Step motor và mạch điều khiển
Hiện nay, hộp động cơ bước được sử dụng nhiều trong việc tinh chỉnh và điều khiển robot bắt, dính các mục tiêu trong các khí tài quan cạnh bên hay tinh chỉnh và điều khiển lập trình trong những thiết bị tối ưu cắt gọt,… Vậy, tinh chỉnh và điều khiển động cơ bước có khó không? sao để cho hiệu quả?
1. Khái niệm motor bước
Trước khi tìm hiểu cách tinh chỉnh động cơ bước hiệu quả, bạn phải nắm được hộp động cơ bước là gì? Đây là một trong những động cơ đồng điệu dùng có khả năng đổi khác các tín hiệu điều khiển và tinh chỉnh động cơ bên dưới dạng các xung năng lượng điện rời rạc sau đó nhau để phát triển thành các chuyển động của góc quay hoặc các chuyển động của roto và đưa về khả năng cố định và thắt chặt roto vào một trong những vị trí cần thiết.
Bạn đang xem: Step motor và mạch điều khiển
Động cơ bước là một loại hộp động cơ đồng bộ
Động cơ bước là một trong những loại hộp động cơ điện có nguyên lý hoạt động và ứng dụng biệt lập với đại phần nhiều các loại bộ động cơ điện còn lại. Bọn chúng thực chất đó là một bộ động cơ đồng bộ, được sử dụng để biến đổi các tín hiệu tinh chỉnh và điều khiển động cơ dưới dạng các xung điện.
2. Nguyên tắc tinh chỉnh động cơ bước
Khác với những động cơ đồng nhất thông thường, trong việc tinh chỉnh và điều khiển vi bước step motor Rotor, động cơ bước được khởi đụng bằng phương pháp đo tần số vì nó không tồn tại cuộn dây nhằm khởi động. Rotor của hộp động cơ bước sẽ sở hữu được loại Rotor tích cực hoặc là Rotor thụ động.
Động cơ cách sẽ làm cho việc phụ thuộc bộ chuyển mạch điện tử nhằm mục tiêu mục đích đưa các tín hiệu vào vào Stator theo một vật dụng tự với 1 tần số tuyệt nhất định. Số lần chuyển mạch của hễ cơ sẽ được tính bằng tổng số góc con quay của Rotor. Khi đó, chiều quay cũng tương tự tốc độ tảo của roto sẽ phụ thuộc vào vào máy tự với tần số đưa đổi.
Động cơ bước làm việc nhờ vào cỗ chuyển mạch năng lượng điện tử
Xung điện áp được cấp cho cuộn dây Stator lúc này có thể là xung 1 cực hoặc 2 cực:
Chuyển mạch năng lượng điện tử trong điều khiển và tinh chỉnh step motor hoàn toàn có thể cung cung cấp điện áp điều khiển cho các cuộn dây stator rất có thể theo từng cuộn lẻ tẻ hoặc là theo từng nhóm của các cuộn dây.Trị số của cồn cơ tương tự như chiều của lực điện từ chính là tổng F dựa vào vào vị trí của các lực điện từ bao gồm trong nó. Vày đó, địa điểm Rotor của hộp động cơ bước hôm nay sẽ phụ thuộc vào hoàn toàn vào phương thức cung cấp điện cho những cuộn dây dưới đây:
Sơ đồ chi tiết nguyên lý buổi giao lưu của động cơ bước
Hình trên trình bày nguyên lý buổi giao lưu của động cơ cách m trộn với Rotor tất cả 2 cực 2p = 2 cùng khi chúng không được kích thích. Nếu những cuộn dây bên phía trong của bộ động cơ bước được cung cấp điện riêng biệt lẻbởi xung 1 rất thì Rotor của động cơ bước hôm nay sẽ bao gồm m vị trí ổn định trùng cùng với trục của những cuộn dây giống như ở hình a.
Để mạch điều khiển động cơ bước 6 dây tăng cường lực năng lượng điện từ tổng của Stato, từ đó sẽ tăng trường đoản cú thông cùng mô men đồng bộ, chúng ta phải cấp điện đồng thời đến 2, 3, cũng có khi là nhiều cuộn dây. Dịp đó phần Rotor của động cơ bước sẽ sở hữu được vị trí bình ổn và trùng với vectơ của lực điện từ tổng F. Đồng thời, lực điện từ tổng F của nó cũng có giá trị lớn hơn lực điện từ vạc ra từ các cuộn dây Stator.
