средним током каждой обмотки до 2.5А. Контроллер может использоваться с распространенными шаговыми двигателями типа ДШИ-200-1, -2, -3. Его также можно использовать и для управления менее мощными двигателями, например теми, что применялись для позиционирования головок в 5-дюймовых дисководах. При этом схему можно упростить, отказавшись от параллельного включения ключевых транзисторов и от ключевой стабилизации тока, так как для маломощных двигателей достаточно простого L/R-питания.

width=710><br><b><font color=red>Рисунок не помещается на странице и поэтому сжат!</font><br>Для того, чтобы просмотреть его полностью, щелкните <a href=»/files/img/articles/rebooting/30.gif» target=_blank>здесь</a>.</b><br>

Рис. 30. Принципиальная схема контроллера шагового двигателя.

Основой устройства (рис. 30) является микроконтроллер U1 типа AT90S2313 фирмы Atmel. Сигналы управления обмотками двигателя формируются на портах PB4 – PB7 программно. Для коммутации обмоток используются по два включенных параллельно полевых транзистора типа КП505А, всего 8 транзисторов (VT1 – VT8). Эти транзисторы имеют корпус TO-92 и могут коммутировать ток до 1.4А, сопротивление канала составляет около 0.3 ома. Для того, чтобы транзисторы оставались закрытыми во время действия сигнала «сброс» микроконтроллера (порты в это время находятся в высокоимпедансном состоянии), между затворами и истоками включены резисторы R11 – R14. Для ограничения тока перезарядки емкости затворов установлены резисторы R6 – R9. Данный контроллер не претендует на высокие скоростные характеристики, поэтому вполне устраивает медленный спад тока фаз, который обеспечивается шунтированием обмоток двигателя диодами VD2 – VD5. Для подключения шагового двигателя имеется 8-контактный разъем XP3, который позволяет подключить двигатель, имеющий два отдельных вывода от каждой обмотки (как, например, ДШИ-200). Для двигателей с внутренним соединением обмоток один или два общих контакта разъема останутся свободными.

Необходимо отметить, что контроллер может быть использован для управления двигателем с большим средним током фаз. Для этого только необходимо заменить транзисторы VT1 – VT8 и диоды VD2 – VD5 более мощными. Причем в этом случае параллельное включение транзисторов можно не использовать. Наиболее подходящими являются МОП-транзисторы, управляемые логическим уровнем. Например, это КП723Г, КП727В и другие.

Стабилизация тока осуществляется с помощью ШИМ, которая тоже реализована программно. Для этого используются два датчика тока R15 и R16. Сигналы, снятые с датчиков тока, через ФНЧ R17C8 и R18C9 поступают на входы компараторов U3A и U3B. ФНЧ предотвращают ложные срабатывания компараторов вследствие действия помех. На второй вход каждого компаратора должно быть подано опорное напряжение, которое и определяет пиковый ток в обмотках двигателя. Это напряжение формируется микроконтроллером с помощью встроенного таймера, работающего в режиме 8-битной ШИМ. Для фильтрации сигнала ШИМ используется двухзвенный ФНЧ R19C10R22C11. Одновременно резисторы R19, R22 и R23 образуют делитель, который задает масштаб регулировки токов фаз. В данном случае максимальный пиковый ток, соответствующий коду 255, выбран 5.11А, что соответствует напряжению 0.511В на датчиках тока. Учитывая тот факт, что постоянная составляющая на выходе ШИМ меняется от 0 до 5В, необходимый коэффициент деления равен примерно 9.7. Выходы компараторов подключены к входам прерываний микроконтроллера INT0 и INT1.

Для управления работой двигателя имеются два логических входа: FWD (вперед) и REW (назад), подключенных к разъему XP1. При подаче НИЗКОГО логического уровня на один из этих входов, двигатель начинает вращаться на заданной минимальной скорости, постепенно разгоняется с заданным постоянным ускорением. Разгон завершается, когда двигатель достигает заданной рабочей скорости. Если подается команда изменения направления вращения, двигатель с тем же ускорением тормозится, затем реверсируется и снова разгоняется.

Кроме командных входов, имеются два входа для концевых выключателей, подключенных к разъему XP2. Концевой выключатель считается сработавшим, если на соответствующем входе присутствует НИЗКИЙ логический уровень. При этом вращение в данном направлении запрещено. При срабатывании концевого выключателя во время вращения двигателя он переходит к торможению с заданным ускорением, а затем останавливается.

Командные входы и входы концевых выключателей защищены от перенапряжений цепочками R1VD6, R2VD7, R3VD8 и R4VD9, состоящими из резистора и стабилитрона.

Питание микроконтроллера формируется с помощью микросхемы стабилизатора 78LR05, которая одновременно выполняет функции монитора питания. При понижении напряжения питания ниже установленного порога эта микросхема формирует для микроконтроллера сигнал «сброс». Питание на стабилизатор подается через диод VD1, который вместе с конденсатором C6 уменьшает пульсации, вызванные коммутациями относительно мощной нагрузки, которой является шаговый двигатель. Питание на плату подается через 4-контактный разъем XP4, контакты которого задублированы.

Демонстрационная версия программы позволяет осуществлять разгон и торможение двигателя с постоянным ускорением, а также вращение на постоянной скорости в полношаговом или полушаговом режиме. Эта программа содержит весь необходимый набор функций и может быть использована как базовая для написания специализированных программ. Поэтому имеет смысл рассмотреть ее структуру более подробно.

Главной задачей программы является формирование импульсных последовательностей для 4-х обмоток двигателя. Поскольку для этих последовательностей временные соотношения являются критичными, формирование выполняется в обработчике прерывания таймера 0. Можно сказать, основную работу программа делает именно в этом обработчике. Блок-схема обработчика приведена на рис. 31.

Рис. 31. Блок-схема обработчика прерывания таймера 0.

Несомненно, было бы удобнее использовать таймер 1, так как он 16-разрядный и способен вызывать периодические прерывания по совпадению с автоматическим обнулением. Однако он занят формированием с помощью ШИМ опорного напряжения для компараторов. Поэтому приходится перезагружать таймер 0 в прерывании, что требует некоторой корректировки загружаемой величины и вызывает некоторый джиттер, который, однако, на практике не мешает. В качестве основной временной базы выбран интервал 25мкс, который и формируется таймером. С такой дискретностью могут формироваться временные последовательности фаз, такой же период имеет и ШИМ стабилизации тока в фазах двигателя.

Для формирования периода повторения шагов используется программный 16-разрядный таймер STCNT. В отличие от таймера 0, его загрузочная величина не является константой, так как именно она определяет скорость вращения двигателя. Таким образом, переключение фаз происходит только при переполнении программного таймера.

Последовательность чередования фаз задана таблично. В памяти программ микроконтроллера имеются три разных таблицы: для полношагового режима без перекрытия фаз, полношагового с перекрытием и для полушагового режима. Все таблицы имеют одинаковую длину 8 байт. Нужная таблица в начале работы загружается в ОЗУ, что позволяет наиболее просто переходить между разными режимами работы двигателя. Выборка значений из таблицы происходит с помощью указателя PHASE, поэтому переключение направления вращения двигателя тоже осуществляется очень просто: для вращения вперед требуется инкрементировать указатель, а для вращения назад – декрементировать.

Самая «главная» переменная в программе – это 24-битная знаковая переменная VC, которая содержит значение текущей скорости. Знак этой переменной определяет направление вращения, а значение – частоту следования шагов. Нулевое значение этой переменной говорит о том, что двигатель остановлен. Программа в этом случае выключает ток всех фаз, хотя во многих приложениях в этой ситуации требуется оставить включенными текущие фазы и лишь несколько уменьшить их ток, обеспечив этим удержание положения двигателя. При необходимости такое изменение логики работы программы  сделать очень просто.

Таким образом, в случае переполнения программного таймера STCNT происходит анализ значения переменной VC, в случае положительного значения указатель PHASE инкрементируется, а в случае отрицательного – декрементируется. Затем из таблицы выбирается очередная комбинация фаз, которая выводится в порт. В случае нулевого значения VC указатель PHASE не изменяется, и в порт выводятся все нулевые значения.

Величина T, которой следует загружать таймер STCNT, однозначно связана со значением переменной VC. Однако перевод частоты в период занимает довольно много времени, поэтому эти вычисления производятся в основной программе, и не на каждом шаге, а гораздо реже. Вообще, эти вычисления нужно периодически производить только во время разгона или торможения. В остальных случаях скорость, и, соответственно, период повторения шагов, не меняются.

Для осуществления ШИМ-стабилизации тока фазы должны периодически включаться, а затем, при достижении током заданного уровня, выключаться. Периодическое включение производится в прерывании таймера 0, для чего даже в случае отсутствия переполнения программного таймера STCNT в порт выводится текущая комбинация фаз. Происходит это с периодом 25мкс (что соответствует частоте ШИМ 40кГц). Выключением фаз управляют компараторы, выходы которых подключены к входам прерывания INT0 и INT1. Прерывания разрешаются после того, как ток фаз включается, и запрещаются сразу после переключения компараторов. Это исключает их повторную обработку. В обработчиках прерываний происходит только отключение соответствующих фаз (рис. 32).

Рис. 32. Блок-схема обработчика прерываний INT0 и INT1.

Процессы, происходящие при ШИМ-стабилизации тока, показаны на рис. 33. Особо следует отметить, что ток в датчике тока имеет прерывистый характер даже в том случае, если ток обмотки не прерывается. Это связано тем, что во время спада тока его путь не проходит через датчик тока (а проходит через диод).

Рис. 33. Процесс ШИМ-стабилизации тока.

Нужно сказать, что аналоговая часть системы ШИМ-стабилизации тока фаз двигателя является довольно «капризной». Дело в том, что сигнал, снимаемый с датчика тока, содержит большое количество помех. Помехи возникают в основном в моменты коммутации обмоток двигателя, причем как «своей», так и «чужой» фазы. Для правильной работы схемы требуется корректная разводка печатной платы, особенно это касается земляных проводников. Возможно, придется подобрать номиналы ФНЧ на входе компаратора или даже ввести в компаратор небольшой гистерезис. Как уже отмечалось выше, при управлении маломощными двигателями от ШИМ-стабилизации тока можно вовсе отказаться, применив обычную L/R-схему питания обмоток. Для исключения ШИМ-стабилизации достаточно просто не подключать входы INT0 и INT1 микроконтроллера, естественно, при этом можно вообще не устанавливать компаратор и датчики тока.

В данной программе периодичность вычисления новых значений скорости и периода выбрана равной 15.625мс. Такое значение выбрано не случайно. Этот интервал составляет 1/64с, а главное, он содержит целое число периодов переполнения таймера 0 (25мкс). Удобно, если значения скорости и ускорения задаются в естественных единицах, т. е. в шагах в секунду и в шагах, деленных на секунду в квадрате. Для того чтобы иметь возможность в целочисленной арифметике вычислять мгновенную скорость 64 раза в секунду, нужно перейти к внутреннему представлению скорости, увеличенному в 64 раза. Умножение и деление на 64 сводится к обычным сдвигам и поэтому требует очень мало времени. Заданную периодичность вычислений обеспечивает еще один программный таймер URCNT, который декрементируется в прерывании таймера 0 (раз в 25мкс). Этот таймер всегда загружается постоянной величиной, что обеспечивает неизменный период его переполнений, равный 15.625мс. При переполнении этого таймера устанавливается битовый флаг UPD, который сигнализирует основной программе, что «пора-бы обновить значения скорости и периода».

Основная программа (рис. 34) выполняет вычисление мгновенных значений скорости и периода следования шагов, обеспечивая необходимую кривую разгона. В данном случае разгон и торможение осуществляются с постоянным ускорением, поэтому скорость меняется линейно. Период при этом меняется по гиперболическому закону, и его вычисление – основная работа программы.

Рис. 34. Блок-схема основного цикла программы.

Обновление значений скорости и периода следования шагов основная программа делает периодически, периодичность задается флагом UPD. Обновление программа делает на основе сравнения значений двух переменных: мгновенной скорости VC и требуемой скорости VR.

Значение требуемой скорости также определяется в основной программе. Это делается на основе анализа управляющих сигналов и сигналов с концевых выключателей. В зависимости от этих сигналов, основная программа загружает переменную VR значением требуемой скорости. В данной программе это V для движения вперед, -V для движения назад и 0 для остановки. В общем случае, набор скоростей (а также ускорений и токов фаз) может быть сколь угодно большим, в зависимости от требований.

Если скорости VC и VR равны, значит, шаговый двигатель работает в стационарном режиме и обновления не требуется. Если же скорости не равны, то значение VC с заданным ускорением приближается к VR, т.е. двигатель ускоряется (или замедляется) до достижения номинальной скорости. В случае, когда даже знаки VR и VC отличаются, двигатель замедляется, реверсируется и потом достигает требуемой скорости. Происходит это как-бы само собой, благодаря структуре программы.

Если при очередной проверке обнаруживается, что скорости VR и VC не равны, то к значению VC прибавляется (или вычитается) значение ускорения A. Если в результате этой операции происходит превышение требуемой скорости, то полученное значение корректируется путем замены на точное значение требуемой скорости.

Затем происходит вычисление периода T (рис. 35).

Рис. 35. Блок-схема подпрограммы вычисления периода.

