Controlador de motor pas a pas: dispositiu, tipus i capacitats

Els motors pas a pas s'utilitzen actualment en moltes aplicacions industrials. Els motors d'aquest tipus es distingeixen pel fet que permeten aconseguir una alta precisió de posicionament del cos de treball, en comparació amb altres tipus de motors. És evident que es requereix un control automàtic precís perquè funcioni el motor pas a pas. Amb aquesta finalitat, serveixen com a controladors de motor pas a pas, garantint un funcionament continu i precís dels accionaments elèctrics per a diversos propòsits.

Aproximadament, el principi de funcionament d'un motor pas a pas es pot descriure de la següent manera. Cada rotació completa del rotor d'un motor pas a pas consta de diversos passos. La majoria dels motors pas a pas estan dissenyats per a passos d'1,8 graus i hi ha 200 passos per revolució completa. El variador canvia la seva posició de pas quan s'aplica una tensió d'alimentació a un bobinat de l'estator particular. El sentit de gir depèn del sentit del corrent a la bobina.

El següent pas és apagar el primer bobinatge, es subministra energia al segon i així successivament, com a resultat, després de treballar cada bobinatge, el rotor farà una rotació completa. Però aquesta és una descripció aproximada, en realitat els algorismes són una mica més complicats i això es comentarà més endavant.

Algoritmes de control del motor pas a pas

El control del motor pas a pas es pot implementar segons un dels quatre algorismes bàsics: commutació de fase variable, control de superposició de fase, control de mig pas o control de micropas.

En el primer cas, en qualsevol instant de temps només una de les fases rep energia i els punts d'equilibri del rotor del motor a cada pas coincideixen amb els punts d'equilibri clau: els pols estan clarament definits.

El control de superposició de fases permet que el rotor passi a posicions entre els pols de l'estator, la qual cosa augmenta el parell en un 40% en comparació amb el control de solapament sense fase. L'angle d'inclinació es manté, però la posició de bloqueig es desplaça: es troba entre les crestes dels pols de l'estator. Aquests dos primers algorismes s'utilitzen en equips elèctrics on no es requereix una precisió molt alta.

El control de mig pas és una combinació dels dos primers algorismes: una fase (bobinat) o dues s'alimenten per un pas. La mida del pas es redueix a la meitat, la precisió de posicionament és més alta i es redueix la probabilitat de ressonància mecànica al motor.

I finalment, el mode de nivell micro.Aquí, el corrent en les fases canvia de magnitud de manera que la posició de la fixació del rotor per pas cau en el punt entre els pols i, depenent de la relació dels corrents en les fases connectades simultàniament, es poden obtenir diversos passos. Ajustant la relació de corrents, ajustant el nombre de relacions de treball, s'obtenen micropassos: el posicionament més precís del rotor.

Vegeu més detalls amb esquemes aquí: Control del motor pas a pas

Controlador de motor pas a pas

Per posar en pràctica l'algoritme escollit, implementeu un controlador de motor pas a pas... El controlador conté una font d'alimentació i una secció de controlador.

La part de potència del conductor és amplificador de potència d'estat sòlid, la tasca del qual és convertir els polsos de corrent aplicats a les fases en moviments del rotor: un pols — un pas exacte o micrograu.

Direcció i magnitud del corrent: la direcció i la mida del pas. És a dir, la tasca de la unitat de potència és subministrar un corrent d'una determinada magnitud i direcció al bobinat de l'estator corresponent, per mantenir aquest corrent durant un temps i també per encendre i apagar ràpidament els corrents, de manera que les característiques de velocitat i potència del dispositiu coincideixin amb la tasca en qüestió.

Com més perfecta sigui la part de potència del mecanisme d'accionament, major parell es pot obtenir a l'eix. En general, la tendència de progrés en la millora dels motors pas a pas i els seus controladors és obtenir un parell de funcionament significatiu a partir de motors de dimensions reduïdes, alta precisió i, alhora, mantenir una alta eficiència.

Controlador de motor pas a pas

El controlador del motor pas a pas és una part intel·ligent del sistema, que normalment es fa sobre la base d'un microcontrolador reprogramable. El controlador és responsable de l'hora, a quina bobina, durant quant de temps i quant de corrent es subministrarà. El controlador controla el funcionament de la unitat de potència del conductor.

Els controladors avançats estan connectats a un ordinador i es poden ajustar en temps real mitjançant un ordinador. La capacitat de reprogramar repetidament el microcontrolador allibera l'usuari de la necessitat de comprar un nou controlador cada vegada que s'ajusta la tasca; n'hi ha prou amb reconfigurar l'existent, aquesta és la flexibilitat, el controlador es pot reorientar fàcilment programadament per realitzar noves funcions. .

Actualment hi ha una àmplia gamma de controladors de motor pas a pas al mercat de diversos fabricants que inclouen funcions ampliables. Els controladors programables impliquen l'enregistrament de programes, i alguns inclouen blocs lògics programables, amb els quals és possible configurar de manera flexible l'algorisme per controlar el motor pas a pas per a un determinat procés tecnològic.

Capacitats del controlador

El control del motor pas a pas amb un controlador permet una alta precisió de fins a 20.000 micro passos per revolució. A més, la gestió es pot dur a terme tant directament des d'un ordinador com gràcies a un programa cosit al dispositiu o mitjançant un programa des d'una targeta de memòria. Si els paràmetres canvien durant l'execució de la tasca, l'ordinador pot interrogar els sensors, controlar els paràmetres canviants i canviar ràpidament el mode de funcionament del motor pas a pas.

Hi ha blocs de control de motor pas a pas disponibles comercialment que estan connectats a: font de corrent, botons de control, font de rellotge, potenciòmetre de pas, etc. Aquests blocs permeten integrar ràpidament un motor pas a pas en equips per realitzar tasques cícliques repetitives amb control manual o automàtic. ... La capacitat de sincronitzar-se amb dispositius externs i el suport per encès, apagat i control automàtic és un avantatge indiscutible de la unitat de control del motor pas a pas.

El dispositiu es pot controlar directament des d'un ordinador si, per exemple, voleu executar un programa per a màquina CNC, o en mode manual sense control extern addicional, és a dir, de manera autònoma, quan el sentit de gir de l'eix del motor pas a pas està establert pel sensor invers i la velocitat està controlada per un potenciòmetre. El dispositiu de control es selecciona segons els paràmetres del motor pas a pas a utilitzar.

Depenent de la naturalesa de l'objectiu, es selecciona el mètode de control del motor pas a pas. Si necessiteu configurar un control d'accionament elèctric senzill de baixa potència on s'aplica un pols a un bobinat de l'estator cada vegada: per a una revolució completa, diguem 48 passos, i el rotor es mourà 7,5 graus amb cada pas. El mode de pols únic està bé en aquest cas.

Per aconseguir un parell més alt, s'utilitza un pols doble: s'alimenta a dues bobines adjacents al mateix temps per pols. I si es necessiten 48 passos per a una revolució completa, es necessiten de nou 48 d'aquests polsos dobles, cadascun donarà lloc a un pas de 7,5 graus, però amb un 40% més de parell que en mode de pols simple.En combinar els dos mètodes, podeu obtenir 96 polsos dividint els passos: obteniu 3,75 graus per pas, aquest és un mode de control combinat (mitja pas).