Mio-tech-service.ru

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

Автономный контроллер шаговым двигателем схема

Контроллер шаговых двигателей STMONO

1. НАЗНАЧЕНИЕ.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

3. УСТРОЙСТВО.

3.1. Структурная схема драйвера STMONO.
Структурная схема драйвера STMONO, приведенная на рис.1, содержит следующие элементы:
А1 – процессор, выполняющий обработку цифровых и аналоговых сигналов для управления мостами А3 и А4 и преобразователем напряжения А2;
А2 – преобразователь напряжения, формирующий напряжения питания мостов А3 и А4 процессора А1 и внешнего оборудования через разъем Х3 (+12В);
А3, А4 – мосты на основе MOSFET транзисторов, обеспечивающие коммутацию обмоток шагового двигателя через разъем Х5;
А5 – анализатор фазы вращения ротора шагового двигателя;
Х1 – разъем управления драйвером, посредством которого:

  • выбирается конфигурация устройства: драйвер или привод (CONFIG);
  • задается режим работы: пошаговый или саморазгонный (MODE);
  • поступают команды на включение (START);
  • задается направление вращения (REV).
    Х2 – разъем данных, посредством которого задается:
  • величина микрошага (D0, D1);
  • тип, используемого двигателя (D3, D4);
  • значения сигналов датчиков конечных положений привода (D1, D2, D3);
  • формируется ответ о выполнении команды приводом (OUT).
    Х3 – разъем питания, через который поступает питающее напряжение на драйвер
    Х4 – разъем для задания частоты вращения в саморазгонном режиме;
    Х5 – разъем для подключения шагового двигателя;
    S1, S8 – переключатель, на котором продублированы сигналы задания режима работы MODE, конфигурации устройства CONFIG, задания типа двигателя TIPMOTOR1,2, задания микрошага MIC1,2 и тока обмоток двигателя IMOTOR1,2.


    Рис. 1 — Структурная схема драйвера STMONO
    НАЖМИТЕ ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ

    Рис. 2 — Cхема подключения драйвера STMONO
    НАЖМИТЕ ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ

    Типовая схема подключения устройства STMONO приведена на рисунке 2. Важными особенностями схемы подключения STMONO являются:

  • подключение силового питания через Х3 (Питание) от гальванически изолированного источника питания (например, отдельной для каждого устройства STMONO обмотки силового трансформатора напряжением 32В);
  • подача сигналов по цепям REV, START, MODE, CONFIG, D0, D1, D2, D3 с помощью схем с открытым коллектором (входной ток не более 0,5 мA);
  • подключение корпуса устройства STMONO общей цепи устройства верхнего уровня через контакт KORPUS X4/4.

    3.2. Управление контроллером STMONO.
    Управление контроллером STMONO выполняется с помощью 8-разрядного ползункового переключателя (S1-S8), разряды которого продублированы на соответствующих контактах входных разъемов X1, X2, а также сигналами START и REV.
    Замкнутое положение любого разряда переключателя S1-S8 (ON) соответствует подаче на соответствующий вход, сигнала 0 (0V). Соответственно, разомкнутое состояние (OFF) любого разряда переключателя S1-S8 соответствует подаче на вход сигнала 1 (5V).
    Отдельные разряды переключателя S1-S8 имеют разное функциональное назначение в зависимости от режима работы драйвера. Режим работы драйвера определяется положением переключателей S5–MODE и S6–CONFIG. Выбор режима работы устройства и назначение отдельных разрядов переключателей S1-S4, S7 и S8 при разных режимах работы устройства STMONO показаны на блок схеме выбора режима работы (рис. 3).

    Смена режима работы контроллера STMONO выполняется при значении сигнала START равном 1. Переключатели S7 и S8, задающие ток или частоту вращения, должны формировать уровни напряжений согласно таблице 1.

    Таблица 1. Уровни напряжений формируемых выключателями S7 и S8

    S7S8Ura0, B
    OFFOFF
    OFFON1,25
    ONOFF2,5
    ONON3,75

    4. ПРИНЦИП РАБОТЫ.

    При поступлении на Х3 напряжения питания происходит процесс инициализации устройства, который включает в себя следующие этапы:

  • запуск источников питания +5 В для процессора А1 и +15 В для драйверов преобразователя напряжения А2 и мостов US, UC, после чего включается зеленый светодиод;
  • выполняется опрос входов CONFIG и MODE для установки одного из четырех режимов работы.