Вначале вычисляется модуль текущей скорости. Затем происходит ограничение минимальной скорости. Это ограничение необходимо по двум причинам. Во-первых, бесконечно малой скорости соответствует бесконечно большой период, что вызовет ошибку в вычислениях. Во-вторых, шаговые двигатели имеют довольно протяженную по скорости зону старта, поэтому нет необходимости стартовать на очень маленькой скорости, тем более что вращение на малых скоростях вызывает повышенный шум и вибрацию. Значение минимальной скорости VMIN должно выбираться исходя из конкретной задачи и типа двигателя. После ограничения минимальной скорости производится вычисление периода по формуле T = 2560000/|VC|. На первый взгляд формула не очевидна, но если учесть, что период необходимо получить в 25мкс-интервалах, а внутреннее представление VC – это умноженное на 64 ее истинное значение, то все становится на свои места. При вычислении T требуется операция беззнакового деления формата 24/24, которое AVR на тактовой частоте 10МГц делает примерно за 70мкс. Учитывая, что вычисления периода происходят не чаще, чем один раз в 15.625мс, загрузка процессора получается очень низкой. Основную загрузку производит прерывание таймера 0, да и оно в основном выполняется по короткой ветке (без переполнения STCNT) длительностью примерно 3мкс, что соответствует 12%-й загрузке процессора. Это означает, что имеются значительные резервы вычислительных ресурсов.

Печатная плата контроллера шагового двигателя приведена на рис. 36.

Рис. 36. Печатная плата контроллера шагового двигателя.

Приведенная демонстрационная программа не имеет многих функций, которые должны присутствовать в законченном контроллере шагового двигателя. Реализация этих функций сильно зависит от особенностей применения конкретного шагового двигателя и вряд ли может быть сделана универсальной. В то же время приведенная программа может служить основой для написания специальных программ, обладающих тем или иным набором возможностей. Например, на основе данной платы создан ряд специализированных контроллеров шаговых двигателей. Одна из моделей такого контроллера обладает следующими возможностями:

• максимальная частота коммутации фаз 3 Кгц




• разгон с постоянным ускорением




• программируемое направление вращения




• программируемое ускорение




• программируемый средний ток обмоток




• программируемый ток удержания




• режим перемещения на N шагов




• полушаговый режим




• формирователь импульса привязки с программируемой задержкой




• хранение основных параметров в энергонезависимой памяти




• один внешний источник питания




• управление по интерфейсу RS-232C или местное




• адресация до 7 устройств на одном RS-232C

Управление шаговым двигателем через контроллер Canny / Хабр

Наткнулся недавно на статью камрада BosonBeard про новые контроллеры и решил попробовать на зуб что это такое. Недолго думая были раздобыты 3 типа контроллеров: Canny 3 Tiny, Canny 5 Nano, Canny 7.

Рис. 1. Внешний вид упаковки контроллеров Canny 7 (слева), Canny 5 Nano (в центре), Canny 3 Tiny (справа), шариковая ручка для масштаба

Рис. 2. Внешний вид контроллеров Canny 7 (слева), Canny 5 Nano (в центре), Canny 3 Tiny (справа), шариковая ручка для масштаба


На что стоит обратить внимание… сердцем контроллеров являются чипы семейства PIC — PIC18F25K50-I/ML, PIC18F25K80, PIC24HJ128GP506A-I/PT — соответственно. Про возможности каждого чипа можно прочитать из даташитов производителя, так что не будем заострять на этом внимание. Из особенностей могу добавить только, что у модели Canny 5 Nano есть внешний TTL-USB драйвер на чипе CP2102. На счет подключения и впаянных разъемов на моделях Canny 7 и Canny 3 переживать не стоит, т.к. производитель укомплектовывает поставку солидным пучком проводов с запаянными разъемами.

Применение чипов семейства PIC было неожиданностью. Хотя сам я не большой их поклонник, свою нишу они определенно занимают не зря. К слову, система защиты от протечек “аквасторож” тоже построена на чипах PIC.

Схема подключения полностью стандартная, так что двигаемся дальше. Душой контроллера является собственная прошивка, разработанная производителем и целиком совместимая с визуальной средой программирования, которая достаточно подробно была описана BosonBeard, а кому этого было недостаточно, может смело пойти почитать форумы, несмотря на то, что контроллеры не имеют широкого массового применения, комьюнити собралось приличное.

Т.к. все что можно было рассказать про сами контроллеры уже рассказано, а повторяться скучно, посмотрим, как их можно использовать для решения практической задачи управления шаговым двигателем.

Внимание! Собственный бутлоадер и графическая среда программирования накладывают определенные ограничения — невозможность использования стандартных библиотек. Но когда это нас останавливало?)

Не уверен что использовать подобный контроллер в качестве полноценного драйвера шагового двигателя даже для настольного ЧПУ или 3D принтера рационально, но для простого поворотного столика для создания моделей или съемки думаю реально.

От старого проекта у меня лежал неиспользованный старенький ДШИ-200 и самодельный драйвер к нему.

Рис.3. Мой старый драйвер шагового двигателя, на рисунке можно увидеть 3 канала управления

Это делает задачу немного интересней, так как готовые примеры рассчитаны на использование обычных сейчас 2-х обмоточных двигателей, в то время как ДШИ-200 — четырехобмоточный с двумя выводами с каждой обмотки.

Для сравнения, стандартная программа управления выглядит так:

А то что изобразил я, для управления своим двигателем выглядело так:

Почему такая разница в программах? Во-первых для таймлапса не надо организовывать реверс, т.е. достаточно вращения двигателя в одну сторону. Во-вторых — особенности самого двигателя, который может быть включен как по униполярной, так и по биполярной схеме. Так что нам подойдет униполярная схема:

В качестве платформы для таймлапса я использовал слегка измененный поворотный стол от 3д сканера cyclopus:

Достоинства и недостатки.

По традиции начнем с недостатков:

Закрытый бутлоадер

Отсутствие возможности подключения внешних библиотек

Из достоинств:

Графическая среда программирования — да, это непривычно, но это снижает порог вхождения

Высокая скорость разработки программ

Простота настройки и наладки программ “по месту” в полевых условиях

Развитое сообщество и поддержка разработчиков

Выводы

Не смотря на то, что контроллер достаточно специфичный и относится больше к узкоспециализированному профессиональному классу, производитель позаботился и о простых смертных. Это действительно сопоставимо со временем написания программ на Arduino. Но если взять более сложные программы, Arduino в проигрыше из-за сложности восприятия кода. Всетаки “картинку” мозг воспринимает быстрей чем текст. Кроме того, человеку который не участвовал в изначальной разработке кода проще будет его разобрать по картинке. Конечно визуальная среда разработки добавляет в загружаемый код хлама, но для сложных задач можно выбрать другой контроллер с большим объемом памяти… в общем каждый сам решает что ему важнее.

Уверен что многие вспомнят визуальную среду программирования Arduino — ArduBlock, которая умеет поддерживать библиотеки различных модулей и протоколов. Однако для чипов PIC ничего такого не было. Да и вообще с того момента как массово стали использовать Arduino про аналогичные устройства на PIC большинство из нас забыло. О достойной альтернативе говорить сложно, но это однозначно шаг вперед.

Мне было любопытно что это за контроллеры и что они умеют и я на данный момент удовлетворил свое любопытство. Я не придумал красивое окончание статьи, так что всем прочитавшим — спасибо за внимание.

Драйвер шагового двигателя 3h3080 | Контролеры

Увеличить
	Уточнить цену
Информация об устройстве: 3h3080 — новое поколение драйверов шаговых двигателей. Позволяет управлять биполярным трехфазным шаговым двигателем. Тестирование и использование этих драйверов на практике, показали стабильную и качественную работу. Обеспечивает высокий крутящий момент. Кроме того, с его использованием, значительно уменьшено шум, вибрации и нагрева двигателя. Питание драйвера — AC110V-220V. Управление двигателем может происходить в режиме 1/64 шага. Максимальный шаг — 12800 шагов / оборот. Диапазон рабочего тока составляет от 2,4А к 9.2A. Автоматическое деление тока (½) на холостом ходу. Защита от перенапряжения и короткого замыкания. Микрокрокови контроллеры применяются в различных автоматизированных машинах и механизмах под управлением ЧПУ. Рекомендовано для использования в оборудовании, которое требует низкой вибрации с низким уровнем шума, высокой точностью и высокой скоростью. Технические характеристики Параметры Min Typical Max Unit Выходной ток 2. 4 — 9.2 Amps Напряжение питания 80 110 220 VAC Импульсный вход частоты 0 — 200 KHz Охлаждение Естественное охлаждение или принудительная конвекция Окружающая среда Пространство Избегайте пыли, масла, морозов и коррозионных газов Температура окружающей среды 0°C－50°C Влажность 40 －80%RH Вибрация 5.9m/s² Max Температура хранения -10°C －80°C Параметры Typical Вес Approx. 1750gram Размеры Выбор тока A SW1 SW2 SW3 2.4 OFF OFF OFF 3.3 ON OFF OFF 4.3 OFF ON OFF 5.3 ON ON OFF 6.3 OFF OFF ON 7.3 ON OFF ON 8.3 OFF ON ON 9.2 ON ON ON Деление на микрокрок Pulse/Rev SW5 SW6 SW7 SW8 200 OFF OFF OFF OFF 400 ON OFF OFF OFF 500 OFF ON OFF OFF 800 ON ON OFF OFF 1000 OFF OFF ON OFF 1250 ON OFF ON OFF 1600 OFF ON ON OFF 2000 ON ON ON OFF 2500 OFF OFF OFF ON 3200 ON OFF OFF ON 4000 OFF ON OFF ON 5000 ON ON OFF ON 6400 OFF OFF ON ON 8000 ON OFF ON ON 10000 OFF ON ON ON 12800 ON ON ON ON * SW4: ON = Полный ток, SW4: OFF = Половина тока Функции Функции драйвера Описание функции Функция автоматического уменьшения тока Пользователи могут установить функцию половина тока драйвера переключатель — SW4. «OFF» указывает на то, что ток покоя установлен на половину динамического тока, через 0.5 секунды после прекращения импульса, ток снижается примерно до половины автоматически. «ОN» указывает, что ток покоя и динамичный тока, одинаковы. Пользователь может установить SW4 в положение «OFF», с тем чтобы уменьшить нагрев двигателя и драйвера и повысить надежность. Интерфейс сигналов PUL + и PUL — шаг; DIR + и DIR — направление; ENA + и ENA- вкл. или выкл. сигнала Підключення двигуна А + и A- первая фазы двигателя; В + и B- вторая фаза двигателя Индикация зеленый — питание; красный — ошибка Назначение контактов Сигнал Функции и описание GND DC Power Ground AC1 AC2 Power Supply, AC80V -220V A+, A- B+, B- Детали интерфейса сигналов Выходные цепи драйвера оптоизолированные. Сопротивления R на схеме является внешним ограничительным резистором и является продуктивной защитой от заклинивания. Управляющий сигнал и внешний резистор Сигнал Внешний резистор для ограничения тока R 5V без R 12V R=1K(Power>0.125W) 24V R=2K(Power>0.125W)

Драйвер шагового двигателя для станка с ЧПУ. Как выбрать?

Если вам интересно, какой драйвер шагового двигателя выбрать для сборки станка с ЧПУ или заменить существующий драйвер шагового двигателя в вашем ЧПУ, то это руководство поможет вам.

В идеале вам нужно, чтобы драйвер мог управлять вашим шаговым двигателем без чрезмерного нагрева или шума. Вы также не захотите покупать слишком дорогой шаговый драйвер, когда используете относительно небольшой шаговый двигатель.

Я написал это руководство после рассмотрения нескольких вариантов шагового драйвера и использования многих из них в своей личной мастерской.

Обратите внимание, что драйвер шагового двигателя также называется контроллером двигателя и используется в данном руководстве как синонимы.

Это руководство разделено на разделы, в которых я перехожу от шаговых драйверов с самыми низкими значениями пикового тока к самым высоким.

Чтобы максимально использовать этот обзор, вы должны знать либо максимальный номинальный ток на вашем шаговом двигателе, либо при каком токе вы планируете запускать двигатель в соответствии с требованиями к крутящему моменту и частоте вращения.

Мой лучший выбор — это драйвер шагового двигателя DM542T, который представляет собой мощный, но доступный шаговый драйвер, который подойдет практически для любого приложения ЧПУ.

Вот лучшие драйверы шагового двигателя, доступные сегодня для приложений ЧПУ:

Лучшие шаговые драйверы

Драйвер шагового двигателя A4988

A4988 шаговый драйвер

Краткие технические характеристики

Шаговый драйвер A4988 — один из самых популярных на рынке небольших шаговых драйверов с ЧПУ.

Этот шаговый драйвер можно найти во многих бюджетных контроллерах ЧПУ и настольных ЧПУ. Настольный CNC 3018 использует его в качестве шагового драйвера.

Код A4988 представляет собой номер модели шаговой ИС, произведенной Texas Instruments.

Эта ИС была впервые использована на коммутационной плате и преобразована в практически пригодный для использования шаговый драйвер компанией Pololu Robotics.

Позже его клонировали многие китайские производители, и в настоящее время он продается по очень доступной цене.

Вероятно, это самый дешевый вариант шагового драйвера.

A4988 может подавать ток 1 А на шаговый двигатель без радиатора. С дополнительным большим радиатором и принудительным воздушным охлаждением этот драйвер технически может обеспечивать ток до 2 А.

