Schrittmotoren Teil I verstehen - ein Basismodell, Built to Spec
Schrittmotoren Teil I verstehen - ein Basismodell
Dieses einfache Modell einer Art von Schritt ist nur eine einzige drehbare Permanentmagnet 4 von Spulen umgeben ist. In diesem Modell sind die Spulen, wirklich Elektromagneten, stationär sind, bilden, was der Stator des Motors genannt wird. Der Magnet kann an Ort und Stelle drehen, und ist mit der Ausgangswelle angebracht ist und diese beide zusammen bilden den beweglichen Teil oder Rotor des Motors. Es gibt viele Möglichkeiten Stepper zu bauen, die tatsächlich wie diese im Inneren sehen nicht (in der Tat die meisten so aussehen nicht), aber die Idee, die hinter ihnen allen gleich ist, haben einen Rotor, der sich bewegt, wenn Sie es in der Nähe ein setzen Magnetfeld und einige Spulen, die an Ort und Stelle behoben werden, die Sie einschalten und ausschaltbar ist, dass der Rotor in einer kontrollierten Art und Weise zu bewegen. Scheint einfach genug, so weit? Nun lassen Sie uns dann tauchen Sie ein in die Verkabelung dieses Modell up!
unipolare Wiring
Also, wie machen wir das, was die Art und Weise bewegen wir wollen? Zunächst einmal, läßt einen Schalter und etwas Energie zu einem der Spulen befestigen. In diesem einfachen Aufbau, wenn der Schalter eine der Spulen gedrückt wird, schaltet sich ein, und das Magnetfeld erzeugt, es zieht den Magneten:
Stellen Sie sich gleichen Switch-Setup wird an jede Spule unserer Schritt Modell angebracht. Dieses Verdrahtungsschema wird unipolare Konfiguration (mehr dazu später) genannt. Wenn Sie auf eine Spule zu einem Zeitpunkt zu wechseln, und jede Spule einschalten Sie befindet sich neben dem letzten, wird der Magnet in eine neue Position bewegen jedes Mal, wenn Sie auf der nächsten Spule in der Folge drehen:
Je nach der Reihenfolge, in Sie die Spulen antreiben, können Sie den Magneten machen im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn drehen. Sie wissen auch, dass Sie mit jedem Spulenschalter machen, nur der Magnet eine Vierteldrehung drehen wird. Dieses bekannte Ausmaß der Drehung (um eine Vierteldrehung in unserem Modell) für eine Änderung in der Spulenkonfiguration wird ein Schritt bezeichnet. und wie Schrittmotoren haben ihren Namen. Jedes Mal, wenn wir Strom auf der nächsten Spule in der Sequenz und die vorherige in der Folge abgeschaltet wird, nehmen wir einen Schritt weiter. Unser Modell hat vier Schritte, um den ganzen Weg zu gehen um, so dass wir sagen, es hat vier Schritte pro Umdrehung oder 90 Grad pro Schritt. Die Auflösung eines Steppers kann entweder in Grad Drehung pro Stufe oder die Anzahl der Schritte zum Ausdruck gebracht werden, um eine einzige Umdrehung zu machen, und Sie können eine wenig Mathematik, indem Sie (in diesem Fall 360/4 Schritte pro Umdrehung = 90 Grad hin und her gehen ein Schritt oder 360/90 Grad pro Schritt = 4 Schritte pro Umdrehung). Es ist wichtig zu beachten, dass Schrittmotoren sind nicht auf 4 Sätze pro Umdrehung wie unser Modell beschränkt, sondern sind in der Regel mit einer viel höheren Anzahl von Schritten pro Umdrehung gefertigt. Zum Beispiel könnte ein gemeinsamer Schrittmotor 200 Schritte pro Umdrehung oder 1,8 Grade pro Schritt.
Deshalb an dieser Stelle in unserem Verständnis des Modells haben wir einen Motor, wir bewegen eine oder andere Richtung machen, und wir wissen genau, wie weit hat es sich durch, wie oft Sie Spulen ein- und ausgeschaltet haben, oder abgestuft. Das ist so ziemlich alles, was Sie mit einem Schrittmotor tun, um eine bekannte Strecke in einer bestimmten Richtung zu bewegen. Also, was gibt es sonst noch über die Steuerung die Sache zu wissen?
Wie Sie vielleicht schon erraten haben, viel tatsächlich! Umschalten auf eine Spule zu einem Zeitpunkt mit einem einzelnen Schalter unipolaren Wellenantrieb genannt und ist nur eine von 8 Arten verkabeln und treiben die Spulen eines Schrittmotors. Alle anderen Methoden sind im Grunde nur etwas verschiedene Wege, das gleiche tun wir bereits getan haben (Schalter auf Spulen in Folge den Motor bewegen zu machen), aber jeder hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Schauen wir uns einige andere Möglichkeiten, um die Spulen zu fahren:
Nun, vorausgesetzt, wir haben noch nur ein Schalter zu jeder Spule angebracht ist, wir uns auf zwei nebeneinander Spulen zu einer Zeit statt nur einer machen könnte. Dies erzeugt ein stärkeres Magnetfeld und der Magnet bewegt sich irgendwo zwischen den beiden auf Magneten angetrieben. Um nun einen Schritt lassen wir eine Spule auf, ein abzusperren, und schalten Sie das nächste in der Sequenz. Jeder Schritt ist immer noch 90 Grad, aber jetzt, dass wir zwei Spulen auf einmal haben auf, wir haben ein stärkeres Magnetfeld bekommen und unser Motor ist ein wenig stärker. Dies wird unipolar voller Schritt genannt. Der einzige Nachteil ist, dass, da wir zwei Spulen auf einmal auf und nicht nur ein, unser Motor mehr Energie verbraucht. Lassen Sie sich an einer weiteren unipolaren Antriebsfolge aussehen:
bipolar Wiring
Lassen Sie uns jetzt stellen wir uns vor, die Spulen ein wenig anders verdrahten. Ein einzelner Schalter für jede Spule bedeutet, dass das Magnetfeld von jeder einzelnen Spule nur eine Polarität haben kann. Da die Polarität der Stromversorgung der Spule ändert sich nie, so dass diese Einrichtung unipolaren (siehe, ich sagte Ihnen völlig würden wir später) erfolgen. Wenn Sie einen Elektromagnet nehmen und die Polarität des Stromes umkehren Sie darauf anwenden werden Sie die Polarität des Magnetfeldes verändern es generiert. Um dies zu tun mit unseren Spulen brauchen wir noch ein paar Schalter hinzuzufügen:
Lassen Sie uns nun schauen, wie wir diese neue Setup Schritt machen würde:
Hier werden alle Spulen sind die ganze Zeit angetrieben! Genau wie die unipolaren Vollschrittfolge, setzt sich der Magnet in einem Halbschritt zwischen den beiden Sätzen von angetriebenen Spulen, wie es sich bewegt. Da alle 4 Spulen mit Energie versorgt werden, ist dieser Aufbau der stärksten oder höchstes Drehmoment, Schrittsteuerungsaufbau für einen gegebenen Schritt aber da alle Spulen auf dem ganze Zeit erfordert diese Einrichtung die meiste Energie. Lassen Sie sich an einer letzten bipolare Sequenz sehen, die Halbschrittfolge:
Genau wie der unipolare Verdrahtungsaufbau, können wir die Welle und Vollschrittsequenzen kombinieren, um eine Halbschrittfolge zu schaffen, wo jeder Schritt nur 45 Grad. Denken Sie daran, von der unipolaren Halbschrittfolge allerdings, dass diese Methode jeder andere Schritt, weil etwas weniger stark macht nicht alle Spulen auf jeder Stufe angetrieben werden.
Was kommt als nächstes
Es gibt noch viel über die Verwendung von Schrittmotoren zu lernen, aber an diesem Punkt sollten Sie ein ziemlich gutes Verständnis für die unipolaren und bipolaren Verdrahtungssysteme haben und die verschiedene Sequenzierungs Sie mit jedem verwenden können, um die Motoren zu machen bewegen. Sie brauchen nicht all diese Dinge zu wissen, tatsächlich zu tauchen und mit Schrittmotoren in Ihren Projekten gestartet werden, da Treiberchips und Software oft eine Menge Arbeit für Sie tun, aber es ist immer schön zu wissen, was hinter den Kulissen vor sich geht, vor allem, wenn Sie versuchen, Probleme aufzuspüren. Ich werde verschiedene Treiberschaltung gehen, Mikro-Stepping und verschiedene Schrittsteuerungen in einem anderen Beitrag verwenden, aber in der Zwischenzeit, hier einige zusätzliche Informationen über Stepper, wenn Sie ein bisschen mehr darüber, wie sie sind konstruiert lernen wollen und wie zu verwenden, um sie:
StepperWorld Tutorials - Tutorials mit vielen zusätzlichen Informationen über Stepper und deren Steuerung einschließlich Strombegrenzung und Mikro-Stepping