Který ovladač krokového motoru je nejlepší?
Chcete-li vybrat náhradu za neúspěšný ovladač krokového motoru, musíte vzít v úvahu několik parametrů:
1. Motory jsou k dispozici s 2fázovým napájením a 3fázovým napájením. Dvoufázové motory mají obvykle 2, 2,4,6, 8 nebo 2 vodičů. Vyžadují proto budiče s XNUMXfázovým výstupním výkonem. Na ovladači je terminál, který je zodpovědný za napájení motoru, obvykle označen: A+, A-, B+, B-.
3fázové motory mají obvykle 3 nebo 6 vodičů. Na ovladači je terminál, který je zodpovědný za napájení motoru, označen: U, V, W.
2. Řidiči musí také dostat energii, aby mohli pracovat. Obvykle potřebují napájení nikoli „napevno“ (například 48 voltů), ale v rozsahu například od 20 do 50 voltů (jako v příkladu výše, ovladač 3ND583). V ideálním případě se výkonové rozsahy starého a nového ovladače překrývají. V jiném případě je nutné zkontrolovat napájecí zdroje zařízení, zda mají výkonové výstupy vhodné pro výkonový rozsah řidiče.
Například laserový stroj má základní desku Ruida RDLC-320a, která je napájena 24 volty. To znamená, že někde v zařízení je zdroj, který dodává 24 voltů. To znamená, že ovladač lze napájet také ze zdroje, který napájí základní desku.
Pokud máte ve svém stroji základní desku Ruida RDLC-320a, pak bezpochyby budete moci napájet ovladač Moons SR4H.
3. Každý motor vyžaduje pro normální provoz svou vlastní proudovou sílu (A – ampéry). Pokud nastavíte aktuální sílu na méně, než je nutné, motor se v některých okamžicích nebude točit vůbec, protože se na něj přenáší malá „síla“. Naopak, pokud nastavíte příliš vysoký proud, motor se přehřeje a může zcela selhat.
Požadovanou sílu proudu můžete vybrat z charakteristiky motoru. Nebo si vezměte ovladač, který dříve pracoval ve spojení s tímto motorem, a podívejte se, na jaký proud byl nakonfigurován (k tomu má ovladač kolíkové spínače a odpovídající tabulku).
Motor 57HS09 s fázovým proudem 3A je vhodný pro budič Leadshine DM442, jehož výstupní proud lze nastavit od 2,36 do 3,31A.
4. Ovladač vysílá určitý počet impulsů (signálů) do motoru tak, aby hřídel motoru udělala jednu otáčku o 360 stupňů. Může vyslat 2 impulsy, aby motor udělal jednu otáčku. Nebo 10 000 pulzů a motor také udělá jednu otáčku.
Počet impulsů na otáčku se nastavuje i na driveru pomocí pinových spínačů dle tabulky. Není nutné, aby tato charakteristika splývala na starý a nový ovladač. Je však žádoucí, aby hodnota nastavená na starém ovladači byla beze zbytku vydělena jednou z možných hodnot na novém ovladači. Usnadníte tak nastavení převodového poměru.
Například na starém ovladači byla hodnota 1000. Na novém ovladači je hodnota 200. Potom bude převodový poměr, který bude nutné upravit v programu, 5krát větší. Beze stopy. Pokud měl starý ovladač hodnotu 1000 a nový 300, bude převodový poměr 3,33(3)krát vyšší. Není to přesný údaj a nastavení správného převodového poměru bude složitější. Ideální možností je, když má nový driver hodnotu pulzu na otáčku stejnou jako nastavená hodnota na starém driveru.
Stručný návod pro rychlý výběr ovladače podobného tomu, který selhal
1. Vezměte náš starý ovladač a podívejte se na umístění spínačů kolíků:
2. Pokud zkontrolujeme umístění našich pinových spínačů pomocí tabulky, dostaneme následující výsledek: driver je nakonfigurován na výstupní proud od 2,03A do 2,84A a nastavený počet kroků na otáčku je 1.
3. Ovladač DM442 je dvoufázový, jak naznačují označení A+, A-, B+, B- na jednom z bloků.
4. Požadovaný výkon pro řidiče je v rozsahu od 20 do 40 voltů, jak naznačuje nápis v levém dolním rohu.
5. Při hledání správného ovladače jsem narazil na ovladač Moons SR4H, který je s největší pravděpodobností vhodný jako náhrada za neúspěšný Leadshine DM442.
Pinové spínače jsem nastavil na 2.5A, počet kroků na otáčku je 1/32, což dle návodu k tomuto ovladači znamená 6 pulzů na 400 otáčku motoru. Požadovaný výkon pro Moons SR1H je 4 až 24 voltů, což je přesně v rozsahu výkonu ovladače Leadshine DM48. Na novém ovladači jsou také potřebné terminály jako Dir+/Dir- a Step+/Step- (PUL+/PUL-). Tento ovladač je rozhodně vhodnou náhradou za DM442.
Krokový motor je motor se složitým řídicím obvodem, který vyžaduje speciální elektronické zařízení – driver.