Однако, на самом деле, вам следует ожидать, что с этим драйвером на шаговый двигатель будет подаваться ток до 1 А, если вы не хотите рискнуть его поджарить.

Что это значит для шаговых двигателей? Это означает, что A4988 может очень хорошо работать с NEMA 14 с током менее 1 А.

Он также может работать с небольшими двигателями NEMA 17 с номинальным током до 1,5 А. Хотя не рекомендую. Как показывает практика, в идеале вам следует покупать шаговый привод с номинальным током, который в 1,4 раза превышает номинальный ток шагового двигателя.

Если вы не знаете, какие шаговые двигатели выбрать для своего ЧПУ, то это поможет вам — Шаговый двигатель для ЧПУ станка. Какой выбрать?

Этот драйвер используется во многих настольных ЧПУ и 3D-принтерах, поэтому он идеально подходит для такого приложения.

Обратите внимание, что вам нужен один драйвер A4988 для каждого шагового двигателя, который вы используете.

A4988 может делать микрошаги до 1/16 в пятиступенчатых режимах. Очень важно запускать этот шаговый двигатель в микрошаговом режиме, чтобы избежать проблем с резонансом.

Потенциометр в A4988 позволяет легко регулировать ток в соответствии с требованиями вашего шагового двигателя.

Регулировка тока с помощью потенциометра в шаговом драйвере A4988

Для работы этого контроллера двигателя вам потребуется напряжение источника питания в диапазоне 8–35 В. Большинство людей устанавливают напряжение питания 24 В, чтобы обеспечить бесперебойную работу A4988.

В целом, это отличный стартерный шаговый драйвер, который стоит шокирующе недорого.

A4988Скачать

Драйвер шагового двигателя DRV8825

Драйвер шагового двигателя DRV8825

Краткие технические характеристики

Драйвер шагового двигателя DRV8825 — еще один небольшой драйвер ЧПУ, который очень популярен в небольших приложениях ЧПУ.

DRV8825 также представляет собой шаговую ИС, произведенную Texas Instruments. Pololu Robotics впервые разместила его на коммутационной доске.

Вы всегда можете купить оригинальный Pololu DRV8825, хотя вам придется заплатить примерно в 5 раз больше за почти незначительное повышение производительности.

Этот драйвер можно назвать обновленной версией драйвера A4988.

Он может выдерживать ток 1,5 А без какого-либо охлаждения и 2,2 А с принудительным воздушным охлаждением и теплоотводом, что является обновлением по сравнению с током 1 А без охлаждения в A4988.

Этот контроллер двигателя с ЧПУ может достаточно хорошо управлять двигателем NEMA 17 на 1,5 А и, очевидно, любым шаговым двигателем меньшего размера.

В то время как A4988 может делать до 1/16 микрошага, DRV8825 может делать до 1/32 микрошага, делая движение двигателя более плавным.

DRV8825 поставляется с алюминиевым радиатором.

Шаговый драйвер DRV8825

DRV8825 — это замена драйверов A4988 в любой системе ЧПУ. Это потому, что они имеют одинаковый размер, распиновку и интерфейс.

Регулировка тока от драйвера в DRV8825 очень похожа на таковую в A4988, путем регулировки потенциометра.

Напряжение питания DRV8825 находится в диапазоне 8-45 В, что является повышением верхнего предела напряжения 35 В для драйвера A4988.

В целом это обновленный шаговый драйвер A4988, который, как ни странно, стоит почти столько же. Если у вас нет особых причин для приобретения A4988, используйте драйвер шагового двигателя DRV8825.

DRV8825Скачать

Драйвер шагового двигателя DM542T

Драйвер шагового двигателя DM542T

Краткие технические характеристики

DM542T — мой личный фаворит и тот, который я чаще всего использую для своих DIY-приложений с ЧПУ.

Этот шаговый драйвер может приводить в действие почти любой двигатель NEMA 17 и NEMA 23, за исключением, вероятно, NEMA 23 с высоким крутящим моментом с током 4,2 А.

Этот драйвер шагового двигателя — отличный выбор почти для любого другого шагового двигателя в ЧПУ. Я говорю это потому, что NEMA 34 очень редко встречается в ЧПУ.

Это делает драйвер отличным выбором практически для любого проекта DIY с ЧПУ на основе GRBL, включая большие рамы 8 ‘x 4’.

Если вам нужно выбрать контроллер на основе GRBL, который вам нужен для вашего ЧПУ, то это руководство, которое я написал, вероятно, вам поможет — Контроллеры GRBL для ЧПУ для любителей.

Этот контроллер мотора известен своей высокой надежностью и долгим сроком службы. Благодаря микросхеме DM542T, этот продукт отличается высочайшим качеством. Теплоотвод и охлаждение этого мотора превосходны. Это очень тихий драйвер, он не напрягается даже при 4А.

Одной из приятных особенностей этого двигателя является отличная система плавного пуска. Шаговые двигатели без этого потребляют большой ток, когда они изначально запитаны.

Это вызывает резкий скачок в двигателе и значительно сокращает срок его службы.

DM542T смягчает это, регулируя ток и позволяя крутящему моменту увеличиваться постепенно.

Функция антирезонанса DM542T работает так, как рекламируется, и это позволяет избежать любой вибрации и шума в средних диапазонах (в усилителях).

Кроме того, шаговые двигатели обычно нагреваются, когда они не вращаются при подключении к источнику питания.

DM542T имеет функцию уменьшения тока холостого хода, при которой ток падает до половины значения оборотов.

DM542T предлагает микрошаги до 1/128. Но что действительно приятно, так это микрошаговое управление.

Вы можете использовать DIP-переключатели в шаговом двигателе, чтобы легко установить число микрошага из 15 предустановленных режимов (1/2, 1/4,… и так далее до 1/128).

Шаговый драйвер DM542T с DIP-переключателями синего цвета

В отличие от предыдущих драйверов шагового двигателя в этом списке, вам не нужно поворачивать потенциометр для регулировки тока.

Подобно микрошаговому управлению, вы можете использовать DIP-переключатели для установки тока из 8 выбираемых пиковых токов (1,00 A, 1,46 A, 1,91 A, 2,37 A, 2,84 A, 3,31 A, 3,76 A, 4,20 A).

Для запуска этого шагового драйвера вам необходимо подать входное напряжение 20-50 В постоянного тока. На всякий случай безопаснее поддерживать верхний предел напряжения питания 45 В постоянного тока.

Как и в случае с большинством шаговых двигателей, при увеличении напряжения питания вы получите более высокий крутящий момент даже при более высоких оборотах.

В целом, это, вероятно, лучший драйвер двигателя 24 В в этом списке.

Обратите внимание, что для запуска 3 двигателей вам потребуется три шаговых драйвера.

Вы не можете запустить несколько двигателей от одного шагового драйвера, так как это одноосные шаговые драйверы.

В последнее время я начал чаще использовать драйвер DM556 это более распространённый, улучшенный аналог DM542T, к сожалению он немного дороже

DM542TСкачать

Драйвер шагового двигателя TB6600

Драйвер TB6600

Краткие технические характеристики

Драйвер TB6600 — очень популярный драйвер, который чаще всего используется для питания двигателей NEMA 17 и NEMA 23.

Шаговая ИС этого драйвера производится Toshiba. Если быть очень точным, использованный шаговый двигатель — TB67S109A, а не TB6600.

Но по характеристикам аналогичен TB6600.

Он имеет семь предустановленных выходных токов (0,5 А / 1,0 А / 1,5 А / 2,0 А / 2,5 А / 2,8 А / 3,0 А / 3,5 А), которыми можно управлять с помощью шестизначного DIP-переключателя на драйвере.

Максимальный выходной ток, который можно установить с помощью DIP-переключателей, составляет 3,5 А, что ниже теоретического максимального тока 4 А.

На мой взгляд, этот драйвер может хорошо работать, если ваши требования до 3А. Кроме того, он шумит и нагревается.

Как и другие драйверы шагового двигателя для станков с ЧПУ в этом диапазоне, он имеет встроенные функции защиты от перегрузки по току и температуры.

Этот шаговый двигатель имеет пять предустановленных режимов микрошага (1/1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32), которыми можно управлять с помощью DIP-переключателей.

Драйвер шагового двигателя TB6600 с DIP-переключателями сбоку

Источник питания, который можно использовать для запуска этого шагового двигателя, составляет 9–42 В с рекомендуемым напряжением 12–30 В.

На всякий случай лучше не превышать 30 Вольт.

Большинство пользователей используют этот шаговый двигатель при напряжении 24 В, поскольку они получают нужные обороты и крутящий момент при этом напряжении питания.

По словам производителя, этот шаговый двигатель идеально подходит для достижения целевого крутящего момента 255 унций на дюйм или ниже.

Что мне показалось наиболее интересным в этом шаговом двигателе, так это то, что он предлагает ток не менее 3 А без шума, почти вдвое дешевле, чем DM542T.

Помните, что с этим контроллером мотора или DM542T вам понадобится три таких контроллера для работы трехосного ЧПУ.

Если ваш бюджет ограничен, а требования к току шагового двигателя ниже 3А, я предлагаю вам получить это. В противном случае я предлагаю вам выбрать DM542T или DM556 — улучшенный аналог DM542T.

TB6600Скачать

Драйвер шагового двигателя DM556T

Драйвер шагового двигателя DM556T

Максимум. Текущий	5,6 А
Шаговый двигатель	NEMA 17,23,24,34 (до 5.6A)
Источник питания	18-50 В постоянного тока

Краткие технические характеристики

Этот шаговый драйвер работает на микросхеме DM556T. Этот драйвер аналогичен интерфейсу DM542T. Однако он может выдерживать пиковый ток 5,6 А.

Это делает этот шаговый двигатель идеальным даже для двигателей NEMA 23 с высоким крутящим моментом (4,2 А) и удерживающим моментом 425 унций на дюйм.

Этот шаговый драйвер подходит практически для всех проектов с ЧПУ, включая большие фрезерные станки с ЧПУ 8 ‘x 4’.

Единственное, что он не может работать, это, вероятно, NEMA 34 с током 6 А и удерживающим моментом более 1000 унций.

Если это ваше требование, я предлагаю вам взглянуть на следующий драйвер шагового двигателя в этом списке.

DM556T обладает отличными антирезонансными характеристиками для обеспечения плавного движения и бесшумной работы.

Подобно DM542T, он имеет DIP-переключатели для выбора из 16 предустановленных разрешений микрошага (до 1/125).

Кроме того, он имеет еще один набор DIP-переключателей, которые вы можете включать и выключать для выбора из 8 предустановленных настроек выходного тока (1,8 А, 2,1 А, 2,7 А, 3,2 А, 3,8 А, 4,3 А, 4,9 А, 5,6 А).

Драйвер шагового двигателя DM556T сбоку

У него есть функция определения тока холостого хода, с помощью которой он вдвое уменьшает выходной ток, если двигатель не работает.

Этот шаговый двигатель почти всегда работает при температуре ниже 60 ° C из-за превосходной технологии теплоотвода в этом драйвере.

Рекомендуемое входное напряжение для этого шагового драйвера составляет 20-50 В постоянного тока.

Я обнаружил, что документация по этому шаговому драйверу достаточно хороша для новичков.

Этот драйвер стоит немного больше, чем DM542T, и отлично подходит для любого ЧПУ с шаговыми двигателями вплоть до NEMA 24.

DM556T-1Скачать

Драйвер шагового двигателя DM860T

Драйвер шагового двигателя DM860T

Краткие технические характеристики

Этот шаговый драйвер действительно является гигантским шаговым драйвером в этом списке с точки зрения номинального тока.

Благодаря микросхеме шагового двигателя DM860T этот драйвер может обрабатывать до 7,2 А.

Редко вам это понадобится на станке с ЧПУ DIY, потому что такие усилители требуются только шаговыми двигателями NEMA 34, а они редко встречаются на станках с ЧПУ DIY.

Однако есть некоторые доступные ЧПУ, в которых используются двигатели NEMA 34 (например, ЧПУ) для дополнительной мощности резания во время тяжелых производственных работ.

Вы также найдете эти тяжелые двигатели на оси Z тяжелых настольных фрезеров и некоторых токарных станков.

В этом шаговом драйвере есть несколько мощных антирезонансных функций, которые позволяют ему работать через такие большие двигатели и высокие крутящие моменты.

DM860T имеет 8-битную систему DIP-переключателей для управления разрешением микрошага и пиковым током.

Вы можете выбрать из шестнадцати предустановленных разрешений микрошага (до 1/256).

Подобно другим драйверам, вы можете использовать DIP-переключатель для выбора из восьми предустановленных пиковых токов (2,40 А, 3,08 А, 3,77 А, 4,45 А, 5,14 А, 5,83 А, 6,52 А, 7,20 А).

При пиковых токах, предлагаемых этим драйвером, и тяжелых двигателях NEMA 34, которые работают на нем, вам понадобится мощный источник питания.

Понятно, что DM860T работает как от источников питания переменного, так и от постоянного тока. Вы можете использовать источники питания в диапазоне 18–80 В переменного тока или 36–110 В постоянного тока для работы этого шагового устройства.

В целом, это мощный драйвер шагового двигателя, который вы должны получить, если у вас высокие требования к току. Есть несколько других брендов, которые предлагают такую ​​мощность, однако они намного дороже.

Ближайшим аналогом DM860T является шаговый драйвер DM870, который почти так же хорош.

