Controlador de motor paso a paso: dispositivo, tipos y capacidades
Los motores paso a paso se utilizan en muchas aplicaciones industriales en la actualidad. Los motores de este tipo se distinguen por el hecho de que permiten lograr una alta precisión de posicionamiento del cuerpo de trabajo, en comparación con otros tipos de motores. Claramente, se requiere un control automático preciso para que funcione el motor paso a paso. Para este propósito, sirven como controladores de motores paso a paso, lo que garantiza un funcionamiento continuo y preciso de los accionamientos eléctricos para diversos fines.
Aproximadamente, el principio de funcionamiento de un motor paso a paso se puede describir de la siguiente manera. Cada rotación completa del rotor de un motor paso a paso consta de varios pasos. La mayoría de los motores paso a paso están diseñados para pasos de 1,8 grados y hay 200 pasos por revolución completa. El variador cambia su posición de paso cuando se aplica un voltaje de suministro a un devanado de estator en particular. La dirección de rotación depende de la dirección de la corriente en la bobina.
El siguiente paso es apagar el primer devanado, se suministra energía al segundo y así sucesivamente, como resultado, después de que se resuelve cada devanado, el rotor hará una rotación completa. Pero esta es una descripción aproximada, en realidad los algoritmos son un poco más complicados y esto se discutirá más adelante.
Algoritmos de control de motores paso a paso
El control del motor paso a paso se puede implementar de acuerdo con uno de los cuatro algoritmos básicos: conmutación de fase variable, control de superposición de fase, control de medio paso o control de micropaso.
En el primer caso, en cualquier instante de tiempo solo una de las fases recibe energía, y los puntos de equilibrio del rotor del motor en cada paso coinciden con los puntos clave de equilibrio: los polos están claramente definidos.
El control de superposición de fase permite que el rotor pase a posiciones entre los polos del estator, lo que aumenta el par en un 40 % en comparación con el control sin superposición de fase. Se mantiene el ángulo de inclinación, pero se cambia la posición de bloqueo: se encuentra entre las crestas de los polos del estator. Estos dos primeros algoritmos se utilizan en equipos eléctricos donde no se requiere una precisión muy alta.
El control de medio paso es una combinación de los dos primeros algoritmos: una fase (devanado) o dos son alimentados por un paso. El tamaño del paso se reduce a la mitad, la precisión de posicionamiento es mayor y la probabilidad de resonancia mecánica en el motor se reduce.
Y finalmente, el modo de nivel micro.Aquí, la corriente en las fases cambia de magnitud, de modo que la posición de la fijación del rotor por paso cae en el punto entre los polos y, dependiendo de la relación de las corrientes en las fases conectadas simultáneamente, se pueden obtener varios de estos pasos. Al ajustar la relación de corrientes, al ajustar el número de relaciones de trabajo, se obtienen micropasos: el posicionamiento más preciso del rotor.
Ver más detalles con esquemas aquí: Control de motores paso a paso
Controlador de motor paso a paso
Para poner en práctica el algoritmo elegido, implemente un controlador de motor paso a paso... El controlador contiene una fuente de alimentación y una sección de controlador.
La parte de poder del conductor es amplificador de potencia de estado solido, cuya tarea es convertir los pulsos de corriente aplicados a las fases en movimientos del rotor: un pulso, un paso exacto o microgrado.
Dirección y magnitud de la corriente: la dirección y el tamaño del paso. Es decir, la tarea de la unidad de potencia es suministrar una corriente de cierta magnitud y dirección al devanado del estator correspondiente, para mantener esta corriente durante algún tiempo, y también para encender y apagar rápidamente las corrientes, de modo que las características de velocidad y potencia del dispositivo coincidan con la tarea en cuestión.
Cuanto más perfecta sea la parte de potencia del mecanismo de accionamiento, mayor par se puede obtener en el eje. En general, la tendencia de avance en la mejora de los motores paso a paso y sus controladores es obtener un par de operación significativo de motores de pequeñas dimensiones, alta precisión y, al mismo tiempo, mantener una alta eficiencia.
Controlador de motor paso a paso
El controlador de motor paso a paso es una parte inteligente del sistema, que generalmente se fabrica sobre la base de un microcontrolador reprogramable. El controlador es responsable de en qué momento, a qué bobina, por cuánto tiempo y cuánta corriente se suministrará. El controlador controla el funcionamiento de la unidad de potencia del conductor.
Los controladores avanzados están conectados a una computadora y se pueden ajustar en tiempo real usando una computadora. La capacidad de reprogramar repetidamente el microcontrolador libera al usuario de la necesidad de comprar un nuevo controlador cada vez que se ajusta la tarea; basta con reconfigurar el existente, esta es la flexibilidad, el controlador se puede reorientar fácilmente mediante programación para realizar nuevas funciones. .
Hay una amplia gama de controladores de motores paso a paso en el mercado hoy en día de varios fabricantes que cuentan con funciones ampliables. Los controladores programables implican la grabación de programas, y algunos incluyen bloques lógicos programables, con los que es posible configurar de manera flexible el algoritmo para controlar el motor paso a paso para un determinado proceso tecnológico.
Capacidades del controlador
El control del motor paso a paso con un controlador permite una alta precisión de hasta 20 000 micropasos por revolución. Además, la gestión se puede realizar tanto directamente desde un ordenador como mediante un programa cosido en el dispositivo o mediante un programa desde una tarjeta de memoria. Si los parámetros cambian durante la ejecución de la tarea, la computadora puede interrogar a los sensores, monitorear los parámetros cambiantes y cambiar rápidamente el modo de operación del motor paso a paso.
Hay bloques de control de motores paso a paso disponibles comercialmente que están conectados a: fuente de corriente, botones de control, fuente de reloj, potenciómetro de paso, etc. Dichos bloques le permiten integrar rápidamente un motor paso a paso en el equipo para realizar tareas cíclicas repetitivas con control manual o automático. ... La capacidad de sincronización con dispositivos externos y el soporte para encendido, apagado y control automáticos es una ventaja indiscutible de la unidad de control del motor paso a paso.
El dispositivo se puede controlar directamente desde una computadora si, por ejemplo, desea ejecutar un programa para máquina CNC, o en modo manual sin control externo adicional, es decir, de forma autónoma, cuando el sentido de giro del eje del motor paso a paso está fijado por el sensor de marcha atrás, y la velocidad está controlada por un potenciómetro. El dispositivo de control se selecciona de acuerdo con los parámetros del motor paso a paso a utilizar.
Dependiendo de la naturaleza del objetivo, se selecciona el método de control del motor paso a paso. Si necesita configurar un control de accionamiento eléctrico simple de baja potencia donde se aplica un pulso a un devanado del estator cada vez: para una revolución completa, digamos 48 pasos, y el rotor se moverá 7,5 grados con cada paso. El modo de pulso único está bien en este caso.
Para lograr un par más alto, se usa un pulso doble: se alimenta a dos bobinas adyacentes al mismo tiempo por pulso. Y si se necesitan 48 pasos para una revolución completa, entonces nuevamente se necesitan 48 pulsos dobles, cada uno dará como resultado un paso de 7,5 grados, pero con un 40% más de par que en el modo de pulso único.Al combinar los dos métodos, puede obtener 96 pulsos dividiendo los pasos: obtiene 3,75 grados por paso; este es un modo de control combinado (medio paso).