Zachodniopomorski

Uniwersytet

Technologiczny

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Zakład Cybernetyki i Elektroniki

LABORATORIUM

TECHNIKA MIKROPROCESOROWA

STEROWANIE

SILNIKA KROKOWEGO

Opracował:

mgr inż . Andrzej Biedka

Silnik krokowy jest urz dzeniem elektromechanicznym przekształcaj cym impulsy pr du na ą

ą

ą

dyskretny ruch mechaniczny – najcz ciej obrót. Przy podaniu pojedynczego impulsu nast puje ę

ś

ę

obrót osi silnika o niewielki k t, zależ ny od konstrukcji danego silnika.

ą

Rys. 1. Schematyczna budowa silnika

Rys. 2. Schemat uzwoje silnika krokowego ń

krokowego z magnesami trwałymi *

w układzie unipolarnym z oznaczeniem pozycji wirnika *

K t obrotu przy podaniu jednego impulsu zależ ny jest od ilo ci par biegunów stojana oraz ilo ci ą

ś

ś

biegunów N i S wytworzonych w namagnesowanym trwale wirniku. K t obrotu moż e ą

przyjmowa warto ci od ułamków stopnia do 90 stopni. Odpowiada to ilo ci kroków od ć

ś

ś

rz du 1000 do 4 na jeden obrót.

ę

Najcz ciej spotykane s silniki dwufazowe w układzie unipolarnym, gdzie dwa uzwojenia ę

ś

ą

jednej fazy maj punkt wspólny – odczep, czasem również poł czony z odczepem drugiej fazy.

ą

ą

Zalety silników krokowych:

-

stały k t obrotu na jeden impuls (bł d rz du kilku % kroku) st d moż liwe jest precyzyjne ą

ą

ę

ą

pozycjonowanie i duż a powtarzalno ruchu ś

ć

-

duż a niezawodno ze wzgl du na brak szczotek ś

ć

ę

-

cisła zależ no k ta obrotu wału silnika od ilo ci impulsów umoż liwia sterowanie w ś

ś

ć

ą

ś

otwartej p tli, bez kontroli położ enia

ę

-

moż liwo osi gni cia bardzo niskich obrotów bez stosowania przekładni ś

ć

ą

ę

-

silnik pracuje z pełnym momentem w stanie spoczynku

-

moż liwo szybkiego rozbiegu, hamowania i zmiany kierunku ś

ć

Wady silników krokowych:

-

ograniczone pr dko ci obrotowe

ę

ś

-

rezonanse mechaniczne wynikaj ce z zasady pracy (skoki) ą

* - rysunki zaczerpni to z opracowania firmy PPH Wobit.

ę

2

RODZAJE STEROWANIA SILNIKÓW KROKOWYCH

Nazwa

Opis

Sekwencja sterowania faz

Położ enia wirnika

Kolejno wł czana jedna

ą

faza. Mały moment

Falowe

A -> B -> !A -> !B

8 -> 2 -> 4 -> 6

wyj ciowy bo pracuje 1/4

ś

uzwojenia

Kolejno wł czane dwie

ą

fazy. Wi kszy moment

Pełnokrokowe

ę

AB -> !AB -> !A!B -> A!B

1 -> 3 -> 5 -> 7

wyj ciowy bo pracuje 1/2

ś

uzwojenia.

Naprzemiennie wł czane

ą

s dwie i jedna faza.

AB -> B -> !AB -> !A

1 -> 2 -> 3 -> 4

Półkrokowe

ą

Zmniejszony krok silnika,

!A!B -> !B -> A!B -> A

5 -> 6 -> 7 -> 8

wahania momentu

Pr dy w uzwojeniach

ą

zmieniane s płynnie, co

Najcz ciej z

Zależ ny od

ę

ś

ą

umoż liwia uzyskanie

wykorzystaniem

dokładno ci

Mikrokrokowe

ś

dowolnie małych kroków, przetwornika C/A i wytwarzanych pr dów

ą

zależ nie od sposobu

wzmacniacza liniowego

faz

generowania pr dów faz.

ą

Zamieszczone w tabeli oznaczenia faz ruchu wirnika i numery położ e wirnika s zgodne ń

ą

z rysunkiem nr 2.

M

+12V

Px.3 -> A

ULN

Px.2 -> B

2004

Px.1 -> !A (C)

Px.0 -> !B (D)

Rys 3. Uproszczony schemat sterownika unipolarnego silnika krokowego 3

Dla sterowania falowego należ y wygenerowa sekwencj czterech sygnałów, których przebiegi ć

ę

czasowe przedstawia rysunek 4.

A

B

C

D

Rys. 4. Przebiegi czasowe sygnałów faz silnika unipolarnego.

ZADANIA:

1. Napisa program sterowania silnikiem w trybie falowym. Kierunek obrotu wału ć

silnika dowolny, pr dko obrotowa dowolna. Program napisa w dwóch ę

ś

ć

ć

wersjach generowania opó nie czasowych:

ź

ń

-

programowo (zliczanie rejestrowe)

-

z wykorzystaniem przerwa

ń

2. Napisa program umoż liwiaj cy okre lenie ilo ci kroków na 1 obrót wału ć

ą

ś

ś

silnika.

3. Napisa program płynnego rozruchu i hamowania wału silnika, przyjmuj c ć

ą

8 kroków pr dko ci.

ę

ś

4. Napisa program zdalnego uruchamiania i zmiany kierunku obrotów przy ć

wykorzystaniu transmisji szeregowej. Nast pnie rozbudowa program o ę

ć

moż liwo zdalnej zmiany pr dko ci.

ś

ć

ę

ś

5. Napisa program sterowania silnikiem krokowym z wykorzystaniem ć

przycisków monostabilnych znajduj cych si w module ABC-04: ą

ę

-

P1 (krok w lewo)

-

P2 (krok w prawo).

4

ZADANIA:

6. Narysowa przebiegi czasowe sterowania silnika krokowego w trybie pracy ć

pełnokrokowej. Napisa program sterowania silnikiem w tym trybie. Kierunek ć

obrotu wału silnika dowolny, pr dko obrotowa dowolna. Program napisa w ę

ś

ć

ć

dwóch wersjach generowania opó nie czasowych: ź

ń

-

programowo (zliczanie rejestrowe)

-

z wykorzystaniem przerwa

ń

7. Napisa program umoż liwiaj cy okre lenie ilo ci kroków na 1 obrót wału ć

ą

ś

ś

silnika przy pracy w trybie pełnokrokowym.

8. Narysowa przebiegi czasowe sterowania silnika krokowego w trybie pracy ć

półkrokowej. Napisa program sterowania silnikiem w tym trybie. Kierunek ć

obrotu wału silnika dowolny, pr dko obrotowa dowolna. Program napisa w ę

ś

ć

ć

dwóch wersjach: z programowym generowaniem przebiegów czasowych oraz z wykorzystaniem przerwa .

ń

9. Napisa program umoż liwiaj cy okre lenie ilo ci kroków na 1 obrót wału ć

ą

ś

ś

silnika przy pracy w trybie półkrokowym.

5