3. Sơ đồ với cách điều khiển động cơ bước
Động cơ cách khi được tinh chỉnh dưới dạng các xung điện rời rạc tiếp đến nhau thì sẽ tạo nên thành các chuyển động góc quay cũng giống như các chuyển động của Rotor. Động cơ bước sẽ không hề quay theo cơ chế thông thường mà sẽ quay theo mỗi bước nên cũng có chính sách chính xác không hề nhỏ xét về mặt tinh chỉnh và điều khiển học. Chúng làm việc nhờ vào những bộ đưa mạch điện tử đưa những tín hiệu điều khiển động cơ bước 5 dây vào Stato theo vật dụng tự và các tần số duy nhất định.
Vì mỗi một loại bộ động cơ bước sẽ có được những đặc con đường khác nhau, nên cách điều khiển cũng biến thành khác nhau. Tùy thuộc vào lực kéo (mô men) và vận tốc quay mà hộp động cơ yêu cầu, chúng ta cũng có thể dùng các cách tinh chỉnh và điều khiển dưới đây:
Với những bộ động cơ bước chỉ cần chạy ở vận tốc thấp: tín đồ ta sẽ sử dụng phương thức điều khiển để cung ứng điện áp trực tiếp. Thời gian này, chính nội trở cuộn dây của hộp động cơ sẽ vận động để tạo ra một chiếc điện, bởi đó, số lượng giới hạn dòng điện này sẽ nhờ vào vào điện áp hỗ trợ trực tiếp cho nó.Với những hộp động cơ bước yêu cầu chạy ở tốc độ cao: bạn ta không thể liên tiếp sử dụng cách thức cấp năng lượng điện áp trực tiếp nữa vì lực kéo từ bây giờ sẽ bị giảm nghiêm trọng. Vị lẽ, đặc tuyến đường cảm của cuộn dây trong bộ động cơ sẽ kìm hãm khả năng buổi giao lưu của dòng điện.Với những hộp động cơ bước cần nâng cao và nâng cấp hiệu suất của motor bước và bộ tinh chỉnh ở vận tốc thấp và đề nghị tăng tốc độ cao thì bọn họ nên sử dụng phương thức điều khiển bằng băm xung. Cách điều khiển động cơ cách này sẽ giúp đỡ bạn bảo trì tần số ko đổi, tùy theo nguyên tắc gia hạn dòng năng lượng điện thì những cuộn dây của động cơ cũng biến thành không đổi so với tất cả cấp độ. Cách điều khiển này nói một cách khác là điều khiển tùy thuộc vào dòng điện.4. Phương thức điều khiển động cơ bước
4.1. Điều khiển bộ động cơ bước dạng sóng (Wave Drive)
Đây là cách thức cơ bạn dạng nhất để điều khiển và tinh chỉnh 1 động cơ bước, dù rằng nó không được áp dụng nhiều tuy thế vẫn đáng để giúp cho chúng ta hiểu về kiểu cách điều khiển bộ động cơ bước. Trong phương thức này, nếu như mỗi pha hoặc stato sống cạnh nhau sẽ tiến hành động cơ kích hoạt lần lượt bằng phương pháp sử dụng 1 mạch đặc biệt giúp từ bỏ hóa với khử từ hóa stato, vấn đề đó sẽ dẫn đến hoạt động nhanh giường của rôto một bước.
Xem thêm: Top 10 Loại Mặt Nạ Tốt Cho Da Dầu Mụn, Top 11 Mặt Nạ Tốt Nhất Dành Cho Da Dầu Và Da Mụn
4.2. Điều khiển động cơ chạy đủ bước (Full Step Drive)
Trong mạch tinh chỉnh động cơ bước 4 dây, thay do kích hoạt tất cả các stator một lần, 2 stator sẽ được kích hoạt chỉ giải pháp nhau 1 khoảng thời gian ngắn. Điều này tức là nếu stator lắp thêm 1 bật ON thì stator thứ 2 sẽ ON ngay tiếp đến một khoảng thời gian ngắn, trong những lúc đó thì stator đầu tiên vẫn ON. Phương pháp này dẫn đến mô men xoắn đạt tới cao và mang lại phép họ điều khiển bộ động cơ tải cao.
4.3. Điều khiển hộp động cơ chạy nửa bước (Half-Stepping Drive)
Phương pháp này tương tự như như ổ đĩa Full bước. Ở step motor với mạch điều khiển, 2 stator được đặt cạnh nhau đang được thực hiện kích hoạt trước với stator trang bị 3 sẽ được kích hoạt ngay lập tức sau đó, tuy thế 2 stator đó lại bị vô hiệu hóa. Chu kỳ này sẽ kích hoạt 2 stator trước và tiếp nối 1 stator lặp lại sẽ giúp đỡ điều khiển bộ động cơ bước. Cách thức này sẽ dẫn đến bức tốc độ phân giải của cồn cơ trong khi đó mô men xoắn sẽ bớt xuống.
4.4. Điều khiển bộ động cơ chạy bước nhỏ dại (MicroStepping Drive)
Đây là phương thức điều khiển hộp động cơ bước được sử dụng thịnh hành nhất vì chưng nó gồm tính đúng chuẩn rất cao. Mạch điều khiển hỗ trợ ngay 1 loại bước biến hóa cho cuộn dây stato sẽ tồn tại sống dạng sóng hình sin. Những bước đi nhỏ tuổi xíu này hiện thời dùng để bức tốc độ đúng đắn tuyệt đối của mỗi bước một. Cách thức này cũng rất được sử dụng rộng thoải mái do nó có thể giảm tiếng ồn của chuyển động ở cường độ lớn.
Có nhiều cách thức để tinh chỉnh và điều khiển động cơ bước
5. Điều khiển bộ động cơ bước cần sử dụng Code Arduino như thế nào?
Module Driver A4988 là một trong những con IC có trong trang bị in 3d, một điểm khá không thể tinh được là phần đông các sản phẩm công nghệ in 3 chiều đều áp dụng con IC này để điều khiển, vì chưng máy in 3 chiều có mua trọng nhỏ và form size của con IC đó lại khá tương thích, nó nhỏ tuổi hơn 10 lần đối với tb6560 hoặc trăng tròn lần đối với MA860H. Thậm chí, nó chỉ to ra hơn móng tay fan một chút.
Quá trình điều khiển và tinh chỉnh động cơ cách Arduino bao gồm tính năng:
Điều khiển rất đối kháng giản.Điều khiển được cả đều động cơ vận động với năng lượng điện áp vừa, thậm chí lên tới 35V và tất cả dòng lên tới mức 2A.Có 5 chế độ: full bước, 1/ 2 bước, 1/ 4 bước, 1/ 8 bước, 1/ 16 bước.Điều chỉnh cái ra bằng phương pháp sử dụng chiết áp (siêu nhỏ) nằm bên trên Current Limit = VREF × 2.5Tự động bật Shutdown thì thừa nóng,...Khi các bạn lựa chọn chính sách full hay một nửa hoặc 1/4 thì vẫn được thông qua 3 pin là MS1, MS2, MS3. Rất có thể nối thẳng 3 sạc này vào công tắc bit 3p để dễ dàng dàng thiết lập từ bên trên phần cứng. Chú ý thêm, trường hợp thả nổi 3 sạc pin này thì có nghĩa là mode full step.
Bảng thông số kỹ thuật điều khiển hộp động cơ bước Arduino
Nếu hy vọng bật/ tắt động cơ thì chúng ta phải trải qua pin ENABLE, bật mức LOW tức là bật module, nấc HIGH có nghĩa là đang tắt module. Điều khiển chiều quay mang lại động cơ rất có thể thông qua sạc pin DIR.
Thực hiện cách điều khiển step motor trải qua pin STEP, chú ý mỗi xung đã tương ứng với 1 bước (hoặc 1 vi bước). Nhị chân Sleep cùng với Reset sẽ nối cùng nhau luôn. Sau đây là cụ thể cách điều khiển và tinh chỉnh động cơ cách source code:
#include:
AccelStepper stepper (1,5,4); // pin sạc 5 step, pin 4 dir void cài đặt () Serial.begin (9600); pinMode (6,OUTPUT); // Enable; digital Write(6, LOW); // Đặt Enable xuống LOW để khởi hễ động cơ void loop() {if (stepper.distanceToGo() == 0)// bình chọn thử bộ động cơ bước gồm còn đang chuyển động hay không, nếu không thể chạy thì chọn:
delay(1000); stepper.moveTo(rand() % 400); //chuyển mang đến tọa độ 0 399 (Random) stepper.setMaxSpeed((rand () % 400) 200); //chỉnh tốc độ. Stepper. Đặt setAcceleration((rand() % 200) 100); // chỉnh gia tốc
Serial.println(stepper.distanceToGo());
stepper.run (); //
Chú ý phải tất cả hàm này ở hàm loop vày với mỗi phát triển thành stepper thì buộc phải làm như vậy new chạy được.
Kết luận
Trong quy trình điều khiển vận động kỹ thuật, điều khiển và tinh chỉnh động cơ bước là một trong những cơ cấu chấp hành quan trọng hữu hiệu cho máy móc, bởi vì nó có thể thực hiện trung thành được những lệnh mà họ đưa ra dưới dạng số. Cùng rất sự phát triển của ngành công nghệ chế tạo, bộ động cơ bước hiện nay được áp dụng nhiều trong những ngành tự động hóa, nhất là trong các thiết bị điều khiển từ xa cần phải có độ đúng đắn cao.
