스테퍼 모터 드라이버 - 장치, 유형 및 기능

스테퍼 모터는 오늘날 많은 산업 분야에서 사용됩니다. 이 유형의 엔진은 다른 유형의 엔진에 비해 작업체 위치 지정의 높은 정확도를 달성할 수 있다는 점에서 구별됩니다. 분명히 스테퍼 모터가 작동하려면 정밀한 자동 제어가 필요합니다. 이를 위해 스테퍼 모터 컨트롤러 역할을 하여 다양한 목적을 위한 전기 드라이브의 지속적이고 정확한 작동을 보장합니다.

대략 스테퍼 모터의 작동 원리는 다음과 같이 설명할 수 있습니다. 스테퍼 모터의 로터가 완전히 회전할 때마다 여러 단계로 구성됩니다. 대부분의 스테퍼 모터는 1.8도 단계로 설계되었으며 전체 회전당 200단계가 있습니다. 드라이브는 공급 전압이 특정 고정자 권선에 적용될 때 스텝 위치를 변경합니다. 회전 방향은 코일의 전류 방향에 따라 다릅니다.

다음 단계는 첫 번째 권선을 끄고 두 번째 권선에 전원을 공급하는 것입니다. 결과적으로 각 권선이 완료된 후 로터가 완전히 회전합니다. 그러나 이것은 대략적인 설명입니다. 실제로 알고리즘은 조금 더 복잡하며 이에 대해서는 나중에 설명합니다.

스테퍼 모터 제어 알고리즘

스테퍼 모터 제어는 가변 위상 스위칭, 위상 중첩 제어, 하프 스텝 제어 또는 마이크로스텝 제어의 네 가지 기본 알고리즘 중 하나에 따라 구현될 수 있습니다.

첫 번째 경우, 어느 순간에든 하나의 위상에만 전력이 공급되고 각 단계에서 모터 회전자의 평형점은 핵심 평형점과 일치합니다. 즉 극이 명확하게 정의됩니다.

위상 중첩 제어를 사용하면 회전자가 고정자 극 사이의 위치로 이동할 수 있으므로 비위상 중첩 제어에 비해 토크가 40% 증가합니다. 경사각은 유지되지만 잠금 위치는 고정자 극의 마루 사이에 위치하여 이동됩니다. 이 처음 두 알고리즘은 매우 높은 정확도가 필요하지 않은 전기 장비에 사용됩니다.

하프 스텝 제어는 처음 두 알고리즘의 조합입니다. 한 단계(권선) 또는 두 단계는 단계에 의해 구동됩니다. 단계 크기가 절반으로 줄어들고 포지셔닝 정확도가 높아지고 모터의 기계적 공진 가능성이 줄어듭니다.

마지막으로 마이크로 레벨 모드입니다.여기에서 위상의 전류는 단계당 회전자 고정 위치가 극 사이의 지점에 떨어지도록 크기가 변하고 동시에 연결된 위상의 전류 비율에 따라 여러 단계를 얻을 수 있습니다. 전류의 비율을 조정하고 작동 비율의 수를 조정하여 로터의 가장 정확한 위치 지정인 마이크로스텝을 얻습니다.

회로도에 대한 자세한 내용은 여기를 참조하십시오. 스테퍼 모터 제어

스테퍼 모터 드라이버

선택한 알고리즘을 실행하려면 스테퍼 모터 드라이버를 구현하십시오. 드라이버에는 전원 공급 장치와 컨트롤러 섹션이 포함되어 있습니다.

드라이버의 파워 부분은 솔리드 스테이트 전력 증폭기, 그의 임무는 위상에 적용된 전류 펄스를 회전자의 움직임으로 변환하는 것입니다. 하나의 펄스 — 하나의 정확한 단계 또는 마이크로도.

전류의 방향과 크기 - 단계의 방향과 크기 즉, 전원 장치의 임무는 해당 고정자 권선에 특정 크기와 방향의 전류를 공급하고이 전류를 일정 시간 동안 유지하는 것입니다. 또한 전류를 신속하게 켜고 끌 수 있으므로 장치의 속도 및 전력 특성이 당면한 작업과 일치합니다.

