Контроллер шагового двигателя - Дипломная работа

Актуальность: Уже довольно долгое время используются шаговые двигатели в технике. В составе некоторых устройств, например, в принтерах, дисководах для гибких дисков и других устройствах, имеются шаговые двигатели. Однако информацию по их применению иногда сложно найти. В своей работе я сконцентрировал информацию по шаговым двигателям и их применению.Шаговый двигатель - механическое устройство, преобразующее электрические импульсы в механическое, причем, в отличие от других двигателей, "управляемое" движение, т.е. угол поворота ротора зависит от количества поступивших на двигатель импульсов. Внешне шаговый двигатель не отличается от двигателей других типов. 1.1 Внешний вид ШД семейства ДШИ-200. угол поворота ротора определяется числом импульсов, которые поданы на двигатель двигатель обеспечивает полный момент в режиме остановки (если обмотки запитаны) Эта ошибка не накапливается от шага к шагу. возможность быстрого старта/остановки/реверсирования высокая надежность, связанная с отсутствием щеток, срок службы шагового двигателя фактически определяется сроком службы подшипников однозначная зависимость положения от входных импульсов обеспечивает позиционирование без обратной связи (т.е. без дополнительных затрат на устройства реализующие ОС - датчики положения ротора, согласование их с устройством управления и т.д.) возможность получения очень низких скоростей вращения для нагрузки, присоединенной непосредственно к валу двигателя без промежуточного редуктора может быть перекрыт довольно большой диапазон скоростей, скорость пропорциональна частоте входных импульсовСуществуют три основных типа шаговых двигателей: · двигатели с переменным магнитным сопротивлением Определить тип двигателя можно даже на ощупь: при вращении вала обесточенного двигателя с постоянными магнитами (или гибридного) чувствуется переменное сопротивление вращению, двигатель вращается как бы щелчками. Двигатели с переменным магнитным сопротивлением обычно имеют три (реже четыре) обмотки с одним общим выводом. Двигатели с постоянными магнитами чаще всего имеют две независимые обмотки. Иногда двигатели с постоянными магнитами имеют 4 раздельных обмотки.Шаговые двигатели с переменным магнитным сопротивлением имеют несколько полюсов на статоре и ротор зубчатой формы из магнитомягкого материала (рис.1.2). Для простоты на рисунке ротор имеет 4 зубца, а статор имеет 6 полюсов. Двигатель имеет 3 независимые обмотки, каждая из которых намотана на двух противоположных полюсах статора. При включении тока в одной из катушек, ротор стремится занять положение, когда магнитный поток замкнут, т.е. зубцы ротора будут находиться напротив тех полюсов, на которых находится запитанная обмотка.Двигатели с постоянными магнитами состоят из статора, который имеет обмотки, и ротора, содержащего постоянные магниты (рис.1.3). Благодаря намагниченности ротора в таких двигателях обеспечивается больший магнитный поток и, как следствие, больший момент, чем у двигателей с переменным магнитным сопротивлением. Показанный на рис.1.3 двигатель имеет 3 пары полюсов ротора и 2 пары полюсов статора. Такой двигатель, как и рассмотренный ранее двигатель с переменным магнитным сопротивлением, имеет величину шага 30 град. На практике двигатели с постоянными магнитами обычно имеют 48 - 24 шага на оборот (угол шага 7.5 - 15 град).Гибридные двигатели являются более дорогими, чем двигатели с постоянными магнитами, зато они обеспечивают меньшую величину шага, больший момент и большую скорость. Гибридные двигатели сочетают в себе лучшие черты двигателей с переменным магнитным сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами. Обычно используются 4 основных полюса для 3.6 град. двигателей и 8 основных полюсов для 1.8 - и 0.9 град. двигателей. Зависимость между числом полюсов ротора, числом эквивалентных полюсов статора и числом фаз определяет угол шага S двигателя: S = 360/ (Nph*Ph) = 360/N, где Nph - чило эквивалентных полюсов на фазу = число полюсов ротора, Ph - число фаз, N - полное количество полюсов для всех фаз вместе. Ротор показанного на рисунке двигателя имеет 100 полюсов (50 пар), двигатель имеет 2 фазы, поэтому полное количество полюсов - 200, а шаг, соответственно, 1.8 град.В зависимости от конфигурации обмоток двигатели делятся на биполярные и униполярные. Биполярный двигатель имеет одну обмотку в каждой фазе, которая для изменения направления магнитного поля должна переполюсовывается драйвером. Всего биполярный двигатель имеет две обмотки и, соответственно, четыре вывода (рис.1.7а). Униполярный двигатель также имеет одну обмотку в каждой фазе, но от середины обмотки сделан отвод. Это позволяет изменять направление магнитного поля, создаваемого обмоткой, простым переключением половинок обмотки.Первый способ обеспечивается попеременной коммутации фаз, при этом они не перекрываются, в один момент времени включена только одна фаза (рис 8а). Этот способ называют ”one phase on” full step или wave drive mode. Точки равновесия ротора для каждого шага совпадают с "естеств

Оглавление

Введение

Глава 1. Виды, устройство и принцип работы шаговых двигателей [6]

1.1 Общие принципы шаговых двигателей

1.2 Виды шаговых двигателей

1.2.1 Двигатели с переменным магнитным сопротивлением

1.2.2 Двигатели с постоянными магнитами

1.2.3 Гибридные двигатели

1.2.4 Биполярные и униполярные шаговые двигатели

1.3 Способы управления фазами ШД

Глава 2. Контроллеры шаговых двигателей

2.1 Управление шаговым двигателем с помощью автономного контроллера

2.2 Управление шаговым двигателем с использованием ЭВМ

2.3 Реализация адаптера шагового двигателя

Глава 3. Управление контроллером с помощью системы программирования PUREBASIC

3.1 Особенности системы программирования PUREBASIC

3.2 Синтаксис

3.3 Сравнение с Basic и Pascal

3.4 Особенности PUREBASIC

3.5 Программирование LPT порта

Глава 4. Модель крана как пример применения шаговых двигателей

4.1 Устройство модели

Заключение

Список литературы

Приложения

Актуальность: Уже довольно долгое время используются шаговые двигатели в технике. В составе некоторых устройств, например, в принтерах, дисководах для гибких дисков и других устройствах, имеются шаговые двигатели. Однако информацию по их применению иногда сложно найти. В своей работе я сконцентрировал информацию по шаговым двигателям и их применению.

Цель работы: Изучение шаговых двигателей и их применения.

Задачи: 1. Изучение соответствующей литературы

2. Изучение портов ЭВМ

3. Реализация контроллера шагового двигателя

4. Изучение системы программирования PUREBASIC

5. Разработка и изготовление модели на шаговых двигателях

6. Разработка программного обеспечения