Принцип на драйвера на стъпковия двигател
Стъпковият двигател, известен също като стъпков двигател, е много характерен двигател, който може да реализира контрол на изместването, но също така има характеристиките на висока прецизност, висока скорост на реакция и надеждност и се използва широко в промишлено управление, автомобилно управление, медицинско оборудване, инструменти, роботика и разнообразие от други електронни продукти. Какъв е неговият принцип на задвижване?
1. Принципът на работа на стъпковия двигател:
Принципът на работа на стъпковия двигател е да реализира въртенето чрез контролиране на текущата промяна на бобината на окабеляването, стига токът на бобината да се контролира при постоянна честота, двигателят може да бъде накаран да реализира въртенето, така че да се реализира прецизен контрол на изместването.
2. Принцип на задвижване на стъпковия двигател:
Принципът на драйвера на стъпковия двигател е да преобразува импулсния сигнал в текущия сигнал, необходим на стъпковия двигател, и след това да въведе текущия сигнал в стъпковия двигател, стъпковият двигател може да реализира въртенето.
3. Схематична диаграма на драйвера на стъпковия двигател:
Схемата на задвижването на стъпковия двигател се състои главно от захранване, контролер, импулсен преобразувател, стъпков двигател и драйвер, където захранването осигурява основно постоянен ток, контролерът главно контролира честотата на импулсния сигнал, импулсният преобразувател основно преобразува импулсния сигнал в токов сигнал, стъпковият двигател завършва въртенето през текущия сигнал и драйверът накрая въвежда текущия сигнал в стъпковия двигател.
Принципът на работа на драйвера на стъпковия двигател
Стъпковият двигател има широк спектър от приложения в системата за управление. Той може да преобразува импулсни сигнали в ъглови измествания и може да се използва като електромагнитни спирачни колела, електромагнитни диференциали или генератори на ъглови измествания.
Понякога се отстранява от някои стари съоръжения на стъпковия двигател (този двигател обикновено не е повреден), за да се използва за други цели, обикновено трябва да проектират свой собствен драйвер. Тази статия представя стъпковия двигател, премахнат от стар японски принтер, и дизайна на драйвера. Тази статия първо въвежда принципа на работа на стъпковия двигател, а след това представя неговия софтуерен и хардуерен дизайн на драйвера.
1. принцип на действие на стъпков двигател
Стъпковият двигател е четири{0}}фазен стъпков двигател, захранван от еднополярно постояннотоково захранване. Докато намотките на всяка фаза на стъпковия двигател се захранват в съответствие с подходящата последователност от време, стъпковият двигател може да бъде накаран да се върти стъпка по стъпка. Фигура 1 е схематична диаграма на принципа на работа на този четири-фазен реактивен стъпков двигател.
В началото превключвателят SB включва захранването, SA, SC, SD е изключен, B-фазата магнитни полюси и ротор 0, 3 зъба подравнени, в същото време, 1, 4 зъба на ротора и C, D-фаза намотка магнитни полюси за получаване на грешни зъби, 2, 5 зъба и D, A-фаза намотка магнитни полюси за производство на грешни зъби.
Когато превключвателят SC включи захранването и SB, SA и SD са изключени, роторът се върти поради действието на магнитните силови линии между магнитните силови линии на C-фазовата намотка и зъбите No. 1 и No. 4, както и зъбите No. 1 и No. 4 и магнитните полюси на C-фазните намотки са подравнени. Докато зъбци 0, 3 и A, B фаза намотки произвеждат несъответствие, зъби 2, 5 и A, D фаза намотка магнитен полюс
и магнитните полюси на A и D фазите на намотката са неправилно подравнени. И така нататък, A, B, C, D четири-фазно въртящо се захранване, роторът ще се върти по посока A, B, C, D.
Четири{0}}фазните стъпкови двигатели могат да бъдат разделени на единични четири{1}}тактови, двойни четири{2}}тактови и осем-тактови режими на работа според различния ред на захранване. Ъглите на стъпката на единичен-четири такт и двойно-четири такт са равни, но въртящият момент на единичен-четири такт е малък. Ъгълът на стъпката на режима на работа с осем-такта е половината от този на единичния-квадрат и двойно-квадроцикла, следователно режимът на работа с осем-такта може да поддържа висок въртящ момент и да подобри точността на управление.
Единичен четири{0}}такт, двоен четири-такт и осем{2}}тактов режим на работа на електрозахранването-относно времето и вълновите форми са показани съответно на Фигура 2.a, b, c:
2. Въз основа на принципа на схемата на драйвера на стъпковия двигател AT89C2051
AT89C2051 управляващи импулси от P1 порт P1.4 ~ P1.7 изход, обърнати от 74LS14 в 9014, усилени от 9014 управление на фотоелектрическия превключвател, фотоелектрическа изолация, от захранващата тръба TIP122 импулсни сигнали за усилване на напрежението и тока, управляват фазите на стъпковия двигател на намотката. Направете стъпковия двигател с различни импулсни сигнали за напред, назад, ускоряване, забавяне и спиране и други действия. L1 на фигурата за фазовата намотка на стъпковия двигател. AT89C2051 избран кристал с честота 22MHz, целта на избора на по-висок кристал е да се сведе до минимум въздействието на AT89C2051 върху цикъла на импулсния сигнал на хост компютъра по начин 2.
RL1 ~ RL4 за вътрешното съпротивление на намотката, 50Ω резистор е външен резистор, играе роля в ограничаването на тока, но също така и елемент за подобряване на времеконстантата на цикъла. D1 ~ D4 за диода за непрекъснатост, така че намотката на двигателя, генерирана от обратната електродвижеща сила през диода за непрекъснатост (D1 ~ D4) и затихване, като по този начин предпазва захранващата тръба TIP122 от повреда.
Външното съпротивление от 50 Ω в паралел с кондензатор от 200 μF може да подобри фронта на токовия импулс, инжектиран в намотката на стъпковия двигател, подобрявайки високо-честотното представяне на стъпковия двигател. Резисторът от 200 Ω, свързан последователно с диода за непрекъснатост, може да намали константата на времето за разреждане на веригата, така че задният ръб на токовия импулс в намотката да стане по-стръмен и времето за спад на тока да стане по-малко, което също играе роля за подобряване на високо-честотното представяне.
3. Дизайн на софтуера
Драйверът според различните комбинации от дип-превключватели KX, KY има три работни режима за избор:
Режим 1 е режим на прекъсване:P3.5 (INT1) е стъпков импулсен вход, а P3.7 е импулсен вход напред и назад. Горният компютър (PC или микроконтролер) и драйверът са свързани само с 2 линии.
Режим 2 е режим на серийна комуникация:хост компютърът (компютър или микроконтролер) изпраща командата за управление на драйвера и драйверът завършва процеса на управление в съответствие с командата за управление.
Режим 3 е режимът на управление на дип превключвателя:стъпковият двигател се управлява директно от различни комбинации от K1 до K5.
Когато захранването е включено или е натиснат клавишът за нулиране KR, AT89C2051 открива първо състоянието на дип-превключвателите KX и KY и влиза в различни работни режими според различните комбинации от KX и KY. Блоковата диаграма на програмния поток и изходната програма за режим 1 са дадени по-долу.
При подготовката на програмата трябва да се обърне специално внимание на манипулирането на стъпковия двигател по време на комутация. За да може стъпковият двигател в комутацията да бъде плавен преход, а не да произвежда грешна стъпка, трябва да се настрои във всяка стъпка на флага. Сред тях всеки бит от 20H модул е битът за преден флаг на стъпковия двигател; всеки бит от единицата 21H е битът за обратен флаг. При въртене напред, не само към стойността на бита на флага напред, но и в същото време към обръщането на стойността на бита на флага; при обръщане на същото. По този начин, когато посоката на стъпковия двигател се промени, това може да бъде последната позиция като начална точка на обратното движение, за да се избегне промяната на посоката на двигателя, за да се получи грешна стъпка.