Sistem koračnega motorja – glavne komponente in prednosti

Sistem koračnega motorja je sestavljen iz treh osnovnih elementov, pogosto v kombinaciji z neko vrsto uporabniškega vmesnika (gostiteljski računalnik, PLC – programiran logični nadzor ali enostavni monitor). Komercialno se koračni motorji uporabljajo v disketnih pogonih, ploščatih skenerjih, računalniških tiskalnikih, tiskalnikih, igralnih avtomatih, skenerjih slik, kompaktnih diskih, inteligentni razsvetljavi, objektivih fotoaparatov, CNC strojih in 3D tiskalnikih.

Preverimo torej glavne komponente:

1. Gonilnik (Motor driver)

Gonilnik (ali ojačevalnik) pretvori ukazne signale indeksirnika v moč, potrebno za aktiviranje navitij motorja. Obstaja veliko vrst gonilnikov z različnimi ocenami napetosti in toka ter konstrukcijo. Vsi gonilniki niso primerni za pogon vseh motorjev, zato je pri načrtovanju sistema za nadzor gibanja zelo pomemben postopek izbire gonilnika. Eden boljših, ki ga priporočamo je vsekakor Polabsov gonilnik  (Stepper Motor driver Poscope).

2. Indeksirnik

Indeksirnik (ali krmilnik) je mikroprocesor, ki lahko za gonilnik generira koračne impulze in smerne signale. Poleg tega je indeksirnik običajno potreben za izvajanje številnih drugih zahtevnih ukaznih funkcij.

Mikroprocesor

Mikroprocesor je računalniški procesor, pri katerem sta logika in nadzor obdelave podatkov vključena v eno samo integrirano vezje ali majhno število integriranih vezij. Mikroprocesor vsebuje aritmetično, logično in krmilno vezje, potrebno za izvajanje funkcij osrednje procesorske enote računalnika. Integrirano vezje lahko interpretira in izvaja programska navodila in izvaja aritmetične operacije. Mikroprocesor je večnamensko digitalno integrirano vezje, ki temelji na registru, ta pa temelji na uri, ki sprejema binarne podatke kot vhod, jih obdeluje v skladu z navodili, shranjenimi v njegovem pomnilniku, in daje rezultate (tudi v binarni obliki) kot izhod. Mikroprocesorji vsebujejo kombinacijsko logiko in zaporedno digitalno logiko ter delujejo na številkah in simbolih, predstavljenih v binarnem številskem sistemu.

3. Koračni motor

Koračni motor je elektromagnetna naprava, ki pretvarja digitalne impulze v mehansko vrtenje gredi. Prednosti koračnih motorjev so nizki stroški, visoka zanesljivost, velik navor pri nizkih hitrostih in preprosta, robustna konstrukcija, ki deluje v skoraj vsakem okolju. Glavne pomanjkljivosti pri uporabi koračnega motorja so učinki resonance, ki se pogosto pojavljajo pri nizkih hitrostih in padajočem navoru s povečevanjem hitrosti.

Shematični prikaz vseh 3 glavnih komponent koračnega motorja (VIR 1)

Sistem koračnega motorja in njegove glavne prednosti

• Nizki stroški za nadzor
• Visok navor pri zagonu in nizke hitrosti
• Robustnost
• Enostavna struktura
• Lahko deluje v krmilnem sistemu z odprto zanko
• Nizki stroški vzdrževanja
• Manj verjetno se ustavi ali zdrsne
• Deloval bo v vsakem okolju
• V širokem obsegu se lahko uporablja v robotiki
• Visoka zanesljivost
• Kot vrtenja motorja je sorazmeren z vhodnim impulzom
• Motor ima poln navor v mirovanju (če so navitja pod napetostjo)
• Natančno pozicioniranje in ponovljivost gibanja, saj imajo dobri koračni motorji natančnost 3–5% koraka, ta napaka pa se ne sešteva od koraka do koraka
• Odličen odziv na zagon/ustavitev/vzvratno vožnjo
• Zelo zanesljiv, saj v motorju ni kontaktnih ščetk – zato je življenjska doba motorja preprosto odvisna od življenjske dobe ležaja
• Odziv motorjev na digitalne vhodne impulze zagotavlja krmiljenje z odprto zanko, zaradi česar je motor enostavnejši in cenejši za upravljanje
• Sinhrono vrtenje pri zelo nizki hitrosti je mogoče doseči z obremenitvijo, ki je neposredno povezana z gredjo
• Širok razpon vrtljajev je mogoče doseči, saj je hitrost sorazmerna s frekvenco vhodnih impulzov

VIR (1) Anaheim Automation