Компания on semiconductor представила ис драйвера шагового двигателя

Выбираем драйвер шагового двигателя

Наличие опторазвязанных входов

Третий аспект — наличие опторазвязанных входов.

Практически во всех драйверах и контроллерах, выпускаемых на заводах, тем более брендовых, опторазвязка стоит обязательно, ведь драйвер — устройство силовой электроники, и пробой ключа может привести к мощному импульсу на кабелях, по которым подаются управляющие сигналы, и выгоранию дорогостоящего ЧПУ-контроллера. Однако, приобретая незнакомую модель, стоит дополнительно поинтересоваться наличием оптоизоляции входов и выходов.

Наличие механизмов подавления резонанса

Четвертый аспект — наличие механизмов подавления резонанса. Резонанс шагового двигателя — явление, которое проявляется всегда. Разница состоит только в резонансной частоте, которая прежде всего зависит от момента инерции нагрузки, напряжения питания драйвера и установленной силы тока фазы мотора.

При возникновении резонанса шаговый двигатель начинает вибрировать и терять крутящий момент, вплоть до полной остановки вала. Для подавления резонанса используется микрошаг и встроенные алгоритмы компенсации резонанса.

Колеблющийся в резонансе ротор шагового двигателя порождает микроколебания ЭДС-индукции в обмотках, и по их характеру и амплитуде драйвер определяет, есть ли резонанс и насколько он силен.

В зависимости от полученных данных драйвер несколько смещает шаги двигателя во времени относительно друг друга — такая искусственная неравномерность нивелирует резонанс. Механизм подавления резонанса встроен во все драйверы Purelogic R&D.

Драйверы с подавлением резонанса — высококачественные драйверы, и, если бюджет позволяет, лучше брать именно такие. Впрочем, и без этого механизма драйвер остается вполне рабочим устройством: основная масса проданных драйверов — без компенсации резонанса. Тем не менее десятки тысяч станков без проблем работают по всему миру и успешно выполняют свои задачи.

Наличие защитных функций

Шестой аспект — наличие защитных функций. Среди них — защита от превышения питающего напряжения, тока обмоток (в т. ч. от короткого замыкания обмоток), переполюсовки питающего напряжения, неправильного подключения фаз шагового мотора. Чем больше таких функций, тем лучше.

Наличие микрошаговых режимов

Седьмой аспект — наличие микрошаговых режимов. Сейчас практически в каждом драйвере есть множество микрошаговых режимов. Однако из каждого правила есть исключения, и в драйверах Geckodrive режим только один – деления шага 1/10.

Мотивируется это тем, что большее деление не приносит большей точности, а значит, в нем нет необходимости. Однако практика показывает, что микрошаг полезен вовсе не повышением дискретности позиционирования или точности, а тем, что чем больше деление шага, тем плавней движение вала мотора и меньше резонанс.

Соответственно, при прочих равных условиях стоит использовать деление чем больше, тем лучше. Максимально допустимое деление шага будет определяться не только встроенными в драйвер таблицами Брадиса, но и максимальной частотой входных сигналов.

Так, для драйвера со входной частотой 100 кГц нет смысла использовать деление 1/256, так как скорость вращения будет ограничена 100 000 / (200 * 256) * 60 = 117 об/мин, что для шагового двигателя очень мало.

Кроме того, персональный компьютер тоже с трудом сможет генерировать сигналы с частотой более 100 кГц. Если вы не планируете использовать аппаратный ЧПУ-контроллер, то 100 кГц скорее всего будет Вашим потолком, что соответствует делению 1/32.

Наличие дополнительных функций

Восьмой аспект — наличие дополнительных функций. Их может быть множество, например, функция определения «срыва» — внезапной остановки вала при заклинивании или нехватки крутящего момента у шагового двигателя, выходы для внешней индикации ошибок и т. п. Все они не являются необходимыми, но могут сильно облегчить жизнь при построении станка.

Качество драйвера

Девятый , и самый важный аспект — качество драйвера. Оно практически не связано с характеристиками и т. п. Определить уровень драйвера заранее по каким-то косвенным данным новичку достаточно трудно.

Можно попробовать ориентироваться на количество интеллектуальных функций, таких как подавление резонанса, морфинг а также воспользоваться проверенным способом — ориентироваться на бренды и качество технической поддержки.

Источник: https://purelogic.ru/article/vybiraem_drajver_shagovogo_dvigatelya/

TC78H6 – новая серия драйверов коллекторных/шаговых двигателей до 18 В компании Toshiba Semiconductor

ООО МТ-Системс предлагает разработчикам новую серию драйверов коллекторных/шаговых двигателей до 18 В компании Toshiba Semiconductor®.Новые интегральные схемы (ИС) серии TC78H6 предназначены для широкого спектра применений, таких как мобильные POS-терминалы, бытовые электроприборы, системах кондиционирования воздуха и вентиляции, клапаны водоснабжения, электронные замки и пр.

Драйвер TC78H630FNG представляет собой одинарный H-мост с номинальным током 2,1 А и  сопротивлением выходного каскада в открытом состоянии (0,4 Ом, верхнее и нижнее плечо, типовое значение), что позволяет ИС управлять одним коллекторным двигателем. TC78H630FNG поддерживает режим быстрого торможения.

Типовая схема применения и цоколевка TC78H630FNG

Драйверы TC78H621FNG и TC78H611FNG содержат два H-моста с номинальным током 1,1 А и  сопротивлением выходного каскада в открытом состоянии (0,8 Ом, верхнее и нижнее плечо, типовое значение), что позволяет ИС управлять двумя коллекторными двигателями либо одним шаговым двигателем.

Типовая схема применения и цоколевка TC78H621FNG

Драйвер TC78H621FNG может управлять шаговым двигателем с полным шагом через 3 порта или половинным шагом через 4 порта.

Типовая схема применения и цоколевка TC78H611FNG

Драйвер TC78H611FNG поддерживает режим быстрого торможения.

Все новые ИС серии TC78H6 выпускаются в корпусе TSSOP16 и имеют аппаратные функции защиты, такие как определение перегрузки по току (ISD), отключение при перегреве (TSD), блокировка питания при пониженном напряжении (ULVO) и защита от сквозного тока.

Напряжение питания драйверов составляет от 2,7 до 5,5 В, а напряжение питания электродвигателя может находиться в диапазоне от 2,5 до 15 В. В режиме ожидания потребление тока составляет примерно 1 мкА (максимальное значение). 
 

Таблица 1: Основные параметры драйверов серии TC78H6

Параметр TC78H630FNG TC78H621FNG TC78H611FNG
Напряжение питания электродвигателя от 2.5 до 15 В
Напряжение питание драйвера от 2.7 до 5.5 В
Ток потребления в режиме ожидания (макс.) 1 мкА
Кол-во каналов управления коллекторным двигателем 1 2
Разрешение управление шаговым двигателем не доступно 1, ½ 1
Функция быстрого торможения есть нет есть
Сопротивление выходного каскада в открытом состоянии (тип.) 0.4 Ом 0.8 Ом
Выходной ток  (предельн.) 2.1 А 1.1 А
Защита ISD, TSD, ULVO, защита от сквозного тока
Корпус TSSOP16 (6.4х5.0 мм, шаг 0.65 мм)
Спецификация (Datasheet)

Условия поставок / Технический вопрос

Источник: http://www.mt-system.ru/news/novye-produkty/tc78h6-novaja-serija-drajverov-kollektornyhshagovyh-dvigatelej-do-18-v-kompanii-

JINV – Обзор микросхем-драйверов для управления шаговыми двигателями

В данной статье приведен краткий обзор микросхем, которые используются для управления шаговыми двигателями.  В статье  приводится наименование микросхемы, краткое описание, диапазон напряжений работы микросхемы, типы выпускаемых корпусов, ссылка на полную документацию (datasheets) и ориентировочная розничная цена на микросхему (цены указаны на февраль 2013г).

Микросхемы для управления униполярными шаговыми двигателями

Allegro (allegromicro.

com): A2544, A2540, SLA7024, SLA7026, SMA7029, SLA7042, SLA7044, UCN5804, UDN2580, UDN2585, UDN2588, UDN2985, UDN2987, ULN2003, ULN2004, ULN2023, ULN2024, ULN2064, ULN2065, ULN2068, ULN2069, ULN2803, ULN2804, ULN2823, ULN2824
Motorola (motorola.com): MC1413, MC1416
NEC (nec.com): uPA2003, uPA2004
Toshiba (toshiba-components.com): TD62064, TD62164, TD62064A, TD62164B, TD62064B, TD62107, TD62107B, TD62074, TD62074A, TD62318A, TD62308A, TD62318B, TD62308B, TA8415
National Semiconductor (national.com): DS2003, DS3658, DS3668, DS75451, DS75452, DS75453
JRC (njr.com): NJM3517, NJM3545, NJM3548
SANYO (sanyo.com): LB1246
STMicroelectronics (st.com): L702, L6223
Signetics (signetics.com): SAA1027

Микросхемы для управления биполярными шаговыми двигателями

Allegro (allegromicro.

com): A2916, A2917, A2919, A2998, A3948, A3951, A3952, A3953, A3955, A3957, A3958, A3959, A3964, A3966, A3968, A3971, A3972, A3973, A3974, A3976, A3977, A6219
Toshiba (toshiba-components.com): TA7289F, TA7289P, TA7774, TA84002, TA8411, TA8430, TA8435, TB62200, TB6500, TB6504, TB6512, TB6526, TB6560
National Semiconductor (national.com): LMD18200, LMD18201, LMD18245
JRC (njr.

com): NJM3717, NJM3770, NJM3771, NJM3772, NJM3773, NJM3774, NJM3775, NJM3777, NJU39610, NJU39612
Motorola (motorola.com): MC3479, MC33192, SAA1042
SANYO (sanyo.com): LB11847, LB1651D, LB1656M, LB1657M, LB1839M, LB1840M, LB1845, LB1846M, LB1847, LB1848M, LB1945H, LB1947
STMicroelectronics (st.

Читайте также:  Что такое ток?

com): L293, L297, L298, L6201, L6202, L6203, L6204, L6205, L6206, L6207, L6208, L6210, L6219, L6258, L6506, TEA3717, TEA3718
Texas Instruments (ti.com): UC3717, UC3770
NEC (nec.com): uPD16818, uPD16833
Panasonic (panasonic.

net): AN6664S, AN6668NS, AN8208S, AN8495SB
Rohm Semiconductor (rohm.com): BA6846, BA6343
Samsung (samsung.com): KA2820, KA6202
Fairchild Semiconductor (fairchildsemi.com): KA2820, KA3100
Infineon Technologies AG (infineon.com): TLE4726, TLE4727
Hitachi (hitachi.

com): HA13421, HA13475
Mitsubishi (mitsubishielectric.com): M54640P, M54670P, M54679FP
Fujitsu (fujitsu.com): MB86521
ON Semiconductor (onsemi.com): CS279, CS4161, CS8441

Наименование: A3964
Описание: Микросхема предназначена для управления биполярными шаговыми двигателями методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
Ток выходной: ±800mA
Напряжение питания: 4.

75 V – 5.25 V
Напряжение нагрузки: 5 V – 30 V
Модификация (тип корпуса): A3964SB (24-DIP); A3964SLB (20-SOIC)
Документация: PDF (198K).

Ориентировочная розничная цена: A3964SB – 160 руб; A3964SLB – 160 руб.

Наименование: A3977
Описание: Данная микросхема удобна тем, что имеет встроенный транслятор интерфейса ШАГ/НАПРАВЛЕНИЕ, что позволяет существенно упростить управление. Из недостатков можно отметить достаточно высокое сопротивление ключей.

Ток выходной: ±2500mA
Напряжение питания: 3 V – 5.5 V
Напряжение нагрузки: 8 V – 35 V
Модификация (тип корпуса): A3977SLPTR-T (TSSOP28); A3977SEDTR-T (PLCC44)
Документация: PDF (416K).

Ориентировочная розничная цена: A3977SLPTR-T – 190 руб; A3977SEDTR-T – 220 руб.

Наименование: AN8495SB
Описание: Драйвер управления шаговым двигателем
Ток выходной: –
Напряжение питания: 4.75V – 5.25V
Напряжение нагрузки: 18.0V – 28.0V
Модификация (тип корпуса): AN8495SB (HSOP28)
Документация: PDF (115K).
Ориентировочная розничная цена: 150 руб

Наименование: L297
Описание: Схема управления шаговыми двигателями. Рекомендуется использовать совместно с микросхемой L298.

Связку L297 + L298 можно заменить одной микросхемой L6208 хотя характеристики будут несколько хуже.
Ток выходной: –
Напряжение питания: 4.75 V – 7 V
Модификация (тип корпуса): L297/1 (DIP20); L297D (SO20).

Документация: PDF (164K).
Ориентировочная розничная цена: L297/1 – 140 руб; L297D – 170 руб.

Наименование: L298
Описание: Двойной полный мостовой драйвер, применяемый для управления двигателями постоянного тока и шаговыми двигателями. Благодаря наличию двух мостов микросхема может управлять двумя двигателями постоянного тока, причем независимо, или одним биполярным или униполярным шаговым двигателем.

При управлении двигателем постоянного тока микросхема может изменять направление тока в двигателе, реверсируя его или полностью отключать питание. При управлении шаговыми двигателями возможно также управление направлением движения. Рекомендуется использовать совместно с микросхемой L297.

Связку L297 + L298 можно заменить одной микросхемой L6208 хотя она несколько уступает им по характеристикам.
Ток выходной: 3000mA (пиковое значение)
Напряжение питания: 4.5 V – 46 V
Модификация (тип корпуса):  L298N (Multiwatt Vert.); L298HN (Multiwatt Horiz.); L298P (PowerSO20)
Документация: PDF (185K).

Ориентировочная розничная цена: L298N – 140 руб; L298HN – 200 руб; L298P – 190 руб.

Наименование: L6205
Описание: Драйвер двигателя со встроенным двойным силовым мостом.
Напряжение питания: 8 V – 52 V
Модификация (тип корпуса): L6205N (PowerDIP20); L6205PD (PowerSO20); L6205D (SO20)
Документация: PDF (388K).
Ориентировочная розничная цена: L6205N – 230 руб; L6205PD – 300 руб; L6205D – 320 руб.

Наименование: L6208.
Описание: Драйвер шагового двигателя со встроенным силовым мостом. Поддерживаются полношаговый и полушаговый режимы управления двигателем, имеется встроенная защита от перегрева и перегрузки по току, а также отключение при понижении напряжения питания.

Основным плюсом данной микросхемы является крайне несложная схема обвязки позволяющая собирать компактные приводы.

Также данную микросхему можно с успехом применять как замену связки микросхем L297 + L298, хотя она несколько уступает им по характеристикам, но значительно экономит время и материалы при сборке конечного устройства.

Ток выходной: 2800mA
Напряжение питания: 8 V – 52 V
Модификация (тип корпуса): L6208N (PowerDIP24); L6208PD (PowerSO36); L6208D (SO24)
Документация: L6208 PDF (460 КБ).
Ориентировочная цена: L6208D – 420 руб; L6208PD – 310 руб; L6208N – 300 руб.

You have no rights to post comments

Источник: http://jinv.ru/index.php/using-joomla/extensions/components/content-component/article-category-list/50-upgraders

Примеры применения драйвера шагового двигателя с аналоговым входом

Наша компания начала поставки драйвера DM805-AI.

 Главной изюминкой драйвера является возможность управлять вращением шагового двигателя без внешнего импульсного устройства.

Это обеспечивается за счет встроенного генератора импульсов, частота которых определяется напряжением, подаваемым на вход 0 – 5В драйвера.

Причем, это напряжение может быть взято как от внешнего источника (например выходной сигнал напряжения с какого-либо контроллера) так и от самого драйвера. Наличие внутреннего источника напряжения на 5В, позволяет использовать внешний потенциометр.

Драйвер DM805-AI  подойдет для задач, в которых требуется задавать скорость вращения двигателя с помощью потенциометра или аналогового сигнала 0 – 5В, и в которых обычно применяли бесколлекторные двигатели с редуктором. Данный же драйвер позволяет для таких задач применять шаговые двигатели без редуктора, так как шаговый двигатель обеспечивает высокий момент с минимальных оборотов, а также не шумит на низких скоростях. 

Особенности:

  • самодиагностика и автоматическая установка рабочего тока обмоток;
  • микрошаг до 12800 импульсов/оборот;
  • электрическая схема обеспечивает защиту от среднечастотного резонанса;
  • внутренний источник 5VDC;
  • встроенные потенциометры;
  • две предустанавливаемые скорости;
  • предустановленные задания для разгона и торможения;
  • регулировка скорости вращения вала двигателя сигналом 0 – 5В;
  • ток обмоток от 0,3 до 5А;
  • защита от превышения напряжений и токов.

Драйвер можно использовать в четырех режимах:

  1. Импульсный – это классический STEP/DIR.
  2. Задание скорости сигналом 0 – 5В.
  3. Задание скорости с помощью потенциометра.
  4. Вращение на любой из двух заранее заданных скоростей.

Пример использования режима задания скорости от внешнего источника 5В.

Если для поставленной задачи не нужно точное дискретное позиционирование, а достаточно, например, движение одного конечного выключателя до другого, то в данном случае нет необходимости применять импульсное управление драйвером, а можно обойтись более простым задатчиком напряжения.

Импульсное управление требует наличия модуля вывода, поддерживающего высокочастотный дискретный вывод (в случае применения PLC, модуль ввода-вывода поддерживающий высокочастотный режим стоит намного дороже типовых модулей), а также необходимо грамотно написать математику, учитывая и такие моменты, как разгонная и тормозная характеристики.

При использовании задания скорости напряжением, нет необходимости в сложных алгоритмах: тормозная и разгонная характеристики, а также ограничение скорости устанавливается с помощью регуляторов на самом драйвере, и все что требуется от системы управления – подать сигнал в диапазона от 0 до 5В. Соответствующие модули аналогового вывода, как правило, недороги.

