Шаговые двигатели (также называемые шаговые двигатели) представляют собой электронные двигатели, которые предлагают точный контроль вращения. Шаговые двигатели отличаются высокой точностью (в среднем шаговый двигатель может превратиться в 0,9 до 1,8 градусов в каждую сторону) и в относительно высокой скорости вращения.
Шаговые двигатели могут быть найдены в различных типах аппаратных компонентов: принтеры (головка принтера перемещается влево и вправо с помощью шагового двигателя), сканеры, компьютерные жесткие диски, и так далее.
Демонстрация шагового двигателя
В этом видео вы можете увидеть короткая демонстрация возможностей движение шаговым двигателем. Обратите внимание на точную регулировку скорости и направления - это достигается за счет способности двигатели для перемещения в очень малых шагов.
Характеристики и преимущества шаговых двигателей
Есть несколько характеристик шаговых двигателей, которые сделали их привода выбора в большом числе приложений:
- Устройство может работать как в открытом цикле с точностью позиционирования + -1 шаг. Таким образом, чтобы вращаться в определенном угловом расстоянии, двигатель может быть приказано повернуть определенное количество шагов и механический элемент связан с валом будет двигаться требуемое расстояние.
- Шаговые двигатели обладают высокой крутящий момент на малых угловых скоростей. Это полезно для ускорения полезную нагрузку до скорости.
- Шаговые двигатели имеют высокую удерживающий момент-они имеют свойство быть "самостоятельной блокировки", когда ротор находится на стоянке.
- Шаговые двигатели непосредственно совместим с цифровыми методами контроля, и может быть легко сопряжен с цифровыми Шаг \ Направление контроллер, микропроцессор или компьютер.
- Шаговые двигатели демонстрируют великолепную точность позиционирования, а тем более важно, ошибки не являются кумулятивными.
- Двигатель конструкция проста и надежная. Есть правило, только два подшипника и двигателя в целом имеет длительную необслуживаемые жизни. По этой причине, это экономически эффективным приводом.
Многие из этих преимущества делают двигатель шаговый полезно в некоторых типах роботов или машин. Разница в цене Серводвигатели также дает шаговых двигателей преимущество.
Недостатки шаговых двигателей
Основным недостатком шаговые двигатели разомкнутой операции - отсутствие обратной связи на должность двигателя (сигнал обратной связи) и его скорость (скорость обратной связи). Этот недостаток имеет критическое влияние на способность достигать высокой точности, и это снижает общий «безопасности» системы.
Как шагового двигателя построены?
Шаговые двигатели имеют много катушки помещены в круг форму. Когда ток проходит через одну из катушек, она становится магнитных (электромагнитных принцип) и, следовательно, перемещает вал двигателя, чтобы это направление. Например анимации:
Типы шаговых двигателей
Существуют два основных вида шаговых двигателей: униполярный и биполярный. Разница между двумя видами заключается в способе электромагнитов связаны между собой. Преимущество однополярного двигатели их упрощенному контролю, но, с другой стороны, их крутящего момента (силы) меньше, чем у биполярного motors.The преимущество биполярных двигателей больше крутящего момента для того же размера двигателя, но с другой стороны более сложные схемы управления необходимо, тот, который может изменить направление тока в каждом шаге.
Существуют гибридные двигатели, которые могут работать как в униполярных и биполярных режимов, с помощью проводов двигателя по-разному.
Управление шагового двигателя
В отличие от регулярных двигатели постоянного тока, управления шаговых двигателей является гораздо более сложным. Здесь Есть не два провода, которые должны быть подключены к источнику питания для того, чтобы спина двигателя. Для того чтобы перейти двигателя в определенном направлении, Stepping последовательности должен быть сформирован. Степпинг последовательность управляемой коммутации обмоток двигателей. Когда катушка, ток течет через катушки провода, и это становится электромагнита. Затем глава двигателя в настоящее время намагниченных до катушки, и движение будет создан.
Пошаговое Последовательности
Есть 4 вида активизации последовательности: Полный Stepping (также называемый пошагового, Double Stepping, Half степпинг, и Micro степпинг.
Управление шагового двигателя с помощью "пошаговое" степпинг метод
Это самый основной метод - включение одного электромагнита каждый раз.
| Шаг номер | Катушка 1 | Катушка 2 | Катушка 3 | Катушка 4 |
| 1 | На | От | От | От |
| 2 | От | На | От | От |
| 3 | От | От | На | От |
| 4 | От | От | От | На |
анимации:
Эта последовательность требует наименьшего количества энергии и генерирует гладкую движения.
Управление шаговым двигателем с помощью "Дважды Шаг" степпинг метод
В этом методе две катушки включены одновременно.
| מספר צעד | Катушка 1 | Катушка 2 | Катушка 3 | Катушка 4 |
| 1 | На | На | От | От |
| 2 | От | На | На | От |
| 3 | От | От | На | На |
| 4 | На | От | От | На |
анимации:
Этот метод не создает плавное движение, как и предыдущий метод, и он требует удвоить текущий, но и как вернуть его порождает двойные крутящего момента.
Управление шаговым двигателем с помощью "Half-Шаг" степпинг метод
| מספר צעד | Катушка 1 | Катушка 2 | Катушка 3 | Катушка 4 |
| 1 | На | От | От | От |
| 2 | На | На | От | От |
| 3 | От | На | От | От |
| 4 | От | На | На | От |
| 5 | От | От | На | От |
| 6 | От | От | На | На |
| 7 | От | От | От | На |
| 8 | На | От | От | На |
Анимация:
Этот метод двойников Основная погрешность (в градусах) двигатель может двигаться. Например, является ли двигатель может двигаться в 1,8 градуса за каждый шаг, чем при использовании Half-Stepping можно двигать мотор в 0,9 градуса / шаг. Недостатком в этом способе управления является то, что в половине последовательности, дважды тока требуется (когда две катушки находятся на вместо одной).
Строительство шагового двигателя Контроллер цепи
Самый простой способ для управления шаговым двигателем использует Шаг / Направление контроллера. Такой контроллер получает только два входа - нужное направление вращения (1 = по часовой стрелке, 0 = против часовой стрелки), а также указание о том, чтобы шаг или остаться в текущей позиции (шаг = 1, шаг = 0, соответственно). Сам контроллер генерирует активизации последовательности, как описано в предыдущем разделе.
Контроллер использует мощные транзисторы MOSFET для переключения тока в катушках.
Контроллер имеет 5 входов и 6 выходов:
- 2 входа для логики источник напряжения (5 В, земля)
- 2 входа для источника напряжения двигателей (до 50V 10ampere, земля)
- 2 входа для контроля шага и направления
- 5 выходов для подключения шаговых двигателей
Электронная схема Схема для шагового двигателя Контроллер цепи
CAD-модель
Здесь вы можете увидеть простой компьютер CAD модель контроллера - для этого используется простой микроконтроллер, который генерирует последовательность активизации и 4 мощных транзисторов MOSTFET.
Связи
- Пример с ЧПУ машина контроллер , который использует Шаг \ Направление метод для управления 3-шаговых двигателей
- Джонс на шаговых двигателей -Подробная информация о шаговые двигатели
