Hiện nay, động cơ bước được sử dụng nhiều trong việc điều khiển robotic bắt, bám những mục tiêu trong những khí tài quan sát hay điều khiển lập trình trong những thiết bị gia công cắt gọt,… Vậy, điều khiển động cơ bước sở hữu khó ko? Làm thế nào cho hiệu quả?
1. Khái niệm motor bước
Trước lúc tìm hiểu cách điều khiển động cơ bước hiệu quả, bạn cần nắm được động cơ bước là gì? Đây là một động cơ đồng bộ tiêu dùng sở hữu khả năng biến đổi những tín hiệu điều khiển động cơ dưới dạng những xung điện rời rạc kế tiếp nhau để trở thành những đi lại của góc quay hoặc những đi lại của roto và đem lại khả năng một mực roto vào trong những vị trí cấp thiết.
Động cơ bước là một loại động cơ đồng bộ
Động cơ bước là 1 loại động cơ điện sở hữu nguyên lý hoạt động và ứng dụng khác biệt với đại đông đảo những loại động cơ điện còn lại. Chúng thực chất chính là một động cơ đồng bộ, được tiêu dùng để biến đổi những tín hiệu điều khiển động cơ dưới dạng những xung điện.
2. Nguyên tắc điều khiển động cơ bước
Khác với những động cơ đồng bộ thông thường, trong việc điều khiển vi bước step motor Rotor, động cơ bước được phát động bằng phương pháp đo tần số do nó ko sở hữu cuộn dây để phát động. Rotor của động cơ bước sẽ sở hữu loại Rotor tích cực hoặc là Rotor thụ động.
Động cơ bước sẽ làm việc dựa vào bộ chuyển mạch điện tử nhằm mục tiêu đưa những tín hiệu vào trong Stator theo một trật tự và 1 tần số nhất định. Số lần chuyển mạch của động cơ sẽ được tính bằng tổng số góc quay của Rotor. Lúc đó, chiều quay cũng như tốc độ quay của roto sẽ phụ thuộc vào trật tự và tần số chuyển đổi.
Động cơ bước làm việc nhờ vào bộ chuyển mạch điện tử
Xung điện áp được cấp cho cuộn dây Stator lúc này sở hữu thể là xung 1 cực hoặc 2 cực:
- Chuyển mạch điện tử trong điều khiển step motor sở hữu thể cung cấp điện áp điều khiển cho những cuộn dây stator sở hữu thể theo từng cuộn riêng lẻ hoặc là theo từng nhóm của những cuộn dây.
- Trị số của động cơ cũng như chiều của lực điện từ chính là tổng F phụ thuộc vào vị trí của những lực điện từ sở hữu trong nó. Do đó, vị trí Rotor của động cơ bước lúc này sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào phương pháp cung cấp điện cho những cuộn dây dưới đây:
Sơ đồ yếu tố nguyên lý hoạt động của động cơ bước
Hình trên thể hiện nguyên lý hoạt động của động cơ bước m pha với Rotor sở hữu 2 cực 2p = 2 và lúc chúng ko được kích thích. Nếu những cuộn dây bên trong của động cơ bước được cung cấp điện riêng lẻ bởi xung 1 cực thì Rotor của động cơ bước lúc này sẽ sở hữu m vị trí ổn định trùng với trục của những cuộn dây giống như ở hình a.
Để mạch điều khiển động cơ bước 6 dây tăng cường lực điện từ tổng của Stato, từ đó sẽ tăng từ thông và mô males đồng bộ, chúng ta phải cấp điện song song cho 2, 3, cũng sở hữu lúc là nhiều cuộn dây. Lúc đó phần Rotor của động cơ bước sẽ sở hữu vị trí ổn định và trùng với vectơ của lực điện từ tổng F. Song song, lực điện từ tổng F của nó cũng sở hữu giá trị to hơn lực điện từ phát ra từ những cuộn dây Stator.
3. Sơ đồ và cách điều khiển động cơ bước
Động cơ bước lúc được điều khiển dưới dạng nhiều xung điện rời rạc kế tiếp nhau thì sẽ tạo thành những đi lại góc quay cũng như những đi lại của Rotor. Động cơ bước sẽ ko còn quay theo cơ chế thông thường mà sẽ quay theo từng bước nên cũng sở hữu chế độ xác thực rất cao xét về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ vào những bộ chuyển mạch điện tử đưa những tín hiệu điều khiển động cơ bước 5 dây vào Stato theo trật tự và những tần số nhất định.
Vì mỗi một loại động cơ bước sẽ sở hữu những đặc tuyến khác nhau, nên cách điều khiển cũng sẽ khác nhau. Tùy thuộc vào lực kéo (mô males) và tốc độ quay mà động cơ yêu cầu, chúng ta sở hữu thể tiêu dùng những cách điều khiển dưới đây:
- Với những động cơ bước chỉ cần chạy ở tốc độ thấp: Người ta sẽ sử dụng phương pháp điều khiển để cung cấp điện áp trực tiếp. Lúc này, chính nội trở cuộn dây của động cơ sẽ hoạt động để tạo ra một dòng điện, do đó, giới hạn dòng điện này sẽ phụ thuộc vào điện áp cung cấp trực tiếp cho nó.
- Với những động cơ bước yêu cầu chạy ở tốc độ cao: Người ta ko thể tiếp tục sử dụng phương pháp cấp điện áp trực tiếp nữa vì lực kéo lúc này sẽ bị giảm nghiêm trọng. Bởi lẽ, đặc tuyến cảm của cuộn dây trong động cơ sẽ kìm hãm khả năng hoạt động của dòng điện.
- Với những động cơ bước cần cải thiện và tăng hiệu suất của motor bước và bộ điều khiển ở tốc độ thấp và cần tăng tốc độ cao thì chúng ta nên sử dụng phương pháp điều khiển bằng băm xung. Cách điều khiển động cơ bước này sẽ giúp bạn duy trì tần số ko đổi, tùy theo nguyên tắc duy trì dòng điện thì những cuộn dây của động cơ cũng sẽ ko đổi so với mọi cấp độ. Cách điều khiển này còn được gọi là điều khiển tùy theo dòng điện.
4. Phương pháp điều khiển động cơ bước
4.1. Điều khiển động cơ bước dạng sóng (Wave Drive)
Đây là phương pháp cơ bản nhất để điều khiển 1 động cơ bước, dù cho nó ko được sử dụng nhiều nhưng vẫn đáng để giúp cho chúng ta hiểu về cách điều khiển động cơ bước. Trong phương pháp này, nếu mỗi pha hoặc stato ở cạnh nhau sẽ được động cơ kích hoạt tuần tự bằng cách sử dụng 1 mạch đặc trưng giúp từ hóa và khử từ hóa stato, điều này sẽ dẫn tới đi lại nhanh chóng của rôto một bước.
4.2. Điều khiển động cơ chạy đủ bước (Full Step Drive)
Trong mạch điều khiển động cơ bước 4 dây, thay vì kích hoạt tất cả những stator một lần, 2 stator sẽ được kích hoạt chỉ cách nhau 1 khoảng thời kì ngắn. Điều này sở hữu tức là nếu stator thứ 1 bật ON thì stator thứ 2 sẽ ON ngay sau đó một khoảng thời kì ngắn, trong lúc đó thì stator thứ nhất vẫn ON. Phương pháp này dẫn tới mô males xoắn đạt mức cao và cho phép chúng ta điều khiển động cơ tải cao.
4.3. Điều khiển động cơ chạy nửa bước (Half-Stepping Drive)
Phương pháp này cũng tương tự như ổ đĩa Full bước. Ở step motor và mạch điều khiển, 2 stator được đặt cạnh nhau sẽ được tiến hành kích hoạt trước và stator thứ 3 sẽ được kích hoạt ngay sau đó, nhưng 2 stator này lại bị vô hiệu hóa. Chu kỳ này sẽ kích hoạt 2 stator trước và sau đó 1 stator lặp lại để giúp điều khiển động cơ bước. Phương pháp này sẽ dẫn tới tăng cường độ phân giải của động cơ trong lúc đó mô males xoắn sẽ giảm xuống.
4.4. Điều khiển động cơ chạy bước nhỏ (MicroStepping Drive)
Đây là phương pháp điều khiển động cơ bước được sử dụng phổ thông nhất vì nó sở hữu tính xác thực rất cao. Mạch điều khiển cung cấp ngay 1 dòng bước biến đổi cho cuộn dây stato đang tồn tại ở dạng sóng hình sin. Những bước đi tí xíu này hiện nay tiêu dùng để tăng cường độ xác thực tuyệt đối của từng bước một. Phương pháp này cũng được sử dụng rộng rãi do nó sở hữu thể giảm tiếng ồn của hoạt động ở mức độ to.
Mang nhiều phương pháp để điều khiển động cơ bước
5. Điều khiển động cơ bước tiêu dùng Code Arduino như thế nào?
Module Driver A4988 là 1 con IC sở hữu trong máy in 3d, 1 điều khá ngạc nhiên là hồ hết những máy in 3d đều sử dụng con IC này để điều khiển, vì máy in 3d sở hữu trọng tải nhỏ và kích thước của con IC này lại khá tương thích, nó nhỏ hơn 10 lần so với tb6560 hoặc 20 lần so với MA860H. Thậm chí, nó chỉ to hơn móng tay người một tẹo.
Quá trình điều khiển động cơ bước Arduino sở hữu tính năng:
- Điều khiển rất đơn thuần.
- Điều khiển được cả những động cơ hoạt động với điện áp vừa, thậm chí lên tới 35V và sở hữu dòng lên tới 2A.
- Mang 5 chế độ: full bước, 1/ 2 bước, 1/ 4 bước, 1/ 8 bước, 1/ 16 bước.
- Điều chỉnh dòng ra bằng cách sử dụng chiết áp (siêu nhỏ) nằm bên trên Present Restrict = VREF × 2.5
- Tự động bật Shutdown thì quá nóng,…
Lúc bạn lựa tìm chế độ full hay 1/2 hoặc 1/4 thì sẽ được thông qua 3 pin là MS1, MS2, MS3. Mang thể nối thẳng 3 pin này vào công tắc bit 3p để dễ dàng thiết lập từ trên phần cứng. Lưu ý thêm, nếu thả nổi 3 pin này thì tức là mode full step.
Bảng thông số điều khiển động cơ bước Arduino
Nếu muốn bật/ tắt động cơ thì khách hàng phải thông qua pin ENABLE, bật mức LOW tức là bật module, mức HIGH tức là đang tắt module. Điều khiển chiều quay cho động cơ sở hữu thể thông qua pin DIR.
Thực hiện cách điều khiển step motor thông qua pin STEP, quan tâm mỗi xung sẽ tương ứng với 1 bước (hoặc 1 vi bước). Hai chân Sleep cùng với Reset sẽ nối với nhau luôn. Dưới đây là yếu tố cách điều khiển động cơ bước supply code:
#embody:
AccelStepper stepper (1,5,4); // pin 5 step, pin 4 dir void setup () {Serial.start (9600); pinMode (6,OUTPUT); // Allow; digital Write(6, LOW); // Đặt Allow xuống LOW để phát động động cơ} void loop() {if (stepper.distanceToGo() == 0)// kiểm tra thử động cơ bước sở hữu còn đang hoạt động hay ko, nếu ko còn chạy thì tìm:
{delay(1000); copphaviet.comTo(rand() % 400); //chuyển tới tọa độ 0 399 (Random) copphaviet.comaxSpeed((rand () % 400) 200); //chỉnh tốc độ. stepper. Đặt setAcceleration((rand() % 200) 100); // chỉnh gia tốc}
Serial.println(stepper.distanceToGo());
copphaviet.com (); //
Lưu ý phải sở hữu hàm này ở hàm loop vì với mỗi biến stepper thì phải làm như vậy mới chạy được.
Kết luận
Trong quá trình điều khiển đi lại kỹ thuật, điều khiển động cơ bước là một cơ cấu chấp hành đặc trưng hữu hiệu cho máy móc, bởi nó sở hữu thể thực hiện trung thành được những lệnh mà chúng ta đưa ra dưới dạng số. Cùng với sự phát triển của ngành khoa học cung cấp, động cơ bước hiện nay được ứng dụng nhiều trong những ngành tự động hóa, đặc trưng là trong những thiết bị điều khiển từ xa cần sở hữu độ xác thực cao.
Nội Dung Mang Thể Bạn Quan Tâm:
- Động Cơ Bước (Step Motor) Là Gì? Cấu Tạo, Phân Loại Và Nguyên Lý Hoạt Động Của Động Cơ Bước
- Motor Điện 3 Pha Xuất Khẩu Châu Âu, Cấu Tạo, Ký Hiệu, Tiêu Chuẩn Thiết Kế
- Giá Motor 3 Pha Hitachi Toshiba Mitsubishi Nhật, ABB, Siemens Đức, Giá Quấn Lại Motor Toàn Quốc
- Biến Tần Điều Khiển Tốc Độ Motor 3 Pha, Lợi Ích, Khái Niệm
- Động Cơ Parma, Thương Hiệu Bán Chạy Nhất Việt Nam, Quy Mô Tập Đoàn
- Cách Đấu Điện Motor 1 Pha, Đấu tụ, Đảo Chiều Tùy Ý