구동 메커니즘의 동력 부분이 완벽할수록 샤프트에서 더 큰 토크를 얻을 수 있습니다. 일반적으로 스테퍼 모터 및 드라이버의 개선 추세는 작은 크기, 고정밀 모터에서 상당한 작동 토크를 얻는 동시에 고효율을 유지하는 것입니다.

스테퍼 모터 컨트롤러

스테퍼 모터 컨트롤러는 일반적으로 재프로그래밍 가능한 마이크로컨트롤러를 기반으로 만들어지는 시스템의 지능형 부분입니다. 컨트롤러는 언제, 어떤 코일에, 얼마나 오래, 얼마나 많은 전류가 공급될 것인지를 책임집니다. 컨트롤러는 운전자 전원 장치의 작동을 제어합니다.

고급 컨트롤러는 컴퓨터에 연결되어 컴퓨터를 사용하여 실시간으로 조정할 수 있습니다. 마이크로컨트롤러를 반복적으로 재프로그래밍할 수 있는 기능 덕분에 사용자는 작업이 조정될 때마다 새 컨트롤러를 구입할 필요가 없습니다. 기존 컨트롤러를 재구성하는 것으로 충분합니다. 이것이 유연성입니다. 컨트롤러는 새로운 기능을 수행하기 위해 프로그래밍 방식으로 쉽게 방향을 바꿀 수 있습니다. .

오늘날 시장에는 확장 가능한 기능을 갖춘 다양한 제조업체의 다양한 스테퍼 모터 컨트롤러가 있습니다. 프로그래밍 가능한 컨트롤러는 프로그램의 기록을 의미하며 일부는 특정 기술 프로세스에 대해 스테퍼 모터를 제어하는 ​​알고리즘을 유연하게 구성할 수 있는 프로그래밍 가능한 논리 블록을 포함합니다.

컨트롤러 기능

컨트롤러를 사용한 스테퍼 모터 제어는 회전당 최대 20,000마이크로 스텝의 높은 정확도를 허용합니다. 또한 컴퓨터에서 직접 관리하거나 장치에 꿰매어진 프로그램 또는 메모리 카드의 프로그램을 통해 관리할 수 있습니다. 작업 실행 중에 매개변수가 변경되면 컴퓨터는 센서를 조사하고 변경되는 매개변수를 모니터링하며 스테퍼 모터의 작동 모드를 신속하게 변경할 수 있습니다.

현재 소스, 제어 버튼, 클록 소스, 스텝 전위차계 등에 연결된 상업적으로 사용 가능한 스테퍼 모터 제어 블록이 있습니다. 이러한 블록을 사용하면 스테퍼 모터를 장비에 신속하게 통합하여 수동 또는 자동 제어로 반복적인 주기 작업을 수행할 수 있습니다. ... 외부 장치와 동기화하고 자동 켜기, 끄기 및 제어를 지원하는 기능은 스테퍼 모터 제어 장치의 확실한 이점입니다.

예를 들어 프로그램을 실행하려는 경우 컴퓨터에서 장치를 직접 제어할 수 있습니다. CNC 기계용, 또는 추가 외부 제어가 없는 수동 모드, 즉 스테퍼 모터 샤프트의 회전 방향이 리버스 센서에 의해 설정되고 속도가 전위차계에 의해 제어되는 경우 자율적으로. 제어 장치는 사용할 스테퍼 모터의 매개변수에 따라 선택됩니다.

목표의 특성에 따라 스테퍼 ​​모터 제어 방법이 선택됩니다. 매번 하나의 고정자 권선에 하나의 펄스가 적용되는 간단한 저전력 전기 구동 제어를 설정해야 하는 경우: 전체 회전의 경우 예를 들어 48단계이고 회전자는 각 단계마다 7.5도 이동합니다. 이 경우 단일 펄스 모드가 좋습니다.

더 높은 토크를 달성하기 위해 이중 펄스가 사용됩니다-펄스당 동시에 두 개의 인접한 코일에 공급되며 전체 회전에 48단계가 필요한 경우 다시 48개의 이러한 이중 펄스가 필요하며 각각 결과는 다음과 같습니다. 7.5도의 스텝이지만 단일 펄스 모드보다 40% 더 많은 토크가 있습니다.두 가지 방법을 결합하면 단계를 나누어 96 펄스를 얻을 수 있습니다. 즉, 단계당 3.75도를 얻습니다. 이것은 결합된(절반 단계) 제어 모드입니다.