Управление шаговыми двигателями
8 января 2018 г.|
Просмотр:1381Шаговые двигатели можно рассматривать как электродвигатели без коммутаторов. Обычно все обмотки в двигателе являются частью статора, а ротор представляет собой либо постоянный магнит, либо, в случае двигателей с переменным магнитным сопротивлением, зубчатый блок из некоторого магнитно-мягкого материала. Вся коммутация должна осуществляться извне контроллером двигателя, и обычно двигатели и контроллеры спроектированы так, чтобы двигатель можно было удерживать в любом фиксированном положении, а также вращать в одну или другую сторону. Большинство шаговых двигателей, как их еще называют, могут быть шаговыми на звуковых частотах, что позволяет им вращаться довольно быстро, и с соответствующим контроллером их можно запускать и останавливать «на пятачке» в контролируемых ориентациях.
Для некоторых приложений есть выбор между использованием серводвигателей и шаговых двигателей. Оба типа двигателей предлагают схожие возможности для точного позиционирования, но они отличаются по ряду параметров. Серводвигатели требуют аналоговых систем управления с обратной связью определенного типа. Обычно это включает потенциометр для обеспечения обратной связи о положении ротора и некоторую смесь схем для подачи тока через двигатель обратно пропорционально разнице между желаемым положением и текущим положением.
При выборе между шаговыми двигателями и сервоприводами необходимо учитывать ряд вопросов; какой из них будет иметь значение, зависит от области применения. Например, повторяемость позиционирования, выполняемого шаговым двигателем, зависит от геометрии ротора двигателя, в то время как повторяемость позиционирования, выполняемого серводвигателем, в целом зависит от стабильности потенциометра и других аналоговых компонентов в цепи обратной связи.
Шаговые двигатели могут использоваться в простых системах управления с открытым контуром; они, как правило, подходят для систем, работающих при низких ускорениях со статическими нагрузками, но управление с закрытым контуром может быть необходимым для высоких ускорений, особенно если они включают переменные нагрузки. Если шаговый двигатель в системе управления с открытым контуром перегружен, все знания о положении ротора теряются, и систему необходимо повторно инициализировать; серводвигатели не подвержены этой проблеме.
Шаговые двигатели известны по-немецки как Schrittmotoren, по-французски как moteurs pas à pas, а по-испански как motor paso paso.
Шаговые двигатели бывают двух видов: с постоянным магнитом и с переменным магнитным сопротивлением (существуют также гибридные двигатели, которые с точки зрения контроллера неотличимы от двигателей с постоянным магнитом). Из-за отсутствия этикетки на двигателе вы, как правило, можете отличить их на ощупь, когда питание не подается. Двигатели с постоянным магнитом, как правило, «крутятся», когда вы крутите ротор пальцами, в то время как двигатели с переменным магнитным сопротивлением вращаются почти свободно (хотя они могут слегка крутиться из-за остаточной намагниченности в роторе). Вы также можете различить эти два вида с помощью омметра. Двигатели с переменным магнитным сопротивлением обычно имеют три (иногда четыре) обмотки с общим возвратом, в то время как двигатели с постоянным магнитом обычно имеют две независимые обмотки с центральными отводами или без них. Обмотки с центральными отводами используются в униполярных двигателях с постоянным магнитом.
Шаговые двигатели поставляются с широким диапазоном углового разрешения. Самые грубые двигатели обычно поворачиваются на 90 градусов за шаг, в то время как двигатели с постоянными магнитами высокого разрешения обычно способны обрабатывать 1,8 или даже 0,72 градуса за шаг. При наличии соответствующего контроллера большинство двигателей с постоянными магнитами и гибридных двигателей могут работать на полушагах, а некоторые контроллеры могут обрабатывать меньшие дробные шаги или микрошаги.
Как для шаговых двигателей с постоянными магнитами, так и для двигателей с переменным магнитным сопротивлением, если запитана только одна обмотка двигателя, ротор (без нагрузки) резко установится на фиксированный угол и будет удерживать этот угол до тех пор, пока крутящий момент не превысит удерживающий момент двигателя, после чего ротор начнет вращаться, пытаясь удержаться в каждой последующей точке равновесия.









