Sterowanie silnikami krokowymi to obszerny temat, ten artykuł jest uproszczonym przewodnikiem dla początkujący, który pomoże ci zrozumieć zasadę korzystania z silników krokowych.

Aby napędzać silnik krokowy, zwykle potrzebujesz następującego sprzętu:

  • Silnik krokowy
  • Sterownik silnika krokowego
  • Kontroler
  • Przełączanie zasilania

Jak wybrać odpowiedni sprzęt

1. Silnik krokowy

Silnik krokowy to urządzenie elektromagnetyczne, które porusza się w dyskretnych krokach. Ma kilka cewek, które są zorganizowane w fazy. Gdy każda faza jest zasilana po kolei, powoduje to krok silnika. Dzięki silnikom krokowym możesz osiągnąć precyzyjne pozycjonowanie i kontrolę prędkości. Istnieją trzy główne sposoby napędzania silnika krokowego. Te trzy sposoby prowadzenia to pełny krok, pół kroku i mikrokroki.

Musisz wybrać odpowiedni silnik krokowy do swoich wymagań dotyczących prędkości i momentu obrotowego na podstawie danych, takich jak rozmiar ramy, kąt kroku, moment trzymający, prąd znamionowy, liczba odprowadzeń oraz unipolarny lub bipolarny. Poniżej wyjaśnię niektóre z tych ważnych pojęć.

Nema: Nema nie jest standardem charakterystyki elektrycznej silników krokowych. Jest to po prostu standard dla płyt czołowych i otworów montażowych, aby ułatwić wymienność silników. Na przykład „17” w „NEMA 17” odnosi się do rozmiaru płyty czołowej, która w standardzie NEMA jest „liczbą” NEMA podzieloną przez 10 cali. Tak więc silnik NEMA 17 ma płytę czołową o szerokości około 1,7 cala.

Kąt kroku: Kąt kroku wskazuje kąt obrotu silnika krokowego, gdy system sterowania wysyła sygnał impulsu krokowego. Kąt kroku ogólnego dwufazowego silnika krokowego wynosi 0,9°/1,8°, trójfazowego silnika krokowego 1,2°, a pięciofazowego silnika krokowego 0,72°.

Prędkość-moment obrotowy: Wydajność operacyjna silników krokowych przy niskich prędkościach ma bardziej praktyczne znaczenie. Silniki krokowe zwykle pracują z prędkością od 300 do 600 obr./min. Biorąc pod uwagę, że użytkownik używa mechanicznego urządzenia redukcyjnego do przenoszenia obciążenia, normalna prędkość silnika jest często wybierana z dziesiątkami obrotów na minutę, aby zapewnić silnikowi wystarczający moment obrotowy. W tym przypadku silnik zapewnia dużą siłę, wysoką sprawność i niski poziom hałasu.

Jeśli chodzi o problem z wibracjami, należy go rozwiązać poprzez zwiększenie podziału napędu. Podpodział to sterowanie silnikiem przez napęd po każdym impulsie wysłanym przez górny komputer, który jest dzielony przez mnożnik ustawiony przez napęd. Mówiąc najprościej, jest to zmniejszenie kąta kroku silnika o mnożnik podpodziału.

Wzór obliczania prędkości silnika: Prędkość silnika (jednostka: obr./min) = częstotliwość impulsów (jednostka: Hz)*60/podział.< /p>

Moment trzymający: Moment trzymający to wielkość momentu wymaganego do przemieszczenia silnika o jeden pełny krok, gdy cewki są zasilane, a wirnik jest nieruchomy. Uzwojenie silnika krokowego jest zasilane, nawet jeśli sam wirnik jest nieruchomy. Ma to na celu utrzymanie ładunku na miejscu podczas postoju.

Styl wału: Musisz znać fizyczny kształt tego wału silnika, aby dopasować silnik krokowy do kół zębatych, kół pasowych i innych połączeń zewnętrznych, takich jak sprzęgi wału. Istnieje kilka typowych kształtów. Dodatkowo należy wziąć pod uwagę długość wału.

Niektóre popularne typy wałów są wymienione poniżej:

  • Okrągły wałek — wałek o okrągłym kształcie
  • Wałek "D" - wałek w kształcie litery "D" przydatny do montażu kół zębatych za pomocą śrub dociskowych.
  • Geared Shaft - wałek z zębatką wyryte w nim.
  • Wał śruby pociągowej - wał w kształcie śruby, używany do budowy siłowników liniowych.

Prąd znamionowy: odnosi się do prądu szczytowego. Jest to przydatna specyfikacja, ponieważ pozwala wybrać odpowiedni sterownik i zasilacz do silnika krokowego.

2. Sterownik silnika krokowego

Sterownik silnika krokowego na ogół musi być używany w połączeniu z silnikiem krokowym, więc kupując silnik krokowy, najlepiej jest dopasować odpowiedni sterownik w tym samym czasie, aby później zmniejszyć problemy.

Prawie wszystkie sterowniki silników krokowych używają standardowego protokołu do sterowania silnikiem. Używa 3 pinów:

WŁĄCZ — sterownik będzie działał tylko wtedy, gdy trzpień WŁĄCZ jest pociągnięty w NISKI lub WYSOKI poziom, w zależności od sterownika.

KIERUNEK - Gdy NISKI, silnik będzie się obracał w jednym kierunku, a WYSOKI w drugim. Jest to związane ze sposobem podłączenia silnika.

KROK – Za każdym razem, gdy pin STEP przejdzie od niskiego do wysokiego, stepper wykona jeden krok (lub mikrokrok, w zależności od ustawień sterownika).

3. Kontroler

Sterownik silnika krokowego może wysyłać sygnały impulsowe o dużej prędkości i jest programowalny. PLC, mikrokontrolery i inne urządzenia to popularne kontrolery na rynku.

4. Przełączanie zasilania

Lepiej jest użyć zasilacza impulsowego do silnika krokowego. Ma silne właściwości przeciwzakłóceniowe i pozwala na szeroki zakres wahań. Prąd należy dobrać odpowiednio do wielkości obciążenia. Konieczne jest pozostawienie pewnego marginesu. Na przykład prąd silnika krokowego wynosi 3A, prąd obciążenia sterującego 2A, zasilacz impulsowy należy wybrać od 6A do 8A.

Typy silników krokowych, sterowniki i schematy okablowania

Silniki bipolarne i jednobiegunowe

Silniki krokowe występują w dwóch różnych typach: jednobiegunowym i dwubiegunowym. Największą różnicą między nimi jest to, że both typy mają własne układy uzwojenia, a ich odpowiednie układy uzwojenia wpływają na sposób napędzania ich silników krokowych.

Silnik 4-przewodowy może być napędzany tylko przez sterownik bipolarny. Silnik 5-przewodowy może być napędzany tylko przez sterownik jednobiegunowy, ponieważ środkowy zaczep jest wewnętrznie związany. Silniki 6-przewodowe i 8-przewodowe mogą korzystać z obu typów sterowników, ponieważ możesz zdecydować, jak podłączyć je zewnętrznie.

W istocie silniki jednobiegunowe i dwubiegunowe działają dokładnie w ten sam sposób. Elektromagnesy otwierają się w sposób sekwencyjny, powodując obrót centralnego wału silnika. Różnią się one sposobem, w jaki cewki wewnątrz silnika są zasilane.

Silnik jednobiegunowy osiąga odwrócenie biegunowości przez środkowy zaczep cewki, ale jednocześnie zasila tylko połowę cewki, więc ma mniejszy dostępny moment obrotowy.

Dwubiegunowy sterownik wykorzystuje obwód mostka H, ​​aby faktycznie odwrócić prąd przepływający przez każdą fazę. Poprzez naprzemienne zasilanie każdej fazy, wszystkie cewki mogą być używane do obracania silnika.

Dwufazowy silnik bipolarny ma dwa zestawy cewek. Dwufazowe silniki bipolarne mają cztery przewody, po dwa dla każdej fazy. W przypadku niektórych silników z elastycznym okablowaniem możliwe jest uruchomienie silnika jako dwubiegunowego lub jednobiegunowego.

Napęd jednobiegunowy
Napęd bipolarny


Sterownik stałego napięcia a sterownik prądu stałego

Istnieją dwa rodzaje napędów silnikowych: unipolarny i bipolarny oraz dwie metody sterowania prądem przepływającym przez silnik: stałe napięcie i stały prąd. Sterownik stałego napięcia dostarcza stałe napięcie do silnika, podczas gdy sterownik prądu stałego zapewnia stały prąd do silnika poprzez manipulowanie napięciem. Sterownik stałego napięcia jest również znany jako sterownik L/R. Sterownik prądu stałego jest również znany jako sterownik choppera.

Ze względu na ograniczenia momentu obrotowego i prędkości sterowników L/R, sterowniki prądu stałego są obecnie bardziej popularne. Sterowniki stałonapięciowe są najczęściej używane w jednobiegunowych silnikach krokowych.

W przypadku stosowania sterowników stałonapięciowych napięcie znamionowe silnika jest w większości przypadków nieistotne w zastosowaniach praktycznych. Dlatego nie ulegaj wpływom silników krokowych opartych na bardzo niskich wartościach napięcia. Ważną wartością do odnotowania jest prąd znamionowy. Sterowniki krokowe STEPPERONLINE są obecnie stałymi sterownikami bieżącymi!

Sterownik prądu stałego może napędzać silnik krokowy przy napięciu znacznie wyższym niż napięcie znamionowe silnika. Wyższe napięcie umożliwia szybszy przepływ prądu przez silnik krokowy, co pozwala mu szybciej się obracać i uzyskiwać większy moment obrotowy. Sterownik utrzymuje prąd w silniku poniżej ustalonej wartości, co zapobiega przepaleniu się silnika. Stały prąd jest zwykle ustawiany przez potencjometr na płycie napędowej. Pozwala to na zmianę maksymalnego prądu w zależności od wymaganego momentu obrotowego i prądu znamionowego specyfikacji silnika. Ponadto wyższe napięcie oznacza mniej ciepła.

 Napęd o stałym napięciu
Dysk z prądem stałym


Jak podłączyć silnik krokowy do sterownika

Musisz dowiedzieć się, które przewody tworzą pary cewek. Oto trzy sposoby, aby to rozgryźć.

1. Możesz użyć multimetru i zmierzyć rezystancję między przewodami wychodzącymi z silnika krokowego. Jeśli masz odczyt, to jest para. Jeśli nie, to nie jest para.

2.Dodatkowo, jeśli nie masz multimetru, obracaj silnikiem dotykając przewodów. Niezależnie od tego, która kombinacja utrudnia poruszanie silnikiem, jest to para.

3.Oczywiście nie jest praktyczne sortowanie wszystkich możliwych kombinacji połączeń za pomocą omomierza lub na wyczucie. Nadal najłatwiej jest podłączyć silnik zgodnie z jego kartą katalogową. Zakładając, że jeszcze go nie masz, odczytaj numer modelu z silnika i wyszukaj w Internecie. Może być konieczne skontaktowanie się z dostawcą w celu uzyskania arkusza danych silnika. STEPPERONLINE zapewnia odpowiedni arkusz danych lub możesz skontaktować się z obsługą klienta, jeśli cokolwiek innego jest nadal niejasne.

Poniższy schemat przedstawia kilka różnych uzwojeń: