Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как подобрать нужный драйвер для управления шаговым двигателем

Как подобрать нужный драйвер для управления шаговым двигателем?

Для того, чтобы подобрать замену вышедшему из строю драйверу шагового двигателя, необходимо учесть несколько параметров:

1. Двигатели бывают с 2-х фазным питанием и 3-х фазным.

У 2-х фазных двигателей обычно 2,4,6 или 8 проводов. Для них соответственно необходимы драйверы с выходом питания на 2 фазы. На драйвере клемма, которая отвечает за питание двигателя, обычно подписана: A+, A-, B+, B-.

___________________

Драйвер Leadshine DM442 для двухфазных двигателей _____________________ Двухфазный двигатель Moons 34HD4404-02

У 3-х фазных двигателей обычно 3 или 6 проводов. На драйвере клемма, которая отвечает за питание двигателя, подписана: U, V, W.

________________

Драйвер Leadshine 3ND583 для трёхфазных двигателей _________________ Трёхфазный двигатель Leadshine 573S-09

2. Драйвера тоже должны получать питание для работы.

Обычно им необходимо питание не “жёстко установленное” (например, 48 вольт), а в диапазоне, например, от 20 до 50 вольт (как на примере выше, драйвер 3ND583). Идеально, если диапазон питания старого драйвера и нового пересекаются. В другом случае, необходимо проверить блоки питания оборудования на предмет того, есть ли у них такие выходы питания, чтобы подходили под диапазон питания драйвера.

Например, в лазерном станке стоит материнская плата Ruida RDLC-320a, которая питается от 24 вольт. Значит где-то в оборудовании размещен блок питания, который раздает питание 24 вольта. Значит драйвер можно так же запитать от блока питания, который даёт питание материнской плате.

Если у вас в станке стоит материнская плата Ruida RDLC-320a, то вы без сомнения сможете запитать драйвер Moons SR4H

3. Каждому двигателю необходима своя сила тока (А – амперы) для нормальной работы.

Если поставить силу тока меньшую необходимой, то двигатель в какие-то моменты вообще не будет крутиться, так как ему передаётся малое “усилие”. Наоборот, если поставить слишком высокую силу тока, то двигатель будет перегреваться и может совсем выйти из строя.

Подобрать необходимую силу тока можно из характеристики двигателя. Либо взять драйвер, который ранее работал в сопряжении с данным двигателем, и посмотреть, на какую силу тока он был настроен (для этого на драйвере есть pin-переключатели и соответствующая таблица).

__________________

К двигателю 57HS09 с током фазы 3А подойдёт драйвер Leadshine DM442, у которого можно настроить выдаваемую силу тока от 2,36 до 3,31А

4. Драйвер передает некоторое кол-во импульсов (сигналов) на двигатель для того, чтобы вал двигателя сделал один оборот на 360 градусов. Он может передавать 2 импульса, чтобы двигатель делал один оборот. Или 10 000 импульсов, и двигатель так же будет делать один оборот.

Кол-во импульсов на один оборот так же настраивается на драйвере pin-переключателями соответственно таблице. Необязательно, чтобы данная характеристика сходилась на старом и на новом драйвере. Но желательно, чтобы значение, установленное на старом драйвере, делилось на одно из возможных значений на новом драйвере без остатка. Таким образом будет проще настроить передаточное число.

Например, на старом драйвере было значение 1000. На новом драйвере значение 200. Тогда передаточное число, которое надо будет подстроить в программе, будет больше в 5 раз. Без остатка.

Если же на старом драйвере было значение 1000, а на новом 300, то передаточное число будет в 3,33(3) раза выше. Это не точная цифра, и подстроить верное передаточное число будет сложнее.

Идеальный вариант, когда на новом драйвере есть значение пульсов на 1 оборот такое же, как и установленное значение на старом драйвере.

Краткая инструкция как быстро подобрать драйвер аналогично тому, который недавно вышел из строя

1. Берем наш старый драйвер и смотрим на расположение pin-переключателей:

_________

2. Если сверить расположение наших pin-переключателей с таблицей, то получаем следующий результат: драйвер настроен на выдаваемую силу тока от 2,03А до 2,84А, а установленное количество шагов на 1 оборот — 6 400.

Читать еще:  Что такое двухтатный двигатель

3. Драйвер DM442 двухфазный, о чём говорят обозначения A+, A-, B+, B- на одной из колодок.

