Приводы шаговых двигателей — это устройства, примененные для питания и управления шаговыми двигателями. Хотя кое какие основные приводы обеспечивают только питание, многие коммерчески доступные приводы также включают электронику контроллера в полный комплект. Эта электроника включает закономерный секвенсор, коммутационные компоненты и источник тактовых импульсов для определения частоты шагов.
Типы приводов
Приводы с шаговым двигателем по большей части отличаются тремя индивидуальными свойствами: расположением обмотки двигателя, схемой привода и режимом шага. Тип привода оказывает серьёзное влияние на общую производительность системы шагового двигателя, например, на его вращающий момент, мощность на выходе и скорость. Различение разных типов важно для определения того, какой драйвер прекрасно подходит для непосредственного использования. Стоит сказать что в шаговых двигателях используют Драйверы шаговых двигателей (Контроллер), такие драйверы лучше покупать у проверенных продавцов и магазинах, например посоветуем этот https://nastanok.ru/tovar-dm556.
Расположение обмоток
В двухфазных шаговых двигателях существует две основные схемы соединения обмоток. Приводы шаговых двигателей могут быть классифицированы на основе схемы, для которой они предназначаются.
Униполярные приводы предназначаются для униполярных двигателей, которые представляют собой двигатели с 6 выводами (катушки с центральным расположением выводов). Вместо того чтобы менять направление тока в каждой фазе, привод просто переключает ток с одной катушки на другую в каждой фазе. Из-за конфигурации обмоток такое переключение меняет местами магнитные поля в двигателе. Униполярный рабочий режим двигателя попроще в эксплуатации и дешевле, но создаёт приблизительно на 30% меньше крутящего момента, чем подобный биполярный двигатель, поскольку в любой момент времени применяется исключительно половина обмоток. Униполярные двигатели лучше всего применять в низкоскоростных приложениях.
Биполярные приводы предназначаются для биполярных двигателей, которые представляют собой двигатели с четырьмя выводами. Электроника в драйвере/контроллере по очереди меняет направление тока в каждой фазе, чтобы привести в движение ротор. Биполярные двигатели генерируют больший вращающий момент, чем однополярные. Однако механизм чуть сложнее, что делает электронику очень сложной и иногда очень дорогой. В биполярной схеме двигатель может быть подключен параллельно или постепенно. Методичное подключение дает возможность получить более высокий вращающий момент на низкой скорости, а параллельное — высокий вращающий момент на большой скорости.
Схема привода
Производительность шагового двигателя также очень зависит от схемы привода, которая может быть настроена как стабильное напряжение или постоянный ток.
Схемы привода L/R называются приводами постоянного напряжения, так как положительное или отрицательное напряжение подается на каждую обмотку для установки положения шага. L/R означает электрическое отношение индуктивности (L) к сопротивлению (R), которое описывает скорость изменения тока в двигателях с цепью L/R. Импеданс катушки двигателя в зависимости от скорости шага также определяется этими параметрами. Схемы приводов L/R могут быть настроены для работы как с биполярными, так и с униполярными шаговыми двигателями. Электроника также дешевле и проще, чем в схемах привода чоппера.
Совет по выбору: Привод L/R должен «соответствовать» анодному напряжению источника питания номинальному напряжению катушки двигателя для работы в непрерывном режиме. Большинство опубликованных кривых производительности двигателя базируются на полном номинальном напряжении, подаваемом на выводы двигателя. Уровень напряжения на выходе источника питания должен быть довольно высоким, чтобы взять во внимание электрические перепады в схеме привода для благоприятной беспрерывной работы.
Чопперные схемы привода являются приводами постоянного тока, потому что они генерируют относительно постоянный ток в каждой обмотке. Собственное название чоппер получил благодаря технике быстрого выключения и включения напряжения на выходе (чоппинг) для управления током двигателя. Для такой схемы самые лучшие характеристики обеспечиваются во время использования низкоомных катушек двигателя и максимально предпологаемого напряжения источника питания. Схемы чопперного привода применяются практически только для биполярных двигателей. Если сравнивать с приводом L/R, чопперный привод дает возможность шаговому двигателю поддерживать больший вращающий момент или усилие на более больших скоростях, хотя и с дополнительной электроникой для обнаружения и управления переключением.
Совет по выбору: в основном, для достижения благоприятной производительности предлагаемое соотношение между напряжением питания и номинальным напряжением двигателя должно составлять не менее восьми к одному.
Шаговый режим
Шаговые режимы» шагового двигателя включают полный, половинный и микрошаг. Шаговые режимы являются важным фактором выходного момента шагового двигателя и его разрешения (количество градусов, на которое поворачивается двигательный вал за импульс). Некоторые приводы шаговых двигателей могут иметь переключаемые режимы шага между половинным и полным шагом. Микрошаговые приводы способны обеспечивать либо переключаемые, либо программно выбираемые разрешения.
Шаговые двигатели с полным шагом перемещаются в приращениях фактических положений магнитного «стопора», что означает отсутствие электронного или контрольного увеличения разрешения. В режиме полного шага, по существу, один цифровой импульс от драйвера равноценен одному шагу. Обычно это можно достигнуть подачей напряжения на обе обмотки при поочередном реверсировании тока. Двигатели в режиме полного шага создают полный номинальный вращающий момент.
При полушаговом приводе/управлении подается напряжение на одну обмотку, а потом на две обмотки по очереди, что заставляет ротор вращаться на половину расстояния. Таким образом, угловое разрешение во время привода удваивается, и при отключении питания двигатель переходит в следующее магнитное положение. Хотя он обеспечивает приблизительно на 30% меньший вращающий момент, полушаговый режим обеспечивает более легкое движение, чем полношаговый, при более высоком разрешении. Дополнительным плюсом полушагового режима считается то, что для его поддержки не придется менять электронику привода.
Микрошаг — это сравнительно новый режим шагового двигателя, который применяется во многих биполярных двигателях. Данный режим электронно управляет током в обмотке двигателя до такой степени, что дополнительно делит количество позиций между полюсами, потом деля полный шаг на более мелкие шаги. Как и полушаговый режим, микрошаговый обеспечивает приблизительно на 30% меньший вращающий момент, чем полношаговый режим. Кроме того, некумулятивный процент ошибки в каждом микрошаге чуть больше, чем в одном полном этапе. Микрошаговый режим как правило применяется в приложениях, где требуется точное позиционирование и более легкое движение в большом диапазоне скоростей.
Требования к мощности
Также главное не забыть учесть требования к мощности привода шагового двигателя в ходе выбора. Наиболее основными характеристиками считаются:
Напряжение питания — диапазон входного напряжения, при котором будет работать привод или контроллер, выраженный в вольтах электрического тока или вольтах постоянного тока.
Входная фаза — входная фаза электрического тока, однофазная или трехфазная. Однофазный — это более популярный тип электрического тока, обычно, но не исключительно, применяемый для приложений с низким напряжением. Трехфазный вход обычно применяется для высоковольтных источников питания.
Входная частота — входная частота электрического тока, выраженная в Гц.
Беспрерывный выходной ток — рабочий или намеченный ток, который проходит через привод, выраженный в Амперах.
Пиковый выходной ток — способность преобразователя выдавать ток в течение очень короткого периода времени.
Параметры работы
Есть ряд параметров работы, которые считаются основными вторичными соображениями во время выбора приводов с шаговыми двигателями.
Рассмотрим настройку и управление приводом. Сюда входит способ настройки и хранения программ и информации (дискеты, слоты PMCIA, компьютерный интерфейс и т.д.), а еще способ управления приводом (ручной, джойстиком, портативным контроллером, панелью управления и т.д.).
Также необходимо учесть механизм обратной связи и режим обратной связи. Механизм — данное средство, благодаря которому определяется и измеряется положение в двигателе. К типам механизмов относятся датчики на эффекте Холла, резольверы, инкрементные или абсолютные энкодеры, аналоговые датчики положения и тахометры. Режим определяет средства, благодаря которым информация передается в контроллер и отделывается им. Режимы обратной связи включают цифровую обратную связь, аналоговую обратную связь, режим тока, режим напряжения и режим скорости.
Диапазон рабочих температур источника питания также главное не забыть учесть, чтобы устранить перегрев в ходе работы двигателя.
