Ако сте икада имали задовољство демонтирати стари штампач да бисте га сачували електронски Компоненте, можете наићи на многе цилиндричне мистериозне моторе са 4 или више жица које стрше са стране. Да ли сте чули типично зујање десктоп 3Д штампача или грозну електромеханичку симфонију дискова на ЦД уређају? Ако је тако, онда сте суочени са степпер мотором!
Степерски мотори омогућавају да се електромеханички свет окреће (са већим обртним моментом!), Али за разлику од класичног једносмерног мотора, за управљање степпер мотором је потребно мало више од струје кроз две жице. Овај чланак ће говорити о теорији дизајна и рада корачног мотора. Чим размотримо основе, аутор овог водича ће показати како да направите једноставне склопове за управљање степпер моторима, а затим како користити посебне микро-склопове возача.
Корак 1: Шта чини мотор корачним мотором?
Коме ће требати више од две жице и Х-мост? Зашто? Па, за разлику од класичних једносмерних мотора са четкицама изграђених за максимални број обртаја у минути (или кВ за РЦ), степпер мотори су мотори без четкица дизајнирани за велики обртни момент (накнадно нижу брзину) и прецизније ротационо кретање. Иако је типични једносмерни мотор одличан за ротирање пропелера великом брзином како би се постигла максимална вука, степпер мотор је бољи за котрљање листова папира у синхронизацији са инкјет механизмом унутар штампача или за пажљиво ротирање осовине линеарне шине у ЦНЦ млину.
Унутра су корачни мотори сложенији од обичног једносмерног мотора, са неколико завојница око језгра са сталним магнетима, али с овом додатном сложеношћу се обезбеђује већа контрола. Због пажљивог распореда завојница уграђених у статор, ротор корачног мотора може се окретати са датим кораком, мењајући поларитет између завојница и прелазећи њихов поларитет у складу са утврђеном шемом паљења. Нису сви корачни мотори направљени на исти начин, а за њихову унутрашњу изведбу потребне су јединствене (али основне) шеме. У наредном кораку ћемо разговарати о најчешћим типовима корачних мотора.
Корак 2: Врсте погонских мотора
Постоји неколико различитих дизајна корачних мотора. Они укључују униполарни, биполарни, универзални и варијабилни отпор. Разговараћемо о дизајну и раду биполарних и униполарних мотора, јер је то најчешћи тип мотора.
Униполарни мотор
Униполарни мотори обично имају пет, шест или осам водова жице који долазе из основе и један завој по фази. У случају мотора са пет жица, пета жица су повезане централне славине пара завојница. У шестожичном мотору сваки пар завојница има своју централну славину. Код мотора са осам жица, сваки пар намотаја је потпуно одвојен од осталих, што му омогућава да се повежу у различитим конфигурацијама. Ове додатне жице омогућавају вам да покренете униполарне моторе директно са екстерног регулатора са једноставним транзисторима за контролу сваке завојнице засебно. Круг паљења у који се убацује свака завојница одређује правац ротације вратила мотора. Нажалост, с обзиром да се истовремено испоручује само једна завојница, обртни момент униполарног мотора ће увек бити мањи од оног код биполарног мотора исте величине. Заобилазећи централне славине униполарног мотора, он сада може радити као биполарни мотор, али за то ће бити потребна сложенија схема управљања. У четвртом кораку овог чланка покрећемо униполарни мотор, који би требало да разјасни неке од концепата представљених горе.
Биполарни мотор
Биполарни мотори обично имају четири жице и трајнији су од униполарног мотора упоредне величине, али с обзиром да имамо само једну завојницу по фази, морамо да окренемо струју кроз завојнице да бисмо прешли један корак. Наша потреба да променимо струју значи да више нећемо моћи да управљамо завојницама директно једним транзистором, уместо комплетног круга х-моста. Изградња правог х-моста је напорна (да не спомињемо два!), Па ћемо користити наменски биполарни покретач мотора (види корак 5).
Корак 3: Упознавање са карактеристикама Степпер мотора
Разговарајмо о томе како одредити спецификације мотора. Ако сте наишли на квадратни мотор са одређеним тродијелним склопом (види слику три), то је највјероватније НЕМА мотор. Национална асоцијација произвођача електричне енергије има специфичан стандард за спецификације мотора који користи једноставни код слова да би одредио пречник плоче мотора, врсту носача, дужину, фазну струју, радну температуру, фазни напон, кораке по обртају и ожичење.
Прочитајте пасош мотора
За следећи корак користиће се овај униполарни мотор. Изнад је табела података. И иако је концизан, пружа нам све што нам је потребно за правилан рад. Погледајмо шта је на списку:
Фаза: Ово је четворофазни униполарни мотор. Унутрашњи мотор може имати било који број стварних завојница, али у овом случају су груписани у четири фазе, које се могу независно контролисати.
Нагиб угла: Приближном резолуцијом од 1,8 степени по кораку добијамо 200 корака по обртају. Иако је ово механичка резолуција, помоћу микропрекидача можемо повећати ову резолуцију без икаквих измена на мотору (више о томе у кораку 5).
Напон: Називни напон овог мотора је 3 волти. Ово је функција струје и номиналног отпора мотора (Охмов закон В = ИР, дакле 3В = 2А * 1,5Ω)
Тренутно: колико струје треба овом мотору? Два ампера по фази! Ова бројка ће бити важна при избору наших транзистора снаге за основни управљачки круг.
Отпор: 1,5 охма по фази ограничаваће струју коју можемо да доставимо свакој фази.
Индукција: 2,5 мХ. Индуктивна природа моторних завојница ограничава брзину пуњења завојница.
Тренутак задржавања: ово је колико стварне силе можемо створити када се напон примени на степпер мотор.
Тренутак задржавања: то је онај тренутак задржавања који можемо очекивати од мотора када се не укључи.
Класа изолације: Класа Б је део НЕМА стандарда и даје нам оцену од 130 степени Целзијуса. Степерски мотори нису баш ефикасни, а стална потрошња максималне струје значи да ће се тијеком нормалног рада јако загријати.
Индикатори намотаја: пречник жице 0.644 мм., Број обртаја у пречнику 15.5, пресек 0.326 мм2
Детекција пара калемова
Иако отпор намота намота може варирати од мотора до мотора, ако имате мултиметар, можете да измерите отпор на било којој две жице, ако је отпор <10 Охма, вероватно сте нашли пар! Ово је у основи поступак пробне грешке, али требало би радити на већини мотора, осим ако немате број дела / спецификације.
Корак 4: Директна контрола корачних мотора
Због локације жица у униполарном мотору, можемо наизменично укључити завојнице користећи само једноставне МОСФЕТ-ове снаге. На слици изнад приказан је једноставан круг са МОС транзистором. Овај распоред вам омогућава да једноставно контролишете логички ниво користећи спољни микроконтролер. У овом случају, најлакши начин је употреба плоче Интел Едисон са закрпном плочом заснованом на стилу. Ардуинода бисте добили лак приступ ГПИО-у (али било који микро са четири ГПИО). За овај круг користи се НФ-канални МОСФЕТ велике снаге НФ-канала. ИРФ510, који може да потроши до 5,6 ампера, имаће довољно слободне снаге да испуни захтеве мотора од 2 ампера. ЛЕД нису потребни, али ће вам дати добру визуелну потврду редоследа рада. Важно је напоменути да ИРФ510 мора имати логички ниво од најмање 5 В да би могао трошити довољно струје за мотор. Снага мотора у овом кругу биће 3 В.
Радни низ
Потпуна контрола униполарног мотора овим подешавањем је врло једноставна. Да бисмо ротирали мотор, морамо укључити фазе у датом режиму, тако да се правилно врти. За окретање мотора у смеру казаљке на сату управљаћемо фазама на следећи начин: А1, Б1, А2, Б2. Да би се ротирали у супротном смеру казаљке на сату, једноставно мењамо смер секвенце на Б2, А2, Б1, А1. Ово је добро за основну контролу, али шта ако желите више тачности и мање рада? Хајде да разговарамо о коришћењу наменског возача да ствари буду много лакше!
Корак 5: даске возача корачног мотора
Ако желите да започнете контролу биполарних мотора (или униполарних мотора у биполарној конфигурацији), морате да узмете посебну управљачку плочу возача. На горњој фотографији су приказани Биг Еаси Дривер и носач возача корачног мотора А4988. Обе ове плоче су штампане плочице за микростепени двополни покретач Аллегро А4988 степпер мотора, који је далеко један од најчешћих чипова за вожњу малих степпер мотора. Осим што имају потребне двоструке х-мостове за управљање биполарним мотором, ове плоче нуде и бројне могућности за ситно, јефтино паковање.
Инсталација
Ове универзалне плоче имају невероватно ниску везу. Можете почети са управљањем мотором користећи само три везе (само два ГПИО-а) са вашим главним контролером: заједничку масу, висину и смер. Корак корака и његов смјер остају плутајући, тако да их требате повезати на референтни напон с оптерећењем отпорником. Импулс упућен на СТЕП пин помераће мотор корак у резолуцији у складу са референтним иглицама за микростепен. Логичка разина на контакту ДИР одређује да ли ће се мотор окретати у смјеру казаљке на сату или у супротном смеру.
Мицростеп мотор
У зависности од начина постављања игле М1, М2 и М3, можете повећати резолуцију мотора микростепењем. Микростепен укључује слање различитих импулса за повлачење мотора између електромагнетне резолуције физичких магнета у ротору, пружајући врло прецизну контролу. А4988 може прећи из целог корака на резолуцију шеснаестог корака. Са нашим мотором од 1,8 степени ово ће обезбедити до 3200 корака по обртају. Причај о ситним детаљима!
Кодови / библиотеке
Повезивање мотора може бити лако, али шта је са њиховим управљањем? Погледајте ове готове библиотеке кода за контролу корачног мотора:
Степер - Класик уграђен у Ардуино ИДЕ омогућава вам да изведете основни корак и контролишете брзину ротације.
Аццел степпер - Много више опремљена библиотека која вам омогућава бољу контролу више мотора и омогућава правилно убрзање и успоравање мотора.
Интел Ц ++ МРАА Степпер - Библиотека нижег нивоа за оне који желе да продру у управљање сировим Ц ++ степпер мотором користећи Интел Едисон.
Ово знање би вам требало бити довољно да схватите како радити са степпер моторима у електромеханичком свету, али ово је тек почетак.
