Можно ли управлять шаговым двигателем более 1000 об / мин?

18
  • Как я мог этого добиться?
  • Какие факты о шаговых двигателях и принципах я должен иметь в виду, чтобы разработать схему для достижения этой цели?
  • Есть ли готовые / открытые альтернативы и схемы, доступные для решения этой задачи?
  • Нужно ли подходить к дизайну для редукторных и нередуктивных шаговых двигателей?
Кевин Бойд
источник

Ответы:

39

Как я могу управлять шаговым двигателем со скоростью более 1000 об / мин?

Двигатель с шагом 200 на оборот, работающий на скорости 1000 об / мин, должен иметь шаговый привод, способный выполнять полные шаги на частоте 3,4 кГц, что находится в пределах диапазона большинства цепей привода двигателя.

Однако имейте в виду, что если вы запустите двигатель на частоте 3,4 кГц, он будет просто вибрировать из-за инерции - вы не заводите автомобиль со скоростью 60 миль в час, вы начинаете с 0 и разгоняетесь до 60 миль в час, в противном случае вы просто крутите свои шины.

Таким образом, вы должны спроектировать свою схему так, чтобы частота росла с 0 до 3,4 кГц достаточно медленно, чтобы двигатель не отставал. Это означает, что вам также придется учитывать всю трансмиссию - шаговый двигатель, шестерни, ремни и все остальное, что движется шаговый двигатель. Это может быть большая платформа, если вы используете ЧПУ, и инерция может потребовать очень медленного нарастания во избежание пропуска шагов.

Наконец, если двигатель недостаточно мощный, чтобы перемещать нагрузку со скоростью 1000 об / мин, вам понадобится более мощный шаговый двигатель. Крутящий момент падает при увеличении скорости из-за внутренних потерь двигателя.

Какие факты о шаговых двигателях и принципах я должен иметь в виду, чтобы разработать схему для достижения этой цели?

Геккон имеет хорошее базовое введение в шаговые двигатели . Конструкция блока питания, согласование привода с двигателем, чтобы вы не теряли слишком много энергии при проблемах несоответствия и т. Д., Рассматриваются в самых простых терминах. Как только вы поймете основы, задайте более подробные вопросы для конкретных ответов.

Есть ли готовые / открытые альтернативы и схемы, доступные для решения этой задачи?

Если вы используете проект с низким энергопотреблением, проект RepRap имеет несколько разумных драйверов шаговых двигателей. С другой стороны, простой поиск в Google дает много информации с открытым исходным кодом шагового драйвера.

Так как вы не предоставляете более подробную информацию о том, что вы ведете, и какой двигатель вы используете, я не могу предложить ничего конкретного.

Нужно ли подходить к дизайну для редукторных и нередуктивных шаговых двигателей?

Не с точки зрения дизайна водителя - единственное отличие состоит в том, что зубчатая передача увеличивает массу приводной линии, что требует более медленного времени разгона.

Однако, чем больше зубчатая передача, тем больше люфта вы можете испытать, так что механическая конструкция намного больше, если вам требуется скорость и точность.

Но конструкция шагового привода в обоих случаях одинакова.

Если вам нужна большая скорость и / или мощность, вам следует рассмотреть использование серводвигателей с ЧПУ, а не шаговых двигателей.

Адам Дэвис
источник
1
Ссылка на документ геккона мертва.
Абдулла Кахраман
1
@abdullahkahraman Я обновил ссылку. Если в будущем он снова сломается, поиск «руководства по основам шагового двигателя pdf» должен привести к его появлению.
Адам Дэвис
Я исправил это еще раз, так как PDF снят, и версия HTML доступна прямо сейчас.
Субин Себастьян
В качестве ответа на вопрос, вызывающий обеспокоенность по поводу управления шаговым двигателем на скорости, в котором не упоминается об индуктивности обмотки или ее преодолении с помощью прерывателей с более высоким напряжением, это является неполным, чтобы заслужить оценку числа полученных повышательных голосов. Утверждение, что «крутящий момент падает со скоростью», не является фундаментальным, а скорее является результатом не принятия мер по преодолению индуктивности обмотки, которая при движении только с постоянным напряжением ограничивает рост тока после каждого шага и, следовательно, создаваемый крутящий момент; если номинальный ток вызван более высоким напряжением, крутящий момент не падает.
Крис Страттон
@ChrisStratton Вы правы. Этот вопрос очень простой, и ответ такой же основной. Возможно, вам стоит составить еще один вопрос, углубившись в конструкцию высокоскоростного шагового драйвера, на который вы сможете ответить и предоставить подробную информацию, необходимую для создания такой системы.
Адам Дэвис
4

Если вы пытаетесь управлять шаговым двигателем на высокой скорости, вам действительно следует использовать схему возбуждения постоянного тока, так как напряжение, необходимое для работы на высоких скоростях, будет намного больше, чем требуемое на низких скоростях, и так как для управления достаточно напряжения если бы высокоскоростная работа остановленного двигателя быстро разрушила бы его, если бы ток не был ограничен. Если используется источник питания с ограничением по току, двигатель должен продолжать обеспечивать ожидаемый крутящий момент, пока он не будет работать достаточно быстро, чтобы достигалось соответствующее напряжение питания.

Supercat
источник
Я думаю, что этот ответ предлагает использовать схему возбуждения, которая способна работать с гораздо более высоким напряжением, чтобы «преодолеть» индуктивность шаговых обмоток при достижении нового уровня тока в начале каждого шага. Как только этот уровень тока достигнут, драйвер поддерживает этот уровень тока путем прерывания (= PWMing напряжение на обмотке). Это режим работы для многих микросхем шаговых драйверов, таких как A4988 и совместимых с ними, и различных более крупных шаговых драйверов Toshiba ....
gwideman
1

В продаже имеются отличные платы драйверов постоянного тока. Но есть предел того, что напряжение может достигнуть в способах преодоления индуктивности. В какой-то момент выбор двигателя становится чрезвычайно важным. Я не знаю вашего применения, но самый низкий асинхронный двигатель, который удовлетворяет вашим требованиям к крутящему моменту, лучше всего подходит для скорости, но это может означать большой корпус двигателя с высокой инерцией, так как он будет использовать рычаг от диаметра или притяжение через длинную опору, чтобы получить крутящий момент сильного электромагнита. Если двигатель малого размера, такой как nema 17, будет работать с крутящим моментом, вы сможете найти их с меньшим количеством шагов, например 100 или 64. Меньшее количество шагов поможет со скоростью.

Проверьте www.mycncuk.com/1524-What-size-stepper-motor-do-i-need для расчетов

Дэн
источник
Очень старый пост, но я обнаружил, что индуктивность и RMF не так важны, как они задуманы. Без значительной нагрузки мне удалось сегодня управлять SL42STH40 при 11 000 об / мин. Питание 32 В, DRV8825 в режиме полного шага и генерация пошагового сигнала AVR по таймеру / прерыванию.
Towe