Драйвери крокових двигунів, саморобний верстат чпу

Драйвер (контролер) крокової двигуна являє собою пристрій-набір мікросхем, яке забезпечує його правильну роботу і змушує двигун чітко виконувати сигнали управління. У сфері управління ШД існують певні стандарти - це сигнали STEP, DIR і ENABLE. Сигнал STEP відповідає за крок двигуна, DIR - за напрямок обертання, а ENABLE є сигналом включення самого драйвера. Говорячи науковою мовою, контролери крокових двигунів - це силові електронні пристрої, що керують високовольтними / Потужнострумові обмотками крокової двигуна на основі цифрових сигналів управління. З їх допомогою двигун виконує свою безпосередню функцію - робить кроки (тобто, обертається).

Як відомо, крокові двигуни мають більш складну структуру і систему управління, в порівнянні з тими ж звичайними колекторними двигунами. Щоб ефективно управляти ними, потрібно перемикати рівень напруги в обмотках в певній послідовності і одночасно підтримувати контроль струму. Тому, щоб спростити обслуговування даних механізмів, були впроваджені допоміжні пристрої управління - драйвери крокових двигунів. Вони дозволяють контролювати обертання ротора двигуна, в залежності від сигналів управління і в після цього ділити фізичний крок крокової двигуна на дрібні дискрети за допомогою електроніки.

Для того, щоб забезпечити повноцінну роботу пристрою, до контролерів крокової двигуна підключаються сигнали управління, сам ШД через обмотки, а також джерело живлення. Стандартні сигнали управління для такого обладнання - це сигнали STEP \ DIR (або ж CW \ CCW), а також сигнал ENABLE.

Сигнал STEP - основний сигнал кроку, тактуючий. Один його імпульс повертає ротор двигуна на один крок. Важливо, що тут мається на увазі не фізичний крок крокової двигуна, а спеціальний крок, параметри якого визначаються драйвером (наприклад, 1: 1, 1: 8, 1:16). Як правило, драйвери крокових двигунів відпрацьовують цей крок по задньому або ж передньому фронту імпульсу.

Сигнал DIR - сигнал напрямки, потенційний сигнал. У режимі логічної одиниці кроковий двигун обертається за годинниковою стрілкою, а в режимі нуля - проти неї. Також можна виставити значення цих параметрів в зворотній послідовності. Є можливість інвертувати сигнал DIR з програми управління або ж змінити послідовність підключення фаз двигуна за допомогою драйвера (в роз'ємі його підключення).

Сигнал CW - сигнал кроку, тактуючий сигнал. Його імпульс також повертає ротор. Один сигнал - один крок ротора, коефіцієнти якого встановлюються драйвером (1: 1, 1:16, 1: 8 ітд). Крок відпрацьовується драйвером по передньому або задньому фронту імпульсу.

Сигнал ENABLE - сигнал включення / вимикання драйвера, потенційний сигнал. При логічній одиниці (5В на вхід) драйвер вимикається, і обмотки крокової двигуна обесточиваются. При нулі (0В на вхід) драйвер включений і обмотки запитані.

Додаткові функції контролерів крокових двигунів

• Контроль перевантажень по току

• Контроль напруги в харчуванні, в тому числі і захист від ефекту зворотної ЕРС. Якщо обертання ротора сповільнюється, кроковий двигун починає виробляти додаткову напругу, яке підсумовується з напругою живлення і на короткий період часу збільшує його. Чим сильніше уповільнення, тим більше зростає напруга зворотної ЕРС, і тим більше скаче напруга живлення. Такий стрибок напруги негативно впливає на драйвер і може навіть вивести його з ладу, тому драйвери крокових двигунів оснащені системою захисту від коливань напруги живлення. Якщо показники напруги перевищують порогове значення, драйвер автоматично відключається.

• Контроль зміни полюсів (переполюсовкі) при підключенні напруги живлення і сигналів управління.

• Режим економії електричного струму, що подається на обмотки ШД при його просте (визначається відсутністю сигналу STEP). Він дозволяє зменшити нагрів двигуна і знизити витрату споживаного струму (в режимі AUTO-SLEEP).

• Автоматична система-компенсатор среднечастотного резонансу крокової двигуна. Резонанс часто виникає при роботі ШД (в діапазоні 6-12 об / сек.) І негативно впливає на його роботу. Зокрема, двигун починає гудіти, працювати нестабільно і в підсумку ротор зупиняється. Це явище багато в чому залежить від механічного навантаження і параметрів крокової двигуна. Автоматичний компенсатор допомагає повністю усунути явище резонансу, зробити обертання його ротора стійким і рівномірним при будь-яких діапазонах частот.

• Схема змін форми фазових струмів з функцією збільшення їх частоти. Також вона називається морфинг - тобто, перехід від мікрошага до звичайного кроку двигуна при збільшенні частоти струму. Як відомо, максимальний момент (заявлений в ТХ) віддається двигуном лише при режимі повного кроку. Тому, звичайні драйвери крокових двигунів (без морфинга) дозволяють двигунам працювати лише на 70% від їх максимальної потужності. Драйвер з функцією морфинга забезпечує максимальну віддачу двигуна у всіх частотних діапазонах.

• Генератор частоти STEP (вбудований) - це функція, що дозволяє здійснити пробний запуск контролера крокового двигуна без необхідності підключення до ПК або будь-якому іншому зовнішньому генератору. Також з його допомогою можна встановлювати прості системи переміщення знову таки без використання комп'ютера.