silniki krokowe cz4.PDF

(209 KB) Pobierz

Podzespoły

S

i

l

n

i

k

i

k

r

o

k

o

w

e

o

d

p

o

d

s

t

a

w

część 4 − sterowanie

Drgania

Fakt, że silniki krokowe zasilane są impulsa−

mi, wydaje się zaletą i dobrodziejstwem.

Niewątpliwie ułatwia to sterowanie, zwła−

szcza silników unipolarnych. Sterowanie im−

pulsami prostokątnymi nie daje jednak ideal−

nie „gładkich” ruchów wirnika. Rysunek 41

pokazuje odpowiedź wirnika po podaniu im−

pulsu sterującego. Wirnik i obciążenie mają

pewną bezwładność. W rezultacie przed osią−

gnięciem stanu ustalonego wystąpią drgania.

W niektórych przypadkach, gdy potrzebna

jest duża precyzja sterowania, tak duże drga−

nia są bardzo niekorzystne, czasem niedopu−

szczalne. Nie ma prostego sposobu pozbycia

się ich. Można próbować stosować tłumiki

mechaniczne, ale najprościej jest wykorzy−

stać w takich przypadkach silnik o mniej−

szym skoku – wtedy mniejszy jest zarówno

skok jednostkowy, jak i oscylacje.

stotliwości rezonansowej. Wirnik będzie

wtedy drgał, a nie obracał. Przy sterowaniu

pełnokrokowym problem ten silnie daje o so−

bie znać. Przy sterowaniu półkrokowym –

znacznie mniej. Jest to jeden z ważniejszych

powodów, dla których częściej wykorzystuje

się sterowanie półkrokowe albo...

ny na pierwszy rzut oka wniosek, że najlepiej

byłoby sterować silnik krokowy odpowiednio

przesuniętymi przebiegami sinusoidalnymi.

I tak jest naprawdę.

Dla uzyskania gładkiego ruchu przebiegi

sterujące dwa uzwojenia silnika bipolarnego

powinny być przebiegami sinusoidalnymi,

przesuniętymi w fazie o 90 stopni, co daje

przebieg sinusoidalny i kosinusoidalny.

Oczywiście poważnie skomplikowałoby

to sterownik, ponieważ, po pierwsze, do

zmiany wartości prądu potrzebny byłby jakiś

bardziej złożony układ niż cztery klucze tran−

zystorowe. Po drugie, ponieważ silniki kro−

kowe zwykle podczas pracy mają zatrzymy−

wać się w ściśle określonym położeniu, nale−

ży zachować możliwość „zamrożenia” chwi−

lowych wartości prądu.

Sterowanie mikrokrokowe

Głębsza analiza rysunków 38 i 39 wskazuje,

że różnicując natężenie prądu w uzwoje−

niach silnika, można byłoby uzyskać pośre−

dnie położenia wirnika między biegunami.

Skrupulatni Czytelnicy na pewno już też za−

uważyli, że sterujące sekwencje półkrokowe

przypominają trochę przebieg sinusoidalny.

Obrazuje to rysunek 42 . Jeden znak plus al−

bo minus oznacza, że włączone jest jedno

uzwojenie, dwa znaki, że w danej chwili pra−

cują dwa uzwojenia – porównaj

rysunki 38 i 39. Wy−

padkowy „przebieg”

jest znacznie „łago−

dniejszy”, niż „kan−

ciasty” przebieg

prostokątny przy

sterowaniu pełno−

krokowym. Wyja−

śnia to po części,

dlaczego wirnik

przy sterowaniu półkrokowym

ma mniejszą tendencję do drgań

rezonansowych.

Nietrudno się domyślić, że je−

śli udałoby się zwiększyć gład−

kość przebiegu sterującego, po−

zwoliłoby to sterować silnik je−

szcze precyzyjniej i z mniejszymi

oscylacjami. Nasuwa się tu, dziw−

Ciąg dalszy na stronie 24.

Rys. 42

Rys. 43

Rys. 41

O częstotliwości i wielkości tych oscyla−

cji decyduje głównie masa wirnika oraz wiel−

kość i rodzaj obciążenia. Jeśli silnik miałby

pracować przy stosunkowo dużych prędko−

ściach, skłonność do oscylacji całkowicie

uniemożliwi pracę przy częstotliwości im−

pulsów odpowiadającej mechanicznej czę−

21

Elektronika dla Wszystkich

Październik 2002

752808244.045.png

752808244.046.png

752808244.047.png

752808244.048.png

752808244.001.png

752808244.002.png

752808244.003.png

752808244.004.png

752808244.005.png

752808244.006.png

752808244.007.png

752808244.008.png

752808244.009.png

752808244.010.png

752808244.011.png

752808244.012.png

752808244.013.png

752808244.014.png

752808244.015.png

752808244.016.png

752808244.017.png

752808244.018.png

752808244.019.png

752808244.020.png

752808244.021.png

752808244.022.png

752808244.023.png

752808244.024.png

752808244.025.png

752808244.026.png

752808244.027.png

752808244.028.png

752808244.029.png

752808244.030.png

752808244.031.png

752808244.032.png

752808244.033.png

752808244.034.png

752808244.035.png

752808244.036.png

752808244.037.png

752808244.038.png

752808244.039.png

752808244.040.png

752808244.041.png

Podzespoły

pół− czy pełnokrokowym. Po drugie, zapew−

nia płynny ruch wirnika także przy najmniej−

szych częstotliwościach. Są to niebagatelne

zalety, ale wymagają skomplikowanego ste−

rownika, który pozwala wytworzyć prawi−

dłowe przebiegi pseudosinusoidalne o ściśle

określonej, regulowanej częstotliwości, od−

powiednio przesunięte w fazie. Można do te−

go zastosować mikroprocesor i szereg dodat−

kowych elementów. Wykorzystywane są też

specjalizowane układy scalone.

W dążeniu do zwiększania precyzji pozy−

cjonowania i płynności ruchu nie można

osiągnąć ideału. Nawet przy sterowaniu naj−

czystszym sygnałem sinusoidalnym, pojawią

się błędy, choć są to błędy stosunkowo małe

(błąd ustawienia wału wynoszący tylko 0,05

stopnia można uznać za mały). Występuje tu

kilka źródeł błędów związanych z silnikiem i

w praktyce nie uda się uzyskać idealnej do−

kładności i precyzji. Tym samym nie ma po−

trzeby nadmiernie zwiększać liczby schod−

ków i dodatkowo komplikować tym sterow−

nik. Rozdzielczość przetwornika nie musi

być duża, w praktyce wystarczają przetwor−

niki 3...5−bitowe, dające odpowiednio 8...32

różnych poziomów prądu.

Kwestia uzyskania maksymalnej precyzji

pozycjonowania wirnika i niejednorodności

ruchu obrotowego silników krokowych to

bardzo obszerne zagadnienie, przeznaczone

dla specjalistów. Nie ma powodów, by w ty−

powych zastosowaniach stosować sterowa−

nie mikrokrokowe, zwłaszcza jeśli pojedyn−

czy krok to 0,9 czy 1,8 stopnia.

Leszek Potocki

Ciąg dalszy ze strony 21.

Przy obecnym stanie techniki problemy te

można z powodzeniem rozwiązać. W praktyce

uzyskuje się to przez wykorzystanie nie „czy−

stej sinusoidy”, tylko przebiegu schodkowego.

Rysunek 43 pokazuje przykładowy przebieg

prądu w uzwojeniu silnika bipolarnego przy

zastosowaniu przetwornika 3−bitowego. Ozna−

cza to, że wirnik można sterować tak, by wy−

konywał maleńkie kroki, nieosiągalne przy ste−

rowaniu pełno− czy nawet półkrokowym.

Taki sposób ze skokową zmianą wartości

prądu nazywamy sterowaniem mikrokro−

kowym .

Sterowanie mikrokrokowe pozwala, po

pierwsze, ustawić wirnik precyzyjnie pomię−

dzy pozycjami dostępnymi przy sterowaniu

22

Elektronika dla Wszystkich

Październik 2002

752808244.042.png

752808244.043.png

752808244.044.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin