Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Шаговый двигатель применение


Шаговый двигатель: принцип работы и характеристики

Шаговые электродвигатели способны делать один полный оборот за несколько шагов и активно применяются в машиностроении и в печатающих устройствах. Основным преимуществом прибора является его точность.

Бесщеточный электродвигатель, в котором подача тока на обмотку статора приводит к фиксации ротора, называется шаговым. В нем происходит поочередная активация обмоток статора, вызывающая перемещения ротора (шаг) под определенным углом. Они применяются в машиностроении, при изготовлении факсимиле-машин и в космических аппаратах. Такие приборы реализуются в некоторых специализированных интернет-магазинах, например, в http://makerplus.ru/, где можно выбрать агрегат из нескольких вариантов.

Устройство шагового электродвигателя

Шаговый двигатель, работающий от постоянного тока, умеет делить один полный оборот на большое количество шагов. Устройство состоит из следующих деталей:

  • Контроллер специального назначения для шагового привода.
  • Клеммы.
  • Обмотки.
  • Блок управления или приборная модель.
  • Магнитная часть.
  • Сигнализаторы.
  • Передатчики.

Принцип работы шагового электродвигателя

Принцип работы электродвигателя состоит в следующем. На клеммы прибора подается напряжение, после чего щетки двигателя приводятся в постоянное движение. Двигатель на холостом ходу начинает преобразование входящих импульсов прямоугольного направления в положение приложенного вала, имеющего определенную направленность, и перемещает его под некоторым углом.

Максимальная эффективность такого электродвигателя достигается наличием нескольких зубчатых магнитов, сосредоточенных вокруг железного колеса зубчатой формы. Когда к определенному электромагниту прилагается энергия, он начинает притягивать зубья колеса. После их выравнивания по отношению к этому электромагниту, они становятся смещены относительно следующей магнитной части электродвигателя.

Первый магнит отключается, включается второй электромагнит, происходит вращение шестеренки, которая выравнивается с предыдущим колесом. Это циклическое действие происходит необходимое количество раз. Одно выполненное вращение называют шагом электродвигателя.

Преимущества и недостатки

К основным преимуществам шаговых электродвигателей относят их точность. То есть, при попадании напряжения на обмотку, прибор поворачивается на строго определенную величину угла. Еще одним несомненным достоинством можно назвать стоимость агрегата. Ведь если сравнивать их цену с, например, сервоприводами, то они стоят в 2 раза дешевле.

Основной недостаток шагового электропривода — возможное проскальзывание ротора. Причин может быть несколько:

  • Слишком высокая нагрузка на валу.
  • Неправильные настройки программы управления.
  • Скорость вращения приближается к резонансным показателям.

Решение этих проблем возможно, если использовать датчики поворота. Но автоматически эта проблема решается не всегда. В некоторых случаях задача выполнима только после остановки производственной программы. Проблема проскальзывания электродвигателя решается также путем увеличения его мощности.

Область применения шагового электродвигателя

Самыми популярными моделями шаговых электродвигателей являются те, которые имеют угловое перемещение 1,8° и 200 шагов за один оборот, а также 0,9° с 400 шагами за один оборот, которые можно приобрести, например, на страничке интернет-магазина http://makerplus.ru/category/electrical-components-cnc.

Область применения шагового электродвигателя достаточно обширна. Например, гибридные шаговые электродвигатели активно используют при создании станков с числовым программным управлением, которые работают по дереву, выполняют плазменную резку металлов или фрезерные операции. Шаговые приборы отлично подходят для управления чертежной головкой в копировальных станках с цифровым программным управлением.

Передача факсов на расстояние при помощи телефонной связи также не обходится без использования таких приборов. В космических летательных аппаратах для изучения космоса шаговые двигатели использовались, например, в ЛА Mariner как устройство для наведения телевизионных камер и спектрометров на нужные цели.

У нас еще много очень интересных статей! Вот только несколько из них:

Как найти и сравнить товары в крупных интернет-магазинах...

Стиральная машина — выбираем оптимальную...

Советы мясника

Детская коляска для прогулки: как выбрать, на что обратить в...

Оперативная память для вашего ПК — гарантия много...

Интернет магазин

Поделиться ссылкой:

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

bravedefender.ru

Применение шаговых двигателей | TMDL мотор

Они распространены в потребительском офисном оборудовании, таком как принтеры, плоттеры, копировальные аппараты и сканеры. Шаговые двигатели также используются в автомобильных приложениях для электронного управления дроссельной заслонкой, индикаторов приборной панели и систем климат-контроля. Шаговые двигатели также можно найти в промышленном оборудовании, таком как робототехника, электронные компоненты, тестеры, диспенсеры и другое производственное оборудование. Шаговые двигатели часто управляются с помощью специальных функциональных ИС, которые обеспечивают ограниченную функциональность управления. Такие ИС часто используют рудиментарный шаг вперед и назад интерфейс к микропроцессору, который ограничивает производительность системы.

Другие системы шаговых двигателей основаны на PC-картой и используют главный компьютер для обеспечения высокопроизводительного контроля. Во встроенных системах гораздо лучше использовать небольшой микроконтроллер для непосредственного управления шаговым двигателем. Очень маленький микроконтроллер, такой как C8051F300, способен обеспечить высокопроизводительное решение для управления движением. Микроконтроллер реализует профиль linearvelocity, генерирует точный временной интервал и выводит шаблон шага, используемый для управления двигателем. Микроконтроллер непосредственно управляет силовыми МОП-транзисторами, и никакая схема привода затвора не требуется. Микроконтроллер также обеспечивает последовательную связь для дистанционного управления и распределенных систем. Эта эталонная конструкция использует порт RS232, работающий со скоростью 57600 бит / с. Это демонстрирует возможность использования последовательного управления. В равной степени возможно использовать SMBus, I2C, RS485 или более продвинутый сетевой протокол на основе UART. Корпус C8051F300 размещен в корпусе MLP11 с малым форм-фактором, размером всего 3 мм. Весь привод шагового двигателя можно легко интегрировать на задней части небольшого шагового двигателя.

Система с несколькими шаговыми двигателями может использовать один небольшой микроконтроллер для каждого двигателя.

C8051F300 идеально подходит для управления шаговым двигателем. Небольшой форм-фактор подходит для интегрированных моторных решений. Встроенный чип UART и SMBus обеспечивают последовательную связь и контроль. Калиброванный внутренний генератор исключает стоимость и количество контактов при использовании внешнего кристалла, обеспечивая точную временную базу для высокоскоростного UART и точного момента двигателя. Пакет счетчиков с низким выводом имеет достаточное количество штырьков для управления шаговым двигателем и приемопередатчиком RS232 с двумя дополнительными выводами ввода / вывода, оставшимися для специальных функций. Эта эталонная конструкция демонстрирует высокоэффективную систему шагового двигателя с использованием C8051F300. Эталонная конструкция предусматривает как автономную демонстрационную операцию, так и контроль UART. Эталонная конструкция также может быть использована в качестве платформы для разработки кода шагового двигателя с использованием двухканального отладочного интерфейса C2D и встроенного программирования Flash. Эталонная конструкция дополнена схематическими документами, материалами, печатными платами, блок-схемами кода и исходным кодом. Основным отличительным признаком шаговых двигателей является способ, которым они управляются. Шаговые двигатели перемещаются дискретными шагами. Это отличается от других типов двигателей, таких как d.c. и бесщеточный d.c. двигатели, которые, как правило, контролируются с использованием методов аналогового контроля непрерывного режима. Положение шагового двигателя может быть выражено с использованием целого числа. Частота ступенчатости в шагах в секунду обычно используется для описания угловой скорости. Поскольку шаговые двигатели приводятся в дискретные ступени, они превосходят приложения абсолютного позиционирования. Наиболее часто используемые шаговые двигатели двигаются с точным шагом 1,8 ° или 0,9 ° за шаг. Шаговые двигатели контролируются напрямую. Первичная команда и управляющая переменная - это позиция шага. Это контрастирует с d.c. двигатели, где управляющая переменная является напряжением двигателя, а командная переменная может быть как положением, так и по скорости. A d.c. двигатель требует системы управления с обратной связью и контролирует положение косвенно. Система шагового двигателя обычно управляется «разомкнутым контуром». 3.2. Шаговый двигатель. Шаговые двигатели могут быть классифицированы по их конструкции двигателя, топологии привода и степпинга. Существует несколько различных типов конструкции шагового двигателя. К ним относятся переменное нежелание, постоянный магнит и гибридный постоянный магнит. Эта эталонная конструкция применима к постоянному магниту и гибридным двух- или четырехфазным шаговым двигателям. Шаговые двигатели с постоянным магнитом очень недороги и имеют большой угол поворота от 7,5 ° до 18 °. Шаговые двигатели с постоянным магнитом часто используются в недорогих потребительских продуктах. Гибридные шаговые двигатели немного дороже и имеют углы шага 1,8 ° или 0,9 °. Гибридные шаговые двигатели преобладают в промышленных приложениях управления движением. Двигатели с переменным сопротивлением обычно имеют три или пять фаз и требуют различной топологии привода. Шаговые двигатели с изменяемым сопротивлением не рассматриваются в этом эталонном проекте. Наиболее распространенным типом конструкции шагового двигателя, используемого для промышленного управления движением, является гибридный двигатель с постоянными магнитами. Ротор построен с использованием цилиндрического постоянного магнита, ориентированного с полярностью север-юг вдоль оси ротора. Две ламинированные торцевые крышки используются со многими зубцами по периферии.

Северные и южные зубы расположены в шахматном порядке, чтобы обеспечить множество эффективных полюсов с использованием одного постоянного магнита. Ламинаты статора обычно имеют четыре большие вилки. У каждой вилки много зубов. Зубы для двух обмоток также расположены в шахматном порядке, чтобы выровнять соответствующие зубцы на роторе. Используя это умное расположение, 200-полюсный двигатель может быть сконструирован с использованием одного постоянного магнита и только четырех обмоток статора. 3.3. Типы накопителей Две общие топологии привода для шаговых двигателей однополярны и биполярны. Однополюсный привод использует четыре транзистора для управления двумя фазами шагового двигателя. Двигатель имеет две обмотки с центральным выступом с шестью проводами, исходящими от двигателя. Этот тип двигателя иногда довольно путано называют четырехфазным двигателем. Это не точное представление, поскольку двигатель действительно имеет только две фазы. Более точное описание было бы двухфазным шестиступенчатым шаговым двигателем. Шестипроводный шаговый двигатель также часто называют однополярным шаговым двигателем. Однако шестиступенчатый шаговый двигатель можно использовать как с однополярным, так и с биполярным приводом.

Шаговый двигатель с четырьмя проводами или шестью проводами может использоваться с биполярным приводом.

Четырехпроводный двигатель можно использовать только с биполярным приводом. Четырехпроводный двигатель может быть немного дешевле в приложениях с большим объемом. Привод биполярного шагового двигателя использует в два раза больше транзисторов, чем однополярный шаговый двигатель. Четыре нижних транзистора обычно могут управляться непосредственно от микроконтроллера. Для верхних транзисторов требуется более дорогой привод с высокой скоростью. Биполярные приводные транзисторы должны выдерживать только напряжение питания двигателя. Биполярный привод не требует схемы зажима, как униполярный привод. При разработке алгоритма управления шаговым двигателем с использованием небольшого микроконтроллера важно рассмотреть способ выполнения кода. Простой последовательный алгоритм мог бы выполнить задачу. Последовательный алгоритм может рассчитать текущее время шага и выяснить, что делать дальше в зависимости от фазы ускорения. Однако такой алгоритм завершит запись на таймер, а затем ждет, пока таймер не выйдет из строя. Это проведет большую часть времени, просто ожидая таймера. К счастью, большинство таймеров MCU способны генерировать прерывания. Таким образом, мы можем настроить таймер для генерации прерывания после одного шага. Когда происходит прерывание, MCU должен коммутировать двигатель и обновлять таймер со следующим шагом шага. Теперь, учитывая, что мы хотим сделать основанное на прерывании шаговым двигателем прерывание, мы должны использовать другую парадигму. Процедура обслуживания прерывания таймера должна быть небольшой, быстрой, надежной и делать то, что должно быть сделано в каждый период коммутации. Все, что может быть рассчитано один раз заранее, будет выполняться вне процедуры обслуживания прерываний. Значения могут храниться в глобальных переменных, к которым будет обращаться процедура обслуживания прерываний. Используя эту схему, есть две основные части кода. Первый - это профайлер или функция move (). Вторая - процедура обслуживания прерывания таймера. Профайлер вызывается из основного цикла и выполняется на переднем плане. Профилировщик вычисляет глобальные переменные на основе целевого местоположения и текущей позиции двигателя. Функция называется move (), так что код пользователя имеет смысл на простом английском языке. Этот эталонный дизайн использует простой профайлер divide-by-four. Это означает, что общее количество шагов делится на четыре. Двигатель будет ускоряться и замедляться на четверть от общего количества шагов. Остальные этапы будут иметь постоянную скорость. Некоторые фактические профили показаны на рисунке 5. Обратите внимание, что общее ускорение времени для коротких профилей намного больше, чем однократное общее время. Это связано с влиянием периода переменной шага. Фазы постоянного ускорения и замедления выполняются путем увеличения и уменьшения индекса для таблицы шагового двигателя. Увеличение индекса таблицы на каждый шаг приведет к ускорению работы двигателя. Уменьшение индекса на каждом шаге приведет к замедлению работы двигателя. Максимальный индекс и соответствующий минимальный период определяют максимальную скорость двигателя для конкретного профиля.Кратко про шаговые двигатели

tmdl.ru

О шаговых двигателях | шаговый двигатель.рф

Применяются шаговые двигатели в самых разнообразных устройствах. Эти двигатели можно встретить в разнообразной промышленности и в специальных оборудованиях, например, в принтерах, дисководах, факсах, сканерах плоттерах и других оборудованиях. В данный момент выпускается множество разных типов шаговых двигателей и при выборе нужного двигателя главным будет правильно подобрать схему и алгоритм работы драйвера, который в основном определяется программой микроконтроллера, а не сам тип двигателя. Для примера приведем практическую реализацию дешевого и простого драйвера шагового двигателя, в основном на микроконтроллере семейства AVR.

Назначение шаговых двигателей.

Шаговый двигатель – это электромеханическое устройство, преобразующее в дискретные механические перемещения электрические импульсы, он практически ни в чем внешне не отличается от других типов двигателей, в большинстве случаев выглядит в виде круглого корпуса и вала.

Некоторые уникальные свойства шагового двигателя делают их порой исключительно удобными и даже незаменимыми для применения.

 Шаговые двигатели и их достоинства.

Число импульсов определяется углом поворота ротора, которые подаются на двигатель. Когда запитаны обмотки, тогда в режиме остановки обеспечивает двигатель полный момент прецизионного позиционирования и повторяемости. Точность от величины шага в 3-5% имеют хорошие шаговые двигатели, а срок его службы определяется фактически сроком службы подшипников, частота входных импульсов пропорциональна его скорости . Но имеются и некоторые небольшие недостатки в том, что без нагрузки не уменьшается потребление энергии, невысокая его удельная мощность, на высоких скоростях затруднена работа, возможна потеря без обратной связи контроля положения и кроме этого, некоторая сложность в схеме управления.

Выбор двигателя.

Класс бесколлекторные двигателя постоянного тока относят шаговые двигатели, которые, как и другие двигатели бесколлекторные, имеют срок службы большой и высокую надежность, за счет чего можно использовать их в критичных, к примеру, в индустриальных применениях. Для шаговых двигателей необходима более сложная схема управления по сравнению обыкновенными двигателями постоянного тока, которые при работе двигателя обязаны выполнить все коммутации обмоток.

Вдобавок, шаговые двигателя – это дорогие устройства, поэтому там, где точное позиционирование не требуется, обычные коллекторные двигателя имеют заметное преимущество. Для управления коллекторными двигателями в последнее время   чаще начали применять контроллеры, сложность которых практически не уступает контроллерам шаговых двигателей.

Возможность точного регулирование и позиционирование скорости без датчика обратной связи можно считать одним из существенных преимуществ шагового двигателя, так как такие датчики намного больше могут стоить самого двигателя, это подходит для систем работающих только при малом ускорении, а также с относительно постоянной нагрузкой.

Даже при переменном характере нагрузки системы с обратной связью способны работать с большим ускорением. Когда при нагрузке шагового двигателя превышается его момент, тогда теряется о положении ротора информация и с помощью базирования система требует, к примеру, концевого выключателя или другого датчика, а что касается системы с обратной связью то, они не имеют подобного недостатка.

Выбор между шаговым двигателем и сервомотором приходится делать когда проектируют конкретную систему. Наиболее экономично выгодным решением является шаговый двигатель, когда требуется точное управление скоростью и прецизионное позиционирование, а скорость и требуемый момент за допустимые пределы не выходят. Понижающий редуктор может быть использован для повышения момента также как и для обычных двигателей, но не всегда редуктор подходит для шаговых двигателей.

На низких скоростях шаговые двигателя имеют больший момент, в отличие от коллекторных двигателей, которые с увеличением скорости возрастает момент. Кроме этого, в сравнении с коллекторными двигателями, шаговые двигатели гораздо меньшую имеют максимальную скорость, за счет чего ограничивается максимальное передаточное число и, естественно, увеличивается момент с помощью редуктора. Наша компания реализует с редукторами готовые шаговые двигатели, и Вы можете их у нас приобрести.

Причиной того, что можно получить низкую частоту вращения является то, что разработчики применяют неоправданно часто шаговые двигатели, так как не всегда в состоянии спроектировать редуктор. В то время как коллекторные двигателя имеют более высокую удельную мощность, схему управления более проще, низкую стоимость и способны тот же диапазон скоростей обеспечить вместе с одноступенчатыми червячными редукторами, как и шаговые двигателя, и также при этом значительно больший момент обеспечивать. Приводы очень часто применяют на основе коллекторных двигателей в технике военного назначения, что говорит о большой надежности этих приводов и хороших параметрах. Кроме всего, достаточно сильно коллекторные двигатели распространены в промышленном оборудовании, в бытовой технике современной и в автомобилях, но при этом, имеют свою сферу применения шаговые двигатели, где они незаменимы, пусть даже и довольно узкую сферу.

xn--80aafadcflyh2a1a3dzd5bza.xn--p1ai

Применение - шаговой двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Применение - шаговой двигатель

Cтраница 1

Применение шагового двигателя привело к упрощению механизма транспорта, позволив закрепить звездочку, продвигающую ленту, непосредственно на валу шагового двигателя. Торможение двигателя осуществляется стопорным механизмом.  [1]

Применение шаговых двигателей в системе слежения за стыком обусловлено относительной простотой преобразования сигналов датчика вторично-эмиссионных сигналов в унитарный код, который представляет собой последовательность импульсов.  [2]

