Что означает шаговый двигатель

Шаговые двигатели — угол шага?

Capcom

Я заинтересован в использовании одного из этих дешевых шаговых двигателей для одного из моих проектов, но мне нужен угол наклона

2 °. Я наткнулся на 28BYJ-48 и заметил, что у него «угол шага» 5,625 ° / 64. Что именно это значит? Я сомневаюсь, что это даст мне точность в 2 °, которую я желаю, поэтому, возможно, я мог бы использовать систему передач, чтобы еще больше уменьшить этот угол шага.

Но в целом, что означает этот угол шага?

Леон Хеллер

WhatRoughBeast

Крис Страттон

5.625 = 360/64, т. Е. На оборот приходится 64 шага.

Тем не менее, фактическое количество шагов может быть несколько кратным, в зависимости от того, как вы запитываете обмотки. В 2–4 раза это число легко достигается, и микрошаговые драйверы могут обеспечить существенно более точное интерполированное разрешение.

Ваша спецификация не очень ясна — вы, кажется, говорите как 2-градусные шаги, и 2-градусная точность. Вероятно, вы хотите 2 градусных шага с точностью до некоторой доли этого.

64 шага относительно курса — 200 шаговых двигателей широко доступны.

Если вы смотрите на механическое сокращение, рассмотрите зубчатые ремни ГРМ и звездочки вместо передач. Они менее критичны для механического выравнивания и работают тише. Если ваша система должна работать в обоих направлениях без наклона, тот факт, что зубчатые ремни испытывают минимальный люфт при изменении направления крутящего момента, делает их крайне предпочтительными по сравнению с зубчатыми колесами.

Макс О’Лидиан

Обозначение 5.625 ° / 64 указывает, что двигатель имеет угол шага 5,625 °, и выходной вал приводится в движение с передаточным отношением 64: 1. Если вы посмотрите на изображение двигателя, вы увидите, что этот выходной вал смещен от центра блока, что также указывает на зубчатый выходной вал.

Таким образом, после этого двигатель имеет 360 / 5,625 = 64 шага / об., Но выходной вал имеет 64 ступени / об. * 64 передаточного числа = 4096 шагов / об. Или 0,088 ° / шаг.

Это должно быть много точности для вас!

Джон У

Два простых решения:

Большинство микросхем шагового привода поддерживают 1/2, 1/4, 1/8-й или 1/16-й микрошаг, поэтому вы можете разделить число на это, чтобы получить намного лучшее разрешение.
Используйте передачи / ремни

Capcom

Джон У

Capcom

Джон У

Брайан Драммонд

Я никогда не видел 64 ступеней за оборот — два общих угла шага составляют 7,5 градусов (48 шагов / оборот) и 1,8 градуса (200 шагов / оборот), но 5,625 * 64 = 360 градусов, поэтому «угол шага» должен быть просто срок производителя для угла шага.

Вероятно, вам лучше с 1,8 градусами (200 шагов / оборот), но вы могли бы использовать этот двигатель, если бы вам пришлось, половина шага снизила бы вас до 2,8 градусов / шаг.

Аниндо Гош

Брайан Драммонд

GeraltOfRivia

На самом деле после экспериментов на этом шаговом двигателе с различными шагами и скоростями я обнаружил, что он движется со скоростью 2048 шагов / об. С максимальной скоростью около 13 об / мин, так что это означает, что он на самом деле приспособлен с передаточным числом 32: 1, начиная с 64 (шагов / об)) * 32 = 2048 шагов / оборот. Надеюсь, это поможет: D

Что означает шаговый двигатель

1. Что такое шаговый двигатель?
Шаговый двигатель представляет собой силовой привод, который преобразует электрические импульсы в угловое перемещение. Говоря простым языком, когда шаговый привод получает импульсный сигнал, он приводит в действие двигатель, который в свою очередь начинает вращаться в заданном направлении под фиксированным углом, называемым углом шага. Величину углового перемещения можно регулировать путем установки количества импульсов, что позволяет достичь точного позиционирования. В то же время, скорость и ускорение вращения двигателя можно регулировать путем изменения частоты импульсов.

2. Какова классификация шаговых двигателей?
Шаговые двигатели обычно подразделяются на три типа: шаговые двигатели с постоянными магнитами (PM), шаговые двигатели с переменным магнитным сопротивлением (VR) и гибридные шаговые двигатели (HB).

Шаговые двигатели с постоянными магнитами, как правило, двухфазные. Крутящий момент и объем относительно небольшие, а угол шага, как правило, составляет 7,5 или 15 градусов.

Шаговые двигатели с переменным магнитным сопротивлением, как правило, трехфазные и способны создавать большой крутящий момент. Угол шага, в основном, 1,5 градуса. Высокий уровень шума и вибрации. Этот тип шагового двигателя вышел из применения в Европе, Соединенных Штатах и других развитых странах в 80-х годах 20 века.

Гибридные шаговые двигатели объединяют преимущества двигателей с постоянными магнитами и двигателей с переменным магнитным сопротивлением. Они могут быть двухфазными, трехфазными и пятифазными. Угол шага, как правило, составляет 1,8 градуса, 1,2 градуса и 0,72 градуса соответственно для 2-х, 3-х и 5-ти фазного двигателя. Среди шаговых двигателей на существующем рынке наиболее широкое распространение получили двухфазные модели.

3. Что такое удерживающий момент?
Удерживающий момент необходим статору для блокировки ротора, когда шаговый двигатель находится под напряжением, но не вращается. Как правило, крутящий момент шагового двигателя на низкой скорости близок к удерживающему моменту. Так как выходной крутящий момент уменьшается с увеличением скорости, выходная мощность также изменяется, и удерживающий момент становится одним из наиболее важных параметров шагового двигателея. Например, когда люди говорят «шаговый двигатель 2 Н·м», в случае отсутствия особых примечаний, это означает «шаговый двигатель с удерживающим моментом 2 Н·м».

Читать еще: Характеристика японского дизельного двигателя

4. Что такое фиксирующий момент?
Фиксирующей момент присутствует в обесточенном шаговом двигателе. Шаговые двигатели с переменным магнитным сопротивлением и роторами не из постоянных магнитных материалов не имеют фиксирующего момента.

5. Какова погрешность шагового двигателя? Она накапливается?
Погрешность шагового двигателя составляет ±5% угла шага и она не накапливается.

6. Какова допустимая температура поверхности шагового двигателя?
Перегрев шагового двигателя вызовет размагничивание магнитных материалов и приведет к снижению крутящего момента и сбою углов шага. Следовательно, максимальная допустимая температура поверхности двигателя зависит от точки размагничивания материалов, используемых в двигателе. Обычно, точка размагничивания магнитных материалов находится выше 130 ℃. Некоторые материалы имеют точку размагничивания на уровне 200 ℃. Поэтому, температура поверхности шагового двигателя в пределах 80-90 градусов по Цельсию совершенно нормальна.

7. Почему крутящий момент шагового двигателя снижается по мере увеличения скорости?
Когда шаговый двигатель вращается, индуктивность фазы обмотки двигателя образует обратную электродвижущую силу. Чем выше частота, тем больше обратная электродвижущая сила. Под действием обратной электродвижущей силы, фазовый ток уменьшается по мере увеличения частоты или скорости, что приводит к уменьшению крутящего момента.

8. Почему шаговый двигатель в состоянии нормально работать при низких скоростях, но не в состоянии стартовать на скорости выше определенного значения, а работа двигателя на таких сопровождается завыванием?
Шаговый двигатель имеет следующий технический параметр: стартовая частота холостого хода, которая является частотой импульсов, при которой шаговый двигатель может стартовать на холостом ходе. Если частота импульсов выше этого значения, то двигатель не может стартовать нормально, может случиться потеря шага или двигатель заглохнет. Начальная частота должна быть ниже в случае, когда двигатель под нагрузкой. Если необходимо достичь высокой скорости вращения, необходимо увеличивать частоту импульсов, то есть начать необходимо с низкой частоты, а затем повышать частоту импульсов на желаемое значение при помощи ускорения (повышение скорости двигателя с низкой до высокой).

9. Как устранить шум и вибрацию, которые возникают при работе на низких скоростях двухфазного гибридного шагового двигателя?
Шаговым двигателям присущи такие негативные особенности, как шум и вибрация при работе на низкой скорости. Их можно устранить следующими способами:
А. Если двигатель работает в области резонанса, изменяйте передаточное отношение или предпринимайте другие меры, чтобы избегать резонанса;
Б. Используйте приводы с функцией разделения. Это наиболее простой и часто используемый способ;
В. Замените двухфазный двигатель на двигатель с меньшим углом шага, например, на трехфазный или пяти-фазный шаговый двигатель;
Г. Замена двухфазного шагового двигателя на серводвигатель переменного тока для может почти полностью устранить шум и вибрацию, однако стоит такой двигатель относительно дорого;
Д. Зафиксируйте амортизатор двигателя для предотвращения резонанса с нижней пластиной. Этот распространенный метод позволяет значительно снизить шум.

10. Как количество разделений драйвера влияет на точность?
Технология разделения шагового двигателя по существу является технологией электронной разгрузки (пожалуйста, обратитесь к соответствующей литературе). Ее основной целью является ослабление или устранение низкочастотной вибрации шагового двигателя. Повышение точности работы двигателя является лишь сопутствующей функцией этой технологии. Например, существует двухфазный гибридный шаговый двигатель, угол шага которого составляет 1,8°. Если количество разделений драйвера установлено на 4, двигатель будет работать 0,45 ° на импульс. Но может ли точность двигателя может приблизиться или достичь 0,45°, зависит от точности управления током разделения и от других факторов. точность разделения драйвера от разных производителей может значительно изменяться. Чем больше число разделения, тем труднее контролировать точность.

11. Как определить источник питания постоянного тока для привода шагового двигателя?
А. Определение напряжения
Напряжение источника питания гибридного привода шагового двигателя, как правило, находится в пределах достаточно широкого диапазона (обычно от 12 до 48 В постоянного тока). Его выбирают в зависимости от рабочей скорости и отклика двигателя. Если двигатель вращается быстро и быстро реагирует, напряжение должно быть высоким. Но учтите, что пульсация напряжения источника питания не должна превышать максимальное входное напряжение привода, в противном случае привод может быть поврежден.

Б. Определение тока
Источник электропитания, как правило, определяется в соответствии с выходным фазным током (I) привода. Если применяется линейный источник питания, то сила тока может быть выбрана равной 1,1 или 1,3 от I. При использовании импульсного источника питания, ток может составлять от 1,5 до 2,0 от I.

12. Как отрегулировать направление вращения механизированного двухфазного шагового двигателя простым способом?
Это можно сделать, просто поменяв местами A+ и A- (или В+ и В-) проводки двигателя и привода.

При приобретении двигателя как правило возникает вопрос — какую модуль выбрать? На самом деле, при выборе двигателя нужно обратить внимание на два аспекта: параметры и размер.

Читать еще: 405 двигатель троит при прогреве

Рабочие характеристики двигателя определяются по следующим параметрам:
Шаговый двигатель: угол шага, фаза тока, крутящий момент, сопротивление и др.
Бесщеточный двигатель или серводвигатель переменного тока: мощность, скорость, крутящий момент, приводной режим и др.

Для выбора размера, прежде всего следует обратить внимание на внешний диаметр или длину стороны и длину корпуса. В то же время, клиенты должны принять во внимание размер крышки и выступов, размеры вала, требования к выводящим проводам и другие факторы.

Возможно, у клиента есть определенные требования к двигателю, такие как гидроизоляция, высокая термостойкость, длительный срок службы и др. В таком случае вопрос об индивидуальной настройке и конфигурации решается с поставщиком отдельно.

Шаговый двигатель для «чайников»

Как и все двигатели, шаговые двигатели состоит из статора, ротора. Ротор представляет собой набор постоянных магнитов, а статор имеет катушки. схематично шаговый двигатель будет выглядеть следующим образом:

Это 4 катушки расположенные под углом 90 ° между собой. В приведенном выше рисунке, катушки не связаны друг с другом. 1 шаг такого двигателя будет равен 90 градусов. ток на катушки подается в циклическом порядке, один за другим. Направление вращения вала определяется в какой последовательности запитываются катушки. Следующая анимация показывает шаговый двигатель в работе. на катушки подается напряжением с интервалом 1 с. Вал вращается 90 градусов каждый раз, когда очередной виток включается:

Режимы работы
В этом разделе я объясню более подробно.
Волновой Привод или Single-Coil (подключение одной обмотки)
Single-Coil означает, что только одна катушка находится под напряжением. Этот метод используется редко, как правило, когда не требуется экономия энергии. данный режим включения обеспечивает менее половины номинального крутящего момента двигателя.

Этот мотор будет иметь 4 шага на полный оборот, то есть номинальное количество шагов в цикле.

Полный шаг
Второй и наиболее часто используемый метод, Полный шаг. Согласно этому методу, катушки запитываются попарно. т.к. соединение обмоток (последовательно или параллельно) двигателя потребуется удвоить напряжение или ток в два раза для работы, которую необходимо при движении с Single-Coil возбуждения. Данный метод дает 100% номинального момента двигателя.
Этот мотор будет иметь 4 шага на полный цикл, то есть номинальный ряд шагов в цикле.

Полушаг
Это очень интересный способ для достижения двойной точности системы позиционирования, не меняя ничего из оборудования! Согласно этому методу, все катушки могут находиться под напряжением, одновременно, заставляет ротор занимать промежуточное положение. Следующие картинка пояснит:
вращение шагового двигателя

полушаг две катушки запитываются

С помощью этого метода, так же двигатель будет иметь в два раза больше шагов, таким образом удвоить точность позиционирования. Например, этот мотор будет иметь 8 шагов в цикле!

Микрошаговый
Microstepping является наиболее распространенным методом управления шаговыми двигателями в настоящее время. Идея микрошагового режима, заключается в том что напряжение подается не импульсами, но сигналом похожим на ступенчатую синусоиду. Таким образом, позиционирование от одного шага к другому более плавным, что делает двигатель шаговый подходит для использования для приложений с высокой точностью, таких как системы с ЧПУ позиционирования. Кроме того, шаговый двигатель работает более плавно. С микрошагом, шаговый двигатель может вращаться почти непрерывно, как и простые двигатели постоянного тока.
Вот несколько примеров:

Время Управления Шаговым Двигателем

У меня есть вопрос относительно управления шаговым двигателем при использовании стека Microchip TCP/IP.

В прошлом я использовал таймер для управления моим шаговым двигателем. Я устанавливаю период таймера на требуемое время между импульсами, а затем меняю фазные выходы двигателя по мере необходимости в ТИКе таймера ISR. В тех случаях, когда я это делал, мой степпер двигался с максимальной скоростью около 400 импульсов в секунду, что означает, что прерывание происходило каждые 2.5 миллисекунд. И я использовал USB для связи с хостом.

Сейчас я работаю над новым продуктом, который будет использовать стек TCP/IP для связи с PC по Ethernet. Он также будет взаимодействовать с другими устройствами через модули SPI и UART. Это новое устройство должно быть способно работать с шаговым двигателем до 2000 импульсов в секунду, что означает, что прерывание может срабатывать каждые .5 миллисекунд, если я использую тот же подход timer/ISR для управления шаговым двигателем. Шаговый двигатель включается и выключается на основе команд, полученных от хоста, поэтому связь с хостом и работа двигателя должны происходить гармонично и одновременно. Если скорость шагового двигателя немного меняется, это не будет проблемой, но это не идеально. Кроме того, если бы степпер остановился, скажем, на 30 мс в середине своего движения, это было бы неприемлемо.

Я рассматриваю возможность использования PIC24F с тактовой частотой команд 16 МГц (32Mhz/2 с использованием внутреннего FRC+PLL) для этого проекта. Считаете ли вы, что прерывания для шагового устройства нарушат связь Ethernet или наоборот? Есть ли лучший способ сделать это?

Я рассматривал возможность использования отдельного PIC для управления шаговым механизмом, а затем я мог бы отправить команды pic target position или команды halt для запуска и остановки движения, но это добавило бы еще одну прошивку в микс и усложнило бы все вокруг.

Читать еще: Что такое vin код двигателя

3 ответа

Как отправить целочисленное значение в arduino из visual studio C#

Я изучаю проект по управлению роботом с visual studio C#. я хочу управлять шаговым двигателем, соединенным arduino с положением трека. Но я не посылаю значения трека в виде целого числа в arduino по последовательному порту. Я могу отправлять символы или строковые значения. Я хочу отправить.

Я работаю с шаговым двигателем, подключенным к контактам 9, 10, 11 и 12 на Arduino Uno. Для того чтобы вращать шаговый двигатель, я написал вспомогательный метод. Этот конкретный шаговый двигатель вращается на 30 градусов за один шаг. Метод таков: void rotateStepperBy(float deg) < int steps = deg.

Это зависит от аппаратного обеспечения, и лучший ответ — дать ему шанс и попробовать.

Другие ваши варианты-либо использовать отдельный PIC для шагового управления, как вы упомянули, либо использовать псевдопоточность (потоковая обработка userland, но обычно она недоступна в большинстве компиляторов для платформы PIC).

Но, возможно, лучше всего для вас будет иметь основной цикл вашего программного обеспечения для управления шаговым двигателем (для . move, sleep, continue), а затем использовать прерывания для обработки поступающих запросов TCP/IP, с помощью которых вы будете изменять состояние registers/variables.

Использование прерываний-хорошая идея, но когда у вас есть что-то с таким высоким приоритетом, циклический опрос &-лучшие варианты. Чтобы убедиться, что все идет гладко, вам нужно будет иметь возможность гарантировать, что ваши прерывания TCP/IP не превысят xxx циклов (или миллисекунд, то же самое на PIC, на самом деле), или добавить код управления шаговым шагом в обработчик прерываний TCP/IP.

Теперь ничего из этого не потребуется, если ваш контроллер PIC имеет приоритет прерываний. В этом случае просто поставьте шаговое прерывание на более высокий приоритет, чем прерывание TCP, и все будет хорошо. Тем не менее, я не верю, что PIC имеет это для пользовательских функций, но я могу ошибаться. Также может быть хорошей идеей перейти на другую платформу, которая поддерживает приоритетные прерывания, потому что это сделает код намного чище и в целом облегчит вашу жизнь.

У меня была та же проблема, которая заключалась в управлении временем Microcontroller cpu между управлением шаговыми двигателями и получением данных с ПК и датчиков, но я решил ее, разделив управляющую программу (импульсы) на части по 1 КБ и отправив их в память microcontroller. тогда я смог освободить свое cpu время .

Нужно ли хосту запускать и останавливать степпер на границе .5 мс? У меня нет никаких цифр, чтобы подтвердить это, но я чувствую, что переменная задержка канала Ethernet может доминировать над вашей реакцией на команды, особенно если в той же сети есть другие устройства.