Ovladač krokového motoru přijímá na vstupu logické signály STEP/DIR, které jsou obvykle představovány vysokou a nízkou úrovní referenčního napětí 5 V, a v souladu s přijatými signály mění proud ve vinutí motoru, což způsobuje otáčení hřídele. v odpovídajícím směru pod daným úhlem. Signály STEP/DIR jsou generovány řídicí jednotkou CNC nebo osobním počítačem s řídicím programem, jako je Mach3, LinuxCNC nebo PureMotion.
Úkolem řidiče je co nejúčinněji měnit proud ve vinutí. Protože indukčnost vinutí a rotor hybridního krokového motoru neustále zasahuje do tohoto procesu, měniče se velmi liší svými charakteristikami a kvalitou výsledného pohybu. Proud tekoucí ve vinutích určuje pohyb rotoru: velikost proudu nastavuje točivý moment, jeho dynamika ovlivňuje rovnoměrnost atd.
Ovladače jsou rozděleny do několika typů podle způsobu čerpání proudu do vinutí:
1. Budiče konstantního napětí. Tyto ovladače přivádějí na vinutí střídavě konstantní úroveň napětí. Výsledný proud závisí na odporu vinutí a při vysokých rychlostech na indukčnosti. Tyto ovladače jsou extrémně neefektivní a lze je používat pouze při velmi nízkých rychlostech.
2. Dvouúrovňové ovladače. U tohoto typu budiče je proud ve vinutí nejprve zvýšen na požadovanou úroveň pomocí vysokého napětí, poté je zdroj vysokého napětí vypnut a požadovaný proud je udržován zdrojem nízkého napětí. Takové ovladače jsou docela účinné. Mimo jiné snižují zahřívání motoru. Stále je lze někdy nalézt ve špičkovém vybavení. Takové ovladače však podporují pouze krokový a poloviční režim.
3. Ovladače s PWM. V současné době jsou nejoblíbenější ovladače krokových motorů PWM. Téměř všechny ovladače v současnosti na trhu jsou tohoto typu. Tyto budiče dodávají velmi vysokonapěťový PWM signál do vinutí krokového motoru, který se přeruší, když proud dosáhne požadované úrovně. Velikost proudu, při které dojde k přerušení, se nastavuje buď potenciometrem nebo DIP přepínačem. Někdy je tato hodnota naprogramována pomocí speciálního softwaru. Tyto ovladače jsou poměrně inteligentní a vybavené mnoha dalšími funkcemi, které podporují různé dělení výšky tónu, což umožňuje zvýšit diskrétní umístění a plynulost pohybu. Ovladače PWM se však také navzájem velmi liší. Kromě charakteristik, jako je napájecí napětí a maximální proud vinutím, mají jinou frekvenci PWM.
Je lepší, když je frekvence ovladače vyšší než 20 kHz. A obecně platí, že čím větší, tím lepší. Frekvence pod 20 kHz zhoršují chod motorů a spadají do slyšitelného rozsahu, následkem čehož začnou krokové motory vydávat nepříjemné skřípání.
Ovladače krokových motorů, navazující na samotné motory, se dělí na unipolární a bipolární.
Začínajícím výrobcům obráběcích strojů důrazně doporučujeme, aby s pohony neexperimentovali, ale vybrali si takové, u kterých mohou získat maximální množství technické podpory, informací a pro které jsou produkty na trhu nejrozšířenější. Jedná se o ovladače bipolárních hybridních krokových motorů. Níže popíšeme pouze praktická doporučení pro výběr PWM driveru pro bipolární krokový motor. Předpokládá se, že jste se již rozhodli pro model motoru, jeho vlastnosti atd.
VÝBĚR OVLADAČE PRO KROKOVÝ MOTOR
Síla proudu
První parametr, kterému byste měli věnovat pozornost, je množství proudu, který může ovladač poskytnout. Zpravidla je nastavitelný v poměrně širokém rozsahu, ale budič musí být zvolen takový, který dokáže produkovat proud rovný fázovému proudu zvoleného krokového motoru.
Je samozřejmě žádoucí, aby maximální proud budiče byl o dalších 15–40 % vyšší. Jednak to poskytne rezervu pro případ, že budete chtít z motoru dostat více točivého momentu, nebo v budoucnu instalovat výkonnější motor. Na druhou stranu to nebude přehnané: výrobci někdy „upravují“ jmenovité hodnoty elektronických součástek konkrétnímu typu/velikosti motorů, takže příliš výkonný 8 A řidič pohánějící motor NEMA 17 (42 mm) může např. způsobit zbytečné vibrace.
Napájecí napětí
Druhým bodem je napájecí napětí. Velmi důležitý a nejednoznačný parametr. Jeho vliv je poměrně mnohostranný – napájecí napětí ovlivňuje dynamiku (točivý moment ve vysokých otáčkách), vibrace, zahřívání motoru i řidiče. Typicky je maximální napájecí napětí ovladače přibližně stejné jako maximální proud I vynásobený 8–10. Pokud se maximální specifikované napájecí napětí ovladače výrazně liší od těchto hodnot, stojí za to se dále ptát, jaký je důvod tohoto rozdílu. Čím větší je indukčnost motoru, tím větší je napětí potřebné pro driver.
Existuje empirický vzorec U = 32 * √(L), kde L je indukčnost vinutí krokového motoru. Hodnota U získaná z tohoto vzorce je velmi přibližná, ale umožňuje navigaci při výběru ovladače. U by se mělo přibližně rovnat maximální hodnotě napájecího napětí ovladače. Pokud dostanete U rovné 70, pak ovladače PLD86, PLD880 toto kritérium splňují.
Dostupnost opto-izolovaných vstupů
Třetím aspektem je přítomnost opticky izolovaných vstupů. Téměř u všech ovladačů a ovladačů vyráběných v továrnách, zejména značkových, je vyžadován optočlen, protože ovladač je zařízení výkonové elektroniky a porucha klíče může vést k silnému impulsu na kabelech, kterými jsou přiváděny řídicí signály, a vyhoření drahého CNC ovladače. Při nákupu neznámého modelu byste se však měli dodatečně zeptat na přítomnost optoizolace vstupů a výstupů.
Přítomnost mechanismů potlačení rezonance
Čtvrtým aspektem je přítomnost mechanismů potlačení rezonance. Rezonance krokového motoru je jev, který se vyskytuje vždy. Rozdíl je pouze v rezonanční frekvenci, která závisí především na momentu setrvačnosti zátěže, napájecím napětí budiče a nastaveném fázovém proudu motoru. Když dojde k rezonanci, krokový motor začne vibrovat a ztrácet točivý moment, dokud se hřídel úplně nezastaví. K potlačení rezonance se používají mikrokrokování a vestavěné algoritmy kompenzace rezonance. Rotor krokového motoru kmitající v rezonanci generuje mikrooscilace EMF indukce ve vinutí a podle jejich povahy a amplitudy určuje budič, zda existuje rezonance a jak silná je. V závislosti na přijatých datech řidič mírně posune kroky motoru v čase vůči sobě – taková umělá nerovnost vyrovnává rezonanci. Mechanismus potlačení rezonance je zabudován do všech měničů Purelogic R&D. Ovladače s potlačením rezonance jsou kvalitní zařízení a pokud vám to rozpočet dovolí, je lepší si tyto pořídit. I bez tohoto mechanismu však zůstává ovladač plně funkční: většina prodávaných ovladačů nemá kompenzaci rezonance. Desítky tisíc strojů však bez problémů fungují po celém světě a úspěšně plní své úkoly.
Dostupnost ochranných funkcí
Šestým aspektem je přítomnost ochranných funkcí. Patří mezi ně ochrana proti přepětí napájecího napětí, proudu vinutí (včetně zkratu vinutí), reverzaci napájecího napětí, nesprávnému zapojení fází krokového motoru. Čím více takových funkcí, tím lépe.
Dostupnost režimů mikrokrokování
Sedmým aspektem je přítomnost režimů mikrokrokování. Nyní má téměř každý řidič mnoho režimů mikrokrokování. Z každého pravidla však existují výjimky a v ovladačích Geckodrive je pouze jeden režim – dělení po 1/10. To je motivováno tím, že větší dělení nepřinášejí větší přesnost, takže nejsou nutné. Praxe však ukazuje, že mikrokrokování je užitečné vůbec ne zvýšením diskrétnosti polohování nebo přesnosti, ale tím, že čím větší je krokové dělení, tím hladší je pohyb hřídele motoru a tím menší rezonance. Čím větší je rozdělení, tím lépe. Maximální přípustné dělení kroku bude dáno nejen Bradisovými tabulkami zabudovanými v driveru, ale také maximální frekvencí vstupních signálů. Takže pro ovladač se vstupní frekvencí 100 kHz nemá smysl používat dělení 1/256, protože rychlost otáčení bude omezena na 100 000 / (200 * 256) * 60 = 117 ot./min, což je velmi nízká pro krokový motor. Kromě toho bude mít osobní počítač také potíže s generováním signálů s frekvencí vyšší než 100 kHz. Pokud neplánujete používat hardwarový CNC ovladač, pak bude s největší pravděpodobností vaším stropem 100 kHz, což odpovídá dělení 1/32.
Dostupnost dalších funkcí
Osmým aspektem je přítomnost dalších funkcí. Těch může být celá řada, např. funkce detekce „zaseknutí“ – náhlé zastavení hřídele při zaseknutí nebo nedostatku točivého momentu u krokového motoru, výstupy pro externí indikaci chyby atd. Všechny nejsou nezbytné, ale mohou výrazně usnadnit život při stavbě stroje.
Kvalita řidiče
Devátým a nejdůležitějším aspektem je kvalita řidiče. Prakticky to nesouvisí s charakteristikami atd. Pro začátečníka je dost obtížné předem určit úroveň řidiče na základě nějakých nepřímých údajů. Můžete se zkusit zaměřit na množství inteligentních funkcí, jako je potlačení rezonance, morphing, a využít i osvědčenou metodu – zaměřit se na značky a kvalitu technické podpory.