DM860TСкачать

Руководство покупателя: что следует учитывать перед выбором шагового драйвера для вашего ЧПУ

• Сначала выберите свой шаговый двигатель: не выбирайте шаговый драйвер, пока не решите, какие шаговые двигатели вы будете использовать.
• Пиковый ток шаговых двигателей: это основное значение, которое определяет ваш драйвер. В идеале следует приобрести шаговый драйвер с максимальным номинальным током, который в 1,4 раза больше, чем у шагового двигателя. Если это не вариант, убедитесь, что ток вашего драйвера как минимум такой же, как у двигателя, чтобы получить максимальный крутящий момент.
• Источник питания: получите надежный источник питания с номинальным напряжением, соответствующим вашему шаговому драйверу, для максимальной производительности. Для получения высоких крутящих моментов на высоких оборотах необходимо значительно повысить напряжение.
• Количество драйверов: количество необходимых шаговых драйверов совпадает с количеством шаговых двигателей, которые вы планируете использовать.
• Резонанс и шум: при увеличении тока ненадежные шаговые драйверы приводят к шуму и вибрации. Вот почему так важен антирезонанс.

Драйверы двигателей

Сортировка:

По умолчаниюНазвание (А — Я)Название (Я — А)Цена (низкая > высокая)Цена (высокая > низкая)Рейтинг (начиная с высокого)Рейтинг (начиная с низкого)Модель (А — Я)Модель (Я — А)

Выводить по:
25305075100

1

1662

В наличии: 3

1

267

В наличии: 59

Драйвер двигателей L9110S

Модуль драйвера двигателей на микросхеме L9110S. Возможно подключение ..

89.5 ₽

1

2956

В наличии: 72

1

602

В наличии: 14

Драйвер двигателей MX1508

Модуль драйвера двигателей на микросхеме MX1508.  Возможно подключение ..

60.3 ₽

От 10шт. — 57.3 ₽

От 100шт. — 55 ₽

1

5045

В наличии: 26

Драйвер моторов на DRV8833 1.5А

Данный модуль драйвера является улучшенным аналогом этого же модуля но на м..

211 ₽

От 10шт. — 200 ₽

От 100шт. — 191 ₽

1

151

В наличии: 148

Драйвер моторов на L298N

Драйвер моторов использует чип ST L298N, может напрямую управлять двумя дви..

211 ₽

От 10шт. — 200 ₽

От 100шт. — 189 ₽

1

82

В наличии: 116

Драйвер на ULN2003

Ток нагрузки одного выхода предельный 500 мАНапряжение питания 5 или 12 ВРа..

78.2 ₽

От 10шт. — 66 ₽

1

3189

В наличии: 64

Драйвер на ULN2003ADR

Универсальный модуль драйвера двигателя на основе системы ULN2003. Вместе с..

78.2 ₽

От 10шт. — 66 ₽

1

176

В наличии: 104

Драйвер шагового двигателя A4988

Плата на базе микросхемы HR4988 — драйвера биполярного шагового двигателя. ..

120 ₽

От 4шт. — 112 ₽

От 10шт. — 108 ₽

От 100шт. — 102 ₽

1

286

В наличии: 64

Драйвер шагового двигателя DRV8825

Плата на базе микросхемы DRV8825 — драйвер шаговых биполярных двигател..

353 ₽

От 10шт. — 333 ₽

От 100шт. — 320 ₽

1

5458

В наличии: 40

Драйвер шагового двигателя LV8729

Драйвер для шаговых двигателей LV8729 используются в конструкции 3D-принтер. .

640 ₽

От 4шт. — 610 ₽

От 100шт. — 590 ₽

1

1030

В наличии: 2

1

899

В наличии: 5

Драйвер шагового двигателя TB6560

TB6560 V2 — драйвер управления двухфазными шаговыми двигателями выполнен на..

714 ₽

1

5403

В наличии: 29

Драйвер шагового двигателя TMC2208 V1.2

Драйвер шагового двигателя TMC2208 V1.2 – более мощная и ультра-тихая верси..

418 ₽

От 4шт. — 386 ₽

От 12шт. — 375 ₽

От 100шт. — 353 ₽

1

5404

В наличии: 31

790

Драйвер двигателей DRV8833

Плата на базе микросхемы DRV8833, драйвер для двух двигателей постоянн..

112 ₽

5470

Драйвер двигателей HG7881

Модуль драйвера двигателей на микросхеме HG7881.  Возможно подключение ..

112 ₽

От 10шт. — 102 ₽

От 100шт. — 98.9 ₽

575

432

Драйвер двигателя VNh3SP30

Мощный драйвер двигателей, рабочий ток — 14А, и до 30А краткосрочно (продол..

1084 ₽

2900

Драйвер моторов на BTS7960 IBT-2

Драйвер мотора BTS7960 позволяет управлять одним коллекторным двигателем ра..

702 ₽

435

Драйвер моторов на TB6612FNG

Модуль 2-х канального драйвера на чипе TB6612FNG, предназначен для управлен..

460 ₽

От 10шт. — 168 ₽

5385

Драйвер моторов на чипе L293D

Драйвер L293D Mini подходит для управления 2 шаговыми, 2 серво или 4 обычны..

178 ₽

1290

Драйвер шагового двигателя A3967 EasyDriver

EasyDriver построен на микросхеме A3967 от Allegro. Она предназначена для к..

211 ₽

От 10шт. — 200 ₽

От 100шт. — 189 ₽

9806

901

Драйвер шагового двигателя TB6600

Основанная на чипе TB6600HG новая модель драйвера BL-TB6600-V1.2 пришла на ..

877 ₽

9798

ШИМ генератор MKS OSC V1.0

ШИМ генератор MKS OSC V1.0 предназначен для управления шаговым мотором при ..

490 ₽

Показано с 1 по 26 из 26 (всего 1 страниц)

Драйвер шагового двигателя CW230, цена в Рефит

• Главная

• Драйвера ШД аналоговые

• org/ListItem»>

  Драйвер шагового двигателя CW230

Драйвер CW230 позволяет управлять биполярным двухфазным шаговым двигателем с максимальным током до 3А на фазу.  Двигатель может управляться в режиме до 1/64 шага.
Управление двигателем происходит с помощью 3 сигналов, подающихся на дифференциальные входы CP (Step) CW (Dir) и REST(Enable). Входные цепи имеют встроенную оптоизоляцию.

Преимущества:

• Низкая стоимость
• Оптически изолированные входные сигналы
• Автоматическое уменьшения тока при простое двигателя
• Защита от перенапряжения и короткого замыкания
• Защита от не правильного подключения обмоток двигателя

Характеристики:

• Напряжение питания — от 24 до 36В
• Максимальный ток фазы — 3.0А
• Максимальная частота шагов — 50кГц
• Напряжение входных импульсов — от 5В до 24В (с внешним резистором)
• Размеры драйвера — 119×71х35мм

Сигнал	Функция
CP+ CP-	Импульсный входной сигнал представляет собой шаг, работает на каждом фронту сигнала. Для правильной работы длительность импульса должна быть больше, чем 10us.
CW+ CW-	Сигнал направления вращения, принимает низкий или высокий уровень. Для правильной работы при смене направления вращения сигнал должен быть установлен в контроллере не менее чем 10uS перед первым импульсом шага.
REST+ REST-	Сигнал используется для запрета работы двигателя (отключение двигателя). Как правило, не подключен и не используется.

Примечание:Обратите внимание, что направление движения двигателя зависит от подключения обмоток двигателя (начало и конец обмотки).

Подключение двигателя

Сигнал	Функция
GND	Общий провод питания
VCC+	Плюсовой провод источника питания постоянного тока, напряжением от +24 В до +36 В, включая изменения, вызванные плаванием напряжения.
A+/А-	Обмотка A двигателя (провода «начало» A+ и «конец» A- )
B+/B-	Обмотка B двигателя (провода «начало» B+ и «конец» B-)

Примечание: Недопустима подача напряжения питания более 40В, возможен выход драйвера из строя.

 Наш контроллер шагового двигателя, управление шаговым двигателем с очень низким энергопотреблением, прочный и экономически эффективный. Драйвер CW230 позволяет управлять биполярным двухфазным шаговым двигателем и взаимодействует с любой программой управления станками ЧПУ (CNC). Они пользуются высоким спросом в национальных, так и международных рынках.

 Мы стали популярными среди наших клиентов, предлагая широкий спектр, каталог драйверов шагового двигателя CW230. Мы предлагаем нашим клиентам Аналоговые драйверы шаговых двигателей, контроллер шагового двигателя после строгого контроля качества в различных параметров качества.

 Чтоб не делать драйвер шагового двигателя своими руками звоните нам и мы доставим его вам в короткое время. Шаговый двигатель купить можно у нас со склада в Ивано-Франковске. Кстати цена на Шаговые двигатели у нас самая низкая на рынке Украины. Мы доставляем товар по Украине, поэтому звоните будем рады сотрудничеству.

Скачать документацию CW230

Цена за шт. с НДС* —  грн.

* — указанные цены не являются публичной офертой, носят исключительно информационный характер и могут отличаться от действительных цен.

При питании драйверов с использованием трансформаторов или импульсных блоков питания желательно применять устройство плавного пуска для защиты оборудования от пусковых токов.

Также возможное использование выпрямителя, если требуется питание постоянным током, а блоком питания служит трансформатор.

Драйвер шагового двигателя CW1108АС

Драйвер шагового двигателя QJ6060AC

Драйвер шагового двигателя QJ5045

Copyright © 2023 refit.com.ua All rights reserved.
Created by Siter. in.ua.

Шаговые двигатели, драйверы шаговых двигателей, контроллеры шаговых двигателей и шаговые двигатели с регулированием скорости

Информация о продукте
Решения
Техническая информация
Размер двигателя
Загрузки
Виртуальный выставочный зал
Свяжитесь с нами

αSTEP
Шаговые двигатели
Бесщеточные двигатели постоянного тока
Серводвигатели
Редукторные двигатели переменного тока
Линейные приводы
Поворотные приводы
Сетевые продукты
Вентиляторы охлаждения

Бесплатная доставка для онлайн-заказов. Принять условия.

Шаговые двигатели

Шаговые двигатели позволяют с легкостью выполнять точное позиционирование. Они используются в различных типах оборудования для точного регулирования угла поворота и скорости с помощью импульсных сигналов. Шаговые двигатели с компактным корпусом генерируют высокий крутящий момент и идеально подходят для быстрого ускорения и отклика. Шаговые двигатели также удерживают свое положение при остановке благодаря своей механической конструкции. Решения для шаговых двигателей состоят из драйвера (принимает импульсные сигналы и преобразует их в движение двигателя) и шагового двигателя.

Компания Oriental Motor предлагает множество решений для самых разных областей применения:

• Шаговые двигатели AlphaStep с замкнутым контуром, 2-фазные шаговые двигатели, 5-фазные шаговые двигатели
• Опции с редуктором, энкодером и электромагнитным тормозом
• Драйверы шаговых двигателей с входом переменного или постоянного тока
• Размеры корпуса от 0,79 дюйма (20 мм) до 3,54 дюйма (90 мм)

Подробнее…

• Шаговые двигатели (только двигатель)
• Драйверы шаговых двигателей
• Шаговые двигатели с регулированием скорости
• Контроллеры

Шаговые двигатели (только двигатель)

Компания Oriental Motor предлагает широкий ассортимент шаговых двигателей, в том числе; Шаговые двигатели с замкнутым контуром AlphaStep, 2-фазные шаговые двигатели и 5-фазные шаговые двигатели доступны с размерами корпуса от 0,79 дюйма (20 мм) до 3,54 дюйма (90 мм). Предлагаются пять шаговых двигателей с редуктором, варианты энкодера и тормоза, а также различные обмотки двигателя.

• Шаговые двигатели 0,79–3,54 дюйма (20–90 мм) NEMA 8–NEMA 34 типоразмера корпуса
• Доступны беззазорные, малозазорные и прямозубые шестерни
• Шаговые двигатели с замкнутым контуром AlphaStep, двухфазные шаговые двигатели и пятифазные шаговые двигатели
• Опции энкодера и электромагнитного тормоза

• αSTEP Шаговые двигатели с замкнутым контуром
• 2-фазные шаговые двигатели
• 5-фазные шаговые двигатели

Драйверы шаговых двигателей

Драйверы шаговых двигателей преобразуют импульсные сигналы от контроллера в движение двигателя для достижения точного позиционирования.

• Вход переменного или постоянного тока
• Шаговые двигатели с замкнутым контуром AlphaStep, драйверы 2-фазных или 5-фазных шаговых двигателей
• Импульсный вход, встроенный контроллер или EtherNet/IP™, EtherCAT, PROFINET Совместимые версии
• Плата или коробка Тип

• αSTEP Драйверы с обратной связью
• 2-фазные драйверы
• 5-фазные драйверы

_{EtherNet/IP™ является товарным знаком ODVA}

Шаговые двигатели и драйверы для управления скоростью

Система управления скоростью SC серии CVK предлагает простую конфигурацию, состоящую из шагового двигателя, драйвера и программируемого контроллера. Рабочая скорость, время разгона и торможения, рабочий ток могут быть установлены с помощью переключателей драйвера, а простое переключение входа FWD (RVS) в положение ON или OFF обеспечивает простоту управления.