При применении шаговых двигателей могут иметь место резонансные явления, возникающие при определенных значениях момента инерции нагрузки. Поэтому с валом шаговых электродвигателей иногда связывают механические успокоители, демпфирующие систему посредством сил сухого или вязкого трения.  [3]

В случае применения шагового двигателя привод может быть выполнен на основе: а) силового шагового двигателя, который через безлюфтовый редуктор и шариковую винтовую пару перемещает стол станка; б) маломощного шагового двигателя с гидравлическим усилителем мощности.  [5]

В практике - применения шаговых двигателей используются разные их типы: трех - и одностаторные двигатели с сосредоточенными и распределенными обмотками управления, с реактивным явнополюсным ротором без обмотки возбуждения и активным ротором с постоянными магнитами.  [6]

Примером системы программного управления с применением шаговых двигателей или сельсинов является уст - ройство цифрового програм - 5 много управления, разработан - § ное ЭНИМСом.  [7]

Примером системы программного управления с применением шаговых двигателей или сельсинов является устройство цифрового программного управления, разработанное ЭНИМСом.  [8]

Большие возможности для расширения диапазона управления открывает применение шаговых двигателей, обеспечивающих смещение приводного вала или штока на один фиксированный шаг при подаче на его вход одного управляющего импульса.  [9]

Таким образом, толкатель в этом кулачковом механизме совершает сложное движение, состоящее из поступательного движения вдоль оси Ог и вращательного относительно оси Ог. Применение шагового двигателя Ддает возможность использовать это устройство для получения различных пространственных направляющих, состоящих из прямых линий и дуг окружностей. Наличие на кулачке / углов ближнего и дальнего стояния позволяет использовать данный механизм для получения выстоя рабочего органа.  [11]

Примерами таких условий автоматизации могут и здесь служить механизмы, указанные для первой группы, но в тех случаях, когда число рабочих позиций по каждой координате становится настолько большим, что нет смысла их фиксировать, а возникает необходимость постоянного контроля текущего положения каждого механизма и автоматической отработки любых дозированных перемещений в рабочей зоне. Контроль текущего положения механизма может быть либо непрерывным, либо дискретным ( цифровым), а при применении шаговых двигателей текущее положение может контролироваться счетом числа шагов привода, совершенных от принятой точки отсчета. Таким образом, при второй постановке задачи автоматизация требует непрерывного управления положением механизма и может быть названа позиционной автоматизацией.  [12]

Далее переменные сопротивления могут быть заменены бесконтактными элементами; однако подобные элементы ( например, ферродинамические и индуктивные преобразователи) крупногабаритны, дороги, требуют более сложных источников питания. Кардинальное улучшение технических характеристик гибкого программного задатчика может быть достигнуто заменой аналоговых элементов прибора элементами дискретной техники и двухфазных асинхронных двигателей шаговыми двигателями. Применение шаговых двигателей позволяет значительно расширить диапазон изменения всех задаваемых параметров программы, поскольку скорость вращения выходного вала этих двигателей может меняться в значительно более широких пределах. Рабочий диапазон скорости вращения шаговых двигателей зависит от частоты импульсов, подаваемых на него.  [13]

В настоящее время на некоторых предприятиях нашей страны введены в эксплуатацию созданные в ГДР оптические профиле-шлифовальные станки с программным управлением SWPO80NC1, оптический профилешлифовальный станок PFS4 фирмы Ре-te-we ( ФРГ), снабженный электронной системой управления, которая осуществляет автоматическое шлифование заданного размера прямых линий обрабатываемого контура, расположенных под любым углом; точность обработки профидя 0 01 мм. Профилешлифовальный станок с пантографом RCM150 фирмы Studer ( Швейцария) оснащен электронным управлением, осуществляющим автоматический обход щупом профиля шаблона, а также автоматический ( по программе) разворот щупа по нормали к профилю шаблона. Применение шаговых двигателей в сочетании с электронными системами управления позволяет осуществлять гибкую настройку и автоматическое управление циклами шлифования.  [14]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru