ხელნაკეთი დრაივერები ბიპოლარული სტეპერ ძრავებისთვის. როგორ მუშაობს სტეპერ ძრავა? რა არის სტეპერ ძრავა, სტეპერების ტიპები

ტრანზისტორი სტეპერ ძრავის დრაივერი

თქვენს ყურადღებას წარმოგიდგენთ ბიპოლარული სტეპერ ძრავის დრაივერს, რომელიც დაფუძნებულია "KT" სერიის ბიპოლარულ ტრანზისტორებზე.

მძღოლი მუშაობს ემიტერის მიმდევრის პრინციპით. საკონტროლო სიგნალი მიეწოდება KT315 ტრანზისტორზე აწყობილ გამაძლიერებელ საფეხურს. შემდეგ ის დაეჯახება N ხიდს დამატებითი წყვილიდან KT815 და KT 814.

გამაძლიერებელი ეტაპი აუცილებელია, რადგან მიკროკონტროლერისგან მიმდინარე გამომავალი არ არის საკმარისი დენის ტრანზისტორების გახსნა. ელექტროენერგიის ტრანზისტორების შემდეგ, დიოდები დამონტაჟებულია ძრავის თვითშეფასების შესამცირებლად.

წრე ასევე ითვალისწინებს ხმაურის ჩახშობას 3 -ის კონდენსატორების სახით 0,1 μF და 1 100 μF. მას შემდეგ

Stepper Motor CD დისკიდან, რომელიც უკავშირდება ტრანზისტორი მძღოლს

დამონტაჟებულია, მაგრამ ტრანზისტორების KT814 და KT815 ემიტერის მაქსიმალური დენი არის 1.5 A, რის წყალობითაც ამ დრაივერს შეუძლია კიდევ უფრო ძლიერი ძრავების გადაქცევა. ამისათვის თქვენ უნდა დააინსტალიროთ გამაგრილებელი ფირფიტები ელექტროენერგიის ტრანზისტორებზე.

სტეპერ ძრავის მძღოლი- ელექტრონული მოწყობილობა, რომელიც "სიარულს" გიბიძგებს. დე ფაქტო სტანდარტი SD მენეჯმენტის სფეროშია. ნაბიჯი არის ნაბიჯის სიგნალი, DIR არის ბრუნვის მიმართულების სიგნალი, ჩართვა არის დრაივერის ჩართვა სიგნალი.

უფრო მეცნიერული განმარტებაა, რომ სტეპერ ძრავის დრაივერი არის ელექტრონული დენის მოწყობილობა, რომელიც ციფრული კონტროლის სიგნალებზე დაყრდნობით აკონტროლებს სტეპერ ძრავის მაღალი დენის/მაღალი ძაბვის გრაგნილებს და საშუალებას აძლევს სტეპერ ძრავას გადადგას ნაბიჯები (როტაცია).

სტეპერ ძრავის მართვა ბევრად უფრო რთულია, ვიდრე ჩვეულებრივი დავარცხნილი ძრავა - თქვენ უნდა შეცვალოთ ძაბვები გრაგნილებში გარკვეული თანმიმდევრობით, ხოლო ერთდროულად აკონტროლოთ დენი. აქედან გამომდინარე, შემუშავებულია სპეციალური მოწყობილობები, რათა გააკონტროლონ ნაბიჯი ძრავები - ნაბიჯის ძრავის მძღოლები. ძრავის დრაივერი საშუალებას გაძლევთ აკონტროლოთ ძრავის როტორის ბრუნვა საკონტროლო სიგნალების შესაბამისად და ელექტრონულად დაყოთ ძრავის ფიზიკური ნაბიჯი პატარა დისკრეტებად.

ელექტრომომარაგება, თავად SD (მისი გრაგნილი) და საკონტროლო სიგნალები უკავშირდება SD მძღოლს. საკონტროლო სიგნალების სტანდარტი არის Step/DIR ან CW/CCW სიგნალების კონტროლი და ჩართვის სიგნალი.

STEP/DIR პროტოკოლი:

STEP signal - დროის სიგნალი, ნაბიჯის სიგნალი. ერთი პულსი იწვევს ძრავის როტორის ერთი ნაბიჯით ბრუნვას (არა ძრავის ფიზიკური ნაბიჯი, არამედ დრაივერზე დაყენებული ნაბიჯი - 1:1, 1:8, 1:16 და ა.შ.). როგორც წესი, მძღოლი ასრულებს ნაბიჯს პულსის წამყვან ან დაცემულ ზღვარზე.

სიგნალი DIR - პოტენციური სიგნალი, მიმართულების სიგნალი. ლოგიკური - ძრავა ბრუნავს საათის ისრის მიმართულებით, ნულოვანი - ძრავა ბრუნავს საწინააღმდეგო ისრის საწინააღმდეგოდ, ან პირიქით. თქვენ, როგორც წესი, შეგიძლიათ შეცვალოთ DIR სიგნალი საკონტროლო პროგრამიდან ან შეცვალოთ ძრავის ფაზების კავშირი დრაივერის შეერთების კონექტორში.

CW/CCW პროტოკოლი:

CW სიგნალი - დროის სიგნალი, ნაბიჯის სიგნალი. ერთი პულსი იწვევს ძრავის როტორის როტაციას ერთი საფეხურით (არა ძრავის ფიზიკური საფეხური, არამედ დრაივერზე დაყენებული ნაბიჯი - 1:1, 1:8, 1:16 და ა.შ.) საათის ისრის მიმართულებით. როგორც წესი, მძღოლი ასრულებს ნაბიჯს პულსის წამყვან ან დაცემულ ზღვარზე.

CW სიგნალი - დროის სიგნალი, ნაბიჯის სიგნალი. ერთი პულსი იწვევს ძრავის როტორის როტაციას ერთი საფეხურით (არა ძრავის ფიზიკური საფეხური, არამედ დრაივერზე დაყენებული ნაბიჯი - 1:1, 1:8, 1:16 და ა.შ.) საათის ისრის საწინააღმდეგოდ. როგორც წესი, მძღოლი ასრულებს ნაბიჯს პულსის წამყვან ან დაცემულ ზღვარზე.

სიგნალის ჩართვა - პოტენციური სიგნალი, დრაივერი ჩართვა/გამორთვის სიგნალი. ჩვეულებრივ, მუშაობის ლოგიკა ასეთია: ლოგიკური ერთი (5V გამოიყენება შესასვლელზე) - სტეპერის დრაივერი გამორთულია და სტეპერის გრაგნილები გამორთულია, ნულოვანი (არაფერი მიეწოდება ან 0 ვ მიეწოდება შესასვლელს) - ჩართულია სტეპერიანი მძღოლი და სტეპერის გრაგნილი ენერგიით ხდება.

SD დრაივერებს შეიძლება ჰქონდეთ დამატებითი ფუნქციები:

ჭარბი დენის კონტროლი.

ჭარბი მიწოდების ძაბვის კონტროლი, დაცვა საავტომობილო EMF- ის ეფექტისგან. როდესაც როტაცია შენელდება, ძრავა წარმოქმნის ძაბვას, რომელიც ემატება მიწოდების ძაბვას და მოკლედ ზრდის მას. უფრო სწრაფი შენელებით, უკანა EMF ძაბვა უფრო დიდია და მიწოდების ძაბვის ზრდა უფრო დიდია. მიწოდების ძაბვის ამ მატებამ შეიძლება გამოიწვიოს მძღოლის უკმარისობა, ამიტომ მძღოლი დაცულია მიწოდების ძაბვის ტალღებისგან. როდესაც მიწოდების ძაბვის ზღვარი გადააჭარბებს, მძღოლი გამორთულია.

პოლარობის შებრუნების კონტროლი საკონტროლო სიგნალებისა და მიწოდების ძაბვების შეერთებისას.

ლიკვიდაციის დენის ავტომატური შემცირების რეჟიმი უმოქმედობისას (STEP სიგნალის გარეშე) ძრავის გათბობისა და დენის მოხმარების შესამცირებლად (AUTO-SLEEP რეჟიმი).

საშუალო სიხშირის რეზონანსის SD ავტომატური კომპენსატორი. რეზონანსი ჩვეულებრივ ჩნდება 6-12 rps დიაპაზონში, ძრავა იწყებს გუგუნს და როტორი ჩერდება. რეზონანსის დაწყება და სიძლიერე ძლიერ არის დამოკიდებული ძრავის პარამეტრებზე და მის მექანიკურ დატვირთვაზე. ავტომატური საშუალო სიხშირის რეზონანსის კომპენსატორი საშუალებას გაძლევთ მთლიანად აღმოფხვრათ ძრავის რეზონანსი და გახადოთ მისი ბრუნვა ერთგვაროვანი და სტაბილური სიხშირის მთელ დიაპაზონში.

მზარდი სიხშირით ფაზური დენების ფორმის შეცვლის სქემა (მორფირება, მიკროსტეპ რეჟიმში გადასვლა სიხშირით გაზრდილი სიხშირით). სტეპერ ძრავას შეუძლია ტექნიკურ მახასიათებლებში გამოცხადებული ბრუნვის მიწოდება მხოლოდ სრული ნაბიჯის რეჟიმში, შესაბამისად, ჩვეულებრივი სტეპერ ძრავის დრაივერი მორფის გარეშე, მიკროსტეპის გამოყენებისას სტეპერ ძრავა მუშაობს მაქსიმალური სიმძლავრის 70%-ზე. სტეპერ ძრავის დრაივერი მორფინგით საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ მაქსიმალური ბრუნვის გამომუშავება სტეპერ ძრავიდან სიხშირის მთელ დიაპაზონში.

ჩაშენებული STEP სიხშირის გენერატორი არის მოსახერხებელი ფუნქცია დრაივერების შესამოწმებლად კომპიუტერთან ან სხვა გარე STEP სიხშირის გენერატორთან დაკავშირების გარეშე. გენერატორი ასევე სასარგებლო იქნება მარტივი მოძრაობის სისტემების შესაქმნელად კომპიუტერის გამოყენების გარეშე.

სტეპერ ძრავები დიდი ხანია წარმატებით გამოიყენება მრავალფეროვან მოწყობილობებში. მათი ნახვა შესაძლებელია დისკის დისკებში, პრინტერებში, პლოტერებში, სკანერებში, ფაქსებში, აგრეთვე სხვადასხვა სამრეწველო და სპეციალურ აღჭურვილობაში. ამჟამად, არსებობს მრავალი სხვადასხვა ტიპის სტეპერ ძრავა, რომელიც ხელმისაწვდომია ყველა შემთხვევისთვის. თუმცა, სწორი ძრავის ტიპის არჩევა ბრძოლის მხოლოდ ნახევარია. თანაბრად მნიშვნელოვანია სწორი დრაივერის სქემის არჩევა და მისი მუშაობის ალგორითმი, რომელიც ხშირად განისაზღვრება მიკროკონტროლერის პროგრამით. ამ სტატიის მიზანია ინფორმაციის სისტემატიზაცია სტეპერ ძრავების სტრუქტურის, მათი მართვის მეთოდების, დრაივერის სქემებისა და ალგორითმების შესახებ. მაგალითად, მოცემულია მარტივი და იაფი სტეპერ ძრავის დრაივერის პრაქტიკული განხორციელება, რომელიც დაფუძნებულია AVR ოჯახის მიკროკონტროლერზე.

რა არის სტეპერ ძრავა და რატომ არის საჭირო?

სტეპერ ძრავა არის ელექტრომექანიკური მოწყობილობა, რომელიც გარდაქმნის ელექტრულ იმპულსებს დისკრეტულ მექანიკურ მოძრაობებად. ასე რომ, შესაძლოა, ჩვენ შეგვიძლია მივცეთ მკაცრი განმარტება. ალბათ ყველას უნახავს, ​​როგორ გამოიყურება სტეპერ ძრავა გარეგნულად: ის პრაქტიკულად არაფრით განსხვავდება სხვა ტიპის ძრავებისგან. ყველაზე ხშირად ეს არის მრგვალი კორპუსი, ლილვი და რამდენიმე ტერმინალი (ნახ. 1).

ბრინჯი. 1. DSHI-200 ოჯახის სტეპერ ძრავების გარეგნობა.

ამასთან, სტეპერ ძრავებს აქვთ უნიკალური თვისებები, რაც ზოგჯერ მათ უკიდურესად მოსახერხებელ ან თუნდაც შეუცვლელს ხდის.

რა არის კარგი სტეპერ ძრავის შესახებ?

• როტორის ბრუნვის კუთხე განისაზღვრება იმპულსების რაოდენობით, რომლებიც მიეწოდება ძრავას
• ძრავა უზრუნველყოფს სრულ ბრუნვას გაჩერების რეჟიმში (თუ გრაგნილები ენერგიულია)
• ზუსტი განლაგება და განმეორებადობა. კარგ სტეპერ ძრავებს აქვთ საფეხურის ზომის 3-5% სიზუსტე. ეს შეცდომა არ გროვდება ნაბიჯ-ნაბიჯ
• სწრაფი დაწყების/გაჩერების/უკუქცევის შესაძლებლობა
• მაღალი საიმედოობა ჯაგრისების არარსებობის გამო, სტეპერ ძრავის მომსახურების ვადა რეალურად განისაზღვრება საკისრების მომსახურების ვადით
• ცალსახა პოზიციის დამოკიდებულება შეყვანის იმპულსებზე უზრუნველყოფს პოზიციონირებას უკუკავშირის გარეშე
• ძალიან დაბალი ბრუნვის სიჩქარის მიღების შესაძლებლობა იმ დატვირთვისთვის, რომელიც უშუალოდ ძრავის ლილვთან არის დაკავშირებული შუალედური გადაცემათა კოლოფის გარეშე
• შეიძლება დაიფაროს სიჩქარის საკმაოდ დიდი დიაპაზონი, სიჩქარე პროპორციულია შეყვანის იმპულსების სიხშირისა

მაგრამ ყველაფერი ასე კარგად არ არის...

• სტეპერ ძრავა ხასიათდება რეზონანსული ფენომენით
• პოზიციის კონტროლის შესაძლო დაკარგვა უკუკავშირის გარეშე მუშაობის გამო
• ენერგიის მოხმარება დატვირთვის გარეშეც არ იკლებს
• რთულია მუშაობა მაღალი სიჩქარით
• დაბალი სიმძლავრის სიმკვრივე
• შედარებით რთული კონტროლის სქემა

რა ავირჩიოთ?

სტეპერ ძრავები მიეკუთვნება უჯაგრის DC ძრავების კლასს. ნებისმიერი ჯაგრისების ძრავის მსგავსად, მათ აქვთ მაღალი საიმედოობა და ხანგრძლივი მომსახურების ვადა, რაც მათ საშუალებას აძლევს გამოიყენონ კრიტიკულ აპლიკაციებში, როგორიცაა სამრეწველო აპლიკაციები. ჩვეულებრივ DC ძრავებთან შედარებით, სტეპერ ძრავები საჭიროებენ მნიშვნელოვნად უფრო რთულ საკონტროლო სქემებს, რომლებიც უნდა გაუმკლავდნენ ყველა გრაგნილ გადართვას, როდესაც ძრავა მუშაობს. გარდა ამისა, სტეპერ ძრავა თავისთავად ძვირადღირებული მოწყობილობაა, ასე რომ, სადაც ზუსტი პოზიციონირება არ არის საჭირო, ჩვეულებრივი დავარცხნილ ძრავებს აქვთ მკაფიო უპირატესობა. სამართლიანობისთვის, უნდა აღინიშნოს, რომ ბოლო დროს კონტროლერები სულ უფრო ხშირად გამოიყენება ჯაგრისიანი ძრავების გასაკონტროლებლად, რომლებიც თითქმის ისეთივე რთულია, როგორც სტეპერ ძრავის კონტროლერები.

სტეპერ ძრავების ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობა არის ზუსტი პოზიციონირებისა და სიჩქარის კონტროლის შესაძლებლობა უკუკავშირის სენსორის გარეშე. ეს ძალიან მნიშვნელოვანია, რადგან ასეთი სენსორების ღირებულება შეიძლება ბევრად მეტი იყოს, ვიდრე თავად ძრავა. თუმცა, ეს მხოლოდ შესაფერისია სისტემებისთვის, რომლებიც მუშაობენ დაბალი აჩქარებით და შედარებით მუდმივი დატვირთვით. ამავდროულად, უკუკავშირის მქონე სისტემებს შეუძლიათ იმუშაონ მაღალი აჩქარებით და ცვლადი დატვირთვითაც კი. თუ სტეპერ ძრავზე დატვირთვა აღემატება მის ბრუნვას, მაშინ ინფორმაცია როტორის პოზიციის შესახებ იკარგება და სისტემა მოითხოვს ბაზის გამოყენებას, მაგალითად, ლიმიტის გადამრთველის ან სხვა სენსორის გამოყენებით. უკუკავშირის სისტემებს ეს მინუსი არ გააჩნიათ.

კონკრეტული სისტემების დაპროექტებისას, თქვენ უნდა გააკეთოთ არჩევანი სერვომოტორსა და სტეპერ ძრავას შორის. როდესაც საჭიროა ზუსტი პოზიციონირება და ზუსტი სიჩქარის კონტროლი, ხოლო საჭირო ბრუნვა და სიჩქარე მისაღები საზღვრებშია, სტეპერ ძრავა ყველაზე ეკონომიური გამოსავალია. როგორც ჩვეულებრივი ძრავების შემთხვევაში, ბრუნვის გაზრდის მიზნით შეიძლება გამოყენებულ იქნას შემცირების მექანიზმი. თუმცა, გადაცემათა კოლოფი ყოველთვის არ არის შესაფერისი სტეპერ ძრავებისთვის. დავარცხნილი ძრავებისგან განსხვავებით, სადაც ბრუნი სიჩქარე იზრდება, სტეპერ ძრავას მეტი ბრუნი აქვს დაბალ სიჩქარეზე. გარდა ამისა, სტეპერ ძრავებს აქვთ გაცილებით დაბალი მაქსიმალური სიჩქარე ჯაგრისიან ძრავებთან შედარებით, რაც ზღუდავს სიჩქარის მაქსიმალურ თანაფარდობას და, შესაბამისად, ბრუნვის გაზრდას გადაცემათა კოლოფის გამოყენებით. მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს მზა სტეპერ ძრავები გადაცემათა კოლოფით, ისინი ეგზოტიკურია. კიდევ ერთი ფაქტი, რომელიც ზღუდავს გადაცემათა კოლოფის გამოყენებას, არის მისი თანდაყოლილი რეაქცია.

დაბალი სიჩქარის მიღწევის უნარი ხშირად არის მიზეზი იმისა, რომ დიზაინერები, რომლებსაც არ შეუძლიათ გადაცემათა კოლოფის დიზაინი, ხშირად იყენებენ სტეპერ ძრავებს. ამავდროულად, კომუტატორის ძრავას აქვს უფრო მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივე, დაბალი ღირებულება, მარტივი კონტროლის წრე და ერთსაფეხურიან ჭიის გადაცემათა კოლოფთან ერთად, მას შეუძლია მიაღწიოს იგივე სიჩქარის დიაპაზონს, როგორც სტეპერ ძრავას. გარდა ამისა, ეს უზრუნველყოფს მნიშვნელოვნად მეტ ბრუნვას. კომუტატორის ძრავებზე დაფუძნებული დისკები ძალიან ხშირად გამოიყენება სამხედრო აღჭურვილობაში და ეს ირიბად მიუთითებს ასეთი დისკების კარგ პარამეტრებზე და მაღალ საიმედოობაზე. და თანამედროვე საყოფაცხოვრებო ტექნიკაში, მანქანებში და სამრეწველო მოწყობილობებში, კომუტატორის ძრავები საკმაოდ გავრცელებულია. ამასთან, სტეპერ ძრავებს აქვთ საკუთარი, თუმცა საკმაოდ ვიწრო გამოყენების სფერო, სადაც ისინი შეუცვლელია.

სტეპერ ძრავების ტიპები

სტეპერ ძრავების სამი ძირითადი ტიპი არსებობს:

• ცვლადი უხერხულობის ძრავები
• მუდმივი მაგნიტის ძრავები
• ჰიბრიდული ძრავები

შეხებითაც კი შეგიძლიათ განსაზღვროთ ძრავის ტიპი: როდესაც ენერგიით გამორთული მუდმივი მაგნიტის ძრავის (ან ჰიბრიდის) ლილვი ბრუნავს, ცვალებადი წინააღმდეგობა იგრძნობა ბრუნვის მიმართ, ძრავა ბრუნავს ისე, თითქოს აწკაპუნებს. ამავდროულად, ცვლადი მაგნიტური უხერხულობის მქონე დეენერგიული ძრავის ლილვი თავისუფლად ბრუნავს. ჰიბრიდული ძრავები არის მუდმივი მაგნიტის ძრავების შემდგომი გაუმჯობესება და არაფრით განსხვავდება მათგან კონტროლის მეთოდით. ძრავის ტიპი ასევე შეიძლება განისაზღვროს გრაგნილების კონფიგურაციით. ცვლადი უხერხულობის მქონე ძრავებს ჩვეულებრივ აქვთ სამი (ნაკლებად ხშირად ოთხი) გრაგნილი ერთი საერთო ტერმინალით. მუდმივი მაგნიტის ძრავებს ყველაზე ხშირად აქვთ ორი დამოუკიდებელი გრაგნილი. ამ გრაგნილებს შეიძლება ჰქონდეს ონკანები შუადან. ზოგჯერ მუდმივი მაგნიტის ძრავებს აქვთ 4 ცალკე გრაგნილი.

სტეპერ ძრავში ბრუნვის მომენტი წარმოიქმნება სტატორისა და როტორის მაგნიტური ნაკადებით, რომლებიც სათანადოდ არის ორიენტირებული ერთმანეთთან შედარებით. სტატორი დამზადებულია მაღალი მაგნიტური გამტარიანობის მასალისგან და აქვს რამდენიმე პოლუსი. პოლუსი შეიძლება განისაზღვროს, როგორც მაგნიტიზებული სხეულის ზოგიერთი რეგიონი, სადაც კონცენტრირებულია მაგნიტური ველი. სტატორსაც და როტორსაც აქვს ბოძები. მორევის დენის დანაკარგების შესამცირებლად, მაგნიტური ბირთვები იკრიბება ცალკეული ფირფიტებიდან, როგორც ტრანსფორმატორის ბირთვი. ბრუნი პროპორციულია მაგნიტური ველის სიდიდისა, რომელიც პროპორციულია გრაგნილში დენისა და შემობრუნების რაოდენობისა. ამრიგად, ბრუნვის სიჩქარე დამოკიდებულია გრაგნილების პარამეტრებზე. თუ სტეპერ ძრავის მინიმუმ ერთი გრაგნილი ენერგიულია, როტორი იკავებს გარკვეულ პოზიციას. ის დარჩება ამ მდგომარეობაში მანამ, სანამ გარედან გამოყენებული ბრუნი არ გადააჭარბებს გარკვეულ მნიშვნელობას, რომელსაც ეწოდება შეკავების ბრუნი. ამის შემდეგ, როტორი შემობრუნდება და შეეცდება დაიკავოს ერთ-ერთი შემდეგი წონასწორული პოზიცია.

ცვლადი უხერხულობის ძრავები

ცვლადი მაგნიტური უხერხულობის მქონე სტეპერ ძრავებს აქვთ სტატორზე რამდენიმე პოლუსი და რბილი მაგნიტური მასალისგან დამზადებული სიჩქარის ფორმის როტორი (ნახ. 2). არ არის როტორის მაგნიტიზაცია. სიმარტივისთვის, სურათზე როტორს აქვს 4 კბილი, ხოლო სტატორს აქვს 6 პოლუსი. ძრავას აქვს 3 დამოუკიდებელი გრაგნილი, რომელთაგან თითოეული დახვეულია სტატორის ორ საპირისპირო ბოძზე. ამ ძრავას აქვს სიმაღლე 30 გრადუსი.

ბრინჯი. 2. ძრავი ცვლადი მაგნიტური უხერხულობის მქონე.

როდესაც დენი ჩართულია ერთ-ერთ ხვეულში, როტორი მიდრეკილია დაიკავოს პოზიცია, სადაც დახურულია მაგნიტური ნაკადი, ე.ი. როტორის კბილები იქნება იმ პოლუსების საპირისპიროდ, რომლებზეც განთავსებულია ძრავიანი გრაგნილი. თუ შემდეგ გამორთავთ ამ გრაგნილს და ჩართავთ შემდეგს, როტორი შეიცვლება პოზიციას, კვლავ დახურავს მაგნიტურ ნაკადს თავისი კბილებით. ამრიგად, უწყვეტი ბრუნვის განსახორციელებლად, თქვენ უნდა ჩართოთ ფაზები მონაცვლეობით. ძრავა არ არის მგრძნობიარე გრაგნილებში დენის მიმართულების მიმართ. რეალურ ძრავას შეიძლება ჰქონდეს მეტი სტატორის პოლუსი და მეტი როტორის კბილი, რაც შეესაბამება უფრო მეტ ნაბიჯს რევოლუციაზე. ზოგჯერ სტატორის თითოეული ბოძის ზედაპირი გადაცემათა კოლოფია, რაც, შესაბამის როტორის კბილებთან ერთად, უზრუნველყოფს ძალიან მცირე დახრის კუთხეს, რამდენიმე გრადუსიანი რიგის მიხედვით. ცვლადი უხერხულობის ძრავები იშვიათად გამოიყენება სამრეწველო პროგრამებში.

მუდმივი მაგნიტის ძრავები

მუდმივი მაგნიტის ძრავები შედგება სტატორისაგან, რომელსაც აქვს გრაგნილები და მუდმივი მაგნიტების შემცველი როტორი (ნახ. 3). როტორის ალტერნატიულ ბოძებს აქვთ სწორხაზოვანი ფორმა და განლაგებულია ძრავის ღერძის პარალელურად. როტორის მაგნიტიზაციის გამო, ასეთი ძრავები უზრუნველყოფენ უფრო დიდ მაგნიტურ ნაკადს და, შედეგად, უფრო მეტ ბრუნვას, ვიდრე ძრავები ცვლადი უხერხულობის მქონე.

ბრინჯი. 3. მუდმივი მაგნიტის ძრავა.

ნახატზე გამოსახულ ძრავას აქვს 3 წყვილი როტორის ბოძები და 2 წყვილი სტატორის ბოძები. ძრავას აქვს 2 დამოუკიდებელი გრაგნილი, რომელთაგან თითოეული დახვეულია სტატორის ორ საპირისპირო ბოძზე. ასეთ ძრავას, ისევე როგორც ადრე განხილულ ძრავას ცვლადი მაგნიტური უკმარისობით, აქვს ნაბიჯის ზომა 30 გრადუსი. როდესაც დენი ჩართულია ერთ-ერთ ხვეულში, როტორი მიდრეკილია დაიკავოს პოზიცია, სადაც როტორისა და სტატორის საპირისპირო პოლუსები ერთმანეთის საპირისპიროა. უწყვეტი ბრუნვის განსახორციელებლად, თქვენ უნდა ჩართოთ ფაზები მონაცვლეობით. პრაქტიკაში, მუდმივი მაგნიტის ძრავებს, როგორც წესი, აქვთ 48 - 24 ნაბიჯი თითო ბრუნზე (საფეხურის კუთხე 7,5 - 15 გრადუსი).

რეალური მუდმივი მაგნიტის სტეპერ ძრავის განივი კვეთა ნაჩვენებია ნახ. 4.

ბრინჯი. 4. სტეპერ ძრავის განყოფილება მუდმივი მაგნიტებით.

ძრავის დიზაინის ღირებულების შესამცირებლად, სტატორის მაგნიტური წრე მზადდება შტამპიანი მინის სახით. შიგნით არის ბოძები ლამელების სახით. ფაზის გრაგნილები მოთავსებულია ორ განსხვავებულ მაგნიტურ ბირთვზე, რომლებიც დამონტაჟებულია ერთმანეთზე. როტორი არის ცილინდრული მრავალპოლუსიანი მუდმივი მაგნიტი.

მუდმივი მაგნიტის ძრავები ექვემდებარება უკანა EMF-ს როტორიდან, რაც ზღუდავს მაქსიმალურ სიჩქარეს. მაღალი სიჩქარით მუშაობისთვის გამოიყენება ცვლადი უხერხულობის ძრავები.

ჰიბრიდული ძრავები

ჰიბრიდული ძრავები უფრო ძვირია, ვიდრე მუდმივი მაგნიტის ძრავები, მაგრამ ისინი უზრუნველყოფენ უფრო მცირე სიმაღლეს, მაღალ ბრუნვას და უფრო მაღალ სიჩქარეს. ტიპიური ნაბიჯები თითო რევოლუციაზე ჰიბრიდული ძრავებისთვის მერყეობს 100-დან 400-მდე (საფეხურის კუთხე 3.6 - 0.9 გრადუსი). ჰიბრიდული ძრავები აერთიანებს ცვლადი უხერხულობის ძრავებისა და მუდმივი მაგნიტის ძრავების საუკეთესო მახასიათებლებს. ჰიბრიდული ძრავის როტორს აქვს ღერძული მიმართულებით განლაგებული კბილები (ნახ. 5).

ბრინჯი. 5. ჰიბრიდული ძრავა.

როტორი დაყოფილია ორ ნაწილად, რომელთა შორის არის ცილინდრული მუდმივი მაგნიტი. ამრიგად, როტორის ზედა ნახევრის კბილები ჩრდილოეთ პოლუსებია, ხოლო ქვედა ნახევრის კბილები სამხრეთ პოლუსებია. გარდა ამისა, როტორის ზედა და ქვედა ნახევარი ბრუნავს ერთმანეთთან შედარებით კბილების კუთხის ნახევარით. როტორის ბოძების წყვილი რაოდენობა უდრის მის ერთ-ერთ ნახევარზე კბილების რაოდენობას. დაკბილული როტორის ბოძის ნაწილები, სტატორის მსგავსად, იკრიბება ცალკეული ფირფიტებიდან, რათა შემცირდეს მორევის დენის დანაკარგები. ჰიბრიდული ძრავის სტატორს ასევე აქვს კბილები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ეკვივალენტური ბოძების დიდ რაოდენობას, განსხვავებით ძირითადი ბოძებისგან, რომლებზედაც მდებარეობს გრაგნილები. როგორც წესი, 4 ძირითადი ბოძები გამოიყენება 3.6 გრადუსზე. ძრავები და 8 მთავარი ბოძი 1.8- და 0.9 გრადუსისთვის. ძრავები. როტორის კბილები უზრუნველყოფს ნაკლებ წინააღმდეგობას მაგნიტური წრედის მიმართ როტორის გარკვეულ პოზიციებზე, რაც აუმჯობესებს სტატიკურ და დინამიურ ბრუნვას. ამას უზრუნველყოფს კბილების შესაბამისი განლაგება, როდესაც როტორის კბილების ნაწილი მკაცრად დგას სტატორის კბილების საპირისპიროდ, ნაწილი კი მათ შორისაა. კავშირი როტორის ბოძების რაოდენობას, ეკვივალენტური სტატორის ბოძების რაოდენობასა და ფაზების რაოდენობას შორის განსაზღვრავს ძრავის დახრის კუთხეს S:

S = 360/(nph*pH) = 360/n,

სადაც Nph - ეკვივალენტური ბოძების რაოდენობა ფაზაზე = როტორის ბოძების რაოდენობა,
Ph - ფაზების რაოდენობა,
N არის პოლუსების საერთო რაოდენობა ყველა ფაზისთვის ერთად.

ნახატზე ნაჩვენები ძრავის როტორს აქვს 100 პოლუსი (50 წყვილი), ძრავას აქვს 2 ფაზა, ასე რომ, ბოძების საერთო რაოდენობაა 200, ხოლო სიმაღლე, შესაბამისად, 1,8 გრადუსია.

ჰიბრიდული სტეპერ ძრავის გრძივი მონაკვეთი ნაჩვენებია ნახ. 6. ისრებში მითითებულია როტორის მუდმივი მაგნიტის მაგნიტური ნაკადის მიმართულება. ნაკადის ნაწილი (სურათზე ნაჩვენებია როგორც შავი ხაზი) ​​გადის როტორის ბოძების ნაწილებზე, ჰაერის ხარვეზებზე და სტატორის ბოძზე. ეს ნაწილი არ არის ჩართული იმპულსის შექმნაში.

ბრინჯი. 6. ჰიბრიდული სტეპერ ძრავის გრძივი მონაკვეთი.

როგორც ნახატზე ჩანს, ჰაერის უფსკრული როტორის ზედა და ქვედა პოლუსებზე განსხვავებულია. ეს მიიღწევა ბოძების ნაჭრების კბილის სიმაღლის ნახევარზე გადაბრუნებით. აქედან გამომდინარე, არსებობს კიდევ ერთი მაგნიტური წრე, რომელიც შეიცავს მინიმალურ ჰაერის ხარვეზებს და, შედეგად, აქვს მინიმალური მაგნიტური წინააღმდეგობა. ეს წრე ხურავს ნაკადის მეორე ნაწილს (სურათზე ნაჩვენებია წყვეტილი თეთრი ხაზით), რაც ქმნის ბრუნვას. ჯაჭვის ნაწილი დევს ფიგურის პერპენდიკულარულ სიბრტყეში და ამიტომ არ არის ნაჩვენები. სტატორის კოჭის მაგნიტური ნაკადი იქმნება იმავე სიბრტყეში. ჰიბრიდულ ძრავში, ეს ნაკადი ნაწილობრივ დახურულია როტორის ბოძის ნაწილებით და მუდმივი მაგნიტი მას სუსტად „ხედავს“. ამიტომ, DC ძრავებისგან განსხვავებით, ჰიბრიდული ძრავის მაგნიტი არ შეიძლება დემაგნიტიზდეს გრაგნილის დენის ნებისმიერ დონეზე.

როტორისა და სტატორის კბილებს შორის უფსკრული ძალიან მცირეა - ჩვეულებრივ 0,1 მმ. ეს მოითხოვს აწყობის დროს მაღალ სიზუსტეს, ამიტომ სტეპერ ძრავა არ უნდა დაიშალა ცნობისმოყვარეობის დასაკმაყოფილებლად, წინააღმდეგ შემთხვევაში მისი მომსახურების ვადა შეიძლება დასრულდეს.
იმისათვის, რომ მაგნიტური ნაკადი არ დაიხუროს ლილვის მეშვეობით, რომელიც გადის მაგნიტის შიგნით, იგი დამზადებულია არამაგნიტური ფოლადის კლასებისგან. მათ, როგორც წესი, აქვთ გაზრდილი სისუსტე, ამიტომ ლილვები, განსაკუთრებით მცირე, სიფრთხილით უნდა იქნას გამოყენებული.

დიდი ბრუნვის მისაღებად საჭიროა გაიზარდოს როგორც სტატორის მიერ შექმნილი ველი, ასევე მუდმივი მაგნიტის ველი. ამისათვის საჭიროა როტორის უფრო დიდი დიამეტრი, რაც აუარესებს ბრუნვის ინერციას. ამიტომ, მძლავრი სტეპერ ძრავები ზოგჯერ აგებულია რამდენიმე სექციიდან დატის სახით. ბრუნვის და ინერციის მომენტი ზრდის სექციების რაოდენობას პროპორციულად და მათი თანაფარდობა არ გაუარესდება.

არსებობს სტეპერ ძრავების სხვა დიზაინები. მაგალითად, მაგნიტიზირებული დისკის როტორით ძრავები. ასეთ ძრავებს აქვთ ინერციის დაბალი როტორული მომენტი, რაც მნიშვნელოვანია ზოგიერთ შემთხვევაში.

თანამედროვე სტეპერ ძრავების უმეტესობა ჰიბრიდულია. არსებითად, ჰიბრიდული ძრავა არის მუდმივი მაგნიტის ძრავა, მაგრამ უფრო დიდი რაოდენობით ბოძებით. საკონტროლო მეთოდის თვალსაზრისით, ასეთი ძრავები იდენტურია; მხოლოდ ასეთი ძრავები განიხილება. ყველაზე ხშირად პრაქტიკაში, ძრავებს აქვთ 100 ან 200 ნაბიჯი თითო რევოლუციაზე, შესაბამისად, ნაბიჯი არის 3.6 გრადუსი ან 1.8 გრადუსი. კონტროლერების უმეტესობა საშუალებას იძლევა ნახევრად ნაბიჯ-ნაბიჯ, სადაც ეს კუთხე ნახევარი ზომისაა, ხოლო ზოგიერთი კონტროლერი გვთავაზობს მიკრო ნაბიჯს.

ბიპოლარული და ერთპოლარული სტეპერ ძრავები

გრაგნილის კონფიგურაციის მიხედვით, ძრავები იყოფა ბიპოლარულ და ერთპოლარებად. ბიპოლარულ ძრავას აქვს ერთი გრაგნილი თითოეულ ფაზაში, რომელიც უნდა შეცვალოს მძღოლის მიერ მაგნიტური ველის მიმართულების შესაცვლელად. ამ ტიპის ძრავას ესაჭიროება ხიდის მძღოლი, ან ნახევრად ხიდის მძღოლი ბიპოლარული ელექტრომომარაგებით. საერთო ჯამში, ბიპოლარულ ძრავას აქვს ორი გრაგნილი და, შესაბამისად, ოთხი გამოსავალი (ნახ. 7ა).

ბრინჯი. 7. ბიპოლარული ძრავა (a), ცალმხრივი (ბ) და ოთხი გრაგნილი (c).

ცალპოლარულ ძრავას ასევე აქვს თითო გრაგნილი თითოეულ ფაზაში, მაგრამ ონკანი მზადდება გრაგნილის შუა ნაწილიდან. ეს საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ გრაგნილით შექმნილი მაგნიტური ველის მიმართულება გრაგნილი ნახევრების უბრალოდ გადართვით. ამავდროულად, მძღოლის წრე მნიშვნელოვნად გამარტივებულია. მძღოლს უნდა ჰქონდეს მხოლოდ 4 მარტივი გასაღები. ამრიგად, ერთპოლარული ძრავა იყენებს მაგნიტური ველის მიმართულების შეცვლის განსხვავებულ მეთოდს. გრაგნილების შუა ტერმინალები შეიძლება გაერთიანდეს ძრავის შიგნით, ამიტომ ასეთ ძრავას შეიძლება ჰქონდეს 5 ან 6 ტერმინალი (ნახ. 7ბ). ზოგჯერ უნიპოლარულ ძრავებს აქვთ 4 ცალკეული გრაგნილი, ამ მიზეზით მათ შეცდომით უწოდებენ 4-ფაზიან ძრავებს. თითოეულ გრაგნილს აქვს ცალკე ტერმინალები, ამიტომ სულ არის 8 ტერმინალი (ნახ. 7c). შესაბამისი გრაგნილი კავშირებით, ასეთი ძრავა შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ერთპოლარული ან ბიპოლარული. უნიპოლარული ძრავა ორი გრაგნილით და ონკანით ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბიპოლარულ რეჟიმში, თუ ონკანები არ არის დაკავშირებული. ნებისმიერ შემთხვევაში, გრაგნილი დენი უნდა შეირჩეს ისე, რომ არ აღემატებოდეს ენერგიის მაქსიმალურ გაფრქვევას.

ბიპოლარული თუ ცალმხრივი?

თუ შევადარებთ ბიპოლარულ და ერთპოლარულ ძრავებს, მაშინ ბიპოლარულ ძრავას აქვს უფრო მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივე. იგივე ზომებით, ბიპოლარული ძრავები უზრუნველყოფენ უფრო დიდ ბრუნვას.

სტეპერ ძრავის მიერ წარმოქმნილი ბრუნი პროპორციულია სტატორის გრაგნილების მიერ შექმნილი მაგნიტური ველის სიდიდისა. მაგნიტური ველის გაზრდის გზა არის გრაგნილების დენის ან ბრუნვის რაოდენობის გაზრდა. ბუნებრივი შეზღუდვა გრაგნილის დენის გაზრდისას არის რკინის ბირთვის გაჯერების საფრთხე. თუმცა, პრაქტიკაში ეს შეზღუდვა იშვიათად გამოიყენება. ბევრად უფრო მნიშვნელოვანია ძრავის გათბობის შეზღუდვა გრაგნილებში ომური დანაკარგების გამო. ეს ფაქტი აჩვენებს ბიპოლარული ძრავების ერთ-ერთ უპირატესობას. უნიპოლარულ ძრავში, გრაგნილების მხოლოდ ნახევარი გამოიყენება ნებისმიერ დროს. მეორე ნახევარი უბრალოდ იკავებს ადგილს ბირთვის ფანჯარაში, რაც აიძულებს გრაგნილების გაკეთებას უფრო მცირე დიამეტრის მავთულით. ამავდროულად, ბიპოლარულ ძრავში ყველა გრაგნილი ყოველთვის მუშაობს, ე.ი. მათი გამოყენება ოპტიმალურია. ასეთ ძრავში, ცალკეული გრაგნილების ჯვარი კვეთა ორჯერ დიდია, ხოლო ომური წინააღმდეგობა, შესაბამისად, ნახევარი დიდი. ეს საშუალებას გაძლევთ გაზარდოთ დენი ძირამდე ორჯერ იგივე დანაკარგებით, რაც იძლევა ბრუნვის მომატებას დაახლოებით 40%. თუ გაზრდილი ბრუნვის საჭიროება არ არის საჭირო, ცალმხრივი ძრავა საშუალებას გაძლევთ შეამციროთ ზომები ან უბრალოდ იმოქმედოთ უფრო დაბალი დანაკარგებით. პრაქტიკაში, ცალმხრივი ძრავები ხშირად გამოიყენება, რადგან ისინი საჭიროებენ გაცილებით მარტივად გრაგნილი კონტროლის სქემებს. ეს მნიშვნელოვანია, თუ მძღოლები ხორციელდება დისკრეტულ კომპონენტებზე. ამჟამად, არსებობს სპეციალიზებული დრაივერი მიკროსქემები ბიპოლარული ძრავებისთვის, რომელთა გამოყენება უფრო რთული არ არის, ვიდრე უნიპოლარული ძრავისთვის. მაგალითად, ეს არის ჩიპები L293E, L298N ან L6202 SGS-Thomson-დან, PBL3770, PBL3774 Ericsson-დან, NJM3717, NJM3770, NJM3774 JRC-დან, A3957 Allegro-დან, LMD18T24-დან National.

დიაგრამები, სქემები...

სტეპერი ძრავის ფაზების გასაკონტროლებლად რამდენიმე გზა არსებობს.

პირველი მეთოდი მოცემულია ფაზების მონაცვლეობით გადართვით, ხოლო ისინი არ გადახურულია; ერთ დროს მხოლოდ ერთი ფაზა ჩართულია (ნახ. 8 ა). ამ მეთოდს ეწოდება "ერთი ფაზა ON" სრული ნაბიჯი ან ტალღის წამყვანი რეჟიმი. როტორის წონასწორობის წერტილები თითოეული ნაბიჯისთვის ემთხვევა დაუცველი ძრავის "ბუნებრივი" როტორის წონასწორობის წერტილებს. კონტროლის ამ მეთოდის მინუსი ის არის, რომ ბიპოლარული ძრავისთვის გრაგნილების 50% გამოიყენება ერთდროულად, ხოლო ერთპოლარული ძრავისთვის მხოლოდ 25%. ეს ნიშნავს, რომ სრული ბრუნვის მიღება შეუძლებელია ამ რეჟიმში.

ბრინჯი. 8. სტეპერ ძრავის ფაზების გასაკონტროლებლად სხვადასხვა გზა.

მეორე მეთოდი არის ფაზის გადახურვის კონტროლი: ორი ფაზა ჩართულია ერთდროულად. მას ეწოდება "ორფაზიანი" სრული ნაბიჯი ან უბრალოდ სრული ნაბიჯი რეჟიმი. კონტროლის ამ მეთოდით, როტორი ფიქსირდება შუალედურ პოზიციებზე სტატორის ბოძებს შორის (ნახ. 8ბ) და დაახლოებით 40%-ით მეტი ბრუნვის მომენტია უზრუნველყოფილი, ვიდრე ერთი ფაზის ჩართვის შემთხვევაში. კონტროლის ეს მეთოდი უზრუნველყოფს იგივე საფეხურის კუთხეს, როგორც პირველი მეთოდი, მაგრამ როტორის ბალანსის წერტილების პოზიცია გადაინაცვლებს ნახევარი ნაბიჯით.

მესამე მეთოდი არის პირველი ორის კომბინაცია და ეწოდება ნახევრად საფეხურიანი რეჟიმი, „ერთი და ორფაზიანი“ ნახევარსაფეხურიანი ან უბრალოდ ნახევრად ნაბიჯი რეჟიმი, როდესაც ძრავა დგამს ძირითადი საფეხურის ნახევარს. კონტროლის ეს მეთოდი საკმაოდ გავრცელებულია, რადგან დაბალი სიჩქარის ძრავა უფრო ძვირი ღირს და ძალიან მაცდურია 100 ნაბიჯიანი ძრავიდან 200 ნაბიჯის მიღება რევოლუციაზე. ყოველ მეორე საფეხურზე იკვებება მხოლოდ ერთი ფაზა, სხვა შემთხვევაში კი ორი (ნახ. 8c). შედეგად, როტორის კუთხური მოძრაობა არის კუთხის ნახევარი კონტროლის პირველი ორი მეთოდისთვის. საფეხურის ზომის შემცირების გარდა, კონტროლის ეს მეთოდი საშუალებას გვაძლევს ნაწილობრივ გავთავისუფლდეთ რეზონანსული ფენომენისგან. ნახევარი ნაბიჯი ჩვეულებრივ არ იძლევა სრულ ბრუნვას, თუმცა ყველაზე მოწინავე დრაივერები ახორციელებენ შეცვლილ ნახევრად ნაბიჯის რეჟიმს, რომელშიც ძრავა უზრუნველყოფს თითქმის სრულ ბრუნვას ნომინალურზე მეტი სიმძლავრის გაფანტვის გარეშე.

კონტროლის სხვა მეთოდს ეწოდება მიკროსტეპინგ რეჟიმი. კონტროლის ამ მეთოდით, ფაზებში დენი უნდა შეიცვალოს მცირე ნაბიჯებით, რითაც უზრუნველყოფილი იქნება ნახევარი ნაბიჯის დაყოფა კიდევ უფრო მცირე ზომის მიკროსაფეხურებად. როდესაც ორი ფაზა ჩართულია ერთდროულად, მაგრამ მათი დენები არ არის თანაბარი, მაშინ როტორის წონასწორობა არ იქნება საფეხურის შუაში, არამედ განსხვავებულ ადგილას, რომელიც განისაზღვრება ფაზის დენების თანაფარდობით. ამ თანაფარდობის შეცვლით შესაძლებელია მიკრონაბიჯების გარკვეული რაოდენობის უზრუნველყოფა ერთ საფეხურზე. გარდა გარჩევადობის გაზრდისა, მიკროსტეპინგ რეჟიმს სხვა უპირატესობებიც აქვს, რომლებიც ქვემოთ იქნება აღწერილი. ამავდროულად, მიკროსტეპინგ რეჟიმის განსახორციელებლად საჭიროა ბევრად უფრო რთული დრაივერები, რომლებიც შესაძლებელს ხდის გრაგნილებში დენის დაყენებას საჭირო დისკრეტულობით. ნახევარსაფეხურიანი რეჟიმი მიკროსტეპ რეჟიმის განსაკუთრებული შემთხვევაა, მაგრამ ის არ საჭიროებს საფეხურებრივი დენის ფორმირებას ხვეულების მიწოდებისთვის, ამიტომ ხშირად ხორციელდება.

დაიჭირე იგი!

სრული ნაბიჯის რეჟიმში, ორი ფაზის ჩართულით, როტორის წონასწორობის წერტილების პოზიციები გადაინაცვლებს ნახევარი ნაბიჯით. უნდა აღინიშნოს, რომ როტორი იკავებს ამ პოზიციებს ძრავის მუშაობის დროს, მაგრამ როტორის პოზიცია არ შეიძლება დარჩეს უცვლელი გრაგნილის დენის გამორთვის შემდეგ. ამიტომ, ძრავის დენის ჩართვისა და გამორთვისას, როტორი გადაინაცვლებს ნახევარი ნაბიჯით. გაჩერების დროს მისი გადაადგილების თავიდან ასაცილებლად საჭიროა გრაგნილებზე დამჭერი დენის მიწოდება. იგივე ეხება ნახევრად სტეპინგსა და მიკროსტეპინგის რეჟიმებს. უნდა აღინიშნოს, რომ თუ ძრავის როტორი ტრიალებდა ძრავის გამორთვისას, მაშინ, როდესაც ძალა ჩართული იყო, როტორს შეეძლო გადაადგილება ნახევარზე მეტი ნაბიჯით.

დამჭერი დენი შეიძლება იყოს ნომინალურ დენზე ნაკლები, რადგან ძრავას ფიქსირებული როტორით ჩვეულებრივ არ სჭირდება დიდი ბრუნვის მომენტი. თუმცა, არის აპლიკაციები, სადაც ძრავმა უნდა უზრუნველყოს სრული ბრუნვის მომენტი გაჩერებისას, რაც შესაძლებელია სტეპერ ძრავისთვის. სტეპერ ძრავის ეს თვისება იძლევა ასეთ სიტუაციებში მექანიკური დამუხრუჭების სისტემების გარეშე. მას შემდეგ, რაც თანამედროვე დრაივერები საშუალებას გაძლევთ დაარეგულიროთ მიწოდების დენი ძრავის გრაგნილებისთვის, საჭირო დამჭერი დენის დაყენება ჩვეულებრივ პრობლემას არ წარმოადგენს. ამოცანა ჩვეულებრივ არის უბრალოდ უზრუნველყოს შესაბამისი პროგრამული უზრუნველყოფა საკონტროლო მიკროკონტროლერისთვის.

ნახევარსაფეხურიანი რეჟიმი

სტეპერ ძრავის მუშაობის ძირითადი პრინციპია მბრუნავი მაგნიტური ველის შექმნა, რომელიც იწვევს როტორის შემობრუნებას. მბრუნავი მაგნიტური ველი იქმნება სტატორის მიერ, რომლის გრაგნილებიც შესაბამისად ენერგიულია.

ძრავისთვის ერთი გრაგნილი ენერგიით, ბრუნვის დამოკიდებულება წონასწორობის წერტილთან მიმართებაში როტორის ბრუნვის კუთხეზე დაახლოებით სინუსოიდურია. ეს დამოკიდებულება ორ გრაგნილი ძრავისთვის, რომელსაც აქვს N ნაბიჯი რევოლუციაზე (საფეხურის კუთხე რადიანებში S = (2*pi)/N), ნაჩვენებია ნახ. 9.

ბრინჯი. 9. ბრუნვის დამოკიდებულება როტორის ბრუნვის კუთხეზე ერთი ძრავიანი გრაგნილისთვის.

სინამდვილეში, დამოკიდებულების ბუნება შეიძლება იყოს გარკვეულწილად განსხვავებული, რაც აიხსნება როტორისა და სტატორის არაიდეალური გეომეტრიით. ბრუნვის პიკის მნიშვნელობას ეწოდება შეკავების ბრუნი. ფორმულა, რომელიც აღწერს ბრუნვის დამოკიდებულებას როტორის ბრუნვის კუთხეზე, შემდეგია:

T = - th*sin ((pi/2)/s)*ф),

სადაც t არის მომენტი, ეს არის ჰოლდინგის მომენტი,
S - ნაბიჯის კუთხე,
Ф - როტორის ბრუნვის კუთხე.

თუ გარე ბრუნვის მიმართულებით გამოიყენება როტორზე, რომელიც აღემატება ჰოლდინგის ბრუნვას, როტორი ბრუნავს. თუ გარე ბრუნვის არ აღემატება ჰოლდინგის ბრუნვას, მაშინ როტორი წონასწორობაში იქნება მოედანზე კუთხის შიგნით. უნდა აღინიშნოს, რომ დე-ენერგიული ძრავისთვის ჰოლდინგის ბრუნვის მომატება არ არის ნულოვანი როტორის მუდმივი მაგნიტების მოქმედების გამო. ეს ბრუნვა, როგორც წესი, ძრავის მიერ მოწოდებული მაქსიმალური ბრუნვის დაახლოებით 10% -ს შეადგენს.

ზოგჯერ გამოიყენება ტერმინები "მექანიკური როტორის კუთხე" და "ელექტრული როტორის კუთხე". მექანიკური კუთხე გამოითვლება იმ ფაქტის საფუძველზე, რომ როტორის სრული როტაცია არის 2 * pi radians. ელექტრული კუთხის გამოთვლისას ვარაუდობენ, რომ ერთი რევოლუცია შეესაბამება მომენტის კუთხური დამოკიდებულების ერთ პერიოდს. ზემოაღნიშნული ფორმულებისთვის, Ф არის როტორის ბრუნვის მექანიკური კუთხე, ხოლო ძრავის ელექტრული კუთხე, რომელსაც აქვს 4 ნაბიჯი ბრუნვის მრუდის პერიოდზე, ტოლია ((pi/2)/S)*Ф ან (N). /4)*Ф, სადაც N არის ნაბიჯების რიცხვი რევოლუციაზე. ელექტრული კუთხე რეალურად განსაზღვრავს სტატორის მაგნიტური ველის ბრუნვის კუთხეს და საშუალებას გვაძლევს ავაშენოთ თეორია, რომელიც არ არის დამოკიდებული კონკრეტული ძრავისთვის თითო ბრუნვაზე ნაბიჯების რაოდენობისაგან.

თუ ძრავის ორი გრაგნილი ერთდროულად იკვებება, ბრუნი ტოლი იქნება გრაგნილების მიერ ცალკე მოწოდებული ბრუნვების ჯამის (ნახ. 10).

ბრინჯი. 10. ბრუნვის დამოკიდებულება როტორის ბრუნვის კუთხეზე ორი ძრავიანი გრაგნილისთვის.

უფრო მეტიც, თუ გრაგნილებში დენები ერთნაირია, მაშინ მაქსიმალური ბრუნვის წერტილი გადაინაცვლებს საფეხურის ნახევარით. როტორის წონასწორობის წერტილი (პუნქტი e ფიგურაში) ასევე გადაინაცვლებს ნახევარი ნაბიჯით. ეს ფაქტი საფუძვლად უდევს ნახევარსაფეხურიანი რეჟიმის განხორციელებას. ბრუნვის პიკური მნიშვნელობა (ბრუნვის შეკავება) იქნება ორჯერ მეტი ფესვი, ვიდრე ერთი ძრავიანი გრაგნილი.

Th 2 = 2 0.5 *T 1,

სადაც Th 2 არის დამჭერი ბრუნი ორი ენერგიული გრაგნილით,
Th 1 - ბრუნვის შეკავება ერთი ენერგიული გრაგნილით.

ეს არის ეს მომენტი, რომელიც ჩვეულებრივ მითითებულია სტეპერ ძრავის მახასიათებლებში.

მაგნიტუდის სიდიდე და მიმართულება ნაჩვენებია ვექტორულ დიაგრამაზე (ნახ. 11).

ბრინჯი. 11. მაგნიტუდის სიდიდე და მიმართულება სხვადასხვა ფაზური დენის რეჟიმისთვის.

X და Y ღერძები ემთხვევა ძრავის პირველი და მეორე ფაზის გრაგნილების მიერ შექმნილი მაგნიტური ველის მიმართულებას. როდესაც ძრავა მუშაობს ერთი ფაზა ჩართულით, როტორს შეუძლია დაიკავოს პოზიციები 1, 3, 5, 7. თუ ჩართულია ორი ფაზა, როტორს შეუძლია დაიკავოს პოზიციები 2, 4, 6, 8. გარდა ამისა, ამ რეჟიმში არსებობს უფრო მეტი ბრუნვაა, რადგან პროპორციულია ფიგურაში მოცემული ვექტორის სიგრძისა. კონტროლის ორივე მეთოდი უზრუნველყოფს სრულ საფეხურს, მაგრამ როტორის წონასწორობის პოზიციები იცვლება ნახევარი ნაბიჯით. თუ თქვენ დააკავშირებთ ამ ორ მეთოდს და მიმართავთ იმპულსების შესაბამის თანმიმდევრობას გრაგნილებზე, შეგიძლიათ აიძულოთ როტორი თანმიმდევრულად დაიკავოს პოზიციები 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, რაც შეესაბამება ნახევარ საფეხურს.

სრული ნაბიჯის რეჟიმთან შედარებით, ნახევარსაფეხურიან რეჟიმს აქვს შემდეგი უპირატესობები:

• უფრო მაღალი გარჩევადობა უფრო ძვირი ძრავების გამოყენების გარეშე
• ნაკლები პრობლემები რეზონანსის ფენომენთან. რეზონანსი იწვევს ბრუნვის მხოლოდ ნაწილობრივ დაკარგვას, რაც ჩვეულებრივ ხელს არ უშლის ამძრავის ნორმალურ მუშაობას.

ნახევრად საფეხურის რეჟიმის მინუსი არის ის, რომ ბრუნვის მომენტი საკმაოდ მნიშვნელოვნად იცვლება ნაბიჯიდან საფეხურზე. როტორის იმ პოზიციებში, როდესაც ერთი ფაზა ენერგიულია, ბრუნი არის მთლიანის დაახლოებით 70%, როდესაც ორი ფაზა ენერგიულია. ამ ვიბრაციამ შეიძლება გამოიწვიოს ვიბრაციისა და ხმაურის გაძლიერება, თუმცა ისინი მაინც ნაკლებია, ვიდრე სრული ნაბიჯის რეჟიმში.

ბრუნვის რყევების აღმოფხვრის გზა არის ბრუნვის აწევა პოზიციებზე ერთი ფაზის ჩართულით და ამით უზრუნველყოს იგივე ბრუნი როტორის ყველა პოზიციაზე. ამის მიღწევა შესაძლებელია ამ პოზიციებზე დენის გაზრდით ნომინალური დენის დაახლოებით 141%-მდე. ზოგიერთ დრაივერს, როგორიცაა PBL 3717/2 და PBL 3770A Ericsson-ისგან, აქვს ლოგიკური შეყვანა მიმდინარე მნიშვნელობის შესაცვლელად. უნდა აღინიშნოს, რომ 141% მნიშვნელობა თეორიულია, შესაბამისად, აპლიკაციებში, რომლებიც საჭიროებენ ბრუნვის შენარჩუნების მაღალ სიზუსტეს, ეს მნიშვნელობა ექსპერიმენტულად უნდა შეირჩეს კონკრეტული სიჩქარისა და კონკრეტული ძრავისთვის. ვინაიდან დენი მატულობს მხოლოდ ერთი ფაზის ჩართვისას, გაფანტული სიმძლავრე უდრის სრული საფეხურის სიმძლავრეს ნომინალური დენის 100%-ზე. თუმცა, დენის ასეთი ზრდა მოითხოვს მიწოდების უფრო მაღალ ძაბვას, რაც ყოველთვის არ არის შესაძლებელი. არის სხვა მიდგომა. ბრუნვის რყევების აღმოსაფხვრელად, როდესაც ძრავა მუშაობს ნახევარსაფეხურიან რეჟიმში, შეგიძლიათ შეამციროთ დენი იმ მომენტებში, როდესაც ჩართულია ორი ფაზა. მუდმივი ბრუნვის მისაღებად, ეს დენი უნდა იყოს ნომინალური დენის 70,7%. ამ გზით, ნახევარსაფეხურიანი რეჟიმი ხორციელდება, მაგალითად, A3955 დრაივერის ჩიპი Allegro-სგან.

ნახევარსაფეხურიანი რეჟიმისთვის ძალიან მნიშვნელოვანია გადასვლა მდგომარეობაზე ერთი ფაზის გამორთვაზე. იმისათვის, რომ როტორი აიძულოს შესაბამის მდგომარეობაში, გამორთვის ფაზაში დენი უნდა შემცირდეს ნულამდე რაც შეიძლება სწრაფად. დენის დაშლის ხანგრძლივობა დამოკიდებულია გრაგნილზე ძაბვაზე იმ დროს, როდესაც ის კარგავს თავის შენახულ ენერგიას. ამ დროს გრაგნილის შეკვრით დენის წყაროსთან, რომელიც წარმოადგენს სისტემაში არსებულ მაქსიმალურ ძაბვას, უზრუნველყოფილია დენის ყველაზე სწრაფი შესაძლო შემცირება. დენის სწრაფი ვარდნის მისაღებად ძრავის გრაგნილების H-ხიდით კვებისას, ყველა ტრანზისტორი უნდა გამორთოთ, ხოლო დიოდების მეშვეობით გრაგნილი დაკავშირებულია დენის წყაროსთან. დენის დაშლის სიჩქარე მნიშვნელოვნად შემცირდება, თუ ხიდის ერთი ტრანზისტორი ღია დარჩება და გრაგნილი მოკლედ შეერთდება ტრანზისტორსა და დიოდზე. უნიპოლარული ძრავების მართვისას დენის დაშლის სიჩქარის გასაზრდელად, სასურველია თვითინდუქციური EMF ტალღების ჩახშობა არა დიოდებით, არამედ ვარისტორებით ან დიოდებისა და ზენერის დიოდების კომბინაციით, რაც შეზღუდავს დენს უფრო მაღალ, მაგრამ უსაფრთხო დონეზე. ტრანზისტორებისთვის.

მიკროსტეპინგ რეჟიმი

Microstepping მიიღწევა სტატორის ველის მიღებით, რომელიც ბრუნავს უფრო შეუფერხებლად, ვიდრე სრული ან ნახევრად ნაბიჯის რეჟიმში. შედეგი არის ნაკლები ვიბრაცია და პრაქტიკულად ჩუმი მუშაობა ნულოვანი სიხშირემდე. გარდა ამისა, უფრო მცირე საფეხურის კუთხეს შეუძლია უზრუნველყოს უფრო ზუსტი პოზიციონირება. არსებობს მრავალი განსხვავებული მიკროსტეპინგ რეჟიმი, ნაბიჯების ზომები მერყეობს სრული ნაბიჯის 1/3-დან 1/32-მდე ან უფრო მცირეზე. სტეპერ ძრავა არის სინქრონული ელექტროძრავა. ეს ნიშნავს, რომ სტაციონარული როტორის წონასწორული პოზიცია ემთხვევა სტატორის მაგნიტური ველის მიმართულებას. როდესაც სტატორის ველი ბრუნავს, როტორიც ბრუნავს და ცდილობს ახალი წონასწორობის პოზიციის დაკავებას.

ბრინჯი. 12. ბრუნვის დამოკიდებულება როტორის ბრუნვის კუთხეზე სხვადასხვა ფაზის დენის სიდიდეების შემთხვევაში.

მაგნიტური ველის სასურველი მიმართულების მისაღებად საჭიროა არა მხოლოდ კოჭებში დენების სწორი მიმართულების არჩევა, არამედ ამ დენების სწორი თანაფარდობაც.

თუ ორი ძრავის გრაგნილი ერთდროულად იკვებება, მაგრამ ამ გრაგნილების დენები არ არის თანაბარი (ნახ. 12), მაშინ მიღებული ბრუნი იქნება

Th = (a 2 + b 2) 0.5,

და როტორის წონასწორობის წერტილი გადაინაცვლებს წერტილში

x = (S / (pi/2)) არქტანი (b / a),

სადაც a და b არის პირველი და მეორე ფაზის მიერ შექმნილი ბრუნვის მომენტი, შესაბამისად,
ეს არის შენარჩუნების მომენტი,
x არის როტორის წონასწორობის პოზიცია რადიანებში,
S - ნაბიჯის კუთხე რადიანებში.

როტორის წონასწორობის წერტილის გადაადგილება მიუთითებს იმაზე, რომ როტორი შეიძლება დაფიქსირდეს ნებისმიერ თვითნებურ მდგომარეობაში. ამისათვის თქვენ უბრალოდ უნდა სწორად დააყენოთ დენების თანაფარდობა ფაზებში. სწორედ ეს ფაქტი გამოიყენება მიკროსტეპინგ რეჟიმის განხორციელებისას.
კიდევ ერთხელ უნდა აღინიშნოს, რომ ზემოაღნიშნული ფორმულები სწორია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ბრუნვის დამოკიდებულება როტორის ბრუნვის კუთხეზე სინუსოიდურია და თუ ძრავის მაგნიტური წრედის არცერთი ნაწილი არ არის გაჯერებული.

ლიმიტში სტეპერ ძრავას შეუძლია იმუშაოს როგორც სინქრონული ძრავა უწყვეტი ბრუნვის რეჟიმში. ამისათვის მისი ფაზების დინებები უნდა იყოს სინუსოიდური, ერთმანეთთან შედარებით 90 გრადუსით გადაადგილებული.

მიკროსტეპინგის გამოყენების შედეგი არის ის, რომ როტორი ბრუნავს ბევრად უფრო გამარტივებულად დაბალ სიხშირეებზე. როტორისა და დატვირთვის ბუნებრივ რეზონანსულ სიხშირეზე 2-3-ჯერ აღემატება სიხშირეებზე, მიკროსტეპინგის რეჟიმი მცირე უპირატესობებს იძლევა ნახევრად ან სრული ნაბიჯის რეჟიმებთან შედარებით. ამის მიზეზი არის როტორის ფილტრაციის ეფექტი და დატვირთვის ინერცია. სტეპერ ძრავის სისტემა მუშაობს როგორც დაბალი გამტარი ფილტრი. მიკროსტეპინგ რეჟიმში შეგიძლიათ შეასრულოთ მხოლოდ აჩქარება და შენელება და უმეტეს შემთხვევაში შეგიძლიათ იმუშაოთ სრული ნაბიჯის რეჟიმში. გარდა ამისა, მიკროსტეპინგის რეჟიმში მაღალი სიჩქარის მისაღწევად საჭიროა მიკროსტეპების ძალიან მაღალი გამეორების სიჩქარე, რასაც კონტროლის მიკროკონტროლერი ყოველთვის ვერ უზრუნველყოფს. გარდამავალი პროცესებისა და საფეხურების დაკარგვის თავიდან ასაცილებლად, ძრავის მუშაობის რეჟიმების გადართვა (მიკროსტეპინგის რეჟიმიდან სრული ნაბიჯის რეჟიმში და ა.შ.) უნდა მოხდეს იმ მომენტებში, როდესაც როტორი იმყოფება ჩართული ერთი ფაზის შესაბამის მდგომარეობაში. მიკროსტეპინგის რეჟიმის დრაივერის ზოგიერთ მიკროსქემას აქვს სპეციალური სიგნალი, რომელიც აცნობებს როტორის ამ პოზიციას. მაგალითად, ეს არის A3955 დრაივერი Allegro-დან.

ბევრ აპლიკაციაში, სადაც საჭიროა მცირე შედარებითი მოძრაობები და მაღალი გარჩევადობა, მიკროსტეპინგს შეუძლია შეცვალოს მექანიკური გადაცემათა კოლოფი. ხშირად სისტემის სიმარტივე გადამწყვეტი ფაქტორია, თუნდაც ეს ნიშნავს დიდი ძრავის გამოყენებას. იმისდა მიუხედავად, რომ მძღოლი, რომელიც უზრუნველყოფს მიკროსტეპინგ რეჟიმს, ბევრად უფრო რთულია, ვიდრე ჩვეულებრივი მძღოლი, სისტემა მაინც შეიძლება აღმოჩნდეს უფრო მარტივი და იაფი ვიდრე სტეპერ ძრავა და გადაცემათა კოლოფი. თანამედროვე მიკროკონტროლერებს ზოგჯერ აქვთ ჩაშენებული DAC-ები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიკროსტეპინგის განსახორციელებლად სპეციალური კონტროლერების ნაცვლად. ეს შესაძლებელს ხდის აღჭურვილობის ღირებულებას სრული ნაბიჯის და მიკროსტეპის რეჟიმებისთვის თითქმის იგივე გახადოს.

ზოგჯერ მიკროსტეპინგი გამოიყენება საფეხურის ზომის სიზუსტის გასაზრდელად, ვიდრე მითითებულია ძრავის მწარმოებლის მიერ. გამოიყენება ნაბიჯების ნომინალური რაოდენობა. სიზუსტის გასაუმჯობესებლად გამოიყენება როტორის პოზიციის კორექტირება წონასწორობის წერტილებში. ამისათვის ჯერ აიღეთ მახასიათებელი კონკრეტული ძრავისთვის, შემდეგ კი, ფაზებში დენების თანაფარდობის შეცვლით, როტორის პოზიცია ინდივიდუალურად შეცვალეთ თითოეული ნაბიჯისთვის. ეს მეთოდი მოითხოვს წინასწარ კალიბრაციას და საკონტროლო მიკროკონტროლერის დამატებით რესურსებს. გარდა ამისა, საჭიროა საწყისი როტორის პოზიციის სენსორი მისი პოზიციის სინქრონიზაციისთვის კორექტირების კოეფიციენტების ცხრილთან.

პრაქტიკაში, ყოველი ნაბიჯის შესრულებისას, როტორი მაშინვე არ ჩერდება ახალ წონასწორობის მდგომარეობაში, არამედ ახორციელებს დარბილებულ რხევებს წონასწორობის პოზიციის გარშემო. ჩალაგების დრო დამოკიდებულია დატვირთვის მახასიათებლებზე და მძღოლის წრეზე. ბევრ აპლიკაციაში ასეთი რყევები არასასურველია. ამ ფენომენისგან თავის დაღწევა შეგიძლიათ მიკროსტეპინგ რეჟიმის გამოყენებით. ნახ. სურათი 13 გვიჩვენებს როტორის მოძრაობებს სრული ნაბიჯისა და მიკროსტეპის რეჟიმში მუშაობისას.

ბრინჯი. 13. როტორის მოძრაობები სრული და მიკროსტეპის რეჟიმში.

ჩანს, რომ სრული ნაბიჯის რეჟიმში არის ტალღები და რხევები, ხოლო მიკროსტეპ რეჟიმში არ არის. თუმცა, ამ რეჟიმშიც კი, როტორის პოზიციის გრაფიკი განსხვავდება სწორი ხაზისგან. ეს შეცდომა აიხსნება შეცდომით ძრავის ნაწილების გეომეტრიაში და შეიძლება შემცირდეს დაკალიბრებით და შემდგომი კომპენსირებით ფაზური დენების რეგულირებით.
პრაქტიკაში, არსებობს რამდენიმე ფაქტორი, რომელიც ზღუდავს მიკროტექნიკის დისკის სიზუსტეს. ზოგი მათგანი ეხება მძღოლს, ზოგს კი პირდაპირ ძრავასთან.

როგორც წესი, სტეპერ ძრავის მწარმოებლები მიუთითებენ პარამეტრზე, როგორიცაა ნაბიჯის სიზუსტე. მოედანზე სიზუსტე მითითებულია როტორის წონასწორობის პოზიციებზე, რომელზეც ჩართულია ორი ფაზა, რომელთა დენებისაგან თანაბარია. ეს შეესაბამება სრულ ნაბიჯ რეჟიმში, ფაზის გადახურვით. მიკროტეგირების რეჟიმისთვის, როდესაც ფაზის დენები არ არის თანაბარი, ჩვეულებრივ მონაცემები არ არის მოცემული.

იდეალური სტეპერ ძრავა, როდესაც ფაზებს კვებავს სინუსოიდური და კოსინუსური დენით, უნდა ბრუნავდეს მუდმივი სიჩქარით. რეალური ძრავა ამ რეჟიმში განიცდის სიჩქარის გარკვეულ რყევებს. ეს გამოწვეულია როტორისა და სტატორის პოლუსებს შორის ჰაერის უფსკრულის არასტაბილურობით, მაგნიტური ჰისტერეზის არსებობით, რაც იწვევს შეცდომებს მაგნიტური ველის სიდიდესა და მიმართულებაში და ა.შ. ამრიგად, წონასწორობის პოზიციებს და მომენტს აქვს გარკვეული გადახრები. ეს გადახრები დამოკიდებულია როტორისა და სტატორის კბილების ფორმის შეცდომებზე და გამოყენებული მაგნიტური ბირთვის მასალაზე.

ზოგიერთი ძრავის დიზაინი ოპტიმიზირებულია სრული ნაბიჯის საუკეთესო სიზუსტისთვის და მაქსიმალური შეკავების ბრუნვისთვის. როტორისა და სტატორის კბილების სპეციალური ფორმა შექმნილია ისე, რომ წონასწორობის მდგომარეობაში სრული საფეხურის მუშაობისთვის, მაგნიტური ნაკადი მნიშვნელოვნად იზრდება. ეს იწვევს მიკროსტეპინგ რეჟიმში სიზუსტის გაუარესებას. საუკეთესო შედეგების მიღება შესაძლებელია ძრავებისგან, რომლებსაც აქვთ დაბალი ენერგიით მობრუნების მომენტი.

გადახრები შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად: გადახრები მაგნიტური ველის სიდიდეში, რაც იწვევს დაკავების ბრუნვის გადახრებს მიკროსტეპინგ რეჟიმში და გადახრები მაგნიტური ველის მიმართულებით, რაც იწვევს გადახრებს წონასწორობის პოზიციაში. დაკავების ბრუნვის გადახრები მიკროსტეპინგ რეჟიმში, როგორც წესი, არის მაქსიმალური ბრუნვის 10-30%. უნდა ითქვას, რომ სრული ნაბიჯის რეჟიმშიც კი, დაკავების ბრუნი შეიძლება იცვლებოდეს 10 - 20% -ით როტორისა და სტატორის გეომეტრიის დამახინჯების გამო.

თუ გაზომავთ როტორის წონასწორობის პოზიციებს, როდესაც ძრავა ბრუნავს საათის ისრის მიმართულებით და საათის ისრის საწინააღმდეგოდ, მიიღებთ ოდნავ განსხვავებულ შედეგებს. ეს ჰისტერეზი, უპირველეს ყოვლისა, გამოწვეულია ბირთვის მასალის მაგნიტური ჰისტერეზით, თუმცა ხახუნიც ხელს უწყობს. მაგნიტური ჰისტერეზი იწვევს იმ ფაქტს, რომ მაგნიტური ნაკადი დამოკიდებულია არა მხოლოდ გრაგნილის დენზე, არამედ მის წინა მნიშვნელობაზე. ჰისტერეზის მიერ შექმნილი ცდომილება შეიძლება რამდენიმე მიკროსაფეხურის ტოლი იყოს. ამიტომ, მაღალი სიზუსტის აპლიკაციებში, ერთი მიმართულებით მოძრაობისას საჭიროა სასურველ პოზიციას გასცდეთ და შემდეგ უკან დაბრუნდეთ, რათა სასურველ პოზიციას ყოველთვის ერთი მიმართულებით მიუახლოვდეთ.

სავსებით ბუნებრივია, რომ გარჩევადობის ნებისმიერ სასურველ ზრდას გარკვეული ფიზიკური შეზღუდვები ექმნება. არ იფიქროთ, რომ პოზიციონირების სიზუსტე 7.2 გრადუსია. მიკროსტეპინგ რეჟიმში ძრავა არ ჩამოუვარდება 1.8 გრადუსის სიზუსტეს. ძრავა.

დაბრკოლებები შემდეგი ფიზიკური შეზღუდვებია:

• ბრუნვის მატება 7,2 გრადუსიანი ძრავის ბრუნვის კუთხით ოთხჯერ უფრო ბრტყელია, ვიდრე ნამდვილი 1,8 გრადუსიანი ძრავის. დატვირთვის ხახუნის მომენტის ან ინერციის მომენტის გამო, პოზიციონირების სიზუსტე უარესი იქნება
• როგორც ქვემოთ იქნება ნაჩვენები, თუ სისტემაში არის ხახუნი, მაშინ მკვდარი ზონების გამოჩენის გამო, პოზიციონირების სიზუსტე შეზღუდული იქნება
• კომერციული ძრავების უმეტესობა არ არის დაპროექტებული სიზუსტით და ბრუნვისა და როტორის კუთხეს შორის კავშირი არ არის ზუსტად სინუსოიდური. შედეგად, კავშირი სინუსოიდური მიწოდების დენის ფაზასა და ლილვის ბრუნვის კუთხეს შორის იქნება არაწრფივი. შედეგად, ძრავის როტორი ზუსტად გაივლის თითოეული საფეხურის და ნახევარსაფეხურის პოზიციებს და ამ პოზიციებს შორის შეინიშნება საკმაოდ მნიშვნელოვანი გადახრები.

ეს პრობლემები ყველაზე გამოხატულია ბოძების დიდი რაოდენობის მქონე ძრავებისთვის. თუმცა, არის ძრავები, რომლებიც ოპტიმიზებულია მიკროსტეპინგ რეჟიმში მუშაობისთვის განვითარების ეტაპზეც კი. ასეთი ძრავების როტორი და სტატორის ბოძები ნაკლებად გამოხატულია კბილების დახრილი ფორმის გამო.

პოზიციონირების შეცდომების კიდევ ერთი წყაროა DAC-ის კვანტიზაციის შეცდომა, რომლის დახმარებითაც წარმოიქმნება ფაზური დენები. ფაქტია, რომ დენი უნდა ჩამოყალიბდეს სინუსოიდური კანონის მიხედვით, ამიტომ, შეცდომის შესამცირებლად, ხაზოვან DAC-ს უნდა ჰქონდეს გაზრდილი ბიტის მოცულობა. არსებობს სპეციალიზებული დრაივერები ჩაშენებული არაწრფივი DAC-ით, რაც საშუალებას გაძლევთ დაუყოვნებლივ მიიღოთ ცოდვის ფუნქციის გამოთვლები. მაგალითად არის A3955 დრაივერი Allegro-დან, რომელსაც აქვს ჩაშენებული 3-ბიტიანი DAC, რომელიც უზრუნველყოფს შემდეგი ფაზის დენის მნიშვნელობებს: 100%, 92.4%, 83.1%, 70.7%, 55.5%, 38.2%, 19.5%, 0%. . ეს საშუალებას გაძლევთ იმუშაოთ მიკროსტეპინგ რეჟიმში ნაბიჯის ზომით 1/8, ხოლო ფაზის დენის დაყენების შეცდომა არ აღემატება 2%-ს. გარდა ამისა, ამ დრაივერს აქვს უნარი აკონტროლოს ძრავის გრაგნილების დენის დაშლის სიჩქარე ექსპლუატაციის დროს, რაც საშუალებას იძლევა დრაივერის „დახვეწილი რეგულირება“ კონკრეტული ძრავისთვის, რათა მიიღოს ყველაზე მცირე პოზიციონირების შეცდომა.

მაშინაც კი, თუ DAC-მა ზუსტად გამოიმუშავა სინუსოიდური საცნობარო ძაბვა, საჭიროა მისი გაძლიერება და გადაქცევა სინუსოიდური გრაგნილის დენად. ბევრ დრაივერს აქვს მნიშვნელოვანი არაწრფივობა ნულოვანი დენის მახლობლად, რაც იწვევს ფორმის მნიშვნელოვან დამახინჯებას და, შედეგად, მნიშვნელოვან პოზიციონირების შეცდომებს. თუ გამოიყენება მაღალი ხარისხის დრაივერები, როგორიცაა Ericsson-ის PBM3960 და PBL3771, დრაივერთან დაკავშირებული შეცდომა საგრძნობლად მცირეა ძრავის შეცდომასთან შედარებით.

ზოგჯერ სტეპერ ძრავის კონტროლერები საშუალებას გაძლევთ დაარეგულიროთ გამომავალი სიგნალის ფორმა მისი მესამე ჰარმონიის სინუსისგან დამატებით ან გამოკლებით. თუმცა, ასეთი კორექტირება ინდივიდუალურად უნდა განხორციელდეს კონკრეტული ძრავისთვის, რომლის მახასიათებლები ჯერ უნდა გაიზომოს.

ამ შეზღუდვების გამო, მიკროსტეპინგი ძირითადად გამოიყენება გლუვი ბრუნვის უზრუნველსაყოფად (განსაკუთრებით ძალიან დაბალი სიჩქარით), ხმაურის და რეზონანსული ფენომენების აღმოსაფხვრელად. მიკროსტეპინგის რეჟიმს ასევე შეუძლია შეამციროს მექანიკური სისტემის დაბინძურების დრო, რადგან, სრული ნაბიჯის რეჟიმისგან განსხვავებით, არ არის ტალღები ან რხევები. თუმცა, უმეტეს შემთხვევაში, ზუსტი მიკროსტეპინგ პოზიციონირება არ არის გარანტირებული ჩვეულებრივი ძრავებისთვის.

სინუსოიდური ფაზის დენის მიწოდება შესაძლებელია სპეციალური დრაივერების გამოყენებით. ზოგიერთი მათგანი, მაგალითად A3955, A3957 Allegro-დან, უკვე შეიცავს DAC-ს და მიკროკონტროლერისგან მხოლოდ ციფრულ კოდებს მოითხოვს. სხვები, როგორიცაა L6506, L298 SGS-Thomson-ისგან, საჭიროებენ გარე სინუსოიდულ საცნობარო ძაბვებს, რომლებიც უნდა იყოს გენერირებული მიკროკონტროლერის მიერ DAC-ების გამოყენებით. უნდა ითქვას, რომ ძალიან ბევრი სინუსური დისკრეცია არ იწვევს პოზიციონირების სიზუსტის გაზრდას, რადგან ძრავის ბოძების არაიდეალურ გეომეტრიასთან დაკავშირებული შეცდომა დომინირებს. უფრო მეტიც, ამ შემთხვევაში წაკითხვები უნდა მოჰყვეს მაღალი სიხშირით, რაც პრობლემას წარმოადგენს მათი პროგრამულად გენერირებისას. მაღალი სიჩქარით მუშაობისას, DAC-ების გარჩევადობა შეიძლება შემცირდეს. უფრო მეტიც, ძალიან მაღალი სიჩქარით, ზოგადად რეკომენდირებულია მუშაობა ნორმალურ სრული ნაბიჯის რეჟიმში, რადგან ჰარმონიული სიგნალის კონტროლი კარგავს თავის უპირატესობებს. ეს ხდება იმ მიზეზით, რომ ძრავის გრაგნილები ინდუქციურია; ამიტომ, ნებისმიერი კონკრეტული დრაივერის წრე სპეციფიკური მიწოდების ძაბვით უზრუნველყოფს დენის აწევის ძალიან სპეციფიკურ მაქსიმალურ სიჩქარეს. ამიტომ, სიხშირის მატებასთან ერთად, მიმდინარე ფორმა იწყებს გადახრას სინუსოიდურიდან და ძალიან მაღალ სიხშირეებზე ხდება სამკუთხა.

ბრუნვის დამოკიდებულება სიჩქარეზე, დატვირთვის გავლენა

სტეპერ ძრავის მიერ წარმოებული ბრუნვის სიჩქარე დამოკიდებულია რამდენიმე ფაქტორზე:

• სიჩქარე
• დენი გრაგნილებში
• მძღოლის სქემები

ნახ. სურათი 14a გვიჩვენებს ბრუნვის დამოკიდებულებას როტორის ბრუნვის კუთხეზე.

ბრინჯი. 14. ხახუნის შედეგად მკვდარი ზონების გაჩენა.

იდეალური სტეპერ ძრავისთვის, ეს დამოკიდებულება სინუსოიდურია. წერტილები S არის როტორის წონასწორობის პოზიციები დატვირთული ძრავისთვის და შეესაბამება რამდენიმე თანმიმდევრულ საფეხურს. თუ ძრავის ლილვზე დამაგრების ბრუნზე ნაკლები გარე ბრუნი გამოიყენება, როტორის კუთხოვანი პოზიცია შეიცვლება გარკვეული კუთხით Ф.

Ф = (N/(2*pi))*sin(Ta/Th),

სადაც Ф არის კუთხოვანი გადაადგილება,
N არის ძრავის ნაბიჯების რაოდენობა რევოლუციაზე,
Ta არის გარე გამოყენების მომენტი,
თ - ჩატარების მომენტი.

კუთხური გადაადგილება Ф არის დატვირთული ძრავის პოზიციონირების შეცდომა. თუ მომენტი, რომელიც აღემატება დამჭერ ბრუნვას, გამოიყენება ძრავის ლილვზე, მაშინ ამ ბრუნვის გავლენის ქვეშ ლილვი ბრუნავს. ამ რეჟიმში, როტორის პოზიცია უკონტროლოა.
პრაქტიკაში, ძრავზე ყოველთვის გამოიყენება გარე ბრუნვის მომენტი, თუნდაც მხოლოდ იმიტომ, რომ ძრავმა უნდა გადალახოს ხახუნი. ხახუნის ძალები შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად: სტატიკური ხახუნის ან სტატიკური ხახუნის, რომელიც მოითხოვს მუდმივი ბრუნვის დასაძლევად და დინამიური ხახუნის ან ბლანტი ხახუნის, რომელიც დამოკიდებულია სიჩქარეზე. განვიხილოთ სტატიკური ხახუნი. დავუშვათ, რომ მის დასაძლევად საჭიროა ნახევარი პიკის ბრუნი. ნახ. 14a წყვეტილი ხაზები აჩვენებს ხახუნის მომენტს. ამრიგად, როტორის ბრუნვისთვის, რჩება მხოლოდ ბრუნი, რომელიც დევს გრაფიკზე წყვეტილი ხაზების გარეთ. აქედან გამომდინარეობს ორი დასკვნა: ხახუნი ამცირებს ბრუნვას ძრავის ლილვზე და მკვდარი ზონები ჩნდება თითოეული როტორის წონასწორობის პოზიციის გარშემო (ნახ. 14b):

d = 2 (S / (pi/2)) რკალი (T f /T h) = (S / (pi/4)) რკალი (T f / Th),

სადაც d არის მკვდარი ზონის სიგანე რადიანებში,
S - საფეხურის კუთხე რადიანებში,
Tf - ხახუნის მომენტი,
თ - ჩატარების მომენტი.

მკვდარი ზონები ზღუდავს პოზიციონირების სიზუსტეს. მაგალითად, სტატიკური ხახუნის არსებობა ძრავის პიკური ბრუნვის ნახევარზე 90 გრადუსით. გამოიწვევს 60 გრადუსიან მკვდარ ზონებს. ეს ნიშნავს, რომ ძრავის საფეხური შეიძლება მერყეობდეს 30-დან 150 გრადუსამდე, იმისდა მიხედვით, თუ რომელ წერტილში ჩერდება როტორი შემდეგი ნაბიჯის შემდეგ.

მკვდარი ზონების არსებობა ძალიან მნიშვნელოვანია მიკროტეპერაციისთვის. თუ, მაგალითად, არსებობს მკვდარი ზონები D, მაშინ D- ზე ნაკლები მიკროსტეპი საერთოდ არ გადაიტანს როტორს. ამრიგად, მიკროტექნიკის გამოყენებით სისტემებისთვის, ძალიან მნიშვნელოვანია სტატიკური ხახუნის შემცირება.

როდესაც ძრავა მუშაობს დატვირთვის ქვეშ, ყოველთვის არის გარკვეული ცვლა როტორის კუთხურ პოზიციასა და სტატორის მაგნიტური ველის ორიენტაციას შორის. განსაკუთრებით არასასურველი სიტუაციაა, როდესაც ძრავა იწყებს მუხრუჭს და დატვირთვის ბრუნვის შეცვლა ხდება. უნდა აღინიშნოს, რომ ჩამორჩენა ან წინსვლა ეხება მხოლოდ პოზიციას და არა სიჩქარეს. ნებისმიერ შემთხვევაში, თუ ძრავის სინქრონიზმი არ არის დაკარგული, ეს შეფერხება ან წინსვლა არ შეიძლება აღემატებოდეს ორ სრულ ნაბიჯს. ეს ძალიან სასიამოვნო ფაქტია.

ყოველ ჯერზე, როცა სტეპერ ძრავა გადადგამს ნაბიჯს, როტორი ბრუნავს S რადიანებს. ამ შემთხვევაში, მინიმალური ბრუნვის დროს ხდება, როდესაც როტორი მდებარეობს ზუსტად მიმდებარე წონასწორობის პოზიციებს შორის (ნახ. 15).

ბრინჯი. 15. სტეპერ ძრავის დამჭერი ბრუნი და მოქმედი ბრუნი.

ამ ბრუნვას ეწოდება საოპერაციო ბრუნი, ეს ნიშნავს მაქსიმალურ ბრუნვას, რომელსაც ძრავა შეუძლია გადალახოს დაბალი სიჩქარით ბრუნვისას. ბრუნვის სინუსოიდური დამოკიდებულებით როტორის ბრუნვის კუთხეზე, ეს ბრუნი Tr = Th/(2 0.5). თუ ძრავა დგამს ნაბიჯს ორი ენერგიული გრაგნილით, მაშინ საოპერაციო ბრუნი ტოლია ერთი ენერგიული გრაგნილი დამაგრების ბრუნვის.

სტეპერ ძრავის ძრავის პარამეტრები დიდად არის დამოკიდებული დატვირთვის მახასიათებლებზე. ხახუნის გარდა, რეალურ დატვირთვას აქვს ინერცია. ინერცია ხელს უშლის სიჩქარის ცვლილებას. ინერციული დატვირთვა მოითხოვს ძრავას დიდი ბრუნვის გამომუშავებას აჩქარებისა და შენელების დროს, რაც ზღუდავს მაქსიმალურ აჩქარებას. მეორეს მხრივ, დატვირთვის ინერციის გაზრდა ზრდის სიჩქარის სტაბილურობას.

სტეპერ ძრავის ისეთი პარამეტრი, როგორიცაა ბრუნვის დამოკიდებულება სიჩქარეზე, ყველაზე მნიშვნელოვანია ძრავის ტიპის არჩევისას, ფაზის კონტროლის მეთოდის არჩევისას და მძღოლის წრედის არჩევისას. მაღალსიჩქარიანი სტეპერ ძრავის დრაივერების დაპროექტებისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული, რომ ძრავის გრაგნილები წარმოადგენს ინდუქციურობას. ეს ინდუქცია განსაზღვრავს დენის აწევისა და დაცემის დროებს. ამიტომ, თუ გრაგნილზე მართკუთხა ძაბვა გამოიყენება, მიმდინარე ფორმა არ იქნება მართკუთხა. დაბალ სიჩქარეზე (ნახ. 16ა) დენის აწევისა და დაცემის დრო დიდად ვერ იმოქმედებს ბრუნვაზე, მაგრამ მაღალი სიჩქარის დროს ბრუნი იკლებს. ეს გამოწვეულია იმით, რომ მაღალი სიჩქარით ძრავის გრაგნილების დენს არ აქვს დრო, რომ მიაღწიოს ნომინალურ მნიშვნელობას (ნახ. 16ბ).

ბრინჯი. 16. ძრავის გრაგნილების დენის ფორმა სხვადასხვა ოპერაციულ სიჩქარეზე.

იმისთვის, რომ ბრუნი შეძლებისდაგვარად ნაკლები ჩამოვარდეს, საჭიროა უზრუნველყოფილი იყოს ძრავის გრაგნილების დენის აწევის მაღალი მაჩვენებელი, რაც მიიღწევა მათი კვებისათვის სპეციალური სქემების გამოყენებით.

ბრუნვის ქცევა ფაზის გადართვის სიხშირის გაზრდით დაახლოებით ასეთია: გარკვეული ათვლის სიხშირიდან დაწყებული, ბრუნი მონოტონურად მცირდება. როგორც წესი, ბრუნვის სიჩქარის მიმართ ორი მრუდი მოცემულია სტეპერ ძრავისთვის (ნახ. 17).

ბრინჯი. 17. ბრუნვის დამოკიდებულება სიჩქარეზე.

შიდა მრუდი (დაწყების მრუდი, ან ჩასასვლელი მრუდი) გვიჩვენებს, თუ რა მაქსიმალური ხახუნის ბრუნვის სიჩქარე შეუძლია სტეპერ ძრავას მოცემული სიჩქარისთვის. ეს მრუდი კვეთს სიჩქარის ღერძს იმ წერტილში, რომელსაც ეწოდება მაქსიმალური საწყისი სიხშირე ან პიკაპის სიხშირე. ის განსაზღვრავს მაქსიმალურ სიჩქარეს, რომლითაც დატვირთული ძრავა შეიძლება დაიწყოს მოძრაობა. პრაქტიკაში, ეს ღირებულება მდგომარეობს 200 - 500 სრული ნაბიჯით წამში. დატვირთვის ინერცია დიდ გავლენას ახდენს შიდა მრუდის გარეგნობაზე. უფრო დიდი ინერცია შეესაბამება მრუდის ქვეშ მყოფი მცირე ფართს. ამ უბანს სასტარტო ზონას უწოდებენ. გარე მრუდი (აჩქარების მრუდი, ან ამოღების მრუდი) გვიჩვენებს, თუ რა მაქსიმალურ ხახუნის ბრუნვას შეუძლია მოცემული სიჩქარისთვის სტეპერ ძრავა შეინარჩუნოს ბრუნვა საფეხურების გამოტოვების გარეშე. ეს მრუდი კვეთს სიჩქარის ღერძს წერტილში, რომელსაც ეწოდება აჩქარების მაქსიმალური სიხშირე. ეს გვიჩვენებს მაქსიმალურ სიჩქარეს მოცემული ძრავის გარეშე დატვირთვის გარეშე. მაქსიმალური სიჩქარის გაზომვისას უნდა გავითვალისწინოთ, რომ რეზონანსის ფენომენის გამო, ბრუნი ასევე ნულოვანია რეზონანსულ სიხშირეზე. ფართობს, რომელიც დევს მოსახვევებს შორის, ეწოდება აჩქარების არე.

უნდა აღინიშნოს, რომ მძღოლის წრე დიდ გავლენას ახდენს ბრუნვის სიჩქარის მრუდის მიმდინარეობაზე, მაგრამ ეს საკითხი ქვემოთ იქნება განხილული.

დაარბიეთ!

აჩქარების ზონიდან მაღალი სიჩქარით მუშაობისთვის (სურ. 17) საჭიროა დაწყების ადგილიდან დაბალი სიჩქარით დაწყება და შემდეგ აჩქარება. გაჩერებისას უნდა იმოქმედოთ საპირისპირო თანმიმდევრობით: ჯერ შეასრულეთ დამუხრუჭება და მხოლოდ სასტარტო ზონაში შესვლის შემდეგ შეგიძლიათ შეწყვიტოთ საკონტროლო იმპულსების მიწოდება. წინააღმდეგ შემთხვევაში, მოხდება სინქრონიზმის დაკარგვა და როტორის პოზიცია დაიკარგება. აჩქარებისა და შენელების გამოყენება შესაძლებელს ხდის მნიშვნელოვნად მაღალი სიჩქარის მიღწევას - სამრეწველო აპლიკაციებში გამოიყენება 10000-მდე სრული ნაბიჯი წამში. უნდა აღინიშნოს, რომ სტეპერ ძრავის უწყვეტი მუშაობა მაღალი სიჩქარით ყოველთვის არ არის მისაღები როტორის გაცხელების გამო. თუმცა, მაღალი სიჩქარე შეიძლება გამოყენებულ იქნას მოკლედ პოზიციონირების მიზნებისთვის.

აჩქარებისას ძრავა გადის სიჩქარის რიგს და ერთ-ერთ სიჩქარეზე შეიძლება შეგხვდეთ რეზონანსის უსიამოვნო ფენომენს. ნორმალური აჩქარებისთვის სასურველია იყოს დატვირთვა, რომლის ინერციის მომენტი მაინც ტოლია როტორის ინერციის მომენტს. დატვირთულ ძრავზე რეზონანსული ფენომენი ყველაზე გამოხატულია. ამ ფენომენთან ბრძოლის მეთოდები დეტალურად იქნება აღწერილი ქვემოთ.
აჩქარების ან დამუხრუჭებისას მნიშვნელოვანია სიჩქარის ცვლილებისა და მაქსიმალური აჩქარების კანონის სწორად შერჩევა. რაც უფრო მაღალია დატვირთვის ინერცია, მით უფრო დაბალი უნდა იყოს აჩქარება. აჩქარების სწორი რეჟიმის არჩევის კრიტერიუმია აჩქარება მინიმალურ დროში კონკრეტული დატვირთვისთვის საჭირო სიჩქარემდე. პრაქტიკაში ყველაზე ხშირად გამოიყენება აჩქარება და შენელება მუდმივი აჩქარებით.

კანონის იმპლემენტაცია, რომლის მიხედვითაც ძრავა აჩქარდება ან შენელდება, ჩვეულებრივ ხორციელდება პროგრამული უზრუნველყოფით კონტროლირებადი მიკროკონტროლერით, რადგან ეს არის მიკროკონტროლერი, რომელიც ჩვეულებრივ არის სტეპერ ძრავის დრაივერის საათის სიხშირის წყარო. მიუხედავად იმისა, რომ ადრე ძაბვის კონტროლირებადი გენერატორები ან პროგრამირებადი სიხშირის გამყოფები გამოიყენებოდა ამ მიზნებისათვის. საათის სიხშირის გენერირებისთვის მოსახერხებელია ტექნიკის ტაიმერის გამოყენება, რომელიც შედის თითქმის ნებისმიერ მიკროკონტროლერში. როდესაც ძრავა ბრუნავს მუდმივი სიჩქარით, საკმარისია ჩატვირთოთ ტაიმერი მუდმივი მნიშვნელობით ნაბიჯის განმეორების პერიოდისთვის (საფეხურის ხანგრძლივობა). თუ ძრავა აჩქარებს ან ნელდება, ეს პერიოდი იცვლება ყოველი ახალი ნაბიჯით. მუდმივი აჩქარებით აჩქარების ან დამუხრუჭებისას, ნაბიჯების გამეორების სიხშირე უნდა შეიცვალოს წრფივად; შესაბამისად, პერიოდის მნიშვნელობა, რომელიც უნდა ჩაიტვირთოს ტაიმერში, უნდა შეიცვალოს ჰიპერბოლური კანონის მიხედვით.

ყველაზე ზოგადი შემთხვევისთვის საჭიროა იცოდეთ ნაბიჯის ხანგრძლივობის დამოკიდებულება მიმდინარე სიჩქარეზე. ნაბიჯების რაოდენობა, რომელსაც ძრავა დგამს აჩქარების დროს t დროში არის:

N = 1/2 at 2 +Vt, სადაც N არის ნაბიჯების რაოდენობა, t არის დრო, V არის სიჩქარე გამოხატული ნაბიჯებით დროის ერთეულზე, A არის აჩქარება გამოხატული ნაბიჯებით გაყოფილი დროის კვადრატზე.

ერთი ნაბიჯისთვის n = 1, შემდეგ ნაბიჯის ხანგრძლივობა t 1 = t = (-v +(v 2 +2a) 0.5)/ა

ნაბიჯის შედეგად, სიჩქარე ტოლია Vnew = (V 2 +2A) 0.5

ზემოხსენებული ფორმულების გამოყენებით გამოთვლები საკმაოდ შრომატევადი ინტენსიურია და მოითხოვს CPU მნიშვნელოვან დროს. ამავე დროს, ისინი საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ აჩქარების მნიშვნელობა ნებისმიერ მომენტში. გამოთვლები შეიძლება მნიშვნელოვნად გამარტივდეს, თუ ჩვენ გვჭირდება მუდმივი აჩქარება აჩქარებისა და შენელების დროს. ამ შემთხვევაში, ჩვენ შეგვიძლია ჩამოვწეროთ ნაბიჯის ხანგრძლივობის დამოკიდებულება აჩქარების დროზე:
V = V 0 +At, სადაც V არის მიმდინარე სიჩქარე, V 0 არის საწყისი სიჩქარე (მინიმალური სიჩქარე, რომლითაც იწყება აჩქარება), A არის აჩქარება;
1/T = 1/T 0 +At, სადაც T არის ნაბიჯის ხანგრძლივობა, T 0 არის საწყისი ნაბიჯის ხანგრძლივობა, t არის მიმდინარე დრო;

სად არის T = T 0 /(1+T 0 At)

ამ ფორმულის გამოყენებით გამოთვლები გაცილებით მარტივია, მაგრამ აჩქარების მნიშვნელობის შესაცვლელად, თქვენ უნდა გააჩეროთ ძრავა.

რეზონანსი

სტეპერ ძრავებს აქვთ არასასურველი ეფექტი, რომელსაც ეწოდება რეზონანსი. ეფექტი ვლინდება, როგორც ბრუნვის უეცარი ვარდნა ზოგიერთ სიჩქარეზე. ამან შეიძლება გამოიწვიოს გამოტოვებული ნაბიჯები და სინქრონულობის დაკარგვა. ეფექტი ვლინდება, თუ ნაბიჯის სიხშირე ემთხვევა ძრავის როტორის ბუნებრივ რეზონანსულ სიხშირეს.

როდესაც ძრავა გადადგამს ნაბიჯს, როტორი მაშინვე არ გადადის ახალ პოზიციაზე, მაგრამ ასრულებს დარბილებულ რხევებს. ფაქტია, რომ როტორი - მაგნიტური ველი - სტატორის სისტემა შეიძლება ჩაითვალოს ზამბარის ქანქარად, რომლის რხევების სიხშირე დამოკიდებულია როტორის ინერციის მომენტზე (პლუს დატვირთვაზე) და მაგნიტური ველის სიდიდეზე. მაგნიტური ველის რთული კონფიგურაციის გამო, როტორის რეზონანსული სიხშირე დამოკიდებულია რხევების ამპლიტუდაზე. ამპლიტუდის კლებასთან ერთად სიხშირე იზრდება, უახლოვდება დაბალი ამპლიტუდის სიხშირეს, რაც უფრო ადვილად გამოითვლება რაოდენობრივად. ეს სიხშირე დამოკიდებულია დახრის კუთხეზე და შეკავების მომენტის თანაფარდობაზე როტორის ინერციის მომენტთან. უფრო დიდი შეკავების ბრუნვა და ინერციის მცირე მომენტი იწვევს რეზონანსული სიხშირის ზრდას.
რეზონანსული სიხშირე გამოითვლება ფორმულის გამოყენებით:

F 0 = (N*T H /(J R +J L)) 0.5 /4*pi,

სადაც F 0 არის რეზონანსული სიხშირე,
N არის სრული ნაბიჯების რაოდენობა რევოლუციაზე,
T H - ბრუნვის შეკავება გამოყენებული მართვის მეთოდისთვის და ფაზის დენისთვის,
J R - როტორის ინერციის მომენტი,
J L - დატვირთვის ინერციის მომენტი.

უნდა აღინიშნოს, რომ რეზონანსული სიხშირე განისაზღვრება თავად ძრავის როტორის ინერციის მომენტით, პლუს ძრავის ლილვთან დაკავშირებული დატვირთვის ინერციის მომენტით. ამრიგად, დატვირთული ძრავის როტორის რეზონანსულ სიხშირეს, რომელიც ზოგჯერ მოცემულია პარამეტრებს შორის, მცირე პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს, რადგან ძრავასთან დაკავშირებული ნებისმიერი დატვირთვა შეცვლის ამ სიხშირეს.
პრაქტიკაში, რეზონანსული ეფექტი იწვევს სირთულეებს რეზონანსულთან ახლოს სიხშირეებზე მუშაობისას. რეზონანსის სიხშირეზე ბრუნი ნულის ტოლია და სპეციალური ზომების მიღების გარეშე სტეპერ ძრავი აჩქარების დროს ვერ გაივლის რეზონანსულ სიხშირეს. ნებისმიერ შემთხვევაში, რეზონანსის ფენომენმა შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუარესოს დისკის სიზუსტის მახასიათებლები.

დაბალი ამორტიზაციის სისტემები ემუქრება ნაბიჯების დაკარგვის ან ხმაურის გაზრდის რისკს, როდესაც ძრავა მუშაობს მის რეზონანსულ სიხშირესთან ახლოს. ზოგიერთ შემთხვევაში, პრობლემები შეიძლება წარმოიშვას ფუნდამენტური რეზონანსული სიხშირის ჰარმონიაშიც.

როდესაც გამოიყენება არა-მიკროსტეგირების რეჟიმი, რხევების ძირითადი მიზეზი არის როტორის წყვეტილი როტაცია. ნაბიჯის გადადგმისას, გარკვეული ენერგია rotor- ს უბიძგებს. ეს ბიძგი აღფრთოვანებს ვიბრაციებს. როტორზე მიწოდებული ენერგია ნახევრად ნაბიჯ რეჟიმში არის სრული ნაბიჯის ენერგიის დაახლოებით 30%. ამრიგად, ნახევრად ნაბიჯ რეჟიმში, რხევების ამპლიტუდა მნიშვნელოვნად მცირეა. მიკროტეგირების რეჟიმში, მთავარი ნაბიჯის 1/32 ნაბიჯით, სრული ნაბიჯის ენერგიის მხოლოდ 0,1% აღინიშნება თითოეული მიკროტეპიისთვის. ამრიგად, მიკროსტეგირების რეჟიმში, რეზონანსის ფენომენი პრაქტიკულად შეუმჩნეველია.