4. Необходимое питание для драйвера в диапазоне от 20 до 40 вольт, что говорит надпись в нижнем левом углу.

5. В поисках нужного драйвера я наткнулся на драйвер Moons SR4H, который наиболее вероятно подойдёт под замену вышедшему из строя Leadshine DM442.

____________

Pin-переключатели я настроил на 2.5А, количество шагов на оборот — 1/32, что, в соответствии с инструкцией к данному драйверу, означает 6 400 импульсов на 1 оборот двигателя. Необходимое питание для Moons SR4H составляет от 24 до 48 вольт, что как раз вписывается в диапазон питания драйвера Leadshine DM442. Необходимые клеммы, такие как Dir+/Dir- и Step+/Step- (PUL+/PUL-) так же присутствуют на новом драйвере. Этот драйвер точно подойдёт на замену DM442.

  • Отправить заявку

Вызовите специалиста «IQCNC»!

Перед заказом услуги вас бесплатно проконсультируют

Свежий взгляд на шаговые сервоприводы

Шаговые двигатели — прекрасно известный способ превратить электрическую энергию в точные -механические перемещения. Каждый импульс, посылаемый на драйвер двигателя, двигает ротор в точном соответствии с заданными на драйвере настройками. Например, 100 посланных импульсов на полношаговый привод с двигателем с шагом 1.8° будут преобразованы в поворот ровно на 180°. Одной из сильных сторон шаговых двигателей является то, что они способны работать без обратной связи, без коррекции положения с помощью энкодеров или иных датчиков, т.к. вал по самой архитектуре ШД совершает перемещения строго в соответствии с поданными импульсами. Однако, это прекрасно работает лишь в том случае, если шаговые двигатели никогда не перегружаются и не впадают в резонанс. В реальности же в очень редких случаях когда отсутствуют эти два фактора. Для того, чтобы быть уверенным, что шаговый мотор не будет пропускать шаги, большинство разработчиков поступают просто — закладывают большой запас при выборе мощности двигателя. Это означает, что на станок будет установлена значительно более тяжелая и дорогая модель, чем это действительно требуется. Резонанс же часто проявляется на тех же самых, рабочих частотах вращения, которые являются основными в конкретном приложении, и поэтому избежать его становится еще сложней.

Тезисы:

1. Правильное управление током двигателя (с пом. управления ориентацией поля) в шаговых приводах с обратной связью могут устранить проблемы среднечастотного резонанса, увеличить момент и снизить шум от двигателя

2. Качественные шаговые гибридные сервоприводы не уступают сервоприводам на базе вентильных электродвигателей на низких скоростях вращения.

Как одно из средств избежать последствий кратковременных перегрузок ШД и пропуска шагов, станкостроители используют установку энкодера на двигатель мотора, точь-в-точь как ставится аналогичный датчик на вал вентильного серводвигателя. Энкодер представляет информацию о положении ротора контроллеру, который сравнивает её с заданной координатой, и использует полученное рассогласование для выполнения шагов таким образом, чтобы скомпенсировать разницу. К сожалению, данный способ не помогает устранить последствия резонанса. Однако, возможность такая все же есть, и заключается она в комбинации коррекции по положению(т.е. компенсации числа импульсов STEP) и одновременного управления ориентацией поля статора ШД, по принципу аналогичному векторному управлению трехфазными электродвигателями. Поскольку энкодер дает сведения о положении вала, существует возможность ориентировать магнитное поле статора шагового мотора таким образом, чтобы получить максимально эффективное потокозацепление. Причем такая схема не потребует преобразований Кларка, каковые обычно используются для проекции трехфазной системы токов в двухфазную, т.к. шаговые биполярные моторы изначально имеют только 2 обмотки. При таком способе управления ток меняется в обмотках синусоидально — вне зависимости от того, используется полный шаг или микрошаг. Еще одним преимуществом управления ориентацией поля является то, что такой шаговый привод будет нечувствителен к резким изменениям нагрузки — векторное управление позволяет отрегулировать момент привода «на лету» — функция, обычно доступная только при использовании сервоприводов типа PMSM.

Читать еще:  Что такое двигатель сонс

Читатели, возможно, в курсе, что уже достаточно долгое время существуют шаговые сервоприводы, которые используют обратную связь по позиции. Такие приводы просто считают количество шагов и добавляют(или вычитают) шаги для компенсации ошибки, и не способны корректировать угол поворота вала внутри одного шага, «на лету».