    4.1. Работа устройства STMONO в пошаговом режиме драйвера.
    При установке переключателя S6-CONFIG в положение OFF, а переключателя S5-MODE в положение ON устройство переходит в пошаговый режим работы (Рис. 3)
    В этом режиме ротор двигателя меняет свое угловое положение на один шаг при поступлении на вход START разъема Х1 перепада напряжения из логической 1 в логический 0. Направление вращения ротора определяет значение сигнала REV на разъеме Х1. Сигнал REV должен быть установлен раньше изменения сигнала START не менее чем за 20 мкс.
    Скорость выполнения ротором одного шага определяется частотой приемистости, выбранной переключателями S3, S4 для заданного типа двигателя. Значения частот приемистости для выбранного, двигателя при напряжении питания UП = 48 B, приведены в таблице 2.

    Таблица 2. Частота приемистости двигателей

    S3 (D2)S4 (D3)Тип двигателяЧастота приемистости, Гц
    OFFOFFFL110STH99-5004B416
    OFFONFL86STH118-6004B687
    ONOFFFL57STH76-2804B859
    ONONFL57STH41-2804B917

    Движение ротора в пределах одного шага выполняется по синусоидальному закону изменения току в обмотке, что в значительной степени снижает влияние зон электромеханического резонанса на устойчивость отработки шага во всем диапазоне частот вращения ротора. После отработки шага, до поступления сигнала на выполнение следующего шага, ток в обмотке двигателя остается таким же, как в момент завершения отработки шага.
    Максимальное значение тока в обмотках двигателя задается положением переключателей S7, S8 согласно таблице 3.

    Таблица 3. Значение тока в обмотках двигателя

    S7S8Ток обмотки, А
    OFFOFF6
    OFFON5
    ONOFF4
    ONON3

    В статичном положении двигателя в обмотках протекает ток, заданный согласно таблице 3, обеспечивая номинальный статический момент удержания вала ротора двигателя. В этом состоянии на омическом сопротивлении обмоток двигателя рассеивается мощность согласно таблице 4.

    Таблица 4. Мощность, рассеиваемая в обмотках двигателя при создании статического момента

    Тип двигателяТок в обмоток, АСопротивление обмоток, ОмНапряжение в обмотке, ВРассеиваемая мощность, Вт
    FL110STH99-5004B2 * 50,904,59,0
    FL86STH118-6004B2 * 60,603,67,2
    FL57STH76-2804B2 * 31,133,46,8
    FL57STH41-2804B2 * 30,702,14,2

    Как следует из таблицы 4, мощности, выделяемые в обмотках двигателя при создании статического момента не значительны относительно габаритов корпуса двигателя, и поэтому не приводят к его перегреву при бесконечно долгом нахождении двигателя в статичном положении. В этом состоит одна из отличительных особенностей построения структуры данного устройства. Обычно, на обмотку двигателя поступает напряжение большой величины с широтно-импульсной модуляцией. Именно широтно-импульсная модуляция и приводит к дополнительному разогреву корпуса двигателя из-за потерь от вихревых токов в сердечнике статора в переменном высокочастотном магнитном поле.
    Возможно дистанционное задание значений:

  • частоты приемистости для выбранного двигателя путем подачи сигналов на входы D2 и D3 согласно табл.2 (D2, D3 = 0 соответствует значению S3, S4 = ON);
  • токов в обмотке двигателя путем подачи уровня аналогового сигнала на выход F заданного разъема X согласно таблице 3.

    4.2. Работа устройства STMONO в cаморазгонном режиме драйвера.
    При установке переключателя S6-CONFIG в положение OFF, а переключателя S5-MODE в положение OFF устройство переходит в саморазгонный режим работы (рис. 3).
    В этом режиме ротор двигателя начинает вращение при установке на входе START (X1) уровня сигнала равного 0. Направление вращения определяется установкой уровня сигнала на входе REV (X1) и соответственно меняется на противоположное при смене значения уровня сигнала REV.
    Положением переключателей S3, S4 (или соответственно значением уровней на входах D2, D3) определяют тип подключенного к драйверу двигателя согласно таблице 2.
    Положение переключателей S7, S8 определяет значение частоты коммутации обмоток двигателя, а следовательно и частоты вращения вала двигателя согласно таблице 5.