რეზონანსის წინააღმდეგ საბრძოლველად არსებობს ელექტრული მეთოდები. რხეული როტორი იწვევს EMF- ის გამოჩენას სტატორის გრაგნებში. თუ თქვენ მოკლე ჩარიცხეთ გრაგნილი, რომლებიც ამ ეტაპზე არ გამოიყენება, ეს შეაფერხებს რეზონანსს.

დაბოლოს, არსებობს მეთოდები, რომლებიც საბრძოლველად ებრძვის რეზონანსს მძღოლის ოპერაციული ალგორითმის დონეზე. მაგალითად, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ის ფაქტი, რომ ორ ფაზაზე მუშაობისას, რეზონანსული სიხშირე დაახლოებით 20%-ით მეტია, ვიდრე ერთი ფაზის ჩართვისას. თუ რეზონანსული სიხშირე ზუსტად არის ცნობილი, მაშინ მისი მიღება შესაძლებელია ოპერაციული რეჟიმის შეცვლით.

თუ ეს შესაძლებელია, სიხშირეები ზემოთ მოყვანილი სიხშირე უნდა იქნას გამოყენებული დაწყების და შეჩერებისას. როტორული დატვირთვის სისტემის ინერციის მომენტის გაზრდა ამცირებს რეზონანსულ სიხშირეს.

ამასთან, რეზონანსთან ბრძოლის ყველაზე ეფექტური ღონისძიება არის მიკროსტეგირების რეჟიმის გამოყენება.

რა უნდა ვაჭამო მას?

ჩვეულებრივი DC ძრავის გასაძლიერებლად საჭიროა მხოლოდ მუდმივი ძაბვის წყარო, ხოლო გრაგნილების აუცილებელი გადართვა ხორციელდება კომუტატორის მიერ. სტეპერ ძრავით ყველაფერი უფრო რთულია. ყველა კომუტაცია უნდა შესრულდეს გარე კონტროლერის მიერ. ამჟამად, შემთხვევების დაახლოებით 95% იყენებს მიკროკონტროლერებს სტეპერ ძრავების გასაკონტროლებლად. უმარტივეს შემთხვევაში, სტეპერ ძრავის კონტროლი სრული ნაბიჯის რეჟიმში მოითხოვს მხოლოდ ორ სიგნალს, 90 გრადუსით ფაზას. ბრუნვის მიმართულება დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელი ეტაპია წამყვანი. სიჩქარე განისაზღვრება პულსის გამეორების სიხშირით. ნახევრად ნაბიჯის რეჟიმში, ყველაფერი გარკვეულწილად უფრო რთულია და საჭიროა მინიმუმ 4 სიგნალი. ყველა სტეპერ ძრავის კონტროლის სიგნალი შეიძლება შეიქმნას პროგრამულ უზრუნველყოფაში, მაგრამ ეს გამოიწვევს მიკროკონტროლერზე დიდ დატვირთვას. ამიტომ, უფრო ხშირად გამოიყენება სტეპერ ძრავის დრაივერის სპეციალური ჩიპები, რომლებიც ამცირებს პროცესორისგან საჭირო დინამიური სიგნალების რაოდენობას. როგორც წესი, ამ ჩიპებს სჭირდებათ საათის სიხშირე, რომელიც არის სიხშირე, რომლითაც მეორდება ნაბიჯები, და სტატიკური სიგნალი, რომელიც განსაზღვრავს მიმართულებას. ზოგჯერ ჯერ კიდევ არის სიგნალი ნახევრად ნაბიჯის რეჟიმის ჩართვის შესახებ. დრაივერის IC-ები, რომლებიც მუშაობენ მიკროსტეპინგ რეჟიმში, საჭიროებენ მეტ სიგნალს. ხშირი შემთხვევაა, როდესაც ფაზის კონტროლის სიგნალების აუცილებელი თანმიმდევრობა წარმოიქმნება ერთი მიკროსქემის გამოყენებით, ხოლო საჭირო ფაზის დენები უზრუნველყოფილია სხვა მიკროსქემით. მიუხედავად იმისა, რომ ბოლო დროს უფრო და უფრო მეტი დრაივერი გამოჩნდა, რომლებიც ახორციელებენ ყველა ფუნქციას ერთ ჩიპში.

დრაივერისგან მოთხოვნილი სიმძლავრე დამოკიდებულია ძრავის ზომაზე და არის ვატის ფრაქცია მცირე ძრავებისთვის და 10-20 ვატამდე დიდი ძრავებისთვის. ენერგიის გაფრქვევის მაქსიმალური დონე შეზღუდულია ძრავის გათბობით. მაქსიმალური სამუშაო ტემპერატურა ჩვეულებრივ მითითებულია მწარმოებლის მიერ, მაგრამ დაახლოებით შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ნორმალური საქმის ტემპერატურა 90 გრადუსია. ამიტომ, სტეპერ ძრავებით მოწყობილობების დაპროექტებისას, რომლებიც მუდმივად მუშაობენ მაქსიმალურ დენზე, აუცილებელია ზომების მიღება, რათა არ მოხდეს ტექნიკური პერსონალის შეხება ძრავის კორპუსზე. ზოგიერთ შემთხვევაში შესაძლებელია გაგრილების რადიატორის გამოყენება. ზოგჯერ ეს საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ უფრო მცირე ძრავა და მიაღწიოთ უკეთესი სიმძლავრის/ღირებულების თანაფარდობას.

მოცემული ზომის სტეპერ ძრავისთვის, გრაგნილების მიერ დაკავებული სივრცე შეზღუდულია. აქედან გამომდინარე, ძალიან მნიშვნელოვანია დრაივერის დაპროექტება ისე, რომ უზრუნველყოს საუკეთესო ეფექტურობა მოცემული გრაგნილი პარამეტრებისთვის.

მძღოლის წრემ უნდა შეასრულოს სამი ძირითადი ამოცანა:

• შეეძლოს გრაგნილებში დენის ჩართვა და გამორთვა, ასევე მისი მიმართულების შეცვლა
• შეინარჩუნეთ მითითებული მიმდინარე მნიშვნელობა
• უზრუნველყოს დენის უსწრაფესი აწევა და დაცემა კარგი სიჩქარის მახასიათებლებისთვის

დენის მიმართულების შეცვლის გზები

სტეპერ ძრავის მუშაობისას საჭიროა მაგნიტური ველის მიმართულების ცვლილება დამოუკიდებლად თითოეული ფაზისთვის. მაგნიტური ველის მიმართულების შეცვლა შესაძლებელია სხვადასხვა გზით. უნიპოლარულ ძრავებში გრაგნილები ცენტრალიზებულია ან თითოეული ფაზისთვის არის ორი ცალკე გრაგნილი. მაგნიტური ველის მიმართულება იცვლება გრაგნილების ნახევრის ან მთლიანი გრაგნილების გადართვით. ამ შემთხვევაში, თითოეული ფაზისთვის საჭიროა მხოლოდ ორი მარტივი გადამრთველი A და B (ნახ. 18).

ბრინჯი. 18. ერთპოლარული ძრავის გრაგნილის ელექტრომომარაგება.

ბიპოლარულ ძრავებში მიმართულება იცვლება გრაგნილების ტერმინალების პოლარობის შებრუნებით. პოლარობის ასეთი შებრუნებისთვის საჭიროა სრული H-ხიდი (ნახ. 19). გასაღების მართვა ორივე შემთხვევაში უნდა განხორციელდეს ლოგიკური სქემით, რომელიც ახორციელებს სასურველ ოპერაციულ ალგორითმს. ვარაუდობენ, რომ სქემების ელექტრომომარაგებას აქვს ძრავის გრაგნილების ნომინალური ძაბვა.

ბრინჯი. 19. ბიპოლარული ძრავის გრაგნილის ელექტრომომარაგება.

ეს არის უმარტივესი გზა გრაგნილის დენის გასაკონტროლებლად და როგორც მოგვიანებით იქნება ნაჩვენები, ის მნიშვნელოვნად ზღუდავს ძრავის შესაძლებლობებს. უნდა აღინიშნოს, რომ H-ხიდის ტრანზისტორების ცალკეული კონტროლით შესაძლებელია სიტუაციები, როდესაც ელექტროენერგიის წყარო მოკლედ არის ჩართული კონცენტრატორებით. ამიტომ, საკონტროლო ლოგიკური წრე უნდა იყოს შემუშავებული ისე, რომ აღმოფხვრას ეს სიტუაცია საკონტროლო მიკროკონტროლერის გაუმართაობის შემთხვევაშიც კი.

ძრავის გრაგნილები ინდუქციურია, რაც ნიშნავს, რომ დენი არ შეიძლება სწრაფად გაიზარდოს ან განუსაზღვრელი დროით სწრაფად დაეცეს უსასრულო პოტენციური სხვაობის მოზიდვის გარეშე. როდესაც გრაგნილი უკავშირდება დენის წყაროს, დენი გაიზრდება გარკვეული სიჩქარით, ხოლო გრაგნილის გათიშვისას მოხდება ძაბვის მატება. ამ ტალღამ შეიძლება დააზიანოს გადამრთველები, რომლებიც იყენებენ ბიპოლარულ ან საველე ეფექტის ტრანზისტორებს. ამ გამოშვების შეზღუდვის მიზნით, დამონტაჟებულია სპეციალური დამცავი ჯაჭვები. ნახ. 18 და 19, ეს ჯაჭვები იქმნება დიოდებით; კონდენსატორები ან მათი კომბინაცია დიოდებთან გამოიყენება ბევრად უფრო იშვიათად. კონდენსატორების გამოყენება იწვევს ელექტრულ რეზონანსს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ბრუნვის მომატება გარკვეული სიჩქარით. ნახ. 18 საჭიროებს 4 დიოდს იმ მიზეზით, რომ უნიპოლარული ძრავის გრაგნილების ნახევრები განლაგებულია საერთო ბირთვზე და მჭიდროდ არის დაკავშირებული ერთმანეთთან. ისინი მუშაობენ როგორც ავტოტრანსფორმატორი და ტალღები ხდება ორივე გრაგნილის ტერმინალებზე. თუ MOS ტრანზისტორები გამოიყენება როგორც გადამრთველები, მაშინ მხოლოდ ორი გარე დიოდი საკმარისია, რადგან მათ უკვე აქვთ დიოდები შიგნით. ინტეგრირებული სქემები, რომლებიც შეიცავს მაღალი სიმძლავრის ღია კოლექტორის გამომავალ ეტაპებს, ასევე ხშირად შეიცავს ასეთ დიოდებს. გარდა ამისა, ზოგიერთ მიკროსქემას, როგორიცაა ULN2003, ULN2803 და მსგავსი, აქვს ორივე დამცავი დიოდი შიგნით თითოეული ტრანზისტორისთვის. უნდა აღინიშნოს, რომ მაღალსიჩქარიანი გადამრთველების გამოყენების შემთხვევაში საჭიროა შესადარებელი სიჩქარის დიოდები. ნელი დიოდების გამოყენებისას საჭიროა მათი გვერდის ავლით მცირე კონდენსატორებით.

მიმდინარე სტაბილიზაცია

ბრუნვის დასარეგულირებლად, თქვენ უნდა დაარეგულიროთ დენი გრაგნილებში. ნებისმიერ შემთხვევაში, დენი უნდა იყოს შეზღუდული ისე, რომ არ აღემატებოდეს დენის გაფრქვევას გრაგნილების ომური წინააღმდეგობის გასწვრივ. უფრო მეტიც, ნახევრად საფეხურის რეჟიმში ჯერ კიდევ აუცილებელია გარკვეულ მომენტებში უზრუნველყოს, რომ გრაგნილებში მიმდინარე მნიშვნელობა ნულის ტოლია, ხოლო მიკროსტეპ რეჟიმში, ზოგადად, საჭიროა სხვადასხვა დენის მნიშვნელობების დაყენება.

თითოეული ძრავისთვის, მწარმოებელი მიუთითებს გრაგნილების ნომინალურ სამუშაო ძაბვაზე. ამიტომ გრაგნილების კვების უმარტივესი გზაა მუდმივი ძაბვის წყაროს გამოყენება. ამ შემთხვევაში დენი შემოიფარგლება გრაგნილების ომური წინააღმდეგობით და დენის წყაროს ძაბვით (ნახ. 20ა), ამიტომ კვების ამ მეთოდს L/R სიმძლავრე ეწოდება. გრაგნილში დენი იზრდება ექსპონენტურად იმ სიჩქარით, რომელიც განისაზღვრება ინდუქციით, გრაგნილის აქტიური წინააღმდეგობით და გამოყენებული ძაბვით. სიხშირის მატებასთან ერთად დენი არ აღწევს ნომინალურ მნიშვნელობას და ბრუნვის მომენტი ეცემა. ამრიგად, ელექტროენერგიის მიწოდების ეს მეთოდი მხოლოდ შესაფერისია დაბალი სიჩქარით ოპერაციისთვის და პრაქტიკაში გამოიყენება მხოლოდ დაბალი ენერგიის ძრავებისთვის.

ბრინჯი. 20. ლიკვიდაციის ენერგია რეიტინგული ძაბვით (ა) და შემზღუდავი რეზისტორის (B) გამოყენებით.

მაღალი სიჩქარით მუშაობისას აუცილებელია გრაგნილების დენის აწევის სიჩქარის გაზრდა, რაც შესაძლებელია დენის წყაროს ძაბვის გაზრდით. ამ შემთხვევაში, ლიკვიდაციის მაქსიმალური დენი უნდა იყოს შეზღუდული დამატებითი რეზისტორის გამოყენებით. მაგალითად, თუ გამოიყენება მიწოდების ძაბვა, რომელიც 5-ჯერ მეტია ნომინალურზე, მაშინ საჭიროა ასეთი დამატებითი რეზისტორი, რომ მთლიანი წინააღმდეგობა იყოს 5R, სადაც R არის გრაგნილის ომური წინააღმდეგობა (L/5R-მომარაგება) . ელექტროენერგიის მიწოდების ეს მეთოდი უზრუნველყოფს უფრო სწრაფად ზრდას მიმდინარე და, შედეგად, უფრო დიდი ბრუნვის (ნახ. 20 ბ). ამასთან, მას აქვს მნიშვნელოვანი ნაკლი: რეზისტორის მიერ დამატებითი ენერგია იშლება. მძლავრი რეზისტორების დიდი ზომები, სითბოს მოცილების საჭიროება და ენერგიის წყაროს საჭირო სიმძლავრე - ეს ყველაფერი ამ მეთოდს არაეფექტურს ხდის და ზღუდავს მის გამოყენებას მცირე ძრავებზე 1 - 2 ვატი სიმძლავრით. უნდა ითქვას, რომ გასული საუკუნის 80-იანი წლების დასაწყისამდე მწარმოებლების მიერ მოცემული სტეპერ ძრავების პარამეტრები ეხებოდა სწორედ ელექტრომომარაგების ამ მეთოდს.

დენის კიდევ უფრო სწრაფი ზრდა შეგიძლიათ მიიღოთ, თუ იყენებთ მიმდინარე გენერატორს ძრავის გასაუმჯობესებლად. დენი გაიზრდება ხაზოვანი, ეს საშუალებას მისცემს შეფასებული მიმდინარე მნიშვნელობის უფრო სწრაფად მიღწევას. უფრო მეტიც, მძლავრი რეზისტორების წყვილი შეიძლება ღირდეს უფრო მეტი, ვიდრე წყვილი ძლიერი ტრანზისტორები, რადიატორებთან ერთად. მაგრამ, როგორც წინა შემთხვევაში, ამჟამინდელი გენერატორი გაანაწილებს დამატებით ენერგიას, რაც ამ ელექტრომომარაგებას არაეფექტურად აქცევს.

არსებობს კიდევ ერთი გამოსავალი, რომელიც უზრუნველყოფს მიმდინარე ზრდისა და დაბალი ენერგიის დაკარგვის მაღალ მაჩვენებელს. იგი ეფუძნება ენერგიის ორი წყაროს გამოყენებას.

ბრინჯი. 21. ძრავის გრაგნილის ელექტრომომარაგება საფეხურის ძაბვით.

ყოველი ნაბიჯის დასაწყისში გრაგნილები მოკლედ უერთდებიან უფრო მაღალი ძაბვის წყაროს, რაც უზრუნველყოფს დენის სწრაფ ზრდას (ნახ. 21). შემდეგ მიწოდების ძაბვა გრაგნილებზე მცირდება (დრო t 1 ნახ .11 21). ამ მეთოდის მინუსი არის ორი კონცენტრატის, ორი ელექტრომომარაგების და უფრო რთული საკონტროლო წრის საჭიროება. იმ სისტემებში, სადაც ასეთი წყაროები უკვე არსებობს, მეთოდი შეიძლება საკმაოდ იაფი იყოს. კიდევ ერთი სირთულე არის ზოგადი შემთხვევისთვის T 1 დროის მომენტის განსაზღვრის შეუძლებლობა. დაბალი გრაგნილის ინდუქციურობის მქონე ძრავისთვის, დენის აწევის სიჩქარე უფრო მაღალია და ფიქსირებული t 1-ზე საშუალო დენი შეიძლება იყოს ნომინალურ დენზე მაღალი, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ძრავის გადახურება.

საავტომობილო გრაგნებში დენის სტაბილიზაციის კიდევ ერთი მეთოდია საკვანძო (პულსის სიგანე) რეგულირება. თანამედროვე სტეპერ ძრავის მძღოლები იყენებენ ამ მეთოდს. საკვანძო სტაბილიზატორი უზრუნველყოფს გრაგნილების მიმდინარე ზრდის მაღალ მაჩვენებელს, რეგულირების მარტივად და ძალიან დაბალ ზარალთან ერთად. მიკროსქემის კიდევ ერთი უპირატესობა საკვანძო დენის სტაბილიზაციით არის ის, რომ იგი ინარჩუნებს ძრავის ბრუნვის მუდმივობას, მიწოდების ძაბვის რყევების მიუხედავად. ეს საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ მარტივი და იაფი არასტაბილიზირებული დენის წყაროები.

დენის ზრდის მაღალი სიჩქარის უზრუნველსაყოფად გამოიყენება დენის წყაროს ძაბვა რამდენჯერმე აღემატება ნომინალურ ძაბვას. იმპულსების მუშაობის ციკლის რეგულირებით, საშუალო ძაბვა და დენი შენარჩუნებულია გრაგნილისთვის ნომინალურ დონეზე. შენარჩუნება ხდება უკუკავშირის შედეგად. რეზისტორი უკავშირდება სერიულად გრაგნილთან - დენის სენსორი R (ნახ. 22a). ამ რეზისტორზე ძაბვის ვარდნა პროპორციულია გრაგნილში მიმდინარე დენისა. როდესაც დენი მიაღწევს დადგენილ მნიშვნელობას, გადამრთველი გამორთულია, რაც იწვევს დენის დაცემას. როდესაც დენი ეცემა ქვედა ზღურბლზე, გადამრთველი ისევ ჩაირთვება. ეს პროცესი პერიოდულად მეორდება, საშუალო დენის მუდმივი შენარჩუნებით.

ბრინჯი. 22. სხვადასხვა ძირითადი დენის სტაბილიზაციის სქემები.

Uref-ის მნიშვნელობის კონტროლით შეგიძლიათ დაარეგულიროთ ფაზის დენი, მაგალითად, გაზარდოთ იგი აჩქარებისა და შენელების დროს და შეამციროთ მუდმივი სიჩქარით მუშაობისას. თქვენ ასევე შეგიძლიათ დააყენოთ ის DAC-ის გამოყენებით სინუსუსური ტალღის სახით, რითაც განახორციელეთ მიკროსტეპინგ რეჟიმი. გასაღების ტრანზისტორის მართვის ეს მეთოდი უზრუნველყოფს გრაგნილში დენის ტალღის მუდმივ მნიშვნელობას, რომელიც განისაზღვრება შედარების ჰისტერეზით. ამასთან, გადართვის სიხშირე დამოკიდებული იქნება გრაგნილში დენის ცვლილების სიჩქარეზე, კერძოდ, მის ინდუქციურობაზე და მიწოდების ძაბვაზე. გარდა ამისა, ორი ასეთი წრე, რომელიც კვებავს ძრავის სხვადასხვა ფაზებს, შეუძლებელია სინქრონიზაცია, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს დამატებითი ჩარევა.

მუდმივი გადართვის სიხშირის მქონე წრე თავისუფალია ამ მინუსებისგან (ნახ. 22ბ). გასაღების ტრანზისტორი კონტროლდება ტრიგერით, რომელიც დამონტაჟებულია სპეციალური გენერატორით. ტრიგერის დაყენებისას გასაღები ტრანზისტორი იხსნება და ფაზის დენი იწყებს ზრდას. ამასთან ერთად იზრდება ძაბვის ვარდნა მიმდინარე სენსორზე. როდესაც ის მიაღწევს საცნობარო ძაბვას, შედარებითი გადართავს ფლიპ-ფლოპის გადატვირთვას. ამავდროულად, გასაღების ტრანზისტორი გამორთულია და ფაზის დენი იწყებს შემცირებას, სანამ ტრიგერი ხელახლა არ დაინსტალირდება გენერატორის მიერ. ეს წრე უზრუნველყოფს მუდმივ გადართვის სიხშირეს, მაგრამ დენის ტალღის სიდიდე არ იქნება მუდმივი. გენერატორის სიხშირე, როგორც წესი, არჩეულია მინიმუმ 20 kHz, რათა ძრავმა არ შექმნას ხმოვანი ხმა. ამავდროულად, გადართვის ძალიან მაღალმა სიხშირემ შეიძლება გამოიწვიოს ძრავის ბირთვში დანაკარგების გაზრდა და ტრანზისტორებში გადართვის დანაკარგები. მიუხედავად იმისა, რომ ბირთვში დანაკარგები ასე სწრაფად არ იზრდება სიხშირის მატებასთან ერთად, მზარდი სიხშირით მიმდინარე ტალღების ამპლიტუდის შემცირების გამო. რიპლი საშუალო დენის 10%-ის ბრძანებით, როგორც წესი, არ იწვევს დაკარგვის პრობლემებს.

მსგავსი წრე დანერგილია SGS-Thomson-ის L297 ჩიპის შიგნით, რომლის გამოყენება ამცირებს გარე კომპონენტების რაოდენობას. საკვანძო რეგულირება ასევე ხორციელდება სხვა სპეციალიზებული მიკროსქემებით.

ბრინჯი. 23. ძრავის გრაგნილების დენის ფორმა ელექტრომომარაგების სხვადასხვა მეთოდისთვის.

ნახ. სურათი 23 გვიჩვენებს ძრავის გრაგნილების მიმდინარე ფორმას ელექტრომომარაგების სამი მეთოდისთვის. საუკეთესო მეთოდი მომენტის თვალსაზრისით არის საკვანძო მეთოდი. გარდა ამისა, ის უზრუნველყოფს მაღალ ეფექტურობას და საშუალებას გაძლევთ მარტივად დაარეგულიროთ მიმდინარე მნიშვნელობა.

სწრაფი და ნელი დენის დაშლა

ნახ. სურათი 19 აჩვენა გადამრთველის კონფიგურაციები H-ხიდში, რათა მოხდეს დენის სხვადასხვა მიმართულება გრაგნილში. დენის გამორთვისთვის შეგიძლიათ გამორთოთ ყველა H-ხიდის გადამრთველი ან დატოვოთ ერთი ჩამრთველი (ნახ. 24). ეს ორი სიტუაცია განსხვავდება გრაგნილში დენის დაშლის სიჩქარით. ინდუქციური ენერგიის წყაროდან გათიშვის შემდეგ, დენი მყისიერად ვერ ჩერდება. ჩნდება თვითინდუცირებული ემფ, რომელსაც აქვს ენერგიის წყაროს საპირისპირო მიმართულება. გადამრთველად ტრანზისტორების გამოყენებისას აუცილებელია შემოვლითი დიოდების გამოყენება ორივე მიმართულებით გამტარობის უზრუნველსაყოფად. ინდუქციურში დენის ცვლილების სიჩქარე პროპორციულია გამოყენებული ძაბვისა. ეს ეხება როგორც მიმდინარე აწევას, ასევე დაცემას. მხოლოდ პირველ შემთხვევაში, ენერგიის წყაროა ელექტრომომარაგება, ხოლო მეორეში, ინდუქციურობა თავად ათავისუფლებს შენახულ ენერგიას. ეს პროცესი შეიძლება მოხდეს სხვადასხვა პირობებში.

ბრინჯი. 24. ნელი და სწრაფი დენის დაშლა.

ნახ. ნახაზი 24a გვიჩვენებს H-ხიდის გადამრთველების მდგომარეობას გრაგნილის ჩართვისას. A და D გადამრთველები ჩართულია, დენის მიმართულება ნაჩვენებია ისრით. ნახ. 24b გრაგნილი გამორთულია, მაგრამ A ჩართულია. თვითინდუქციური EMF არის მოკლე ჩართვა ამ გადამრთველისა და VD3 დიოდის მეშვეობით. ამ დროს, გრაგნილ ტერმინალებზე იქნება მცირე ძაბვა, რომელიც ტოლია დიოდის წინ ვარდნის პლიუს გადამრთველზე ვარდნას (ტრანზისტორის გაჯერების ძაბვა). ვინაიდან გრაგნილების ტერმინალებზე ძაბვა მცირეა, დენის ცვლილების სიჩქარე ასევე მცირე იქნება. შესაბამისად, მაგნიტური ველის დაშლის სიჩქარეც მცირე იქნება. ეს ნიშნავს, რომ გარკვეული დროის განმავლობაში ძრავის სტატორი შექმნის მაგნიტურ ველს, რომელიც ამ დროს არ უნდა არსებობდეს. ამ ველს ექნება დამუხრუჭების ეფექტი მბრუნავ როტორზე. ძრავის მაღალ სიჩქარეებზე, ამ ეფექტმა შეიძლება სერიოზულად შეაფერხოს ძრავის ნორმალურ მუშაობას. დენის სწრაფი დაშლა გამორთვისას ძალიან მნიშვნელოვანია მაღალსიჩქარიანი კონტროლერებისთვის, რომლებიც მუშაობენ ნახევრად ნაბიჯის რეჟიმში.

