Управління кроковим двигуном

УПРАВЛІННЯ кроковий двигун

Крокові двигуни присутні в автомобілях, принтерах, комп'ютерах, пральних машинах, електробритвах і багатьох інших пристроях з повсякденного побуту. Однак багато радіоаматори до сих пір не знають, як змусити такий мотор працювати і що він взагалі з себе представляє. Отже, давайте дізнаємося, як використовувати кроковий двигун.

Крокові двигуни є частиною класу моторів, відомих як безщітковими двигуни. Обмотки крокової двигуна є частиною статора. На роторі розташований постійний магніт або, для випадків зі змінним магнітним опором, зубчастий блок з магнітомягкого матеріалу. Всі комутації виробляються зовнішніми схемами. Зазвичай система мотор - контролер розробляється так, щоб була можливість виведення ротора в будь-яку, фіксовану позицію, тобто система управляється за матеріальним становищем. Циклічність позиціонування ротора залежить від його геометрії.

Типи крокових двигунів

Існують три основні типи крокових двигунів: змінної індуктивності, двигуни з постійними магнітами, і гібридні двигуни.

Двигуни змінної індуктивності використовують тільки генерується магнітне поле на центральному валу, що змушує обертатися і перебувати на одній лінії з напругою електромагнітів.

Двигуни з постійними магнітами схожі на них, за винятком того, що центральний вал поляризований у північного і південного магнітних полюсів, які будуть відповідним чином повертати його в залежності від того, які електромагніти включені.

Гібридний мотор - це поєднання двох попередніх. У його намагніченого центрального вала є два набори зубів для двох магнітних полюсів, які потім шикуються в лінію з зубами уздовж електромагнітів. У зв'язку з подвійним набором зубів на центральному валу, гібридний двигун має найменший доступний розмір кроку і тому є одним з найбільш популярних типів крокових двигунів.

Уніполярні і біполярні крокові двигуни

Також існує ще два типи крокових двигунів: уніполярні і біполярні. На фундаментальному рівні, ці два типи працювати точно так само; електромагніти включені в послідовному вигляді, змушуючи центральний вал двигуна обертатися.

Але уніполярний кроковий двигун працює тільки з позитивним напругою, а біполярний кроковий двигун має два полюси - позитивний і негативний.

Тобто фактична різниця між цими двома типами полягає в тому, що для однополярних потрібен додатковий провід в середині кожної котушки, що дозволить току проходити або до одного кінця котушки, кому іншому. Ці два протилежні напрямки виробляють дві полярності магнітного поля, фактично імітуючи як позитивні, так і негативні напруги.

Хоча обидва вони мають загальний рівень напруги живлення 5V, біполярний кроковий двигун буде мати більший крутний момент, тому що струм тече через всю котушку, виробляючи більш сильне магнітне поле. З іншого боку, уніполярні крокові двигуни використовують тільки половину довжини котушки через додаткового проводу в середині котушки, а значить менший крутний момент доступний для утримання вала на місці.

Підключення крокових двигунів

Різні крокові двигуни можуть мати різну кількість проводів, як правило, 4, 5, 6, або 8. 4-х дротяні лінії можуть підтримати тільки біполярні крокові двигуни, оскільки у них немає центрального проводу.

5-ти і 6-ти провідні механізми можуть бути використані як для однополярного, так і біполярного крокової двигуна, в залежності від того, використовується центральний провід на кожній з котушок чи ні. 5-ти провідна конфігурація має на увазі, що центральні дроти на два комплекти котушок з'єднані всередині між собою.

Способи керування кроковими двигунами

Є кілька різних способів управління кроковими двигунами - повний крок, напівкрок, і мікрошаговий. Кожен з цих стилів пропонують різні крутний момент, кроки і розміри.

Повний крок - такий привід завжди має два електромагніту. Для обертання валу, один з електромагнітів вимикається і далі електромагніт включений, викликаючи обертання валу на 1/4 зуба (по крайней мере для гібридних крокових двигунів). Цей стиль має найсильніший момент обертання, але і найбільший розмір кроку.

Півкроку. Для обертання центрального вала, перший електромагніт знаходиться під напругою, як перший крок, потім другий також під напругою, а перший все ще працює на другий крок. При третьому кроці вимикається перший електромагніт і четвертий крок - поворот на третій електромагніт, а другий електромагніт як і раніше працює. Цей метод використовує в два рази більше кроків, ніж повний крок, але він також має менший крутний момент.

Мікрошаговий має найменший розмір кроку з усіх цих стилів. Момент обертання, пов'язаний з цим стилем, залежить від того, як багато струму, протікає через котушки в певний час, але він завжди буде менше, ніж при повному кроці.

Схема підключення крокових двигунів

Загалом крокові двигуни є відмінним способом для того, щоб повернути щось в точний розмір кута з великою кількістю крутного моменту. Інша перевага їх в тому, що швидкість обертання може бути досягнута майже миттєво при зміні напрямку обертання на протилежне.