    Таблица 5. Установка частоты вращения

    S7 (D2)S8 (D3)Частота коммутации обмоток двигателя, ГцЧастота вращения вала двигателя, об/сек
    OFFOFF229211,460
    OFFON275113,755
    ONOFF343817,190
    ONON458522,925

    Под саморазгонным режимом работы драйвера понимается такой порядок управления коммутацией обмоток шагового двигателя, при котором следующая комбинация переключения обмоток выполняется автоматически после того, как вал шагового двигателя займет положение, заданное предыдущей коммутацией обмоток шагового двигателя. Контроль положения вала шагового двигателся осуществляется без использования отдельного внешнего датчика. В качестве датчика используется интерфейс обмоток шагового двигателя – это так называемая бездатчиковая технология контроля положения вала шагового двигателя.
    Такой вид управления шаговым двигателем повышает коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, так как не происходит остановка вала ротора шагового двигателя при выполнении каждого шага и ожидания следующего шага как в пошаговом режиме. В саморазгонном режиме при достижении валом двигателя положения, соответствующего текущей коммутации обмоток, сразу же выполняется следующая коммутация обмоток, и вал продолжает движения дальше. В этом случае нет потерь на остановку и разгон ротора шагового двигателя. При этом отсутствует нагрев корпуса двигателя даже при работе с максимальным выходным моментом, за счет повышения КПД.
    При установке сигнала START=1, контроллер STMONO переходит в режим создания статического момента удержания вала ротора двигателя с номинальным моментом.

    4.3. Работа устройства STMONO в режиме привода подмотки.
    Режим работы устройства в качестве привода подмотки позволяет использовать его в качестве функционально законченного блока управления подмоткой пленки в упаковочных автоматах вертикального или горизонтального типа или других аналогичных механизмах. Кинематическая схема узла подмотки обычно имеет вид, показанный на рис. 4.

    Выходы датчиков D1, D2, D3 подключаются к входам D1, D2, D3 разъема Х2 соответственно. Питание (+12 В) датчиков осуществляется с контактов 1 и 2 разъема X4.
    Выход OUT разъема Х2 используется для вывода состояния устройства: при OUT=0, устройство находится в рабочем состоянии, OUT=1 – соответствует аварийному состоянию устройства (окончанию пленки на бобине). Переключатели S7, S8 задают частоту вращения двигателя подмотки согласно таблице 6.

    Таблица 6. Установка частоты вращения привода подмотки

    S7 (D2)S8 (D3)Частота коммутации обмоток двигателя, ГцЧастота вращения вала двигателя, об/сек
    OFFOFF4292,145
    ONON5732,865
    ONOFF6873,435
    ONON8594,295

    Тип мотора заданный по умолчанию соответствует FL57STH76-2804B
    Ток обмоток двигателя – 3 А.

    4.4. Работа устройства STMONO в режиме привода механизма сварки упаковочного механизма.
    Для задания режима работы устройства STMONO в качестве привода устройств сварки необходимо:

  • установить переключатель S6-CONFIG в положение ON;
  • установить переключатель S5-MODE в положение OFF.
    Переключатели S7, S8 задают частоту коммутации обмоток шагового двигателя (частоту вращения ротора двигателя) устройства STMONO согласно таблице 5. Режим работы устройства в качестве привода сварки позволяет использовать его в качестве функционально законченного блока управления механизма сварки упаковочного автомата или в других аналогичных механизмах, где необходима координация перемещений двух независимых кинематических осей систем штоков или валов, без механической связи между ними.
    Кинематическая схема одного из вариантов таких узлов приведена на рис. 7.

    Драйверы производства «Электропривод» предназначены для контролируемого вращения полезной нагрузки в соответствии с сигналами, поступающими на управляющие входы.

    Мы предлагаем драйверы для шаговых двигателей всех типоразмеров – от миниатюрных ШД с током фазы от 0.1 А до высокомоментных двигателей с током до 8 А. Для уменьшения нагрева шагового двигателя в режиме удержания драйверы предусматривают возможность автоматического снижения тока фазы во время остановки.

    В качестве управляющих сигналов используются стандартные импульсные сигналы STEP, DIR и ENABLE. Некоторые модели наших драйверов имеют встроенный генератор частоты и поддерживают режимы управления скоростью и положением внешним аналоговым сигналом 0–5 В или потенциометром.

    НаименованиеМакс. выходной ток, АНапряжение питания, ВДробление основного шага
    SMD‑1.6DIN1,612–241; 1/2; 1/4; 1/8; 1/16; 1/32; 1/64, 1/128; 1/256
    SMD‑2.8DIN2,8
    SMD‑4.2DIN ver.24,212–481; 1/2; 1/4; 1/8; 1/16; 1/32; 1/64, 1/128
    SMD‑4.2HV4,22201; 1/2; 1/4; 1/16
    SMD‑4.2PL4,212–48
    SMD‑8.0DIN ver.2812–481; 1/2; 1/4; 1/8; 1/16; 1/32; 1/64, 1/128
    SMD‑1.6mini ver.2*1,612–241; 1/2; 1/4; 1/8; 1/16; 1/32; 1/64, 1/128; 1/256
    SMD‑2.8mini ver.2*2,8
    SMD‑4.2mini ver.2*4,212–481; 1/2; 1/4; 1/16
    ШЭП‑42IP65**1,612–481; 1/2; 1/4; 1/8; 1/16; 1/32; 1/128; 1/256
    SMD‑303***2,810–301; 1/2; 1/4; 1/16

    Дробление шага до 1/256 обеспечивает плавное и бесшумное вращение вала двигателя, а современные микросхемы обеспечивают отличную динамику привода даже при больших величинах дробления шага.

    Корпуса современных моделей драйверов выполнены с возможностью крепления на стандартную DIN рейку. Это обеспечивает их удобное расположение и надежное крепление в электротехническом шкафу.

    Для отслеживания состояния и индикации аварийных состояний предусмотрен выходной сигнал «FAULT».

    В драйверах шаговых двигателей серии SMD предусмотрена защита на случай аварийных и внештатных состояний:

    • контроль перегрузок по току;
    • защита от обратной ЭДС (как с использованием внутренней тормозной схемы, так и с возможностью подключения внешнего тормозного резистора);
    • контроль превышения напряжения питания;
    • контроль переполюсовки.

    Автономный ЧПУ контроллер с ТНС.

    Автономный ЧПУ контроллер с контролем высоты факела плазмы ТНС (thc) по напряжению дуги — это устройство управляющее шаговыми моторами (без компьютера), столом плазменного раскроя листового железа или другим оборудованием. Можно использовать в робототехнике и в другой промышленной автоматизации, например робот сварщик (сварочный автомат) различные технологические операции.

    Работа по G -кодам записанным на SD карту памяти

    режим «Ручное обучение» — вырезание детали по указанным точкам (без G -кодов подготовленных на компьютере)

    THC — ( thc , тнс) — контроль высоты горелки по напряжению дуги плазмы, т.е. при изгибе железа горелка перемещается на фиксированном от поверхности расстоянии (от 1 до 5мм)

    Поиск металла — перед поджигом плазмы, горелка опускается до касания о поверхность, затем поднимается на заданную высоту прокола

    Изменение скорости — возможно корректировать скорость во время работы

    Настройка пауз М3 и М5 — это паузы начала (прокола) и завершения реза, они не читаются из G -кодов, а задаются на контроллере.

    «Домой» — перемещение горелки в точку (0;0)

    (0;0) — обнуление координат, чтобы указать начало листа либо начала реза

    Собранный автономный контроллер с ТНС в пластиковом корпусе 200*120мм

    Стоимость контроллера 19 500 руб.

    Ящик электроники с автономным контроллером с ТНС с драйверами DM542C (4 шт. ) и БП 24В 25 0Вт

    Стоимость ящика электроники 35 000 руб.

    Ящик электроники с автономным контроллером с ТНС с драйверами DM542 (4 шт. ) и БП 36 В 500Вт , ящик 300*250*110мм.

    Стоимость ящика электроники 40 000 руб.

    Подключение Автономного Контроллера.

    1) Подключите драйвера шаговых двигателей к контроллеру. STEP (он же PUL) и DIR. Если Вы используете двухсторонний привод портала (ось X двигают два мотора, т.е. на жёлтой поперечине, которая на видео, моторы с двух сторон), то второй драйвер оси X нужно подключить параллельно первому драйверу X .
    Если при проверке какой-либо мотор крутится в обратную сторону — нужно поменять местами два крайних провода, не трогая другие два.
    Например было:
    А+ жёлтый
    А- синий
    В+ красный
    В- зелёный,
    для вращения в другую сторону будет:
    А+ синий
    А- жёлтый
    В+ красный
    В- зелёный
    или
    А+ жёлтый
    А- синий
    В+ зелёный
    В- красный.

    2) Подключите датчик касания поверхности. При движении горелки вниз, если она упирается в металл, срабатывает кнопка размыкающая цепь. Т.е. в нормальном состоянии кнопка нажата, при упоре горелки она отжимается, размыкая цепь. Обратите внимание на видео она (кнопка-концевик) зелёная рядом с горелкой. см. фото

    3) Подключите провод включения плазмы. см фото

    4) Подайте ток плазмы на горелку. Рекомендую использовать коаксиальный провод, но не к каждому аппарату он подойдёт. Самый надёжный вариант — простой толстый провод не менее 16мм ² на основную дугу и 10мм ² на дежурную.
    Массу нужно жёстко зафиксировать за корпус стола (без прищепки) см фото.

    5) Подключите вход ТНС. Со стороны горелки подсоединяетесь провод с резисторами параллельно силовому. Второй провод ТНС присоедините к массе стола, можно рядом с ящиком или с горелкой.

    Для настройки пауз М3 и М5 нужно, удерживая кнопку «НАСТР» , нажимая X+, X-, Y+, Y-, выставить нужные значения.

    Чтобы попасть в скрытое меню настройки станка, нужно удерживая кнопку «НАСТР» нажать » RESET «

    Значения по умолчанию:

      dlina_impulsa_x = 0.1 ‘расстояние перемещения при одном импульсе мм

      dlina_impulsa_y = 0.1 ‘расстояние перемещения при одном импульсе мм

      dlina_impulsa_z = 0.1 ‘расстояние перемещения при одном импульсе мм

      vremya_uskor_g0 = 4000 ‘время ускорения 2000 = 1сек до skorost_holost_hoda

      skorost_holost_hoda = 10000 ‘скорость холостого хода мм в минуту

      start_skor = 50 ‘стартовая скорость мм в минуту

      skorost_max = 5000 ‘максимальная рабочая скорость мм в минуту (значение для крайне правого положения крутилки «СКОРОСТЬ»)

      skorost_min = 50 ‘минимальная рабочая скорость мм в минуту (значение для крайне левого положения крутилки «СКОРОСТЬ»)

      skorost_z = 2000 ‘скорость хода z

      z_up = 100 ‘высота Z при холостом перемещении

      z_down = -50 ‘минимальная высота при поиске металла

      z_probe = -3 ‘высота при срабатывании датчика

      z_plasma_on = 2 ‘ высота включения плазмы

      z_start = 3 ‘высота начала движения

      skorost_thc = 100 ‘скорость ТНС

      thc_max = 50 ‘высота макс ТНС

      thc_min = -50 ‘высота мин ТНС

      thc_dopusk = 5 ‘не реагирует на эту величину при изменнении ТНС

      thc_norma_min = 100 (значение для крайне левого положения крутилки «ТНС»)

      thc_norma_max = 150 (значение для крайне правого положения крутилки «ТНС»)

      thc_time = 1000 ‘ переменная для калибровки показаний ТНС (подаю 120В на вход ТНС и добиваюсь 120 на экране контроллера)

      Чтобы откалибровать шаг моторов, посмотрите какие настройки записаны у Вас dlina_impulsa_x, dlina_impulsa_y, dlina_impulsa_z.
      Для начала выставьте переключатели на драйверах первый включен, остальные выключены. vremya_uskor_g0 = 2000 (ускорение 1 сек)
      Пройдите станком например 500мм по экрану, по факту, предположим, получилось 200мм, если шаг dlina_impulsa_x = 0,1
      новый шаг получаем dlina_impulsa_x = 0,1*200/500 = 0,04 его нужно записать в контроллер.
      Желательно, чтобы это число было в интервале 0,02 — 0,5 мм

      Подключение ТНС к горелке:
      (провод с резисторами к силовому проводу плазмы, без резисторов к корпусу стола)

      голоса
      Рейтинг статьи
      Читать еще:  Что такое квантовый двигатель леонова
    • Ссылка на основную публикацию
      ВсеИнструменты
      Adblock
      detector