• Генератор импульсов не требуется
• Возможны 2 настройки скорости
• Компактный шаговый двигатель с высоким крутящим моментом

Контроллеры/сетевые шлюзы

Контроллеры и сетевые шлюзы для использования с системами управления движением.

• Контроллеры для использования с драйверами импульсного входа
• Сетевые преобразователи/шлюзы (связь RS-485)
  • EtherCat
  • CC-Link
  • МЕХАТРОЛИНК

• Контроллеры
• Сетевые шлюзы

Шаговые двигатели и драйверы

Шаговый двигатель используется для достижения точного позиционирования с помощью цифрового управления. Двигатель работает за счет точной синхронизации с импульсным сигналом, поступающим от контроллера к драйверу. Шаговые двигатели с их способностью создавать высокий крутящий момент на низкой скорости при минимальных вибрациях идеально подходят для приложений, требующих быстрого позиционирования на небольшом расстоянии.

Точное позиционирование с точным шагом

Шаговый двигатель вращается с фиксированным углом шага, как секундная стрелка часов. Этот угол называется «базовым углом шага». Oriental Motor предлагает шаговые двигатели с базовым углом шага 0,36°, 0,72°, 0,9° и 1,8°. 5-фазные шаговые двигатели имеют угол шага 0,36° и 0,72°, а 2-фазные шаговые двигатели имеют угол шага 0,9° и 1,8°.

Использование технологии гибридных шаговых двигателей

Гибридный шаговый двигатель представляет собой комбинацию двигателей с переменным магнитным сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами. Ротор гибридного шагового двигателя намагничивается в осевом направлении, как шаговый двигатель с постоянными магнитами, а статор питается электромагнитным полем, как шаговый двигатель с переменным сопротивлением. И статор, и ротор многозубчатые.

Гибридный шаговый двигатель имеет аксиально намагниченный ротор, что означает, что один конец намагничен как северный полюс, а другой конец как южный полюс. Зубчатые чашки ротора размещены на каждом конце магнита, и чашки смещены на половину шага зубьев.

Простое управление с помощью импульсных сигналов

Ниже показана конфигурация системы для высокоточного позиционирования. Угол поворота и скорость шагового двигателя можно точно контролировать с помощью импульсных сигналов от контроллера.

Что такое импульсный сигнал?

Импульсный сигнал — это электрический сигнал, уровень напряжения которого постоянно меняется между ON и OFF. Каждый цикл ВКЛ/ВЫКЛ считается как один импульс. Команда с одним импульсом заставляет выходной вал двигателя провернуться на один шаг. Уровни сигналов, соответствующие состояниям ВКЛ и ВЫКЛ напряжения, обозначены как «H» и «L» соответственно.

Количество оборотов пропорционально количеству импульсов

Количество оборотов шагового двигателя пропорционально количеству импульсных сигналов (число импульсов), подаваемых драйверу. Соотношение вращения шагового двигателя (угол поворота выходного вала двигателя) и количества импульсов выражается следующим образом:

Скорость пропорциональна скорости импульса

Скорость шагового двигателя пропорциональна скорости импульсных сигналов (частоте импульсов), подаваемых на драйвер. Соотношение частоты импульсов [Гц] и скорости двигателя [об/мин] выражается следующим образом:

Создание высокого крутящего момента в компактном корпусе

Шаговые двигатели генерируют высокий крутящий момент в компактном корпусе. Эти особенности обеспечивают превосходное ускорение и реакцию, что, в свою очередь, делает эти двигатели подходящими для приложений с высокими требованиями к крутящему моменту, когда двигатель должен часто запускаться и останавливаться. Чтобы удовлетворить потребность в большем крутящем моменте на низкой скорости, Oriental Motor также предлагает мотор-редукторы, сочетающие компактную конструкцию и высокий крутящий момент.

Двигатель удерживает себя в остановленном положении

Шаговые двигатели продолжают генерировать удерживающий момент даже в состоянии покоя. Это означает, что двигатель можно удерживать в остановленном положении без использования механического тормоза.

После отключения питания момент самоудержания двигателя теряется, и двигатель больше нельзя удерживать в остановленном положении при вертикальных операциях или при приложении внешней силы. В лифтах и ​​подобных устройствах используйте тормоз электромагнитного типа.

Шаговые двигатели и драйверы с замкнутым контуром — AlphaStep

AlphaStep состоит из шагового двигателя и драйверов, разработанных для максимального использования возможностей шагового двигателя. Эти продукты обычно работают синхронно с импульсными командами, но когда происходит внезапное ускорение или изменение нагрузки, уникальный режим управления поддерживает операцию позиционирования. Модели AlphaStep также могут выдавать сигналы завершения позиционирования и аварийные сигналы, что повышает надежность оборудования, с которым они работают.

Узнайте больше о наших продуктах AlphaStep

Типы операционных систем

Каждый шаговый двигатель и драйвер сочетают в себе шаговый двигатель различных типов со специальным драйвером. Доступны драйверы, работающие в режиме импульсного ввода и в режиме встроенного контроллера. Вы можете выбрать желаемую комбинацию в соответствии с требуемой операционной системой.

Драйвер импульсного входа

Двигатель может управляться с помощью генератора импульсов, предоставленного пользователем. Рабочие данные вводятся в генератор импульсов заранее. Затем пользователь выбирает рабочие данные на главном программируемом контроллере, затем вводит рабочую команду.

Драйвер встроенного контроллера

Встроенная функция генерации импульсов позволяет управлять двигателем с помощью непосредственно подключенного персонального компьютера или программируемого контроллера. Так как не требуется отдельного генератора импульсов, драйверы этого типа экономят место и упрощают проводку.

Разница между входными характеристиками переменного и постоянного тока

Шаговый двигатель приводится в действие напряжением постоянного тока, подаваемым через драйвер. В двигателях и драйверах Oriental Motor с входным напряжением 24 В постоянного тока на двигатель подается 24 В постоянного тока. В двигателях и приводных системах на 100–115 В переменного тока вход выпрямляется до постоянного тока, а затем на двигатель подается примерно 140 В постоянного тока (некоторые продукты являются исключением из этого правила).

Эта разница в напряжении, подаваемом на двигатели, проявляется как разница в характеристиках крутящего момента на высоких скоростях. Это связано с тем, что чем выше приложенное напряжение, тем быстрее будет нарастание тока через обмотки двигателя, что облегчает подачу номинального тока на более высоких скоростях. Таким образом, двигатель переменного тока и система драйвера имеют превосходные характеристики крутящего момента в широком диапазоне скоростей, от низких до высоких скоростей, предлагая большое передаточное число.

Рекомендуется, чтобы для вашего приложения рассматривались системы двигателя и драйвера с входом переменного тока, которые совместимы в более широком диапазоне условий эксплуатации, чем системы с входом постоянного тока.

• Поиск по артикулу

• Слайд с содержанием

• Слайд с содержанием

Pololu — Драйверы шаговых двигателей

Драйверы шаговых двигателей специально разработаны для управления шаговыми двигателями, которые способны непрерывно вращаться с точным контролем положения даже без системы обратной связи. Наши драйверы шаговых двигателей предлагают регулируемое управление током и многошаговое разрешение, а также они оснащены встроенными преобразователями, которые позволяют управлять шаговым двигателем с помощью простых шагов и направлений. Эти модули, как правило, представляют собой базовые платы-носители для различных ИС драйверов шаговых двигателей, которые предлагают низкоуровневые интерфейсы, такие как входы для непосредственного запуска каждого шага. Для генерации этих сигналов низкого уровня обычно требуется внешний микроконтроллер.

Большинство наших драйверов шаговых двигателей доступны в компактном (0,6″×0,8″) форм-факторе, совместимом по выводам. В следующих двух таблицах, упорядоченных по возрастанию рабочего напряжения, сравнивается наш выбор:

	СТСПИН220	ДРВ8834	A4988 (оригинал)	A4988, Черный Ed.	MP6500, Пот. СС	MP6500, Цифровой CC
Чип драйвера:	СТСПИН220	ДРВ8834	А4988		МП6500
Минимальное рабочее напряжение:	1,8 В	2,5 В	8 В		4,5 В
Максимальное рабочее напряжение:	10 В	10,8 В	35 В		35 В
Максимальный длительный ток на фазу: (1)	1,1 А	1,5 А	1 А	1,2 А	1,5 А
Пиковый ток на фазу: (2)	1,3 А	2 А	2 А		2,5 А	2 А
Микрошаговое уменьшение до:	1/256	1/32	1/16		1/8
Количество слоев платы:	4	4	2	4	4
Особенности:						цифровой ток управление
Цена за 1 шт. :	7,95 $	9,95 $	17,95 $	17,95 $	12,95 $	12,95 $
1 На несущей плате Pololu, при комнатной температуре и без дополнительного охлаждения. 2 Максимальный теоретический ток для компонентов на плате (требуется дополнительное охлаждение).

	STSPIN820	ДРВ8825	ТБ67С279ФТГ	ТБ67С249ФТГ	ДРВ8434А	DRV8434S, Пот. Макс.	DRV8434S, 2A Макс.
Чип драйвера:	STSPIN820	ДРВ8825	ТБ67С279ФТГ	ТБ67С249ФТГ	ДРВ8434А	ДРВ8434С
Минимальное рабочее напряжение:	7 В	8,2 В	10 В	10 В	4,5 В	4,5 В
Максимальное рабочее напряжение:	45 В	45 В	47 В	47 В	48 В	48 В
Максимальный длительный ток на фазу: (1)	0,9 А	1,5 А	1,1 А	1,6 А	1,2 А	1,2 А
Пиковый ток на фазу: (2)	1,5 А	2,2 А	2 А	4,5 А	2 А	2 А
Микрошаговое уменьшение до:	1/256	1/32	1/32	1/32	1/256	1/256
Количество слоев платы:	4	4	4	4	4	4
Особенности:			Автоматическая регулировка усиления, ADMD	Автоматическая регулировка усиления, ADMD	Обнаружение остановки, интеллектуальная настройка пульсации Контроль затухания	Управление SPI, обнаружение остановки, 8 вариантов режима затухания
Цена за 1 шт. :	14,95 $	18,95 $	10,75 $	21,95 $	12,95 $	12,95 $	12,95 $
1 На несущей плате Pololu, при комнатной температуре и без дополнительного охлаждения. 2 Максимальный теоретический ток для компонентов на плате (требуется дополнительное охлаждение).

В эту категорию также входят несколько более крупных модулей драйверов, которые, как правило, могут выдавать больший ток и предлагают больше функций, чем более компактные драйверы, указанные выше:

	TB67S279FTG Полный отвод	TB67S249FTG Полная разводка	АМИС-⁠30543	ТБ67С128ФТГ	Мощный шаговый двигатель Драйвер двигателя 36v4
Чип драйвера:	ТБ67С279ФТГ	ТБ67С249ФТГ	АМИС-30543	ТБ67С128ФТГ	ДРВ8711
Минимальное рабочее напряжение:	10 В	10 В	6 В	6,5 В	8 В
Максимальное рабочее напряжение:	47 В	47 В	30 В	44 В	50 В
Максимальный длительный ток на фазу: (1)	1,2 А	1,7 А	1,8 А	2,1 А	4 А
Пиковый ток на фазу: (2)	2 А	4,5 А	3 А	5 А	6 А
Микрошаговое уменьшение до:	1/32	1/32	1/128	1/128	1/256
Количество слоев платы:	2	2	2	2	2
Размеры:	1,0″ × 1,4″	1,0″ × 1,4″	1,0″ × 1,2″	1,2″ × 1,6″	1,3″ × 1,2″
Особенности:	Автоматическая регулировка усиления, ADMD, высокое максимальное напряжение	Автоматическая регулировка усиления, ADMD, высокое максимальное напряжение, высокий ток	Интерфейс SPI, ШИМ с низким уровнем электромагнитных помех, сильноточный ток, микрошаг 1/128, обратная связь по ЭДС	Автоматическая регулировка усиления, ADMD, высокое максимальное напряжение, высокий ток, микрошаг 1/128, дополнительный последовательный интерфейс	сверхвысокий ток, высокое максимальное напряжение, интерфейс SPI, микрошаг 1/256, обратная ЭДС обратная связь, обнаружение остановки
Цена за 1 шт. :	12,75 $	24,95 $	19,95 $	16,95 $	39,95 $
1 На несущей плате Pololu, при комнатной температуре и без дополнительного охлаждения. 2 Максимальный теоретический ток для компонентов на плате (требуется дополнительное охлаждение).

Для более высокого уровня управления шаговым двигателем рассмотрите наши контроллеры шаговых двигателей Tic, которые имеют некоторые из тех же ИС драйверов шаговых двигателей, что и наши несущие платы, в сочетании со встроенным микроконтроллером, который интеллектуально генерирует управляющий сигнал низкого уровня. в ответ на различные интерфейсы, такие как USB для прямого подключения к компьютеру, последовательный TTL и I²C для использования с микроконтроллером, импульсы сервопривода RC для использования в системе RC, аналоговые напряжения для использования с потенциометром или аналоговым джойстиком, и квадратурный энкодер для использования с поворотным энкодером. Tics также предлагает широкий спектр настроек, которые можно настроить через USB с помощью бесплатной утилиты.

Сравните все товары в этой категории

Подкатегории

Товары в категории «Драйверы шаговых двигателей»

Драйвер шагового двигателя на дискретном МОП-транзисторе позволяет управлять одним биполярным шаговым двигателем. Он поддерживает широкий диапазон рабочего напряжения от 8 В до 50 В и может непрерывно подавать до 4 А на фазу без радиатора или принудительного воздушного потока (макс. 6 А при достаточном дополнительном охлаждении). Интерфейс SPI позволяет настроить ограничение тока, ступенчатый режим (9пошаговые режимы от полного шага до 1/256), режим затухания и обнаружение остановки. Драйвер также обеспечивает обратную связь по обратной ЭДС, которую можно использовать для более продвинутых алгоритмов управления и обнаружения опрокидывания. Дополнительные функции включают защиту от обратного напряжения, пониженного напряжения и перегрузки по току.

Эта коммутационная плата упрощает использование микрошагового драйвера биполярного шагового двигателя Toshiba TB67S128FTG с регулируемым ограничением тока и микрошагом до 1/128 шага. Кроме того, он имеет возможность динамически выбирать оптимальный режим затухания, контролируя фактический ток двигателя, и может автоматически снижать управляющий ток ниже полного значения, когда двигатель мало нагружен, чтобы минимизировать энергопотребление и тепловыделение. Драйвер имеет широкий диапазон рабочего напряжения от 6,5 В до 44 В и может обеспечить примерно 2,1 А на фазу непрерывно без радиатора или принудительного воздушного потока (до 5 А пикового значения). Он имеет встроенную защиту от пониженного напряжения, перегрузки по току и перегрева; наша несущая плата также добавляет защиту от обратного напряжения (до 40 В).

Это коммутационная плата для микрошагового драйвера биполярного шагового двигателя AMIS-30543 компании ON Semiconductor, который имеет ограничение тока с регулировкой SPI, 11-ступенчатые режимы (от полного шага до 1/128 шага), обратную ЭДС обратной связи, которую можно используется для обнаружения опрокидывания или дополнительного управления с обратной связью, а также для защиты от перегрузки по току и перегрева. Плата работает от 6 В до 30 В и может выдавать примерно до 1,8 А на фазу без радиатора или принудительного воздушного потока (она рассчитана на 3 А на катушку при достаточном дополнительном охлаждении).

Это переходная плата для микрошагового драйвера биполярного шагового двигателя TI DRV8834. Его распиновка и интерфейс практически идентичны таковым у наших носителей A4988, поэтому его можно использовать в качестве замены этих плат во многих приложениях. DRV8834 работает в диапазоне от 2,5 до 10,8 В, что позволяет питать шаговые двигатели напряжением, слишком низким для других драйверов, и может непрерывно обеспечивать до 1,5 А на фазу без радиатора или принудительного воздушного потока (до 2 А в пиковом режиме). ). Он имеет регулируемое ограничение тока, защиту от перегрузки по току и перегреву, а также шесть микрошагов разрешения (до 1/32 шага). Эта плата поставляется с 0,1-дюймовыми штыревыми штырьками, включенными в комплект, но не припаянными.

Эта версия нашего низковольтного шасси драйвера шагового двигателя DRV8834 поставляется с номером с установленными контактными штырьками , поэтому для его использования с соответствующим 16-контактным разъемом или макетной платой без пайки пайка не требуется. Дополнительную информацию о драйвере см. на странице продукта DRV8834 Low-Voltage Stepper Motor Driver Carrier.

C-663.12 Контроллер шагового двигателя Mercury, 1 ось

• Высокое разрешение микрошагов
• Рабочее напряжение до 48 В
• Работа двухфазных шаговых двигателей с обратной связью
• Поддержка внешних датчиков
• Гирляндная сеть

к содержимому

C-663.12 Контроллер шагового двигателя Mercury

1 ось. Разрешение микрошага: 1/2048 полного шага. Работа в замкнутом цикле. Движение точка-точка, трапециевидный профиль скорости. Возможность подключения к сети через гирляндную цепь.

Дифференциальная передача сигналов для цифровых (A/B) сигналов энкодера. TTL-входы для концевых и референтных выключателей. Вход для сигналов RS-422 для индексного переключателя.

USB и RS-232 для управления. Линии ввода/вывода (аналоговые/цифровые) для автоматизации. Интерфейс для аналогового джойстика.

Мощный язык команд макросов. Энергонезависимое хранилище макросов, например, для автономной работы с автозапуском макроса. Регистратор данных. Обнаружение идентификационного чипа для быстрого запуска. ПИД-регулятор, изменение параметров во время работы. Широкая поддержка программного обеспечения, например, для NI LabVIEW, C, C++, MATLAB, Python. Программное обеспечение пользователя PIMikroMove.

Скачать техническое описание

Характеристики

Технический паспорт

Английский

Немецкий

Китайский упрощенный)

Download

Download

Download

Макс. выходное напряжение*

Miscellaneous	C-663.12
Operating voltage	24–48 В пост. тока от внешнего адаптера питания (адаптер питания 48 В пост. тока входит в комплект поставки)
Макс. потребляемый ток	40 мА без нагрузки (при питании 48 В) 80 мА без нагрузки (при питании 24 В)
Диапазон рабочих температур от до 5 °C 2 5	902 защита отключается при чрезмерно высоких температурах)
	0,48 кг
Размеры	130 мм × 76 мм × 40 мм (включение. с USB; 6 шт. с RS-232 Скачать техническое описание загрузки Описание продукта Английский Загрузить Техническое описание Английский Немецкий Китайский упрощенный) Скачать Скачать Скачать Документация Обработка параметров при обновлении до C-663.12 Controllers Anglish Документация C-663.12 RECTION STEPPER STEPHE Английский Немецкий Документация Цифровые контроллеры двигателей и драйверы: C-663 / C-863 / C-867 / C-877 / C-884 / E-861 / E-871 / E-872.401 / E-873 Английский Немецкий Загрузка Загрузка Трехмерные модели Общая документация по программному обеспечению Обновление программного обеспечения PI с помощью PIUpdateFinder Английский Немецкий Общая документация по программному обеспечению Формат данных массива GCS Английский Общая документация по программному обеспечению PIMikroMove Английский Общая документация по программному обеспечению PI GCS2 DLL Английский Общая документация по программному обеспечению Драйвер PI MATLAB GCS 2. 0 3 Английский Немецкий Общая документация по программному обеспечению PIStages3Editor для редактирования базы данных PIStages3 Английский Немецкий Общая документация по программному обеспечению Информация о базе данных PIStages3. Что необходимо учитывать при переходе с PIStages2 на PIStages3. Английский цитата / заказ Запросите бесплатное предложение о необходимом количестве, ценах и сроках поставки или опишите желаемую модификацию. Все продукты, доступные онлайн, можно заказать напрямую. C-663.12 Контроллер шагового двигателя Compact Mercury, 1 ось, управление с обратной связью и без обратной связи, HD Sub-D 26, 48 В Добавить в список котировок Удалить из списка котировок Спросите индивидуальный дизайн список цитат Шаговый двигатель Wi-Fi | Crowd Supply Шаговый двигатель Wi-Fi | Поставка толпы Wi-Fi Робототехника и моторы Управляйте любым шаговым двигателем с помощью Wi-Fi Доступен для предзаказа. $ 70 — $ 110 Посмотреть варианты покупки Последние обновления 13 мая 2019 г. Защита степпера Wi-Fi 17 апр. 2019 г. Задержка производства 27 марта 2019 г. Переход к производству 20 февраля 2019 г.Кампания скоро закончится Просмотреть все обновления проекта Вы будете получать уведомления о новостях и обновлениях акций для этого проекта. Беспроводное управление, простая интеграция Wi-Fi Stepper — это многофункциональный, простой в использовании контроллер шагового двигателя. доступны через Wi-Fi. Он может работать с шаговыми двигателями от малых до больших. высокий ток. Вы можете отправлять защищенные криптографией команды по Wi-Fi из компьютер, телефон или любая другая платформа. Интеграция с другими контроллеры возможны с использованием тактовых импульсов и входных контактов направления. Wi-Fi Stepper делает управление шаговым двигателем простым и продуктивным. Используйте Wi-Fi Stepper в таких проектах, как: Домашняя автоматизация Робототехника Фрезерные станки с ЧПУ Устройства безопасного доступа Насосы и диспенсеры Большой или маленький, перенесите свой двигатель в мир Интернета вещей. Многим проектам нужен способ взаимодействия с реальным миром. Для многих приложений, шаговые двигатели являются предпочтительным способом. Они хорошо работают на от медленных до средних скоростей и без редукторов коробки передач. Есть много недорогой NEMA крепления на выбор. У них отличный крутящий момент номинальные значения и могут даже обеспечивать высокий крутящий момент при чрезвычайно низком скорость. Шаговые двигатели могут работать на скорости или как сервопривод, удерживающий положение под любым углом. Шаговые двигатели широко используются в ЧПУ. приложений и являются отличным мотором начального уровня для изучения основ. При правильном источнике питания этот проект поддерживает большинство двигателей на рынок. С его номинальным напряжением и током даже мамонт NEMA 42 находится в зоне комфорта для самых требовательных приложений. Программная часть управления шаговым двигателем также упрощается благодаря Wi-Fi. Варианты интеграции программного обеспечения Steppers с открытым исходным кодом, включая мощный веб-приложение с функциями быстрого запуска и руководствами. Характеристики и характеристики Совместимость двигателей Драйвер шагового двигателя: powerSTEP01 Предустановленные профили NEMA: 11, 17, 23, 34, 42 Максимальная скорость: 4500 об/мин Режимы работы: как по напряжению (ШИМ), так и по току (обратная связь с резистором) Платы, соединяемые в цепочку для одновременного управления несколькими двигателями Варианты конфигурации Управление током до 1/16 микрошага с высоким удерживающим моментом Управление напряжением до микрошага 1/128 и плавное движение с низким уровнем шума Функции безопасности (отключение по току/напряжению/температуре) Расширенные профили скорости (ускорение и замедление) Генерация сигнала и настройки синхронизации Компенсация провалов/скачков источника питания Прогнозируемая компенсация тока Регулировка противо-ЭДС Обнаружение остановки Питание Регулировка напряжения: Высокоэффективный регулятор напряжения MAX15062 Входное напряжение: 9 В-80 В Максимальный выходной ток: 10 А действ. Wi-Fi Чипсет: Wi-Fi чип ESP8266 в модуле ESP-WROOM-02 Безопасность: модуль криптоаутентификации ATECC508A — для генерации ключей доступа и проверки команд от авторизованных клиентов Аппаратные интерфейсы Внешний переключатель и тактовый генератор I2C СПИ УАПП GPIO АЦП Программное обеспечение Полностью открытый исходный код Средство настройки на основе браузера HTTP(S) JSON RESTful интерфейс TCP и UDP API с малой задержкой Библиотека Python Физические размеры Вес: 1,25 унции (35 г) Размер платы: 3″ x 2,25″ (76 мм x 63,5 мм) Распиновка Сравнения 0 Безопасность 0259 Wi-Fi Stepper Tarocco OpenMYR uStepper S Input Voltage 9-80 V 36 V 8-14 V 8-42 V Выходной ток 10 A 10 A 2 A 2 A . 0282 NEMA Sizes Any Any 17 17/23 Open Source Hardware & Software Yes Yes Yes Yes Development Environment ESP8266 Н/Д ESP8266 Arduino Wi-Fi Да Нет Да Crypto Chip N/A No N/A Encoder Feedback No Yes No Yes I/O Expandable Yes No Да Да Easy Control Чтобы помочь вам начать работу, мы написали веб-приложение, которое позволяет вы можете начать движение в течение нескольких минут после подключения двигателя. Ты можешь отрегулируйте любой параметр конфигурации, протестируйте простые команды движения и сгенерировать пример кода все из Быстрый запуск Интерфейс приборной панели. Servo Control Перетащите и отредактируйте положение сервопривода быстро и интуитивно или введите точные углы. Просматривайте обратную связь по положению разомкнутого цикла и управляйте размерами шагов. Контроль скорости Установите число оборотов в минуту и ​​визуализируйте скорость. Управление жестким остановом (активным мостом) и плавным стоп (высокоимпедансный мост). Включить остановку на переключателе зацепление (для E-Stop или возврата в исходное положение). Step Clock Input Используйте внешний драйвер движения для управления двигателем. Направление конфигурация может быть привязана к входу переключателя. Конфигурация Укажите пределы безопасности, профили скорости, настройки крутящего момента и скорость оптимизация. Благодаря расширенной конфигурации вы можете управлять текущими и генерация сигнала напряжения, компенсация обратной ЭДС, обнаружение останова, и более. Генерация кода После того, как вы набрали свой двигатель, сгенерируйте конфигурацию и движение команды, соответствующие параметрам быстрого запуска. Поддержка и документация Мы любим с открытым исходным кодом ! Все наше программное обеспечение, оборудование, документация, все без лицензии MIT (dom). Исходный код Спросите Crowd Supply о заказе Задать Good Robotics технический вопрос Отправьте полевой отчет о том, как вы использовали этот проект Производится Good Robotics в Санта-Крус, Калифорния. Продается и поставляется компанией Crowd Supply. Набор для быстрого запуска шагового двигателя Wi-Fi Включает плату шагового двигателя Wi-Fi, шаговый двигатель NEMA 17 и блоки питания 24 В. Все, что вам нужно, чтобы начать. $ 110 8 долларов США с доставкой / 18 долларов США по всему миру Больше не выпускается Wi-Fi Stepper — только плата Плата Wi-Fi Stepper для управления малыми и большими шаговыми двигателями. $ 70 8 долларов США с доставкой / 18 долларов США по всему миру Заказы, размещенные сейчас, отправляются 31 января 2023 г. Хорошая робототехника Санта-Крус, Калифорния · goodrobotics.net Good Robotics разрабатывает аппаратное и встроенное программное обеспечение для робототехники и приложений управления. Мы сосредоточены на адаптации платформ и методов профессионального уровня для более широкого круга пользователей, таких как производители/любители. У нас есть специалисты в области электротехники, встроенных систем, машиностроения и объединения датчиков/управления. Эндрю Клофас Инженер-электронщик и разработчик встроенных систем Эйс Шеландер Инженер-механик Тед Ларсон Старший инженер-электронщик StereoPi Стереоскопическая камера с открытым исходным кодом на основе Raspberry Pi Часть Microchip Get Launch Модуль двигателя IQ Первый двигатель дрона с датчиком положения SenseTemp Точный и гибкий четырехканальный датчик температуры для измерительной электроники Подпишитесь на информационный бюллетень Crowd Supply, в котором рассказывается о последних создателях и проектах Шаговый привод/контроллеры Parker Hannifin Шаговый привод/контроллеры Parker Hannifin Системы управления движением, электромеханическая автоматизация, Северная Америка :  Главная > Продукты > Шаговые приводы/контроллеры &nbspШаговый привод/контроллеры Рекомендуемые продукты Зрелый Пенсионер Рекомендуемые продукты   Интегрированные контроллеры движения — ACR7000     Скорость процессора Связь Цифровой ввод/вывод Интегрированные контроллеры движения — ACR7000 800 МГц Ethernet TCP, EtherNet/IP Возможность расширения до 500+ Зрелый   Микрошаговый привод/контроллер ViX   Пенсионер   Микрошаговый привод/контроллер Gemini GT6 Микрошаговые приводы/контроллеры ZETA61nn Системы линейного двигателя/делительного устройства/привода серии LX OEMZL6104 Микрошаговый привод/контроллер Серия PDHX-EУпакованный привод/индексатор Комплексные мини-шаговые системы PDS и PDX Минишаговые приводы ПХ230 Микрошаговый привод/контроллер OEM750X Микрошаговый привод/контроллер SX/SXF Микрошаговый привод/контроллер Gemini GT6K Привод/контроллер неправильного шага OEM650X Микрошаговый привод/контроллер OFS 350-OSC     Активное демпфирование Сложность приложения Связь Входная мощность RoHS Микрошаговый привод/контроллер Gemini GT6 х Умеренный RS232/485 120 В переменного тока   Микрошаговые приводы/контроллеры ZETA61nn х Высокий RS232C/485 120 В переменного тока   OEMZL6104 Микрошаговый привод/контроллер   Умеренный RS232C/485 120 В переменного тока   Микрошаговый привод/контроллер OEM750X   Низкий RS232C DC   Микрошаговый привод/контроллер Gemini GT6K х Высокий RS232/485 и Ethernet 120 В переменного тока   Микрошаговый привод/контроллер OFS 350-OSC Низкий нет 12–42 В пост. тока Да Privacy Policy   WARNING : This product may contain a chemical known to the State of California to cause рак, врожденные дефекты или другие нарушения репродуктивной функции. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт www.P65Warnings.ca.gov. © Copyright Parker Hannifin Corporation 2003-2018 Что такое шаговый двигатель Содержание Шаговые двигатели ничем не отличаются по своей конструкции, но их предпочтительное применение классифицирует их как совершенно отдельную категорию. Важно понимать, как они работают и что их отличает, поскольку иногда, на первый взгляд, они могут показаться сдвоенными версиями двигателей разных типов. Шаговый двигатель Шаговый двигатель представляет собой электрический двигатель, который преобразует энергию, протекающую через него, в круговое движение. Он работает на постоянном токе и может иметь практически любой размер или крутящий момент. Термин «шаговый двигатель» относится к шаговому двигателю, как следует из названия, когда он питается от обмоток, он делает один «шаг» вместо непрерывного вращения. Каждый шаг представляет собой однократное вращение на точно определенный производителем двигателя угол, например 1,2 градуса. Этот шаговый двигатель не имеет щеток, поэтому он относится к классу бесщеточных двигателей постоянного тока. Возможно, шаговый двигатель не начнет вращаться при подключении к нему источника питания. Необходимо повернуть обмотки блока питания в правильной последовательности. Каждый переключатель активирует определенный угол (ранее упомянутый шаг). Что может построить шаговый двигатель? В отличие от щеточных двигателей постоянного тока. В этом шаговом двигателе ферромагнетик располагался в роторе, а обмотки в статоре. Это позволило полностью отказаться от механического коммутатора. Перемещение двигателя можно осуществить, чередуя питание между последовательными обмотками. Конструкция шагового двигателя Для постоянных магнитов ветер непосредственно контактирует с полюсами ротора, состоящего из магнитов. Если одна из обмоток находится под напряжением, генерируемое магнитное поле воздействует на ротор и заставляет его вращаться под узким углом. После этого можно зажечь следующую обмотку, а затем еще раз прокрутить вал. Во многих случаях отталкивание между полюсами ротора используется одновременно из-за обратного направления источника питания. То есть одни ветры «притягивают», а другие «толкают» вращение ротора. Магнит всегда может создать одну пару полюсов. Для шаговых двигателей внутри ротора могут быть дополнительные магниты. Кроме того, количество магнитных пар внутри ротора является другим фактором, который производитель определяет для своего двигателя. Двигатели с переменным сопротивлением, в которых ротор изготовлен из железного цилиндра с прорезями вместо магнита, работают иначе. Операция включает изменение ротора таким образом, чтобы сопротивление, также известное как «сопротивление» магнитному полю, было как можно минимальным. Это произойдет, когда выступающие части ротора (в форме «зубцов») совпадут с выступающими частями статора. Двигатели с постоянными магнитами более мощные и имеют больший крутящий момент, а двигатели с переменным сопротивлением имеют более высокие скорости, они дешевле и тише. Неудивительно, что смесь этих двух технологий также проходит испытания. были разработаны гибридные двигатели, которые сочетают в себе преимущества обоих вариантов, но они дороже своих аналогов. Каковы преимущества шаговых двигателей Шаговые двигатели имеют значительное преимущество перед щетками в ситуациях, когда требуется точное перемещение вала под углом, который устанавливается и поддерживается для обеспечения максимально возможного крутящего момента. Одним из примеров такой машины является фрезерное устройство с ЧПУ, в котором двигатели должны вращаться через вращающееся колесо (или фрезеруемый материал) с невероятной точностью, одновременно прикладывая давление от вращающегося резца к фрезеруемому объекту. Конечно, для этого можно использовать щеточные двигатели. Однако это потребует использования датчиков положения вала (энкодеров), а также передовых контроллеров, способных измерять ток, что значительно увеличивает стоимость. Более эффективно использовать шаговый двигатель, в котором движение вала можно точно контролировать даже без добавления датчиков. Это известно как управление без обратной связи, при котором отсутствует обратная связь относительно направления, в котором находится вал. Результатом этого решения является не только возможность поворота на угол в определенный градус, но и возможность поддерживать очень низкие скорости без дополнительных механических передач. Можно сконструировать часы со стрелкой, прикрепленной к валу шагового двигателя и вращающейся со скоростью один оборот каждый день, а затем начать считать секунды со скоростью 1,25 оборота в минуту. Если у вас есть другие моторы, реализовать эту идею может быть сложно. Наиболее значительным преимуществом является отсутствие подверженных износу компонентов (за исключением подшипников). Кроме того, при коммутации не возникает искрения, и его можно без опасений использовать, например, в средах, содержащих взрывоопасные газы, которые могут вызвать взрыв. Каковы недостатки шаговых двигателей Главный недостаток шаговых двигателей в том, что ими сложнее управлять, т.е. управлять правильной электронной коммутацией. Хотя можно использовать готовые контроллеры, их использование не так просто, как подключение питания непосредственно к проводам двигателя щетки. Неправильное управление приводит к неконтролируемому движению вращающегося вала и может привести к необратимому повреждению двигателя. Шаговые двигатели работают как инерционные двигатели. Они пропускают, поскольку позволяют протекать по проводам столько тока, сколько может быть получено от конкретного источника питания. Вот почему важно следить за током, протекающим через него, и ограничивать его до максимального значения, иначе вы сожжете обмотки. Еще одна проблема — жесткое ограничение максимальной скорости. Хотя для щеточных двигателей типична скорость в десятки или тысячи оборотов в минуту, скорость, превышающая 1000, не часто используется в шаговых двигателях. Кроме того, увеличение скорости может сделать ротор неэффективным, чтобы идти в ногу с вращающимся электромагнитным полем, что приводит к тому, что он перестает создавать крутящий момент и начинает колебаться при небольших колебаниях. Микрошаговое управление может дополнительно ограничить это, ограничивая максимальную скорость. Другая проблема называется потерянными шагами. То есть, когда моторы не способны совершать движение с фиксированным углом, например, со слишком большим напряжением. Это серьезная проблема, если полагаться исключительно на управление без обратной связи. Контроллер для 3D-принтера мог «думать», что голова перемещается на 1 см, но на самом деле она находилась в неподвижном положении. Если он начнет свою работу и снова, остальная часть печати сместится на один сантиметр в одном направлении. Проблема может быть решена тремя различными способами. Вы можете увеличить размер используемого двигателя, т. е. выбрать двигатель с достаточным запасом крутящего момента. Кроме того, вы можете использовать отрицательную обратную связь для управления, например, включить энкодер. Кроме того, современные контроллеры имеют встроенную систему обнаружения пропущенных шагов. Таким образом, даже если этой проблемы нельзя избежать, по крайней мере, можно отреагировать, например, приостановив работу устройства или проинформировав пользователей о проблеме. Контроллер шагового двигателя При рассмотрении свойств шагового двигателя важно учитывать не только характеристики, обусловленные конструкцией двигателя, но и сам двигатель и систему управления в целом. Единственный фокус на моторе дает неполный образ. Система управления играет важную роль в формировании характеристик шаговых двигателей. Основное развитие шаговых двигателей направлено на увеличение количества выполняемых ходов, КПД и крутящий момент при одновременном снижении механической инерции. Шаги шагового привода определяются конструкцией и механическими характеристиками объекта и двигателя, а также магнитными и электрическими составляющими двигателя, способом обеспечения его обмоток и, наконец, алгоритмом управления. Биполярное и униполярное управление шаговыми двигателями Среди шаговых двигателей есть два основных типа: униполярные и биполярные. а- однополярный, б – биполярный Двухполюсный двигатель с двумя фазами имеет по одной обмотке на каждую фазу, тогда как однополярный двигатель имеет только одну обмотку на фазу, Обмотка, с отводом в центре. Существуют двигатели с двумя обмотками на каждую фазу. Они могут работать как в монополярном, так и в биполярном режимах. При включенном биполярном управлении в работе участвует весь диапазон обмотки, а при использовании однополярного управления одновременно активна половина диапазона. Методы управления двигателем: а) униполярный б) биполярный В биполярном приводе использование двухпозиционного переключателя или двух транзисторов, которые включаются по циклу, может изменить магнитное поле внутри центра. В однофазном двигателе для управления током достаточно одного транзистора на фазу. Однополярное управление позволяет току течь в обмотке только в одном направлении, тогда как биполярное управление гарантирует, что ток течет в двух разных направлениях. Преимущество однополярной альтернативы в том, что она проще и содержит меньшее количество транзисторов. недостатком может быть то, что он работает только при одновременной работе половины обмотки, что означает, что полная сила крутящего момента не создается. Преимуществом биполярного управления является высокий коэффициент использования крутящего момента, поскольку вся обмотка находится в том состоянии, в котором она находится при получении импульса. Как правило, биполярные двигатели требуют более сложной системы управления. Эта проблема была решена с введением специальных силовых ИС, которые содержат два транзисторных моста, которые могут управлять важными токами. Управление формой волны При управлении волной, также известном как однофазное управление, одна фаза находится под напряжением в любой момент времени. Порядок их работы A-B-A’-B’. Результатом этого вида управления является выполнение полного шага. Положение вала двигателя для однофазного режима Волновые двигатели называются униполярными двигателями. Это связано с количеством фаз двигателя, используемых одновременно. Для двигателей с однополярными и двухполюсными обмотками и одинаковыми параметрами обмотки этот тип питания вызывает одинаковое механическое движение. Недостатком этого типа управления является то, что двигатели с однополярными обмотками потребляют всего 25%, а двигатели с биполярными обмотками потребляют 50% всей обмотки двигателя в любой момент времени. Это означает, что максимальный крутящий момент двигателя не используется. Полношаговое управление При использовании двухфазного управления, также известного как полноступенчатое управление, две фазы активируются одновременно. Последовательность операций описывается как AB-A’B’. Результатом такой формы управления являются действия, идентичные действиям при однофазном управлении, за исключением того, что положение ротора изменяется на полшага. Однако из-за того, что два двигателя работают одновременно, этот двигатель может развивать вдвое больший крутящий момент по сравнению с однофазным управлением, что эквивалентно 50 процентам общей обмотки. Положение вала двигателя для полноходового (двухфазного) режима При полношаговом управлении движения ротора такие же, как и при волновом управлении. Полушаговое управление Полушаговое управление сложнее, чем два других типа. Полушаговое управление представляет собой объединение управления с двумя фазами и одной фазой. Он питает статор на одну фазу перед переключением на две фазы. Это приводит к тому, что процесс становится в два раза короче. Это в значительной степени устраняет самый большой недостаток двух других типов работы, а именно влияние механического резонанса на двигатель во время его использования. Схема полушаговой операции описывается последовательно АВ-В-А’В-А’-А’В’-В’-АВ’-А. Положение вала двигателя для ½ шага Микроуправление Микрошаговое управление используется для быстрого изменения напряжения в обмотках, разбивая весь шаг на более мелкие шаги. Микрошаговое управление включает в себя вращение магнитного поля в статоре быстрее, чем полушаговое или полношаговое управление, что приводит к меньшему шуму и позволяет двигателю двигаться без шума вплоть до частоты 0 Гц. Причина резонанса двигателя кроется в импульсной подаче энергии. Выходом из этой ситуации может быть использование микрошага. Это шаговый двигатель, это синхронный двигатель. Это означает, что постоянное положение остановки ротора синхронизировано с магнитным полем в статоре. Вращение ротора достигается за счет вращения поля. затем ротор перемещается в устойчивое положение. Крутящий момент, создаваемый двигателем, зависит от крутящего момента в состоянии покоя (удерживающего крутящий момент) Ms, а также от расстояния между магнитным полем статора и положением ротора Qr. Где: угловое расстояние Qs и Qr, выраженное в электрических градусах. Если вы управляете двигателем в полношаговом или полушаговом режиме, магнитное поле в статоре поворачивается между 90° и 45 градусами в каждой фазе двигателя. Микрошаговое управление требует, чтобы токи, протекающие через обмотки, менялись быстро, тем самым разбивая весь шаг на более мелкие шаги. При работе с микрошаговым двигателем система управления должна генерировать сигналы с промежуточными уровнями, которые находятся между самым высоким и самым низким значением источника тока. Полосы токов двигателя создают вектор электромагнитного потока, положение которого на земле определяется величиной токов. Используя микрошаги, возможно лучшее позиционирование. Стандартный шаг делится на 2-32 раза. В реальном мире при делении на 8 и 16 результаты достигаются за счет уменьшения эффектов от моторного резонанса. Если вы используете микрошаговый контроллер, важно отметить, что отношение энергии возбуждения на микрошаг уменьшается, когда вы делите шаг. Контроллер шагового двигателя шины Can Каждое ведомое устройство имеет предел допустимых ошибок рассогласования перед превышением скорости. Если последующие ошибки этого подчиненного устройства превышают пороговое значение, то скорость подчиненного устройства догоняет сеть. Ведущее устройство будет получать следующие ошибки для каждого подчиненного устройства. Если ведомое устройство с наибольшим количеством ошибок превышает порог, установленный ведущим, то ведущее устройство может замедлить работу всей сети. Ведомое устройство, которое имеет следующую ошибку, превышающую его собственный порог, работает с меньшей скоростью, чтобы догнать ведущее устройство. Если мастеры в результате ошибки превышают порог превышения скорости, мастер будет увеличивать скорость только для того, чтобы наверстать упущенное. Если ошибка слежения за ведомым устройством превышает максимальное количество ошибок, которое может быть связано с следованием, ведомое устройство останавливается из-за ошибки слежения, а ведущее устройство распределяет остановки по всем сетям. Шаговый двигатель с редуктором Выбор редуктора для шагового двигателя Правильно выбранный редуктор имеет решающее значение для эффективной и экономичной работы нашего оборудования. Это потому, что только правильный редуктор позволит нам увеличить производительность конкретного шагового двигателя за счет достижения наиболее точного разрешения позиционирования и увеличения крутящего момента. Выбор наилучшего редуктора для использования с шаговым двигателем должен зависеть в первую очередь от причины, по которой мы намерены использовать двигатель для робототехники, станков с ЧПУ, а также устройств автоматизации или измерительного оборудования. Коробка передач должна позволять нам перемещать двигатель как можно точнее, сохраняя при этом высокий крутящий момент даже на низкой скорости. Редуктор для шагового двигателя Существуют различные их типы? Наиболее часто используемые шестерни для шаговых двигателей: Планетарные редукторы, червячные редукторы, гипоидные редукторы и конические редукторы. Редуктор, предназначенный для шагового двигателя, изменяет как крутящий момент, так и число оборотов в точных пропорциях, например, уменьшая число оборотов и увеличивая крутящий момент. Поэтому рекомендуется выбрать правильный редуктор, отвечающий вашим требованиям, и рассчитать нужные параметры. Планетарный редуктор Планетарная передача состоит из двух концентрических шестерен: солнечного колеса (центрального) с внешним зацеплением и кольца (внешнего) с внутренним зацеплением. Между ними крошечные сателлиты шестеренки, связанные цепью (главной). Сателлиты поворачиваются каждый вокруг своей оси, а все вместе способны вращать вокруг оси весь механизм. Планетарная передача, вокруг солнечного колеса (внутри кольцевого колеса) вращаются меньшие колеса, называемые сателлитами. Различные передаточные числа достигаются за счет блокировки отдельных планетарных шестерен. Планетарные редукторы особенно выгодны для шаговых двигателей. Они способны увеличить крутящий момент вала двигателя, а также обеспечить чрезвычайно точные движения (отдельный шаг) в этом шаговом двигателе, то есть быстрый запуск, торможение, а также изменение направления. Принцип работы планетарного редуктора Как работает планетарный редуктор? Вал солнечного колеса, трубчатый вал сателлитной клетки и коронное колесо называются центральными валами. Если один из этих валов выходит из строя, то остальные перенимают всю мощность через трансмиссию. Важно отметить, что различия между солнечным колесом и сателлитами и солнечными колесами как по окружности, так и по количеству зубьев приводят к тому, что эти элементы вращаются с разной скоростью. Преимущества планетарных редукторов: Высокая эффективность Малые зазоры Возможность определения оси редуктора по направлению оси двигателя, Достигается высокий передаваемый крутящий момент Соосность между валами для входа и выхода Распределение нагрузки несколько планетарных передач Высокий КПД благодаря низкой мощности качения Неограниченные возможности редуктора благодаря сочетанию нескольких различных планетарных ступеней -Можно использовать в качестве главного редуктора Бесшумная работа Подходит для широкого спектра применений Простая конструкция, небольшой размер и возможность достижения больших передаточных чисел при коротком времени переключения. Червячный редуктор Червячный редуктор представляет собой механизм с перпендикулярными осями, лежащими в двух разных плоскостях. Редуктор, состоящий из червяка (резьбового косозубого ротора), находящегося в зацеплении с червячной передачей (винтовое цилиндрическое колесо с ободом специальной формы), установленной перпендикулярно ему. Передача мощности в такой коробке передач осуществляется с помощью трения. Направление потока энергии имеет жизненно важное значение. Если приводным элементом является червячный, то КПД редуктора η выражается соотношением: η = tg γ / tg (γ + ς ) где: γ – угол шага резьбы ς – «угол трения» такой, что коэффициент трения μ = tg ς. Червячная передача с цилиндрическим червяком (а), различное направление вращения червяка и червячной передачи (б). Равномерное поверхностное давление позволяет передавать большие усилия. В простых исполнениях червяк имеет форму винта, а червячная передача представляет собой зубчатое колесо с косыми зубьями. Аналогично, когда приводным элементом является червячная передача, КПД редуктора η выражается соотношением: КПД редуктора меньше нуля, а это означает невозможность передачи в этом направлении, т.е. самоторможение. Червячная передача при определенных условиях может самотормозиться. Это одновременно и недостаток, и преимущество. Самоторможение возможно в зависимости от обстоятельств. например, при недостатке смазки коэффициент трения выше допустимого предела, и коробка передач относится к категории самотормозящихся. Это тоже можно пожелать, при этом червячный механизм работает как шестерня в одном направлении, а также как тормоз в другом. Механизм можно найти, например, в червячных домкратах, а также в механизме для натяжения гитарных струн. Однако самотормозящая способность червячной передачи не может рассматриваться как тормоз внутри системы, особенно с лебедками или домкратами, когда соображения безопасности имеют решающее значение, поскольку, когда система привода, имеющая неподдерживаемую нагрузку, увеличивается и привод отключенная в неблагоприятных условиях, нагрузка не остановится, а вместо этого заставит систему работать, что ускорит ее. Применение червячных редукторов Зубчатые передачи выгодно использовать, когда нужно передать крутящий момент под углом 90 градусов. Они подходят для движения, то есть для передачи энергии с активного вала на пассивный, а также в устройствах для деления, таких как делитель, или для движения по столу станка или для привода стола конвертофрезерного станка. Их также можно использовать в устройствах, которые позволяют вручную поворачивать или управлять. Червячные передачи — отличный выбор для шаговых двигателей. Конический редуктор Косозубые конические шестерни также могут обладать характеристиками, аналогичными характеристикам червячных передач. Цилиндрические конические редукторы можно охарактеризовать как редукторы, имеющие как минимум две ступени редуктора (в зависимости от пропорции), а также четырех- и трехступенчатые редукторы). В этих передачах первая фаза представляет собой конические шестерни, а следующие ступени — цилиндрические. Винтовая коническая шестерня обеспечивает угловую передачу крутящего момента. Таким образом, зубчатые передачи, состоящие из двух колес, могут быть использованы для изменения передачи передачи теоретически в диапазоне от 0 до 180 градусов, а чаще в диапазоне от 30 до 150 градусов. Размеры колес варьируются от нескольких миллиметров до 2,5 метров. Редукторы трехступенчатые коническо-роликовые, такие редукторы отличаются высоким КПД, достигающим 97% Цилиндрические конические редукторы отличаются высоким КПД, достигающим 97%. Одним из преимуществ зубчатых редукторов с винтовыми скосами является превосходная жесткость их зубьев и их бесшумная работа. При необходимости также могут быть использованы комбинации упомянутых типов передач. В поисках компромисса между производительностью и эффективностью редуктора с коническими роликами, а также его простой конструкцией и выгодным соотношением мощности, передаваемой с активного вала на пассивный, можно было рассмотреть возможность гипоидного редуктора. Компромисс, который следует учитывать при выборе гипоидного редуктора, заключается в сочетании функциональности и эффективности, простой конструкции и низкой стоимости. Гибридный шаговый двигатель Гибридные двигатели обычно используются в промышленном секторе, поскольку они сочетают в себе две технологии шаговых двигателей, упомянутые выше, и обладают превосходными характеристиками и более высокой производительностью. Разрешение этого мотора значительно больше, а угол поворота колеблется от 0,9 до 3,6 градусов, что дает 100-400 шагов на оборот. Ротор двигателя (ротор) двигателя выполнен из постоянных магнитов. Однако, в отличие от двигателей PW, они установлены не радиально, а намагничены в осевом направлении. Ротор этого типа двигателя состоит из двух колец, намагниченных дифференциальным образом и наложенных на ось двигателя. Каждое кольцо состоит из небольших каналов (канавок), которые обеспечивают зубья ротора. чем больше канавок, тем больше разрешение двигателя (меньше шаг ротора и больше шагов). Как я уже говорил ранее, гибридные двигатели могут иметь возможность двигаться от 100 до 400 раз за оборот. В этом отношении меньший шаг является преимуществом, поскольку позволяет более точно разместить двигатель. Зубья ротора обеспечивают улучшенный путь для магнитного потока, что повышает производительность двигателя, а динамический момент и момент покоя больше, чем у двигателей с постоянными магнитами и VR. Кроме того, каждое кольцо ротора отделено от другого половиной одного зуба. Статор двигателя обычно состоит из двух обмоток и восьми полюсов, но четыре полюса могут работать в паре с одной обмоткой, т. е. при питании каждой из обмоток двигателя на статоре появляются два неидентичных полюса размещены вдоль радиальной оси, в унисон. Основной принцип работы гибридных двигателей основан на магнитном взаимодействии. Постоянный магнит, размещенный на роторе, создает однополярный магнитный поток, который замыкается магнитопроводом: статор – воздушный зазор и ротор. Когда обмотка статора активирована, магнитный поток, создаваемый под одной стороной статора, будет добавляться к потоку постоянных магнитов, а под другой — вычитаться. Ротор приводят в движение так, чтобы оси зубьев статора и ротора совпадали. С простым объяснением можно сказать, что зубья в одном «кольце» ротора совпадают с зубьями статора, тогда зубья в других кольцах ротора не совпадают с зубьями статора и находятся в канавках катушки, находящейся под напряжением, и сцепите половину зубца с катушкой, которая не находится под напряжением. Они как бы «ждут», пока катушка с совпадающими зубьями остановится и чтобы катушка, на которую подано напряжение, зацепила половинку зуба, чтобы двигаться и двигаться от половинки зубца статора к полному. Это взаимодействие между магнитным полем. Концепция конструкции гибридного двигателя идентична концепции двигателя VR. Гибридный двигатель похож на двигатель VR, но имеет множество полюсов и зубцов для ротора. Гибридные двигатели обычно используются в промышленности из-за их более высокой производительности, чем двигатели с постоянными магнитами, хотя они и более дорогие. Каталожные номера: https://heilig.up.krakow.pl/mikrokontrolery/Pomoc/Sterowanie%20silnikami%20krokowymi. Posted inДвигатель Copyright 2021 Негосударственное частное образовательное учреждение Учебный технический Центр «Светофор». Все права защищены