Направление вращения при этом также определяется подаваемым напряжением: если напряжение находится между 0 и 2,5В – вращение в одну сторону, от 2,5 до 5В – в другую.

Пример использования режима управления от внешнего потенциометра.

Четырех позиционный джойстик-потенциометр, задающий отклонения по осям Х и Y. К джойстику подключается два драйвера DM805-AI, обеспечивающие работу по соответствующим осям. Направление отклонения джойстика задает ось и направление, амплитуда отклонения задает скорость вращения.

Пример использования заданных скоростей.

В этом режиме использования драйвера, с помощью расположенных на нем потенциометров устанавливаются две рабочие скорости. В дальнейшем выбор скоростей и направление вращения производится с помощью простых «сухих контактов».

Данный режим позволяет еще больше упростить управление скоростью, по сравнению даже с управлением напряжением 0 – 5В. Например, можно автоматически переключать скорость с высокой на низкую, с помощью релейного выхода контроллера, при наступлении какого-либо события.

Про управление в импульсном режиме читайте нашу статью «Управление шаговым двигателем».

Возможность автоматической настройки под конкретный шаговый двигатель очень удобна, или полезна особенно тогда, когда под рукой нет паспорта на двигатель, а его рабочий ток вы не помните (а так чаще всего и бывает). Однако, если вы хотите самостоятельно повозиться с настройками, то к вашим услугам последовательный порт RS232 и необходимое программное обеспечение для персонального компьютера.

Читайте также:  Часы на ардуино

В заключение можно сказать, что драйвер DM805-AI  позволит вам опробовать и выбрать тот тип управления шаговым двигателем, который удобен для вас.

Источник: http://www.giden.ru/primery-primeneniya-drajvera-shagovogo-dvigatelya-s-analogovym-vkhodom

Драйверы шаговых двигателей GECKODRIVE – Абсолютное американское качество

Предлагаем Вашему вниманию драйверы для шаговых двигателей от ведущего мирового разработчика и производителя устройств управления двигателями – компании Geckodrive Inc. (США).

Основной модельный ряд нового поколения представлен четырьмя драйверами: G201X, G210X, G203V и G213V.

Все данные драйверы предназначен для управления биполярными шаговыми двигателями с максимальным рабочим током фазы до 7 Ампер при напряжении питания до 80 Вольт.

Технические характеристики драйверов представлены в таблице.

ПараметрG201XG210XG203VG213V
Входной ток управляющих сигналов STEP и DIR от 3 мА
Максимальная входная частота импульсов STEP 300 кГц 333 кГц
Встроенные функции защиты драйвера и ШД Нет КЗ, переполюсовка и превышение напряжения питания, перегрев
Габаритные размеры 64 х 64 х 22 мм
Вес 100 г

Основными функциональными преимуществами драйверов Geckodrive является:

  • подавление низкочастотных вибраций;
  • компенсация среднечастотного резонанса;
  • «морфинг» формы тока в фазах шагового двигателя в зависимости от частоты вращения;
  • адаптивная рециркуляция тока при простое двигателя;

Также следует отметить, что при всем этом функциональном разнообразии драйверы имеют миниатюрные габариты и малый вес (100 г).

Аппаратная функция компенсации среднечастотного резонанса и подавления низкочастотных вибраций является главным ноу-хау компании Geckodrive, и на сегодняшний день драйверы Geckodrive являются единственными в мире драйверами шаговых двигателей без обратной связи по положению ротора, в которых полноценно реализована эта функция.

В комплексе с микрошаговым управлением данная функция обеспечивает качественное и плавное вращение ротора шагового двигателя в широком диапазоне рабочих частот – от единиц Гц до десятков кГц, тем самым позволяя добиться от двигателя превосходной динамики и высоких скоростей вращения. Таким образом, проблемы, связанные с пропуском шагов на низких частотах и срывом вращения на средних частотах, больше не актуальны для пользователей драйверов Geckodrive.

Другим преимуществом драйверов Geckodrive является функция «морфинга» – плавного изменения формы тока в фазах шагового двигателя в зависимости от частоты вращения ротора.

С увеличением скорости, драйвер плавно переходит из микрошагового режима с синусоидальной формой тока в фазах шагового двигателя к полношаговому режиму с прямоугольной формой тока.

Следует отметить, что несмотря на изменение режима управления, драйвер точно осуществляет позиционирование ротора двигателя и никаких «проскоков» шагов не возникает.

Известно, что микрошаговый режим отлично подходит для низких скоростей вращения шаговых двигателей, но с увеличением скорости двигатель в данном режиме не может обеспечить достаточный крутящий момент, что приводит к срыву вращения. Использование функции «морфинга» позволяет увеличить крутящий момент шагового двигателя на средних и высоких скоростях до 30%.

В качестве примера приведены нагрузочные характеристики двигателя FL57STH76-2804A полученные при работе с драйверами Geckodrive G203V и Leadshine M542 (Китай).

Как видно из графика, крутящий момент у двигателя под управлением G203V благодаря функции «морфинга» значительно увеличился в диапазоне скоростей вращения от 300 до 1500 об/мин.

А именно этот диапазон скоростей и является основным для шаговых двигателей.

Во всех драйверах Geckodrive используется функция адаптивной рециркуляции тока в обмотках шагового двигателя, которая позволяет без потери выходного крутящего момента на валу двигателя уменьшить нагрев его корпуса как при вращении, так и в статическом режиме. Кроме того, благодаря данной функции корпус самого драйвера при работе на токах до 4 Ампер не нагревается больше чем на 40°, и, соответственно, не требует принудительного охлаждения.

В дополнение к данной функции в драйверах реализован режим автоматического уменьшения рабочего тока в обмотках шагового двигателя при простое. Данный режим дополнительно уменьшает нагрев как самого двигателя, так и драйвера, и позволяет значительно сократить потребляемую приводом мощность в статическом состоянии.

Управление драйверами стандартное для устройств данного класса и осуществляется двумя логическими сигналами «ШАГ» (STEP) и «НАПРАВЛЕНИЕ» (DIR). Каждый импульс на входе STEP вызывает поворот ротора двигателя на один шаг или микрошаг в зависимости от выбранного режима работы в сторону, заданную уровнем сигнала на входе DIR.

Минимальный входной ток управляющих сигналов составляет всего 3 мА, что позволяет использовать для управления драйверами маломощные источники сигналов с выходным напряжением от 3.3 Вольт, а также подключать драйвер напрямую к LPT-порту компьютера без использования дополнительных буферных цепей.

Инженеры компании Geckodrive не останавливаются на достигнутом, и в настоящее время ведется активная работа по созданию контроллера шагового двигателя нового поколения с управлением через интерфейс RS-485, а также шагового сервопривода.

Компания НПО “АТОМ” является официальным дистрибьютором Geckodrive Inc. на территории России. Мы всегда поддерживаем на складе все основные модели драйверов шаговых двигателей и готовы оказать полную техническую поддержку и консультации по использованию продукции Geckodrive.

Источник: http://www.npoatom.ru/articles/7.html

Рекомендации по работе с драйверами шаговых двигателей

 
Вот основные положения, которые желательно соблюдать при работе с драйверами ШД:

1. Драйверы шаговых двигателей ни в коем случае нельзя подключать к источнику переменного тока. Безопасно запитать драйвер можно лишь с помощью выпрямленного постоянного напряжения.
2.

При работе с шаговыми двигателями нужно внимательно соблюдать полярность подключения управляющих сигналов и силового питания. Несмотря на то, что современные контроллеры шаговых двигателей оснащены системой защиты от переполюсовки, лишняя осторожность в этом деле никогда не повредит. 3.

Нельзя подключать драйвер шагового двигателя к серводвигателю или ШД к серводрайверу. 4. Обязательно нужно отключать питание перед тем, как осуществлять подключение драйвера или менять режим его работы. 5. Выключатель (размыкатель) питания можно устанавливать на линии драйвера только до блока питания, со стороны источника 220В.

Установка размыкателя после БП строго запрещена. 6. Недопустимо соединять контакт «-» на источнике питания с массой, корпусом, заземлением итд. 7.

Драйверы нельзя подключать последовательно по питанию, правильным считается только подключение типа «звезда» (то есть, к блоку питания подсоединяется отдельная линия для каждого драйвера). 8. Напряжение питания не должно превышать максимальные показатели, которые указаны в технических характеристиках конкретного драйвера.

9. Также нельзя подключать драйверы шагового двигателя ко включенному источнику питания или же отключать их от него. Сначала вы должны выполнить все соединения, а потом только включать питание (размыкатель обязательно должен быть установлен со стороны сети).

10. Допускается подключение лишь одного ШД к одного драйверу. Управление одного двигателя несколькими драйверами запрещено. Кроме того, нельзя подключать два драйвера к униполярному шаговому двигателю (даже в том случае, когда один драйвер коммутирует одну пару обмоток, а второй – другую).

11. Отдельное внимание желательно уделить системе охлаждения драйверов (отводу тепла), а также нужно тщательно следить за тем, чтобы контроллеры шаговых двигателей не контактировали с влагой.

12. Рекомендуется монтировать драйверы шаговых двигателей в защищенный электротехнический шкаф. Это позволит обеспечить надежность их работы и безопасность для людей, работающих с данным оборудованием.

На сегодняшний день существует достаточно большое количество различных двигателей – систем управления механизмами. Одним из наиболее передовых и эффективных их видов по праву считаются шаговые двигатели.

В данной статье мы рассмотрим основные особенности строения этой техники, а также расскажем вам о ее существующих разновидностях.

Как известно, ШД представляет собой синхронный двигатель, в роторе которого расположены постоянные магниты, а основные направляющие (магнитное поле статора), вращается с помощью электроники.

Читайте также:  Простая самодельная солнечная батарея

https://www.youtube.com/watch?v=h9x7NS1c1A8

В ходе своей работы, шаговый двигатель трансформирует управляющие импульсы (шаги) в механическое движение (вращение) ротора. ШД обладают целым рядом преимуществ, по сравнению с другими типами подобного оборудования.

Сюда можно отнести их простую и понятную конструкцию, высокую надежность и долговечность, доступную цену, а также высокие показатели крутящего момента при низких скоростях. Однако данная техника также обладает и определенными недостатками – в частности, сюда относится эффект резонанса при низких скоростях и снижение крутящего момента на высоких.

Впрочем, современные драйверы шаговых двигателей способны существенно снизить эффект от перечисленных недостатков.

Система управления шаговым двигателем

Indexer – контроллеры шаговых двигателей, представлены в виде микропроцессора, который генерирует импульсы «НАПРАВЛЕНИЕ» и «ШАГ», в соответствии с сигналами, которые он получает от пользователя.

Помимо этого, контроллеры также выполняют и другие, более сложные функции. Силовой частью ШД является его драйвер – он преобразовывает сигналы от контроллера в силовые импульсы, которые необходимы для движения ротора.

Современный рынок шаговых двигателей предлагает покупателям весьма большой выбор драйверов к ним. Для каждой модели драйвера характерны определенная величина тока и формы импульсов.

Драйверы шаговых двигателей не являются универсальными, каждый из них совместим лишь с конкретной моделью ШД. Если вы собираетесь приобрести надежный и долговечный двигатель, то крайне важным решением будет подбор драйвера к нему.

Современные шаговые двигатели делятся на 3 основные типа:

• Двигатели с переменным магнитным сопротивлением • Двигатели с постоянными магнитами

• Гибридные двигатели

Каждый из этих разновидностей имеет особое строение и механизм работы. Например, постоянные магниты нельзя использовать в двигателях с переменным сопротивлением. В результате у таких моделей ШД отсутствует функция стопорного момента (detent torque).

Из-за этого двигатели с переменным магнитным сопротивлением, в большинстве случаев, не могут достигнуть высоких показателей крутящего момента. Что же касается двигателей с постоянными магнитами, то их величина шага довольно велика – не менее 7.5°. Эта характеристики связана с особенностями конструкции ротора данных ШД.

Кроме того, такие двигатели обладают достаточно низкой ценой, однако скорость их вращения оставляет желать лучшего.

Гибридные же шаговые двигатели обладают ротором с постоянными магнитами и многополюсным статором. Благодаря этому, такие модели ШД демонстрируют умеренную величину шага (около 1,8°) и достойные показатели крутящего момента (до 300 кгс/см). Стопорный момент у такого оборудования равняется примерно 10%, от показателей синхронизирующего статического момента.

Кроме того, шаговые двигатели отличаются друг от друга по способу питания. Здесь существуют:

• Униполярные двигатели
• Биполярные двигатели

Шаговый двигатель является униполярным в том случае, когда отводы от середины обмоток объединены между собой внутри самого двигателя. Таким образом, пользователю доступно только 5 выводов, что бывает крайне редко.

Драйвер (контроллер) шагового двигателя представляет собой устройство-набор микросхем, которое обеспечивает его правильную работу и заставляет двигатель четко выполнять сигналы управления. В сфере управления ШД существуют определенные стандарты – это сигналы STEP, DIR и ENABLE.

Сигнал STEP отвечает за шаг двигателя, DIR – за направление вращения, а ENABLE является сигналом включения самого драйвера. Говоря научным языком, контроллеры шаговых двигателей – это силовые электронные устройства, управляющие высоковольтными/сильноточными обмотками шагового двигателя на основе цифровых сигналов управления.

С их помощью двигатель выполняет свою непосредственную функцию – делает шаги (то есть, вращается).

Как известно, шаговые двигатели имеют более сложную структуру и систему управления, по сравнению с теми же обычными коллекторными двигателями. Чтобы эффективно управлять ими, нужно переключать уровень напряжения в обмотках в определенной последовательности и одновременно поддерживать контроль тока.

Поэтому, чтобы упростить обслуживание данных механизмов, были внедрены вспомогательные устройства управления – драйверы шаговых двигателей.

Они позволяют контролировать вращения ротора двигателя, в зависимости от сигналов управления и в после этого делить физический шаг шагового двигателя на мелкие дискреты с помощью электроники.

Для того, чтобы обеспечить полноценную работу устройства, к контроллерам шагового двигателя подключаются сигналы управления, сам ШД через обмотки, а также источник питания. Стандартные сигналы управления для такого оборудования – это сигналы STEPDIR (или же CWCCW), а также сигнал ENABLE.

Протокол STEPDIR

Сигнал STEP – основной сигнал шага, тактирующий. Один его импульс поворачивает ротор двигателя на один шаг. Важно, что здесь имеется в виду не физический шаг шагового двигателя, а специальный шаг, параметры которого определяются драйвером (например, 1:1, 1:8, 1:16). Как правило, драйверы шаговых двигателей отрабатывают этот шаг по заднему или же переднему фронту импульса.

Сигнал DIR – сигнал направления, потенциальный сигнал. В режиме логической единице шаговый двигатель вращается по часовой стрелке, а в режиме нуля – против нее.

Также можно выставить значения этих параметров в обратной последовательности.

Есть возможность инвертировать сигнал DIR из программы управления или же изменить последовательность подключения фаз двигателя с помощью драйвера (в разъеме его подключения).

Протокол CW/CWW

Сигнал CW – сигнал шага, тактирующий сигнал. Его импульс также поворачивает ротор. Один сигнал – один шаг ротора, коэффициенты которого устанавливаются драйвером (1:1, 1:16, 1:8 итд). Шаг отрабатывается драйвером по переднему или заднему фронту импульса.

Сигнал ENABLE – сигнал включения/выключения драйвера, потенциальный сигнал. При логической единице (5В на вход) драйвер выключается, и обмотки шагового двигателя обесточиваются. При нуле (0В на вход) драйвер включен и обмотки запитаны.

Дополнительные функции контроллеров шаговых двигателей

• Контроль перегрузок по току

• Контроль напряжения в питании, в том числе и защита от эффекта обратной ЭДС. Если вращение ротора замедляется, шаговый двигатель начинает вырабатывать дополнительное напряжение, которое суммируется с напряжением питания и на краткий период времени увеличивает его.

Чем сильнее замедление, тем больше растет напряжение обратной ЭДС, и тем больше скачет напряжение питания. Такой скачок напряжения негативно влияет на драйвер и может даже вывести его из строя, поэтому драйверы шаговых двигателей оснащены системой защиты от колебаний питающего напряжения.

Если показатели напряжения превышают пороговое значение, драйвер автоматически отключается.

• Контроль изменения полюсов (переполюсовки) при подключении питающего напряжения и сигналов управления.

• Режим экономии электрического тока, подаваемого на обмотки ШД при его простое (определяется отсутствием сигнала STEP). Он позволяет уменьшить нагрев двигателя и снизить расход потребляемого тока (в режиме AUTO-SLEEP).

• Автоматическая система-компенсатор среднечастотного резонанса шагового двигателя. Резонанс часто возникает при работе ШД (в диапазоне 6-12 об/сек.) и негативно влияет на его работу.

В частности, двигатель начинает гудеть, работать нестабильно и в итоге ротор останавливается. Это явление во многом зависит от механической нагрузки и параметров шагового двигателя.

Автоматический компенсатор помогает полностью устранить явление резонанса, сделать вращение его ротора устойчивым и равномерным при любых диапазонах частот.

• Схема изменений формы фазовых токов с функцией увеличения их частоты. Также она называется морфинг – то есть, переход от микрошага к обычному шагу двигателя при увеличении частоты тока.

Как известно, максимальный момент (заявленный в ТХ) отдается двигателем лишь при режиме полного шага. Поэтому, обычные драйверы шаговых двигателей (без морфинга) позволяют двигателям работать лишь на 70% от их максимальной мощности.

Драйвер с функцией морфинга обеспечивает максимальную отдачу двигателя во всех частотных диапазонах.

• Генератор частоты STEP (встроенный) – это функция, позволяющая осуществить пробный запуск контроллера шагового двигателя без необходимости подключения к ПК или какому-либо другому внешнему генератору. Также с его помощью можно устанавливать простые системы перемещения опять таки без использования компьютера.

Источник: http://xn--80aaleuhefmceh2aip5lpa.xn--p1ai/?paged=17

Ссылка на основную публикацию