გრაგნილი დენის გამორთვის კიდევ ერთი გზა შესაძლებელია, როდესაც ყველა H-ხიდის ჩამრთველი გახსნილია (სურათი 24c). ამ შემთხვევაში, თვითინდუქციური EMF არის მოკლე ჩართვა VD2, VD3 დიოდების მეშვეობით დენის წყაროსთან. ეს ნიშნავს, რომ დენის ვარდნის დროს გრაგნილზე იქნება ძაბვა, რომელიც ტოლია ელექტრომომარაგების ძაბვის ჯამისა და ორი დიოდის წინ ვარდნას. პირველ შემთხვევასთან შედარებით, ეს არის მნიშვნელოვნად მაღალი ძაბვა. შესაბამისად, დენის და მაგნიტური ველის შემცირება უფრო სწრაფი იქნება. ეს გამოსავალი, რომელიც იყენებს ელექტრომომარაგების ძაბვას დენის დაშლის დასაჩქარებლად, არის უმარტივესი, მაგრამ არა ერთადერთი. უნდა ითქვას, რომ ზოგიერთ შემთხვევაში დენის წყაროზე შეიძლება გამოჩნდეს ტალღები, რათა ჩაახშო, რომელი სპეციალური დემპერის სქემები იქნება საჭირო. არ აქვს მნიშვნელობა, როგორ მიეწოდება გაზრდილი ძაბვა გრაგნილს დენის შემცირების დროს. ამისათვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ ზენერის დიოდები ან ვარისტორები. თუმცა, ეს ელემენტები გაფანტავს დამატებით ენერგიას, რომელიც პირველ შემთხვევაში დაუბრუნდა დენის წყაროს.

უნიპოლარული ძრავისთვის სიტუაცია უფრო რთულია. ფაქტია, რომ გრაგნილის ნახევრები, ან ერთი და იგივე ფაზის ორი ცალკეული გრაგნილი, მჭიდროდ არის დაკავშირებული ერთმანეთთან. ამ კავშირის შედეგად, გაზრდილი ამპლიტუდის ტალღები მოხდება დახურვის ტრანზისტორზე. ამიტომ, ტრანზისტორები დაცული უნდა იყოს სპეციალური სქემებით. დენის სწრაფი დაშლის უზრუნველსაყოფად, ამ სქემებმა უნდა უზრუნველყონ საკმაოდ მაღალი დამაგრების ძაბვა. ყველაზე ხშირად, დიოდები გამოიყენება ზენერის დიოდებთან ან ვარისტორებთან ერთად. მიკროსქემის განხორციელების ერთ-ერთი მეთოდი ნაჩვენებია ნახ. 25.

ბრინჯი. 25. უნიპოლარული ძრავისთვის სწრაფი დენის დაშლის განხორციელების მაგალითი.

ძირითადი რეგულირებით, დენის ტალღის სიდიდე დამოკიდებულია მისი დაშლის სიჩქარეზე. აქ არის სხვადასხვა ვარიანტები.

თუ მოკლედ შეაერთებთ გრაგნილს დიოდით, რეალიზდება დენის ნელი დაშლა. ეს იწვევს დენის ტალღების ამპლიტუდის შემცირებას, რაც ძალიან სასურველია, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ძრავა მუშაობს მიკროსტეპინგ რეჟიმში. ტალღის მოცემული დონისთვის, ნელი დენის დაშლა საშუალებას იძლევა მუშაობა დაბალ გადართვის სიხშირეებზე, რაც ამცირებს ძრავის გათბობას. ამ მიზეზების გამო, ნელი დენის დაშლა ფართოდ გამოიყენება. თუმცა, არსებობს რამდენიმე მიზეზი, რის გამოც დენის ნელი აწევა ყოველთვის არ არის ოპტიმალური: პირველ რიგში, უარყოფითი უკანა EMF-ის გამო, დენის ვარდნის დროს გრაგნილზე დაბალი ძაბვის გამო, ლიკვიდაციის რეალური საშუალო დენი შეიძლება გადაჭარბებული იყოს; მეორეც, როდესაც აუცილებელია ფაზის დენის მკვეთრი შემცირება (მაგალითად, ნახევრად ნაბიჯის რეჟიმში), ნელი ვარდნა არ მისცემს საშუალებას ამის გაკეთებას სწრაფად; მესამე, როდესაც საჭიროა ფაზის დენის ძალიან დაბალი მნიშვნელობის დაყენება, რეგულირება შეიძლება დაირღვეს გადამრთველების ჩართვის მინიმალური დროის შეზღუდვის არსებობის გამო.

დენის დაშლის მაღალი მაჩვენებელი, რომელიც რეალიზდება გრაგნილის დენის წყაროსთან დამოკლეებით, იწვევს ტალღის გაზრდას. ამავდროულად, აღმოფხვრილია ნელი დენის დაშლის თანდაყოლილი ნაკლოვანებები. თუმცა, საშუალო დენის შენარჩუნების სიზუსტე ნაკლებია და დანაკარგებიც უფრო დიდია.

ყველაზე მოწინავე დრაივერების ჩიპებს აქვთ დენის დაშლის სიჩქარის რეგულირების უნარი.

დრაივერების პრაქტიკული განხორციელება

სტეპერ ძრავის მძღოლმა უნდა გადაჭრას ორი ძირითადი ამოცანა: სიგნალების საჭირო დროის თანმიმდევრობის გენერირება და გრაგნილებში საჭირო დენის უზრუნველყოფა. ინტეგრირებულ განხორციელებებში ეს ამოცანები ზოგჯერ სხვადასხვა ჩიპებით სრულდება. ამის მაგალითია L297 და L298 ჩიპსეტი SGS-Thomson-ისგან. L297 ჩიპი შეიცავს დროის ლოგიკას, ხოლო L298 არის ძლიერი ორმაგი H-ხიდი. სამწუხაროდ, ასეთ მიკროსქემებთან დაკავშირებით ტერმინოლოგიაში გარკვეული დაბნეულობაა. ტერმინი „დრაივერი“ ხშირად გამოიყენება ბევრ ჩიპზე, მაშინაც კი, თუ მათი ფუნქციები მნიშვნელოვნად განსხვავდება. ზოგჯერ ლოგიკურ ჩიპებს "მთარგმნელებს" უწოდებენ. ამ სტატიაში გამოყენებული იქნება შემდეგი ტერმინოლოგია: „კონტროლერი“ - მიკროსქემა, რომელიც პასუხისმგებელია დროის მიმდევრობის ფორმირებაზე; "მძღოლი" არის მძლავრი ელექტრომომარაგების წრე ძრავის გრაგნილისთვის. თუმცა, ტერმინები "მძღოლი" და "კონტროლერი" ასევე შეიძლება ეხებოდეს სრულ სტეპერ ძრავის მართვის მოწყობილობას. უნდა აღინიშნოს, რომ ბოლო დროს, უფრო და უფრო ხშირად, კონტროლერი და მძღოლი გაერთიანებულია ერთ ჩიპში.

პრაქტიკაში, შეგიძლიათ გააკეთოთ სპეციალიზებული მიკროსქემის გარეშე. მაგალითად, კონტროლერის ყველა ფუნქცია შეიძლება განხორციელდეს პროგრამულ უზრუნველყოფაში, ხოლო დისკრეტული ტრანზისტორების ნაკრები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც დრაივერი. თუმცა, მიკროკონტროლერი მძიმედ იქნება დატვირთული და მძღოლის წრე შეიძლება რთული აღმოჩნდეს. ამის მიუხედავად, ზოგიერთ შემთხვევაში ასეთი გადაწყვეტა ეფექტური იქნება.
უმარტივესი დრაივერი საჭიროა უნიპოლარული ძრავის გრაგნილების გასაკონტროლებლად. ამისათვის შესაფერისია უმარტივესი კონცენტრატორები, რომლებიც შეიძლება იყოს ბიპოლარული ან საველე ეფექტის ტრანზისტორები. ლოგიკური დონით კონტროლირებადი დენის MOSFET-ები, როგორიცაა IRLZ34, IRLZ44, IRL540, საკმაოდ ეფექტურია. მათ აქვთ ღია წინააღმდეგობა 0.1 Ohm-ზე ნაკლები და დასაშვები დენი დაახლოებით 30A. ამ ტრანზისტორებს აქვთ შიდა ანალოგები KP723G, KP727V და KP746G, შესაბამისად. ასევე არის სპეციალური მიკროსქემები, რომლებიც შეიცავს რამდენიმე მძლავრ ტრანზისტორი ჩამრთველს შიგნით. ამის მაგალითია ULN2003 მიკროსქემა Allegro-სგან (ჩვენი ანალოგი K1109KT23), რომელიც შეიცავს 7 გადამრთველს მაქსიმალური დენით 0,5 ა. ამ მიკროსქემის ერთი უჯრედის სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 26.

ბრინჯი. 26. ULN2003 მიკროსქემის ერთი უჯრედის სქემატური დიაგრამა.

მსგავსი მიკროსქემები წარმოებულია მრავალი კომპანიის მიერ. უნდა აღინიშნოს, რომ ეს მიკროსქემები შესაფერისია არა მხოლოდ სტეპერ ძრავების გრაგნილების გასაძლიერებლად, არამედ ნებისმიერი სხვა დატვირთვისთვის. მარტივი დრაივერების ჩიპების გარდა, ასევე არის უფრო რთული ჩიპები, რომლებსაც აქვთ ჩაშენებული კონტროლერი, PWM დენის კონტროლი და მიკროსტეპინგ რეჟიმისთვის DACც კი.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ბიპოლარული ძრავების კონტროლი მოითხოვს უფრო რთულ სქემებს, როგორიცაა H- ხიდები. ასეთი სქემები ასევე შეიძლება განხორციელდეს დისკრეტულ ელემენტებზე, თუმცა ბოლო დროს ისინი სულ უფრო და უფრო სრულდება ინტეგრირებულ სქემებზე. დისკრეტული განხორციელების მაგალითი ნაჩვენებია ნახ. 27.

ბრინჯი. 27. ხიდის ამძრავის დანერგვა დისკრეტულ კომპონენტებზე.

ეს H-ხიდი კონტროლდება ორი სიგნალით, ამიტომ ის არ იძლევა ყველა შესაძლო კომბინაციას. გრაგნილი ენერგიულია, როდესაც შეყვანის დონეები განსხვავებულია და მოკლე ჩართვა ხდება, როდესაც დონეები იგივეა. ეს იძლევა დენის მხოლოდ ნელი დაშლის მიღების საშუალებას (დინამიური დამუხრუჭება). ინტეგრირებული ხიდის დრაივერები წარმოებულია მრავალი კომპანიის მიერ. მაგალითი არის L293 (KR1128KT3A) და L298 SGS-Thomson-ისგან.

ბოლო დრომდე, ერიქსონის მიერ წარმოებული იყო სტეპერ ძრავების საკონტროლო ჩიპების დიდი რაოდენობა. თუმცა, 1999 წლის 11 ივნისს მან თავისი სამრეწველო ჩიპების წარმოება გადასცა New Japan Radio Company-ს (New JRC). ამავდროულად, მიკროცირკულაციების აღნიშვნები შეიცვალა PBLXXXX– დან NJMXXXX– მდე.

ორივე მარტივ კონცენტრატორებს და H- ხიდებს შეუძლიათ შექმნან ძირითადი მიმდინარე სტაბილიზატორის ნაწილი. საკონტროლო წრე შეიძლება განხორციელდეს დისკრეტულ კომპონენტებზე ან სპეციალიზირებული ჩიპის სახით. საკმაოდ პოპულარული მიკროკროდუქტი, რომელიც ახორციელებს PWM მიმდინარე სტაბილიზაციას, არის L297 SGS-Thomson- დან. L293 ან L298 Bridge Driver- ის ჩიპთან ერთად, ისინი ქმნიან სრულ კონტროლის სისტემას სტეპერ ძრავისათვის (ნახ. 28).

ბრინჯი. 28. ტიპიური მიკროსქემის დიაგრამა მიკროცირკატების L297 და L298N დასაკავშირებლად.

L297 მიკროსქემა მნიშვნელოვნად ათავისუფლებს საკონტროლო მიკროკონტროლერს, რადგან მას სჭირდება მხოლოდ საათის სიხშირე CLOCK (ნაბიჯების განმეორების სიხშირე) და რამდენიმე სტატიკური სიგნალი: DIRECTION - მიმართულება (სიგნალი შიგნიდან სინქრონიზებულია, შეგიძლიათ ნებისმიერ დროს გადართოთ), HALF/FULL - ნახევარი. -step/full-step რეჟიმი, RESET - აყენებს ფაზებს თავდაპირველ მდგომარეობაზე (ABCD = 0101), ENABLE - მიკროსქემის გარჩევადობა, V ref - საცნობარო ძაბვა, რომელიც ადგენს პიკის დენის მნიშვნელობას PWM კონტროლის დროს. გარდა ამისა, არსებობს რამდენიმე დამატებითი სიგნალი. CONTROL სიგნალი ადგენს PWM კონტროლერის მუშაობის რეჟიმს. როდესაც მისი დონე დაბალია, PWM რეგულირება ხდება გამოსავალზე INH1, INH2 და მაღალ დონეზე, გამოსავალზე ABCD. SYNC - შიდა PWM საათის გენერატორის გამომავალი. ის ემსახურება რამდენიმე მიკროსქემის მუშაობის სინქრონიზაციას. ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც შემავალი გარე ოსცილატორიდან დაკვრისას. HOME - სახლის პოზიციის სიგნალი (ABCD = 0101). იგი გამოიყენება HALF/FULL რეჟიმის გადართვის სინქრონიზაციისთვის. სრულ საფეხურზე გადასვლის მომენტიდან გამომდინარე, მიკროსქემას შეუძლია იმუშაოს რეჟიმში ერთი ფაზა ჩართული ან ორი ფაზა ჩართული.

მრავალი სხვა მიკროსქემა ასევე ახორციელებს საკვანძო რეგულირებას. ზოგიერთ მიკროსქემს აქვს გარკვეული მახასიათებლები, მაგალითად, ეროვნული ნახევარგამტარის LMD18T245 დრაივერი არ საჭიროებს გარე დენის სენსორის გამოყენებას, რადგან ის შიგნიდან ხორციელდება MOSFET ტრანზისტორის ერთ უჯრედზე დაყრდნობით.

ზოგიერთი IC შექმნილია სპეციალურად მიკროსტეპინგ რეჟიმში მუშაობისთვის. ამის მაგალითია A3955 ჩიპი Allegro-სგან. მას აქვს ჩაშენებული 3-ბიტიანი არაწრფივი DAC სინუსოიდულად ცვალებადი ფაზის დენის დასაყენებლად.

ბრინჯი. 29. დენის და როტორის გადაადგილების ვექტორი.

როტორის გადაადგილება დამოკიდებულია ფაზის დენებზე, რომლებიც წარმოიქმნება ამ 3-ბიტიანი DAC-ით, ნაჩვენებია ნახ. 29. A3972 ჩიპს აქვს ჩაშენებული 6-ბიტიანი ხაზოვანი DAC.

მძღოლის ტიპის შერჩევა

მაქსიმალური ბრუნვის მომენტი და სიმძლავრე, რომელიც შეიძლება უზრუნველყოს სტეპერ ძრავას ლილვზე, დამოკიდებულია ძრავის ზომაზე, გაგრილების პირობებზე, მუშაობის რეჟიმზე (მუშაობა/პაუზის თანაფარდობა), ძრავის გრაგნილების პარამეტრებზე და გამოყენებული დრაივერის ტიპზე. გამოყენებული მძღოლის ტიპი დიდ გავლენას ახდენს ძრავის ლილვის სიმძლავრეზე. სიმძლავრის იგივე გაფრქვევით, პულსის დენის სტაბილიზაციის მქონე დრაივერი უზრუნველყოფს ბრუნვის მომატებას ზოგიერთ სიჩქარეზე 5-6-ჯერ, ვიდრე ნომინალური ძაბვის მქონე გრაგნილების კვება. ეს ასევე აფართოებს დასაშვები სიჩქარის დიაპაზონს.

Stepper motor drive ტექნოლოგია მუდმივად ვითარდება. განვითარება მიზნად ისახავს ლილვზე მაქსიმალური ბრუნვის მოპოვებას ძრავის მინიმალური ზომებით, ფართო სიჩქარის შესაძლებლობებით, მაღალი ეფექტურობით და გაუმჯობესებული სიზუსტით. ამ ტექნოლოგიის მნიშვნელოვანი ელემენტია მიკროსტეპინგ რეჟიმის გამოყენება.

პრაქტიკაში ასევე მნიშვნელოვანია სტეპერ ძრავზე დაფუძნებული დისკის განვითარების დრო. თითოეული კონკრეტული შემთხვევისთვის სპეციალიზებული დიზაინის შემუშავება დროის მნიშვნელოვან ინვესტიციას მოითხოვს. ამ თვალსაზრისით, სასურველია გამოიყენონ უნივერსალური კონტროლის სქემები, რომლებიც დაფუძნებულია PWM დენის სტაბილიზაციაზე, მიუხედავად მათი მაღალი ღირებულებისა.

სტეპერ ძრავის კონტროლერის პრაქტიკული მაგალითი, რომელიც დაფუძნებულია AVR ოჯახის მიკროკონტროლერზე

იმისდა მიუხედავად, რომ ამჟამად არსებობს დიდი რაოდენობით სპეციალიზებული მიკროსქემები სტეპერ ძრავების კონტროლისთვის, ზოგიერთ შემთხვევაში შეგიძლიათ გააკეთოთ მათ გარეშე. როდესაც მოთხოვნები არ არის ძალიან მკაცრი, კონტროლერი შეიძლება განხორციელდეს მთლიანად პროგრამულ უზრუნველყოფაში. ამავდროულად, ასეთი კონტროლერის ღირებულება ძალიან დაბალია.

შემოთავაზებული კონტროლერი შექმნილია უნიპოლარული სტეპერ ძრავის გასაკონტროლებლად, თითოეული გრაგნილის საშუალო დენით 2.5A-მდე. კონტროლერი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჩვეულებრივ სტეპერ ძრავებთან, როგორიცაა DSHI-200-1, -2, -3. ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნაკლებად მძლავრი ძრავებისთვის, როგორიცაა თავების 5 დიუმიან დისკებში დასაყენებლად. ამ შემთხვევაში, მიკროსქემის გამარტივება შესაძლებელია საკვანძო ტრანზისტორების პარალელური კავშირისა და საკვანძო დენის სტაბილიზაციის მიტოვებით, რადგან დაბალი სიმძლავრის ძრავებისთვის საკმარისია მარტივი L/R ელექტრომომარაგება.

ბრინჯი. 30. სტეპერ ძრავის კონტროლერის სქემატური დიაგრამა.

მოწყობილობის საფუძველი (ნახ. 30) არის მიკროკონტროლერი U1 ტიპის AT90S2313 Atmel-ისგან. ძრავის გრაგნილების კონტროლის სიგნალები წარმოიქმნება PB4 - PB7 პორტებზე პროგრამული უზრუნველყოფის საშუალებით. გრაგნილების გადართვისთვის გამოიყენება KP505A ტიპის ორი საველე ტრანზისტორი, რომლებიც დაკავშირებულია პარალელურად, სულ 8 ტრანზისტორი (VT1 - VT8). ამ ტრანზისტორებს აქვთ TO-92 პაკეტი და შეუძლიათ დენის გადართვა 1.4A-მდე, არხის წინააღმდეგობა არის დაახლოებით 0.3 ohm. იმისათვის, რომ ტრანზისტორები დახურული დარჩეს მიკროკონტროლერის "გადატვირთვის" სიგნალის დროს (პორტები ამ დროს მაღალი წინაღობის მდგომარეობაშია), რეზისტორები R11 - R14 უკავშირდება კარიბჭესა და წყაროებს შორის. კარიბჭის ტევადობის დატენვის დენის შესაზღუდად, დამონტაჟებულია რეზისტორები R6 - R9. ამ კონტროლერს არ აქვს პრეტენზია მაღალი სიჩქარის მახასიათებლებით, ამიტომ იგი საკმაოდ კმაყოფილია ფაზის დენის ნელი ვარდნით, რაც უზრუნველყოფილია ძრავის გრაგნილების შუნტირებით VD2 - VD5 დიოდებით. სტეპერ ძრავის დასაკავშირებლად არის 8-პინიანი XP3 კონექტორი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ დააკავშიროთ ძრავა, რომელსაც აქვს ორი ცალკე გამომავალი თითოეული გრაგნილიდან (როგორიცაა DSHI-200). შიდა გრაგნილი კავშირების მქონე ძრავებისთვის, კონექტორის ერთი ან ორი საერთო ქინძისთავები თავისუფალი დარჩება.

უნდა აღინიშნოს, რომ კონტროლერი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ძრავის გასაკონტროლებლად დიდი საშუალო ფაზის დენით. ამისათვის თქვენ უბრალოდ უნდა შეცვალოთ ტრანზისტორები VT1 - VT8 და დიოდები VD2 - VD5 უფრო ძლიერით. უფრო მეტიც, ამ შემთხვევაში, ტრანზისტორების პარალელური კავშირი არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას. ყველაზე შესაფერისია MOSFET-ები, რომლებიც კონტროლდება ლოგიკური დონის მიხედვით. მაგალითად, ეს არის KP723G, KP727V და სხვა.

მიმდინარე სტაბილიზაცია ხორციელდება PWM გამოყენებით, რომელიც ასევე ხორციელდება პროგრამულ უზრუნველყოფაში. ამისათვის გამოიყენება ორი მიმდინარე სენსორი R15 და R16. მიმდინარე სენსორებისგან აღებული სიგნალები იკვებება დაბალი გამავლობის ფილტრების R17C8 და R18C9 მეშვეობით, შედარებების U3A და U3B– ის შეყვანის გზით. დაბალი გამავლობის ფილტრები ხელს უშლის შედარების ცრუ სიგნალიზაციას ჩარევის გამო. თითოეული შედარების მეორე შეყვანა უნდა მიეწოდოს საცნობარო ძაბვას, რომელიც განსაზღვრავს მწვერვალის დინებას საავტომობილო გრაგნებში. ეს ძაბვა წარმოიქმნება მიკროკონტროლერის მიერ ჩაშენებული ტაიმერის გამოყენებით, რომელიც მოქმედებს 8-ბიტიანი PWM რეჟიმში. PWM სიგნალის გასაფილტრად, გამოიყენება ორმხრივი დაბალი გამავლობის ფილტრი R19C10R22C11. ამავდროულად, რეზისტორები R19, R22 და R23 ქმნიან გამყოფი, რომელიც ადგენს ფაზის დენების კორექტირების მასშტაბს. ამ შემთხვევაში, კოდექსის 255 -ის შესაბამისი მაქსიმალური დენი არის 5.11A, რაც შეესაბამება 0.511V ძაბვას მიმდინარე სენსორებში. იმის გათვალისწინებით, რომ DC კომპონენტი PWM გამომავალზე მერყეობს 0-დან 5 ვ-მდე, საჭირო გაყოფის კოეფიციენტი არის დაახლოებით 9.7. შედარების გამომავალი ჩართულია მიკროკონტროლერის შეწყვეტის შეყვანებთან INT0 და INT1.

ძრავის მუშაობის გასაკონტროლებლად, არსებობს ორი ლოგიკური შეყვანა: FWD (წინ) და REW (უკუ), რომლებიც დაკავშირებულია კონექტორთან XP1. როდესაც LOW ლოგიკური დონე გამოიყენება ერთ-ერთ ამ შეყვანაზე, ძრავა იწყებს ბრუნვას მოცემული მინიმალური სიჩქარით, თანდათან აჩქარებს მოცემული მუდმივი აჩქარებით. აჩქარება მთავრდება, როდესაც ძრავა მიაღწევს დადგენილ სამუშაო სიჩქარეს. თუ ბრუნვის მიმართულების შეცვლის ბრძანება გაცემულია, ძრავა ნელდება იმავე აჩქარებით, შემდეგ უკუაბრუნებს და ისევ აჩქარებს.

ბრძანების შეყვანის გარდა, არის XP2 კონექტორთან დაკავშირებული ლიმიტის გადამრთველების ორი შეყვანა. ლიმიტის გადამრთველი ჩაითვლება გააქტიურებულად, თუ არის LOW ლოგიკური დონე შესაბამის შეყვანაზე. ამ შემთხვევაში როტაცია ამ მიმართულებით აკრძალულია. როდესაც ლიმიტის გადამრთველი ირთვება ძრავის ბრუნვისას, ის იწყებს შენელებას მოცემული აჩქარებით და შემდეგ ჩერდება.

ბრძანების შეყვანები და ლიმიტი გადამრთველის შეყვანები დაცულია გადაჭარბებული ძაბვისგან R1VD6, R2VD7, R3VD8 და R4VD9 სქემებით, რომლებიც შედგება რეზისტორისა და ზენერის დიოდისგან.

მიკროკონტროლერის კვების წყარო წარმოიქმნება 78LR05 სტაბილიზატორის ჩიპის გამოყენებით, რომელიც ერთდროულად ფუნქციონირებს როგორც დენის მონიტორი. როდესაც მიწოდების ძაბვა ეცემა დადგენილ ზღურბლს ქვემოთ, ეს მიკროსქემა წარმოქმნის "გადატვირთვის" სიგნალს მიკროკონტროლერისთვის. სიმძლავრე მიეწოდება სტაბილიზატორს VD1 დიოდის მეშვეობით, რომელიც C6 კონდენსატორთან ერთად ამცირებს შედარებით მძლავრი დატვირთვის გადართვით გამოწვეულ ტალღებს, რომელიც წარმოადგენს სტეპერ ძრავას. დაფას ელექტროენერგია მიეწოდება 4-პინიანი XP4 კონექტორის მეშვეობით, რომლის კონტაქტები დუბლირებულია.

პროგრამის დემო ვერსია საშუალებას გაძლევთ დააჩქაროთ და შეანელოთ ძრავა მუდმივი აჩქარებით, ასევე როტაცია მუდმივი სიჩქარით სრული ან ნახევარსაფეხურიანი რეჟიმში. ეს პროგრამა შეიცავს ფუნქციების მთელ აუცილებელ კომპლექტს და შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც საფუძველი სპეციალიზებული პროგრამების დასაწერად. აქედან გამომდინარე, აზრი აქვს მისი სტრუქტურის უფრო დეტალურად განხილვას.

პროგრამის მთავარი ამოცანაა 4 ძრავის გრაგნილისთვის პულსის მიმდევრობის გენერირება. იმის გამო, რომ ამ თანმიმდევრობებისთვის დროის კავშირები გადამწყვეტია, ფორმირება ხორციელდება ტაიმერის 0 შეფერხების დამმუშავებელში. შეგვიძლია ვთქვათ, რომ პროგრამა ასრულებს მთავარ სამუშაოს ამ დამმუშავებელში. პროცესორის ბლოკ-სქემა ნაჩვენებია ნახ. 31.

ბრინჯი. 31. ტაიმერი 0 შეფერხების დამმუშავებლის ბლოკ-სქემა.

რა თქმა უნდა, უფრო მოსახერხებელი იქნება ტაიმერი 1-ის გამოყენება, რადგან ის 16-ბიტიანია და შეუძლია პერიოდული შეფერხებების დამთხვევა ავტომატურ გადატვირთვასთან. ამასთან, ის დაკავებულია PWM– ის გამოყენებით შედარებისათვის საცნობარო ძაბვის წარმოქმნით. ამიტომ, შეწყვეტისას აუცილებელია ტაიმერის 0-ის გადატვირთვა, რაც მოითხოვს დატვირთული მნიშვნელობის გარკვეულ კორექტირებას და იწვევს გარკვეულ ჟიტერს, რაც, თუმცა, პრაქტიკაში ხელს არ უშლის. დროის ძირითად ბაზად შეირჩა 25 μs ინტერვალი, რომელიც ყალიბდება ტაიმერის მიერ. ასეთი შეხედულებისამებრ, ფაზების დროის თანმიმდევრობა შეიძლება ჩამოყალიბდეს; საავტომობილო ფაზებში PWM მიმდინარე სტაბილიზაცია აქვს იმავე პერიოდს.

ნაბიჯის განმეორების პერიოდის შესაქმნელად, გამოიყენება პროგრამული უზრუნველყოფის 16-ბიტიანი ტაიმერი STCNT. ტაიმერისგან განსხვავებით, მისი დატვირთვის მნიშვნელობა არ არის მუდმივი, რადგან იგი განსაზღვრავს ძრავის ბრუნვის სიჩქარეს. ამრიგად, ფაზის გადართვა ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც პროგრამული უზრუნველყოფის ტაიმერი გადის.

ფაზის ბრუნვის თანმიმდევრობა მოცემულია ცხრილში. მიკროკონტროლერის პროგრამის მეხსიერებაში არის სამი განსხვავებული ცხრილი: სრული ნაბიჯის რეჟიმისთვის ფაზის გადახურვის გარეშე, სრული ნაბიჯი გადახურვით და ნახევარსაფეხურიანი რეჟიმისთვის. ყველა ცხრილს აქვს იგივე სიგრძე 8 ბაიტი. საჭირო ცხრილი იტვირთება ოპერატიული მეხსიერებაში მუშაობის დასაწყისში, რაც აადვილებს ძრავის მუშაობის სხვადასხვა რეჟიმს შორის გადართვას. მნიშვნელობები ამოღებულია ცხრილიდან PHASE მაჩვენებლის გამოყენებით, ამიტომ ძრავის ბრუნვის მიმართულების გადართვა ასევე ძალიან მარტივია: წინ გადასატრიალებლად საჭიროა მაჩვენებლის გაზრდა, ხოლო უკან დასაბრუნებლად საჭიროა მისი შემცირება.

პროგრამაში ყველაზე „მნიშვნელოვანი“ ცვლადი არის 24-ბიტიანი ხელმოწერილი ცვლადი VC, რომელიც შეიცავს მიმდინარე სიჩქარის მნიშვნელობას. ამ ცვლადის ნიშანი განსაზღვრავს ბრუნვის მიმართულებას, ხოლო მნიშვნელობა განსაზღვრავს ნაბიჯების სიხშირეს. ამ ცვლადის ნულოვანი მნიშვნელობა მიუთითებს ძრავის გაჩერებაზე. პროგრამა ამ შემთხვევაში თიშავს ყველა ფაზის დენს, თუმცა ბევრ აპლიკაციაში ამ სიტუაციაში აუცილებელია მიმდინარე ფაზების ჩართვის დატოვება და მათი დენი მხოლოდ ოდნავ შემცირება, რითაც უზრუნველყოფილია ძრავის პოზიციის შენარჩუნება. საჭიროების შემთხვევაში, პროგრამის ლოგიკის ასეთი ცვლილება ძალიან მარტივია.

ამრიგად, STCNT პროგრამული ტაიმერის გადადინების შემთხვევაში, ანალიზდება VC ცვლადის მნიშვნელობა, დადებითი მნიშვნელობის შემთხვევაში, PHASE მაჩვენებელი იზრდება, ხოლო უარყოფითი მნიშვნელობის შემთხვევაში - მცირდება. შემდეგ შემდეგი ფაზის კომბინაცია შეირჩევა ცხრილიდან და გამოდის პორტში. თუ VC არის ნულოვანი, PHASE მაჩვენებელი არ იცვლება და ყველა ნულოვანი მნიშვნელობა გამოდის პორტში.

T-ის მნიშვნელობა, რომლითაც უნდა ჩაიტვირთოს STCNT ტაიმერი, ცალსახად არის დაკავშირებული VC ცვლადის მნიშვნელობასთან. ამასთან, სიხშირის პერიოდად გადაქცევას საკმაოდ დიდი დრო სჭირდება, ამიტომ ეს გამოთვლები ხორციელდება მთავარ პროგრამაში და არა ყოველ ნაბიჯზე, არამედ ბევრად უფრო იშვიათად. ზოგადად, ეს გამოთვლები პერიოდულად უნდა შესრულდეს მხოლოდ აჩქარების ან შენელების დროს. სხვა შემთხვევაში, სიჩქარე და, შესაბამისად, ნაბიჯების განმეორების პერიოდი არ იცვლება.

PWM დენის სტაბილიზაციის განსახორციელებლად, ფაზები პერიოდულად უნდა ჩართოთ და შემდეგ, როდესაც დენი მიაღწევს მოცემულ დონეს, გამორთოთ. პერიოდული გადართვა ხორციელდება ტაიმერის 0 შეფერხებით, რისთვისაც, თუნდაც STCNT პროგრამული ტაიმერის გადინების არარსებობის შემთხვევაში, მიმდინარე ფაზის კომბინაცია გამოდის პორტში. ეს ხდება 25 μs პერიოდის განმავლობაში (რაც შეესაბამება PWM სიხშირეს 40 kHz). ფაზის გადართვას აკონტროლებენ შედარებითები, რომელთა გამომავლები დაკავშირებულია შეფერხების შეყვანებთან INT0 და INT1. შეფერხებები ჩართულია ფაზის დენის ჩართვის შემდეგ და გამორთულია შედარების გადართვისთანავე. ეს გამორიცხავს მათ ხელახლა დამუშავებას. შეფერხების დამმუშავებლებში გამორთულია მხოლოდ შესაბამისი ფაზები (სურ. 32).

ბრინჯი. 32. INT0 და INT1 შეფერხების დამმუშავებლების ბლოკ-სქემა.

პროცესები, რომლებიც ხდება PWM დენის სტაბილიზაციის დროს, ნაჩვენებია ნახ. 33. განსაკუთრებით უნდა აღინიშნოს, რომ დენის სენსორში დენი წყვეტილია მაშინაც კი, თუ გრაგნილი დენი არ წყდება. ეს გამოწვეულია იმით, რომ დენის დაშლის დროს, მისი გზა არ გადის მიმდინარე სენსორზე (მაგრამ გადის დიოდში).

ბრინჯი. 33. PWM დენის სტაბილიზაციის პროცესი.

უნდა ითქვას, რომ PWM სისტემის ანალოგური ნაწილი საავტომობილო ფაზის დენის სტაბილიზაციისთვის საკმაოდ "კაპრიზულია". ფაქტია, რომ მიმდინარე სენსორიდან აღებული სიგნალი შეიცავს დიდი რაოდენობით ხმაურს. ჩარევა ძირითადად ხდება ძრავის გრაგნილების გადართვის მომენტებში, როგორც "საკუთარი" და "უცხო" ფაზებში. მიკროსქემის სწორი მუშაობა მოითხოვს ბეჭდური მიკროსქემის დაფის სწორ განლაგებას, განსაკუთრებით მიწის გამტარებისთვის. შეიძლება მოგიწიოთ დაბალი გამტარი ფილტრის მნიშვნელობების არჩევა შედარების შეყვანისას ან თუნდაც მცირე ჰისტერეზის შეტანა შედარებაში. როგორც ზემოთ აღინიშნა, დაბალი სიმძლავრის ძრავების კონტროლისას, PWM დენის სტაბილიზაცია შეიძლება მთლიანად მიტოვებული იყოს ჩვეულებრივი L/R გრაგნილი ელექტრომომარაგების მიკროსქემის გამოყენებით. PWM სტაბილიზაციის აღმოსაფხვრელად, საკმარისია უბრალოდ არ დააკავშიროთ მიკროკონტროლერის INT0 და INT1 შეყვანა; რა თქმა უნდა, საერთოდ არ შეგიძლიათ დააინსტალიროთ შედარებითი და დენის სენსორები.

ამ პროგრამაში ახალი სიჩქარისა და პერიოდის მნიშვნელობების გამოთვლის სიხშირე არჩეულია 15,625 ms. ეს მნიშვნელობა შემთხვევით არ აირჩია. ეს ინტერვალი არის 1/64 წმ და რაც მთავარია, შეიცავს ტაიმერის 0 გადადინების პერიოდების მთელ რიცხვს (25μs). მოსახერხებელია, თუ სიჩქარისა და აჩქარების მნიშვნელობები მითითებულია ბუნებრივ ერთეულებში, ე.ი. ნაბიჯებით წამში და ნაბიჯებით გაყოფილი წამის კვადრატზე. იმისათვის, რომ შეძლოთ მყისიერი სიჩქარის გამოთვლა 64 ჯერ წამში მთელი რიცხვის არითმეტიკაში, თქვენ უნდა გადახვიდეთ სიჩქარის შიდა წარმოდგენაზე, გაზრდილი 64-ჯერ. 64-ზე გამრავლება და გაყოფა მცირდება მარტივ ცვლებამდე და ამიტომ მოითხოვს ძალიან ცოტა დროს. გამოთვლების მითითებულ სიხშირეს უზრუნველყოფს სხვა პროგრამული ტაიმერი URCNT, რომელიც მცირდება ტაიმერის 0 შეფერხებით (ყოველ 25 μs ერთხელ). ეს ტაიმერი ყოველთვის დატვირთულია მუდმივი მნიშვნელობით, რაც უზრუნველყოფს მუდმივ გადინების პერიოდს 15,625 ms. როდესაც ეს ტაიმერი ჭარბობს, UPD ბიტის დროშა დაყენებულია, რომელიც მთავარ პროგრამას მიანიშნებს, რომ „დროა განახლდეს სიჩქარისა და პერიოდის მნიშვნელობები“.

მთავარი პროგრამა (ნახ. 34) ითვლის მყისიერი სიჩქარის მნიშვნელობებს და ნაბიჯების პერიოდს, უზრუნველყოფს აუცილებელ აჩქარების მრუდს. ამ შემთხვევაში, აჩქარება და შენელება ხორციელდება მუდმივი აჩქარებით, ამიტომ სიჩქარე იცვლება ხაზოვანი. ამ შემთხვევაში პერიოდი ჰიპერბოლური კანონის მიხედვით იცვლება და მისი გამოთვლა პროგრამის მთავარი სამუშაოა.

ბრინჯი. 34. ძირითადი პროგრამის ციკლის ბლოკ-სქემა.

ძირითადი პროგრამა პერიოდულად ანახლებს სიჩქარისა და ნაბიჯის პერიოდის მნიშვნელობებს; სიხშირე დგინდება UPD დროშით. პროგრამა განაახლებს ორი ცვლადის მნიშვნელობების შედარების საფუძველზე: მყისიერი სიჩქარე VC და საჭირო სიჩქარე VR.

საჭირო სიჩქარე ასევე განისაზღვრება მთავარ პროგრამაში. ეს კეთდება საკონტროლო სიგნალებისა და ლიმიტის გადამრთველების სიგნალების ანალიზის საფუძველზე. ამ სიგნალებიდან გამომდინარე, მთავარი პროგრამა იტვირთება VR ცვლადი საჭირო სიჩქარის მნიშვნელობით. ამ პროგრამაში არის V წინსვლისთვის, -V უკუ, და 0 გაჩერებისთვის. ზოგადად, სიჩქარის ნაკრები (ისევე როგორც აჩქარებები და ფაზური დენები) შეიძლება იყოს თვითნებურად დიდი, მოთხოვნებიდან გამომდინარე.

თუ სიჩქარე VC და VR თანაბარია, მაშინ სტეპერ ძრავა მუშაობს სტაციონარულ რეჟიმში და განახლება არ არის საჭირო. თუ სიჩქარეები არ არის ტოლი, მაშინ VC-ის მნიშვნელობა მოცემული აჩქარებით უახლოვდება VR-ს, ე.ი. ძრავა აჩქარებს (ან ანელებს) სანამ არ მიაღწევს ნომინალურ სიჩქარეს. იმ შემთხვევაში, როდესაც VR და VC ნიშნებიც კი განსხვავებულია, ძრავა ანელებს, უკუიქცება და შემდეგ აღწევს საჭირო სიჩქარეს. ეს ხდება თითქოს თავისთავად, პროგრამის სტრუქტურის წყალობით.

თუ მორიგი შემოწმებისას გამოვლინდა, რომ VR და VC სიჩქარეები არ არის ტოლი, მაშინ A აჩქარების მნიშვნელობა ემატება (ან კლებულობს) მნიშვნელობას VC. თუ ამ ოპერაციის შედეგად საჭირო სიჩქარე გადააჭარბა, მიიღება შედეგი. მნიშვნელობა გამოსწორებულია საჭირო სიჩქარის ზუსტი მნიშვნელობით ჩანაცვლებით.

შემდეგ გამოითვლება პერიოდი T (სურ. 35).

ბრინჯი. 35. პერიოდის გამოთვლის ქვეპროგრამის ბლოკ-სქემა.

პირველ რიგში, გამოითვლება მიმდინარე სიჩქარის მოდული. მაშინ მინიმალური სიჩქარე შეზღუდულია. ეს შეზღუდვა აუცილებელია ორი მიზეზის გამო. პირველ რიგში, უსასრულოდ მცირე სიჩქარე შეესაბამება უსასრულოდ ხანგრძლივ პერიოდს, რაც გამოიწვევს შეცდომას გამოთვლებში. მეორეც, სტეპერ ძრავებს აქვთ საკმაოდ გრძელი დაწყების ზონა სიჩქარის თვალსაზრისით, ამიტომ არ არის საჭირო ძალიან დაბალი სიჩქარით დაწყება, მით უმეტეს, რომ დაბალ სიჩქარეზე ბრუნვა იწვევს ხმაურის და ვიბრაციის გაზრდას. მინიმალური სიჩქარის მნიშვნელობა VMIN უნდა შეირჩეს კონკრეტული აპლიკაციისა და ძრავის ტიპის მიხედვით. მინიმალური სიჩქარის შეზღუდვის შემდეგ, პერიოდი გამოითვლება ფორმულით T = 2560000/|VC|. ერთი შეხედვით, ფორმულა აშკარა არ არის, მაგრამ თუ გავითვალისწინებთ, რომ პერიოდი უნდა იყოს მიღებული 25 მიკროწამიანი ინტერვალებით, ხოლო VC-ის შიდა წარმოდგენა არის მისი ნამდვილი მნიშვნელობა გამრავლებული 64-ზე, მაშინ ყველაფერი თავის ადგილზე დგება. T გაანგარიშებისას საჭიროა 24/24 ხელმოუწერელი გაყოფის ოპერაცია, რასაც AVR 10 MHz საათის სიხშირეზე აკეთებს დაახლოებით 70 μs-ში. იმის გათვალისწინებით, რომ პერიოდის გამოთვლები ხდება არა უმეტეს 15,625 ms ერთხელ, პროცესორის დატვირთვა ძალიან დაბალია. ძირითადი დატვირთვა ხორციელდება ტაიმერის 0 შეფერხებით და იგი ძირითადად ხორციელდება მოკლე განშტოების გასწვრივ (STCNT გადადინების გარეშე) ხანგრძლივობით დაახლოებით 3 μs, რაც შეესაბამება პროცესორის 12% დატვირთვას. ეს ნიშნავს, რომ არსებობს გამოთვლითი რესურსების მნიშვნელოვანი რეზერვები.

სტეპერ ძრავის კონტროლერის ბეჭდური მიკროსქემის დაფა ნაჩვენებია ნახ. 36.

ბრინჯი. 36. ბეჭდური მიკროსქემის დაფა სტეპერ ძრავის კონტროლერისთვის.

მოწოდებულ დემო პროგრამას არ აქვს მრავალი მახასიათებელი, რომელიც უნდა იყოს წარმოდგენილი სრული სტეპერიის საავტომობილო კონტროლერში. ამ ფუნქციების განხორციელება ძალიან დამოკიდებულია სტეპერ ძრავის სპეციფიკურ გამოყენებაზე და ძნელად შესაძლებელია უნივერსალური. ამავდროულად, ზემოხსენებული პროგრამა შეიძლება ემსახურებოდეს სპეციალური პროგრამების დაწერის საფუძველს, რომელსაც აქვს ერთი ან სხვა შესაძლებლობები. მაგალითად, ამ დაფის საფუძველზე შეიქმნა რამდენიმე სპეციალიზებული სტეპერ ძრავის კონტროლერი. ასეთი კონტროლერის ერთ - ერთ მოდელს აქვს შემდეგი შესაძლებლობები:

• ფაზის გადართვის მაქსიმალური სიხშირე 3 kHz
• აჩქარება მუდმივი აჩქარებით
• ბრუნვის პროგრამირებადი მიმართულება
მაღალი გარჩევადობის გრაფიკული LCD კონტროლერი

ცოტა ხნის წინ შეიძინა ARDUINO ჩინეთში. ბევრი აზრია სხვადასხვა მოწყობილობების დამზადებაზე. მე სწრაფად დავიღალე დაფაზე LED-ის აციმციმით; მინდოდა რაღაც უფრო მნიშვნელოვანი. რა თქმა უნდა, მე უნდა შევუკვეთო ნაკრები, მაგრამ მისი ფასი გარკვეულწილად მაღალი იყო და ინტერნეტში რაღაცის ძებნა მომიწია და მე თვითონ მოვედი. შედეგად, მე მაინც შეუკვეთე სხვადასხვა სენსორები, რელეები, ინდიკატორები ჩინეთიდან ... ცოტა მოგვიანებით, ცნობილი ინდიკატორი 1602 ჩამოვიდა. მე ვისწავლე როგორ ვიმუშაო მასთან და ასევე შევეჩვიე მას საკმაოდ სწრაფად. მსურდა სტეპერ ძრავის კონტროლი CD-DVD დისკიდან. არ მინდოდა 1-2 თვის ლოდინი აღმოსავლეთიდან ჩამოსული პაკეტისთვის, ამიტომ გადავწყვიტე მძღოლის გაკეთება მეთვითონ. მე ვიპოვე ეს დიაგრამა ბიპოლარული სტეპერ ძრავის დასაკავშირებლად:

ჩვენს უდაბნოში ვერ ვიპოვნე მიკროქიები, ან შევუკვეთე მიკროკროვიტები რუსული ონლაინ მაღაზიებიდან 2-3 მზა დრაივერის ღირებულებით 1 მიკროკრულისთვის. მიკროსქემა არის ტრანზისტორების H-ხიდი. სხვათა შორის, თქვენ უნდა შეიტანოთ კომპოზიტური ბიპოლარული ტრანზისტორები (ე.წ. დარლინგტონის შეკრებები) ან ხიდში ეფექტის ტრანზისტორები. ერთჯერადი ბიპოლარული ტრანზისტორებს სჭირდებათ კარგი დრაივი, რომელსაც კონტროლერი ვერ უზრუნველყოფს, წინააღმდეგ შემთხვევაში ტრანზისტორი ძალიან მაღალი ძაბვის ვარდნა მიიღება იმის გამო, რომ იგი ვერ გაიხსნება. იმიტომ რომ მას შემდეგ, რაც ჩემი კარგი მეგობარი რემონტს კომპიუტერებს, საველე მუშაკებთან პრობლემები არ ყოფილა. თავდაპირველად მინდოდა ამის გაკეთება ბიპოლარებზე, მაგრამ აღმოჩნდება, რომ 2 -ჯერ მეტი ტრანზისტორია, რაც მძღოლის ზომებისთვის არ არის ძალიან კარგი და ისინი გაუძლებენ გაცილებით ნაკლებად დენს. ათეული ველით ეფექტის ტრანზისტორი და მათზე მონაცემთა ცხრილების წაკითხვა, მე კვლავ სასოწარკვეთილი გავხდი-ინტერნეტში არის სქემები მხოლოდ N- და p- ტიპების საველე ეფექტის ტრანზისტორებისთვის. მე უბრალოდ ვერ ვიპოვნე ერთი წრე იმავე ტიპის ტრანზისტორების გამოყენებით. კომპიუტერები იყენებენ n ტიპის ტრანზისტორებს. მე უნდა გამეწია პატარა მოწყობილობით პურის დაფაზე, საველე მუშაკების გამოყენებით, შევეცადე LED- ების გაკონტროლება, ის მუშაობდა და გადავწყვიტე მზა მოწყობილობის შეკრება. მძღოლს არ სჭირდება კორექტირება, რადგან აქ პრაქტიკულად არაფერია საჭირო. ერთადერთი პრობლემა იყო პროგრამული უზრუნველყოფა. მე ვიპოვნე მონაცემთა ცხრილი მსგავსი ძრავისთვის და ვაყენებ გამომავალი სახელმწიფოების ოპერაციული გრაფიკის გამოყენებით. ამის შემდეგ რჩება მხოლოდ შეფერხების არჩევა და ეს არის - მოწყობილობა მზად არის! სინამდვილეში L293D ჩიპისთვის შემცვლელი წრე.

ტრანზისტორის მონაცემები სწორედ ასეა მოცემული, მე ვერ შევცვალე MultiSim-ში. გამოვიყენე P60N03LDG ტრანზისტორები TO-252 პაკეტში. ყველაფერი ამის შესახებ საკმაოდ მარტივია: როდესაც ძაბვა გამოიყენება U1 ან U2 ერთ-ერთ შესასვლელზე, 2 ტრანზისტორი იხსნება ზედა და ქვედა მკლავებში, ჯვარედინი. ეს ცვლის ძრავზე ძაბვის პოლარობას. და იმისათვის, რომ თავიდან ავიცილოთ ძაბვის მიწოდება ერთდროულად 2 შეყვანისთვის (ეს გამოიწვევს ელექტრომომარაგების წრეში მოკლე ჩართვას), მე გამოვიყენე L293D გადართვის წრე. ამ კავშირით, NPN ტრანზისტორი არ იძლევა ყველა 4 H- ხრიკის ტრანზისტორი ერთდროულად გახსნას. სხვათა შორის, 1 ძრავა კონტროლდება 2 Arduino- ს საშუალებით, რაც ძალზე მნიშვნელოვანია მიკროკონტროლერის შედეგებისა და შეყვანის შესანახად. კიდევ ერთი პირობაა, რომ ტრანზისტორი კონცენტრატორების უარყოფითი მავთული უნდა იყოს დაკავშირებული საკონტროლო დაფის უარყოფით ტერმინალთან. ენერგია მიეწოდება საკონტროლო საბჭოს Arduino– სგან და გარე ელექტრომომარაგების გასაღებს. ეს საშუალებას გაძლევთ დააკავშიროთ საკმაოდ ძლიერი ძრავა. ეს ყველაფერი დამოკიდებულია ტრანზისტორების მახასიათებლებზე. ასე რომ, ერთი დრაივერისთვის გჭირდებათ 8 საველე ეფექტის ტრანზისტორი (P60N03LDG ან ნებისმიერი სხვა n-არხი), ნებისმიერი 2 SMD NPN ბიპოლარული ტრანზისტორი (ჩემი მონიშნულია t04), SMD რეზისტორები ზომით 0805 და 4 იგივე ზომის ჯუმპერი. (ამბობენ 000 ან უბრალოდ 0). ყველა ეს ნაწილი შეგიძლიათ ნახოთ ძველ და გამოუსადეგარ დედაპლატებზე. დარწმუნდით, რომ შეამოწმეთ ნაწილები ინსტალაციამდე.

Arduino მძღოლის დაფა

ვდებ დაფას Layout6 ფორმატში. . აღვნიშნავ, რომ ზუსტად ასეთი სახე უნდა მიიღოთ - წარწერები უნდა იკითხებოდეს და არა თავდაყირა, დაფის დაბეჭდვისას გაითვალისწინეთ ეს, ნაწილები დამონტაჟდება ტრასების გვერდზე. ჩვენ ასევე ვამაგრებთ კონექტორებს დედაპლატიდან თმის საშრობით, ვჭრით იმდენი ქინძისთავით, რამდენიც საჭიროა და ვამაგრებთ ჩვენს დაფაზე - ეს ბევრად უფრო მოსახერხებელი და საიმედოა, ვიდრე მავთულის დაფაზე შედუღება. მოდით შევხედოთ ქინძისთავების დანიშნულებას: ქინძისთავები Out1 და Out2 - სტეპერ ძრავის გრაგნილების შეერთება, In1,2 - შეყვანა Arduino-დან, ±5V - საკონტროლო კვების წყარო Arduino-დან (მე გავაკეთე ორმაგი კონექტორი, რადგან თქვენ შეგიძლიათ დააკავშიროთ დენი. საკაბელო ერთდროულად რამდენიმე ბლოკამდე), დაფის მეორე მხარეს მდებარე 2 მხტუნავი, ისინი ძაბვას აწვდიან გასაღებებს. დაფის ზომა - 43x33 მმ. მსურველებს შეუძლიათ კიდევ უფრო შეამცირონ ის.

მოდით გადავხედოთ პროგრამულ უზრუნველყოფას Stepper Motor- ისთვის. ნებისმიერი სტეპერიანი ძრავისთვის თქვენ უნდა იპოვოთ მონაცემთა ცხრილი ან, უარეს შემთხვევაში, მისი ოპერაციის დიაგრამა. მე მხოლოდ დიაგრამა ვიპოვე, ასე გამოიყურება:

სტეპერ ძრავის მუშაობის სქემა

ნომრები მიუთითებს ნაბიჯების ნომრებზე. გამომდინარე იქიდან, რომ როდესაც მაღალი დონის კონტროლერი გადადის დაბალზე, დრაივერი თავად გადართავს საჭირო გადამრთველებს, ჩვენ ვწერთ, მაგალითად, მდგომარეობებს მხოლოდ თითოეული გრაგნილის ზედა გრაფიკისთვის. პირველი ნაბიჯი: პირველი გრაგნილი არის პირველი მავთული + (HIGH), მეორე ავტომატურად გადაირთვება დრაივერის მიერ მინუსზე (LOW), შეგახსენებთ, რომ ჩვენ აღვწერთ თითოეული გრაგნილის პირველ მავთულს. მეორე გრაგნილი: პირველი მავთული - (LOW), მეორე + (HIGH), მეორე მავთულის გადართვა მოხდება მძღოლის მიერ ავტომატურად. გადავიდეთ განრიგის პირველ ცვლილებაზე. ეს არის ნაბიჯი 2. ჩვენ აღწერს მხოლოდ პირველი მავთულის მდგომარეობას. პირველი გრაგნილის 1 მავთული დარჩა HIGH, მეორის 1 მავთული შეიცვალა LOW-დან HIGH-ზე. მესამე ნაბიჯი - პირველი გრაგნილის 1 მავთული შეიცვალა HIGH-დან LOW-მდე, მეორის 1 მავთული დარჩა HIGH. მეოთხე ნაბიჯი: პირველი გრაგნილის 1 მავთული დარჩა LOW, მეორე გრაგნილის 1 მავთული შეიცვალა HIGH-დან LOW-ზე. შეგიძლიათ აღწეროთ ნებისმიერი ნაბიჯიდან, მთავარია თანმიმდევრულობის შენარჩუნება. იმისათვის, რომ ძრავა სხვა მიმართულებით ბრუნავდეს, თქვენ უბრალოდ უნდა გადაიტანოთ დიაგრამაში ნებისმიერი გრაგნილის მნიშვნელობები ნახევარი ციკლით ნებისმიერი მიმართულებით. ამ გზით თქვენ შეგიძლიათ დაწეროთ დრაივერი პროგრამული უზრუნველყოფა. თქვენ უბრალოდ უნდა იცოდეთ დიაგრამა და სწორად აღწეროთ მისი მდგომარეობა გამომავალი ქინძისთავებისთვის.

ახლა ჩვენ ვაკავშირებთ დაფას Arduino-ს და ძრავას. მოდით გადავაგდოთ ეს ესკიზი:

// დაკავშირება arduino-ს 8,9 ქინძისთავთან
int input1 = 8;
int input2 = 9;
int stepCount = 5; //დაყოვნება ნაბიჯებს შორის არეგულირებს ძრავის სიჩქარეს

void setup()
{
pinMode (შეყვანა 1, OUTPUT);
pinMode (შეყვანა2, OUTPUT);
}

void loop ()
{
//1 ნაბიჯი
digitalWrite (შეყვანა 1, LOW);
ციფრული ჩაწერა (შეყვანა 2, მაღალი);
დაგვიანება (stepCount);

//მე-2 ნაბიჯი
ციფრული ჩაწერა (შეყვანა 1, მაღალი);
ციფრული ჩაწერა (შეყვანა 2, მაღალი);
დაგვიანება (stepCount);

//მე-3 ნაბიჯი
ციფრული ჩაწერა (შეყვანა 1, მაღალი);
digitalWrite(input2,LOW);
დაგვიანება (stepCount);

digitalWrite (შეყვანა 1, LOW);
digitalWrite(input2,LOW);
დაგვიანება (stepCount);

ჩვენ ელექტროენერგიას ვაწვდით მძღოლს, საჭიროების შემთხვევაში ვცვლით ერთი გრაგნილის ტერმინალებს და ვფიქრობთ, სად უნდა მოერგოს ამ მოწყობილობას (შეგიძლიათ სათბურის ფანჯრები გახსენით დროისა და ტემპერატურის მიხედვით, აკონტროლოთ ჟალუზები და მრავალი სხვა). გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ძრავა ტრიალებს გაუჩერებლად ამ ესკიზის მიხედვით; საჭიროების შემთხვევაში ჩადეთ იგი მარყუჟში და დაატრიალეთ საჭირო მნიშვნელობამდე, ან კიდევ უკეთესი, დაწერეთ ბიბლიოთეკა და პირდაპირ დააკავშირეთ იგი. რა თქმა უნდა, ეს არ არის ისეთი მაგარი დრაივერი, როგორც ჩიპზე, მაგრამ ექსპერიმენტებისთვის, სანამ ნორმალური მძღოლები ჩინეთიდან არის ხელმისაწვდომი, საკმარისზე მეტია. წარმატებებს გისურვებთ ყველას და წარმატებებს მიკროკონტროლერების დაუფლებაში. წაიკითხეთ მეტი ARDUINO მიკროკონტროლერების შესახებ.

ნაწილი 2. მართვის სისტემების წრე

ზემოთ განხილული იქნა სტეპერ ძრავების გამოყენების ყველაზე მნიშვნელოვანი ზოგადი საკითხები, რაც ხელს შეუწყობს მათ განვითარებას. მაგრამ, როგორც ჩვენი საყვარელი უკრაინული ანდაზა ამბობს: "I will not trust it სანამ არ შევამოწმებ" ("I won't bawer it სანამ არ შევამოწმებ"). ამიტომ, გადავიდეთ საკითხის პრაქტიკულ მხარეზე. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, სტეპერ ძრავები არ არის იაფი სიამოვნება. მაგრამ ისინი ხელმისაწვდომია ძველ პრინტერებში, ფლოპი და ლაზერული დისკის წამკითხველებში, მაგალითად, SPM-20 (საფეხურიანი ძრავა თავის პოზიციონირებისთვის 5"25 Mitsumi დისკზე) ან EM-483 (Epson Stylus C86 პრინტერიდან), რომელსაც შეუძლია იპოვეთ თქვენს ძველ ნაგავში ან იყიდეთ რადიო ბაზარზე პენიებად. ასეთი ძრავების მაგალითები წარმოდგენილია 8-ში.

საწყისი განვითარებისთვის უმარტივესი არის ცალმხრივი ძრავები. მიზეზი მდგომარეობს მათი ლიკვიდაციის მართვის დრაივერის სიმარტივესა და დაბალ ღირებულებაში. სურათი 9 გვიჩვენებს დრაივერის პრაქტიკულ დიაგრამას, რომელსაც იყენებს სტატიის ავტორი P542-M48 სერიის ერთპოლარული სტეპერ ძრავისთვის.

ბუნებრივია, ტრანზისტორის ტიპის არჩევისას გრაგნილი საკონტროლო ღილაკებისთვის მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული მაქსიმალური გადართვის დენი, ხოლო მის მიერთება უნდა ითვალისწინებდეს კარიბჭის ტევადობის დამუხტვას/დამუხტვას. ზოგიერთ შემთხვევაში, MOSFET-ის პირდაპირი კავშირი გადამრთველ IC-თან შეიძლება არ იყოს მისაღები. როგორც წესი, კარიბჭეებში დამონტაჟებულია მცირე მნიშვნელობების სერიასთან დაკავშირებული რეზისტორები. მაგრამ ზოგიერთ შემთხვევაში აუცილებელია გასაღებების სამართავად შესაბამისი დრაივერის მიწოდებაც, რაც უზრუნველყოფს მათი შეყვანის სიმძლავრის დატენვას/დამუხტვას. ზოგიერთი გამოსავალი გვთავაზობს ბიპოლარული ტრანზისტორების გამოყენებას გადამრთველად. ეს შესაფერისია მხოლოდ ძალიან დაბალი სიმძლავრის ძრავებისთვის, დაბალი გრაგნილი დენით. განსახილველი ძრავისთვის გრაგნილების სამუშაო დენით I = 230 mA, საკონტროლო დენი გასაღების ძირში უნდა იყოს მინიმუმ 15 mA (თუმცა გასაღების ნორმალური მუშაობისთვის აუცილებელია, რომ ბაზის დენი იყოს ტოლი ოპერაციული დენის 1/10, ანუ 23 mA). მაგრამ შეუძლებელია ასეთი დენის ამოღება 74HCxx სერიის მიკროსქემებიდან, ამიტომ საჭირო იქნება დამატებითი დრაივერები. როგორც კარგი კომპრომისი, შეგიძლიათ გამოიყენოთ IGBT-ები, რომლებიც აერთიანებს ველის ეფექტის და ბიპოლარული ტრანზისტორების უპირატესობებს.

სტატიის ავტორის თვალსაზრისით, მცირე სიმძლავრის ძრავის გრაგნილების გადართვის კონტროლის ყველაზე ოპტიმალური გზაა R DC(ON) MOSFET-ის გამოყენება, რომელიც შესაფერისია მიმდინარე და ღია არხის წინააღმდეგობისთვის, მაგრამ ითვალისწინებს. გაითვალისწინეთ ზემოთ აღწერილი რეკომენდაციები. მაგალითად, P542-M48 სერიის ძრავის გასაღებებზე გაფანტული სიმძლავრე, როდესაც როტორი მთლიანად შეჩერებულია, არ აღემატება

P VT = R DC(ON) × I 2 = 0.25 × (0.230) 2 = 13.2 მვტ.

კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი პუნქტი არის ეგრეთ წოდებული სნაბერ დიოდების სწორი არჩევანი, რომლებიც შუნტირებენ ძრავის გრაგნილს (VD1...VD4 სურათზე 9). ამ დიოდების დანიშნულებაა თვითინდუქციური EMF-ის ჩახშობა, რომელიც წარმოიქმნება საკონტროლო კონცენტრატორების გამორთვისას. თუ დიოდები არასწორად არის არჩეული, მაშინ გარდაუვალია ტრანზისტორი გადამრთველების და მთლიანად მოწყობილობის უკმარისობა. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ასეთი დიოდები, როგორც წესი, უკვე ჩაშენებულია მაღალი სიმძლავრის MOSFET-ებში.

ძრავის მართვის რეჟიმი დაყენებულია გადამრთველით. როგორც ზემოთ აღინიშნა, ყველაზე მოსახერხებელი და ეფექტურია კონტროლი ფაზის გადახურვით (სურათი 4b). ეს რეჟიმი ადვილად განხორციელდება ტრიგერების გამოყენებით. უნივერსალური გადამრთველის პრაქტიკული დიაგრამა, რომელიც სტატიის ავტორმა გამოიყენა როგორც რიგ გამართვის მოდულში (მათ შორის, დრაივერის ზემოთ) და პრაქტიკული აპლიკაციებისთვის, ნაჩვენებია სურათზე 10.

ნახაზი 10-ის წრე შესაფერისია ყველა ტიპის ძრავისთვის (უნიპოლარული და ბიპოლარული). ძრავის სიჩქარეს ადგენს საათის გარე გენერატორი (ნებისმიერი სამუშაო ციკლი), საიდანაც სიგნალი მიეწოდება "STEPS" შეყვანას, ხოლო ბრუნვის მიმართულება დგინდება "DIRECTION" შეყვანის საშუალებით. ორივე სიგნალს აქვს ლოგიკური დონეები და, თუ ღია კოლექტორის გამოსავალი გამოიყენება მათ გენერირებისთვის, მაშინ საჭირო იქნება შესაბამისი ასაწევი რეზისტორები (ისინი არ არის ნაჩვენები 10 სურათზე). გადამრთველის დროის დიაგრამა ნაჩვენებია სურათზე 11.

მინდა გავამახვილო მკითხველთა ყურადღება: ინტერნეტში შესაძლოა შეგხვედროთ მსგავსი სქემა, რომელიც დამზადებულია არა D-Flip-flops-ზე, არამედ JK-Flip-flops-ზე. Ფრთხილად იყავი! რიგ ამ სქემებში დაშვებულია შეცდომა IC-ის დაკავშირებისას. თუ არ არის საჭირო უკუსვლა, მაშინ გადამრთველი წრე შეიძლება მნიშვნელოვნად გამარტივდეს (იხ. სურათი 12), ხოლო ბრუნვის სიჩქარე უცვლელი დარჩება და საკონტროლო დიაგრამა მსგავსი იქნება 11-ზე ნაჩვენების (ოსცილოგრამები ფაზის რიგის შეცვლამდე ).

ვინაიდან არ არსებობს სპეციალური მოთხოვნები "STEPS" სიგნალისთვის, გამომავალი სიგნალის დონისთვის შესაფერისი ნებისმიერი გენერატორი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მის გენერირებაზე. მისი გამართვის მოდულებისთვის ავტორმა გამოიყენა IC-ზე დაფუძნებული გენერატორი (სურათი 13).

თავად ძრავის გასაძლიერებლად, შეგიძლიათ გამოიყენოთ სქემა, რომელიც ნაჩვენებია 14-ზე, ხოლო გადამრთველისა და გენერატორის წრე შეიძლება იკვებებოდეს ცალკე +5 ვ დენის წყაროდან ან დამატებითი დაბალი სიმძლავრის სტაბილიზატორის მეშვეობით. ნებისმიერ შემთხვევაში, დენის და სასიგნალო ნაწილების მიწები უნდა იყოს გამოყოფილი.

ნახაზი 14-ის წრე უზრუნველყოფს ორ სტაბილურ ძაბვას ძრავის გრაგნილების გასაძლიერებლად: 12 ვ ოპერაციულ რეჟიმში და 6 ვ დაჭერის რეჟიმში. (მოყვანილია გამომავალი ძაბვის გამოსათვლელად საჭირო ფორმულები). მუშაობის რეჟიმი გააქტიურებულია X1 კონექტორის „BRAKE“ კონტაქტზე მაღალი ლოგიკური დონის გამოყენებით. მიწოდების ძაბვის შემცირების დასაშვებობა განისაზღვრება იმით, რომ, როგორც უკვე აღინიშნა სტატიის პირველ ნაწილში, სტეპერ ძრავების შეკავების ბრუნვა აღემატება ბრუნვის ბრუნვას. ამრიგად, განსახილველი P542-M48 ძრავისთვის, 25:6 გადაცემათა კოლოფით დაკავების ბრუნვა არის 19,8 Ncm, ხოლო ბრუნვის ბრუნი მხოლოდ 6 Ncm. ეს მიდგომა საშუალებას გაძლევთ შეამციროთ ენერგიის მოხმარება 5.52 W-დან 1.38 W-მდე, როდესაც ძრავა გამორთულია! ძრავის სრული გამორთვა ხორციელდება X1 კონექტორის „ON/OFF“ კონტაქტზე მაღალი ლოგიკური დონის გამოყენებით.

თუ საკონტროლო წრეს აქვს გამომავალი ღია კოლექტორის ტრანზისტორების გამოყენებით, მაშინ არ არის საჭირო VT1, VT2 გადამრთველები და გამომავლები შეიძლება პირდაპირ დაუკავშირდეს აღნიშნული კლავიშების ნაცვლად.

Შენიშვნა: ამ განსახიერებაში, ასაწევი რეზისტორების გამოყენება მიუღებელია!

ავტორმა ჩოკად გამოიყენა SDR1006-331K კოჭა (Bourns). ძრავის გრაგნილების ძაბვის დრაივერის მთლიანი ელექტრომომარაგება შეიძლება შემცირდეს 16 - 18 ვ-მდე, რაც არ იმოქმედებს მის მუშაობაზე. კიდევ ერთხელ, გთხოვთ გაითვალისწინოთ: საკუთარი გამოთვლების გაკეთებისას არ დაგავიწყდეთ გაითვალისწინოთ, რომ დრაივერი უზრუნველყოფს რეჟიმს ფაზის გადახურვით, ანუ აუცილებელია დაეყრდნოთ დენის მიკროსქემის ნომინალურ დენს, რომელიც უდრის ორჯერ გრაგნილების მაქსიმალური დენი არჩეულ მიწოდების ძაბვაზე.

ბიპოლარული ძრავების კონტროლის ამოცანა უფრო რთულია. მთავარი პრობლემა მძღოლშია. ეს ძრავები საჭიროებენ ხიდის ტიპის დრაივერს და მისი გაკეთება, განსაკუთრებით თანამედროვე პირობებში, დისკრეტული ელემენტების გამოყენება უმადურ ამოცანას წარმოადგენს. დიახ, ეს არ არის საჭირო, რადგან არსებობს სპეციალიზებული IC-ების ძალიან დიდი არჩევანი. ყველა ეს IC შეიძლება უხეშად შემცირდეს ორ ტიპად. პირველი არის L293D IC, რომელიც ძალიან პოპულარულია რობოტიკის მოყვარულთა შორის, ან მისი ვარიანტებიდან. ისინი შედარებით იაფია და შესაფერისია დაბალი სიმძლავრის ძრავების გასაკონტროლებლად 600 mA-მდე გრაგნილი დენებით. IC-ებს აქვთ დაცვა გადახურებისგან; ის უნდა დამონტაჟდეს გამათბობლით, რომელიც წარმოადგენს ბეჭდური მიკროსქემის დაფის კილიტას. მეორე ტიპი უკვე ნაცნობია მკითხველისთვის LMD18245 IC-ში გამოქვეყნებიდან.

ავტორმა გამოიყენა L293DD დრაივერი წრეში დაბალი სიმძლავრის ბიპოლარული ძრავის ტიპის 20M020D2B 12 V/0.1 A კონტროლისთვის სტეპერ ძრავების გამოყენების პრობლემის შესწავლისას. ეს დრაივერი მოსახერხებელია, რადგან შეიცავს ოთხ ნახევრად ხიდის გადამრთველს, ამიტომ ბიპოლარული სტეპერ ძრავის გასაკონტროლებლად საჭიროა მხოლოდ ერთი IC. ინტერნეტ საიტებზე ნაჩვენები და მრავალჯერ გამეორებული სრული წრე შესაფერისია სატესტო დაფად გამოსაყენებლად. სურათი 15 გვიჩვენებს დრაივერის IC-ის ჩართვას (დაკავშირებულია გადამრთველთან ნახაზი 10-დან), რადგან ეს არის ის ნაწილი, რომელიც ახლა ჩვენთვის საინტერესოა, ხოლო ფიგურა 6 (ბიპოლარული საფეხურების კონტროლი) სპეციფიკაციებიდან ბოლომდე არ არის გასაგები. დამწყები მომხმარებელი. ის შეცდომაში შეჰყავს, მაგალითად, იმით, რომ აჩვენებს გარე დიოდებს, რომლებიც რეალურად არის ჩაშენებული IC-ში და კარგად უმკლავდებიან დაბალი სიმძლავრის ძრავების გრაგნილებს. ბუნებრივია, L293D დრაივერს შეუძლია ნებისმიერ გადამრთველთან მუშაობა. დრაივერი გამორთულია ლოგიკური ნულით R შეყვანისას.

Შენიშვნა: IC L293, დამოკიდებულია მწარმოებელზე და სუფიქსებზე, რომლებიც მიუთითებს ქეისის ტიპზე, აქვს განსხვავებები ნუმერაციისა და ქინძისთავების რაოდენობაში!

L293DD-სგან განსხვავებით, LMD18245 არის ორარხიანი დრაივერი და არა ოთხარხიანი, ამიტომ საკონტროლო წრედის განსახორციელებლად საჭიროა ორი IC. LMD18245 დრაივერი დამზადებულია DMOS ტექნოლოგიის გამოყენებით, შეიცავს დამცავ სქემებს გადახურებისგან და მოკლე სქემებისგან და მოთავსებულია მოსახერხებელ 15-პინიან TO-220 პაკეტში, რაც აადვილებს ზედმეტი სითბოს ამოღებას მისი კორპუსიდან. 13-ზე ადრე ნაჩვენები წრე გამოიყენებოდა როგორც მთავარი ოსცილატორი, მაგრამ რეზისტორ R2-ის წინააღმდეგობა გაიზარდა 4.7 kOhm-მდე. ერთჯერადი იმპულსების მიწოდებისთვის გამოიყენეთ BH1 ღილაკი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გადაიტანოთ ძრავის როტორი ერთი ნაბიჯით. როტორის ბრუნვის მიმართულება განისაზღვრება S1 გადამრთველის პოზიციით. ძრავა ჩართულია და გამორთულია S2 გადამრთველით. "OFF" პოზიციაში, ძრავის როტორი თავისუფლდება და მისი ბრუნვა საკონტროლო იმპულსებით შეუძლებელი ხდება. დაჭერის რეჟიმი ამცირებს ძრავის გრაგნილების მიერ გამოყვანილ მაქსიმალურ დენს ორი ამპერიდან ერთ ამპერამდე. თუ საკონტროლო იმპულსები არ არის მიწოდებული, ძრავის როტორი რჩება ფიქსირებულ მდგომარეობაში და ელექტროენერგიის მოხმარება შემცირებულია ნახევარით. თუ პულსები მიეწოდება, მაშინ ძრავა ბრუნავს ამ რეჟიმში შემცირებული ბრუნვით დაბალი ბრუნვის სიჩქარით. უნდა აღინიშნოს, რომ მას შემდეგ, რაც სრული საფეხურიანი კონტროლით " ორფაზიანი"ორივე გრაგნილი ჩართულია, ძრავის დენი გაორმაგდება და მძღოლის წრე უნდა გამოითვალოს მოთხოვნების საფუძველზე, რათა უზრუნველყოს მოცემული დენი ორ გრაგნილზე (რეზისტორები R3, R8).

წრე შეიცავს ადრე აღწერილ ორმხრივ ორფაზიან დრაივერს, რომელიც დაფუძნებულია D-Flip-flops-ზე (სურათი 10). დრაივერის მაქსიმალური დენი დაყენებულია რეზისტორით, რომელიც დაკავშირებულია LMD18245 IC-ის 13-ე პინის წრედთან (რეზისტორები R3, R8) და ორობითი კოდით დენის მართვის მიკროსქემის კონტაქტებზე (ქინძისთავები 8, 7, 6, 4). . მაქსიმალური დენის გაანგარიშების ფორმულა მოცემულია დრაივერის სპეციფიკაციაში. დენის შეზღუდვა ხორციელდება პულსის მეთოდით. როდესაც მიიღწევა მაქსიმალური მითითებული მიმდინარე მნიშვნელობა, ეს არის "დაჭრა" ("დაჭრა"). ამ "ჭრის" პარამეტრები დაყენებულია პარალელური RC ჯაჭვით, რომელიც დაკავშირებულია დრაივერის 3 პინთან. LMD18245 IC- ის უპირატესობა ის არის, რომ მიმდინარე დენის რეზისტორს, რომელიც პირდაპირ არ არის დაკავშირებული საავტომობილო წრეზე, აქვს საკმაოდ დიდი რეიტინგი და დაბალი ენერგიის გაფრქვევა. განსახილველი წრედისთვის მაქსიმალური დენი ამპერებში, ფორმულაში მოცემული ფორმულის მიხედვით, არის:

V DAC REF - DAC საორიენტაციო ძაბვა (5 V განსახილველ წრეში);
D - ჩართული DAC ბიტი (ამ რეჟიმში გამოიყენება ყველა 16 ბიტი);
R S - დენის შემზღუდველი რეზისტორის წინააღმდეგობა (R3 = R8 = 10 kOhm).

შესაბამისად, ჰოლდინგის რეჟიმში (მას შემდეგ, რაც DAC- ის 8 ბიტი გამოიყენება), მაქსიმალური დენი იქნება 1 A.

როგორც შემოთავაზებული სტატიიდან ხედავთ, თუმცა სტეპერ ძრავების კონტროლი უფრო რთულია ვიდრე კომუტატორის ძრავები, მათი მიტოვება არც ისე რთულია. როგორც ძველი რომაელები ამბობდნენ: „ვინც დადის, შეუძლია გზას დაეუფლოს“. ბუნებრივია, პრაქტიკაში, მრავალი აპლიკაციისთვის, მიზანშეწონილია აკონტროლოთ სტეპერ ძრავები მიკროკონტროლერების საფუძველზე, რომლებსაც შეუძლიათ ადვილად შექმნან მძღოლებისთვის საჭირო ბრძანებები და იმოქმედონ როგორც გადამრთველები. დამატებითი ინფორმაცია და სტეპერ ძრავების გამოყენებასთან დაკავშირებული პრობლემების უფრო დეტალური განხილვა, გარდა ზემოთ ნახსენები ბმულებისა [, ,], შეგიძლიათ მოიპოვოთ კენიო ტაკაშის ახლა კლასიკური მონოგრაფიადან და სპეციალიზებულ ინტერნეტ საიტებზე, მაგალითად, .

არის კიდევ ერთი მომენტი, რომელზეც სტატიის ავტორს სურს მკითხველთა ყურადღება მიიპყროს. სტეპერ ძრავები, ისევე როგორც ყველა DC ძრავა, შექცევადია. რა იგულისხმება? თუ თქვენ მიმართავთ გარე მბრუნავ ძალას როტორზე, მაშინ EMF შეიძლება ამოღებულ იქნეს სტატორის გრაგნილიდან, ანუ ძრავა ხდება გენერატორი და ამავდროულად ძალიან, ძალიან ეფექტური. სტატიის ავტორმა ექსპერიმენტი ჩაატარა სტეპერ ძრავების გამოყენების შემთხვევაში ქარის ენერგეტიკული კომპანიის ელექტრონიკის კონსულტანტად მუშაობის დროს. საჭირო იყო მრავალი პრაქტიკული გადაწყვეტის შემუშავება მარტივი მაკეტების გამოყენებით. სტატიის ავტორის დაკვირვების თანახმად, სტეპერ ძრავის ეფექტურობა ამ აპლიკაციაში უფრო მაღალი იყო, ვიდრე მსგავსი პარამეტრების და განზომილების გახეხილი DC ძრავის ეფექტურობა. მაგრამ ეს სხვა ამბავია.

რენტიუკი ვლადიმერ "აკონტროლეთ სტეპერ ძრავები ორივე მიმართულებით" EDN 2010 წლის 18 მარტი

კენიო ტაკაში. სტეპერ ძრავები და მათი მიკროპროცესორული მართვის სისტემები: პერ. ინგლისურიდან, M.: Energoatomizdat, 1987 - 199 გვ.