В противоположность, синусоидальная коммутация в паре с управлением ориентацией поля действительно способна компенсировать ошибки позиционирования вала внутри одного шага, возникающие из-за неидеальной геометрии деталей ШД или нагрузки. Векторное управление магнитным полем гарантирует, что поле статора всегда перпендикулярно полю ротора, и насыщенность поля точно соответствует требуемому моменту. Это увеличивает, эффективность и динамику, и снижает флуктуации крутящего момента. Такой вид управления позволяет шаговым двигателям конкурировать с вентильными сервоприводами на скоростях до 2000 об/мин. На более высоких серводвигатели все же будут эффективней. Оптимальным диапазоном является скорость вращения до 1000 об/мин — в нем шаговые двигатели развивают больший крутящий момент, чем вентильные серводвигатели того же размера

Приложения, в которых шаговые сервоприводы c синусоидальными токами обмоток могут заменить серводвигатели, включают в себя:

  • намоточное оборудование,
  • транспортные ленты конвейеров,
  • управление заслонками насосов

а также многие другие — все те, в каких нагрузка может изменяться скачкообразно. Кроме того, при использовании таких приводов во многих случаях можно обойтись без редуктора, что делает их привлекательными в случаях, когда критичны габариты механизма. И наконец, следует отметить, что сервоприводы с векторным управлением потребляют ровно столько тока, сколько требуется — меньше нагрев, выше КПД привода. Все этим преимущества становятся очевидными, если рассмотреть привод механизма с ременной передачей, которые обычно работают от асинхронного электродвигателя. Хорошим решением будет заменить асинхронный мотор на подходящий по мощности шаговый сервопривод — как правило, таковой будет примерно втрое меньше по габаритам и весу.

Ремонт холодильника LG с шаговым клапаном

Особенность данного холодильника в наличии клапана переключения подачи хладагента между морозильной и холодильной камерой. Переключение происходит по сигналу с температурных датчиков расположенных в каждой камере и соответствует режиму заданному с центрального пульта.
Осуществляет такие переключения, газовый клапан управляемый шаговым двигателем.


Сигналы на сам клапан поступают с микросхемы драйвера TD62308AP, который расположен в основном блоке управления холодильника.

Сам блок управления расположен на верхней плоскости корпуса холодильника и закрыт декоративной крышкой, закрепленной двумя винтами.

Так как шаговые моторы встречаются не так часто в ремонте бытовой техники, немного подробней опишу методы проверки данного узла.
Для диагностики шагового двигателя есть несколько способов. Самый простой и доступный метод это подать импульсы с устройства управления шаговыми моторами. У меня такое устройство присутствует на большой отладочной плате HC6800-EM3, чем я и воспользовался.


Очень простые и недорогие драйверы с кнопочным управлением для тестирования шаговых двигателей продают сегодня в радиомагазинах. Внутри шаговый двигатель холодильника LG содержит 4 обмотки. По сути это униполярный шаговый мотор. Он более прост в управлении чем биполярные моторы. Такие моторы легко управляются с ЛПТ порта компьютера через популярный драйвер ULN2003, с помощью небольшой программы «stepper motor controller» или аналогичной.
Ниже схема соединений внутренних обмоток мотора.


Обратите внимание на сопротивление обмоток мотора которое проверяется мультиметром. Пины конектора отключенного от мотора не должны звонится между собой при обесточенной схеме холодильника. Что указывает на отсутствие электрического пробоя в драйвере TD62308AP.

На схеме управление шаговым двигателем от ЛПТ порта.


После проверки шагового мотора, следует убедится в наличии импульсов управления приходящих с драйвера TD62308AP. Тут хорошо поможет простой логический анализатор или низкочастотный осциллограф.
При каждом включении в сеть процессор на плате управления холодильника делает инициализацию шагового двигателя, посылая импульсы на его обмотки. В этот момент следует провести их захват анализатором сигнала.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя однофазный


Отсутствие импульсов на пинах коннектора мотора может быть вызвано неисправностью управляющего драйвера TD62308AP.

В нашем случае управление и сам мотор оказались исправны. Однако после устранения утечки и заправки хладагентом агрегата холодильника, распределяющий клапан не хотел адекватно работать. Холодильник ни как не мог набрать нужную температуру в морозильной камере. Внимательный осмотр платы управления не выявил следов пайки и другого вмешательства.
До того как холодильник попал к нам в цех, хозяева вызывали другого мастера на дом. Далее осмотр проводки выявил лишний температурный датчик возле платы управления, который был аккуратно уложен в пазы креплений.


Ниже на том же фото видно место скрутки установленного датчика.
В самом жгуте был обнаружен обрезанный кабель родного, рабочего температурного датчика морозильной камеры холодильника. На его место и был установлен другой датчик, который уложен рядом с платой управления.
Для чего было произведено такое новшество? Не понятно.
По ходу работы, подсоединения проводов были восстановлены по изначальной схеме.


В результате все циклы работы системы пришли в норму, и холодильник снова стал пригоден к эксплуатации.

Шаговый двигатель управление что проще

Производительная библиотека для управления шаговыми моторами с Arduino

  • Поддержка 4х пинового (шаг и полушаг) и STEP-DIR драйверов
  • Автоматическое отключение питания при достижении цели
  • Режимы работы:
    • Вращение с заданной скоростью. Плавный разгон и торможение с ускорением
    • Следование к позиции с ускорением и ограничением скорости
    • Следование к позиции с заданной скоростью (без ускорения)
  • Быстрый алгоритм управления шагами
  • Два алгоритма плавного движения
    • Мой планировщик обеспечивает максимальную производительность: скорость до 30’000 шагов/сек с ускорением (активен по умолчанию)
    • Модифицированный планировщик из AccelStepper: максимальную плавность и скорость до 7’000 шагов/сек с ускорением (для активации пропиши дефайн SMOOTH_ALGORITHM)
  • Поддержка «виртуальных» драйверов

Совместима со всеми Arduino платформами (используются Arduino-функции)

  • Установка
  • Инициализация
  • Использование
  • Пример
  • Версии
  • Баги и обратная связь
  • Библиотеку можно найти по названию GyverStepper и установить через менеджер библиотек в:
    • Arduino IDE
    • Arduino IDE v2
    • PlatformIO
  • Скачать библиотеку .zip архивом для ручной установки:
    • Распаковать и положить в C:Program Files (x86)Arduinolibraries (Windows x64)
    • Распаковать и положить в C:Program FilesArduinolibraries (Windows x32)
    • Распаковать и положить в Документы/Arduino/libraries/
    • (Arduino IDE) автоматическая установка из .zip: Скетч/Подключить библиотеку/Добавить .ZIP библиотеку… и указать скачанный архив
  • Читай более подробную инструкцию по установке библиотек здесь

Остальные примеры смотри в examples!

  • v1.1 — добавлена возможность плавного управления скоростью в KEEP_SPEED (см. пример accelDeccelButton)
  • v1.2 — добавлена поддержка ESP8266
  • v1.3 — изменена логика работы setTarget(, RELATIVE)
  • v1.4 — добавлена задержка для STEP, настроить можно дефайном DRIVER_STEP_TIME
  • v1.5 — пофикшен баг для плат есп
  • v1.6 — Исправлена остановка для STEPPER4WIRE_HALF, скорость можно задавать во float (для медленных скоростей)
  • v1.7 — Исправлен баг в отрицательной скорости (спасибо Евгению Солодову)
  • v1.8 — Исправлен режим KEEP_SPEED
  • v1.9 — Исправлена ошибка с esp функцией max
  • v1.10 — повышена точность
  • v1.11 — повышена точность задания скорости
  • v1.12 — пофикшена плавная работа в KEEP_SPEED. Добавлена поддержка «внешних» драйверов. Убран аргумент SMOOTH из setSpeed
  • v1.13 — исправлены мелкие баги, оптимизация
  • v1.14 — исправлены ошибки разгона и торможения в KEEP_SPEED
  • v1.15 — оптимизация, исправлены мелкие баги, stop() больше не сбрасывает maxSpeed
  • v1.15.2 — добавил включение EN если указан, даже при отключенном autoPower

Баги и обратная связь

При нахождении багов создавайте Issue, а лучше сразу пишите на почту alex@alexgyver.ru
Библиотека открыта для доработки и ваших Pull Request‘ов!

About

Производительная библиотека для управления шаговыми моторами с Arduino

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector