Шд 5д1му3 схема управления

Шд 5д1му3 схема управления

Электронная система управления шаговым двигателем ШД-5Д1МУ3

Рис. 1. Шаговый двигатель ШД-5Д1МУ3.

Шаговый двигатель ШД-5Д1МУ3 (ДШР-80) предназначен для преобразования электрических импульсов в дискретные угловые перемещения и обладает высокими эксплуатационными характеристиками, в частности, малым углом шага. Внешний вид шагового двигателя ШД-5Д1МУ3 в разных ракурсах показан на рис. 1. Технические характеристики представлены в таблице 1.

Номинальное напряжение питания, В 48
Напряжение питания постоянного тока при резистивной форсировке, В 48 (+4.8/-7.2)
Ток в цепи фазовой обмотки в режиме фиксированной стоянки при напряжении питания 48 В при трёх включенных фазах, А 3 (±0.1)
Единичный шаг, градус 1.5
Статическая погрешность отработки шага, минут ± 27
Номинальный вращающий момент нагрузки, Н ∙ м 0.100
Номинальный момент инерции нагрузки, кг ∙ м 2 4 ∙ 10 -6
Максимальная приемистость при номинальном напряжении питания, шаг/с, не менее 2800
Максимальный статический момент при питании двух фазовых обмоток током 3 (±0 . 1) А каждой фазы, Н ∙ м, не менее 0.400
Максимальная частота отработки шагов в номинальном режиме, шаг/с
— при резистивной форсировке: 8000
— при импульсной форсировке: 16000
Число фаз 6
Вращающий момент, Н ∙ м , при моменте инерции нагрузки 2 ∙ 10 -6 кгм 2 при частоте управляющих импульсов
— 400 0.35
— 800 0.4
— 1000 0.45
— 1500 0.48
— 2000 0.50
— 4000 0.29
— 6000 0.20
— 8000 . 16000 0.10
Максимальная частота, шаг/с
— при резисторной форсировке 8000
— при электронной форсировке 16000
Режим работы Продолжительный
Номинальный режим работы S1
Степень защиты JP44
Форма исполнения JM4091
Класс изоляции F
Масса, кг 2.2
Условия эксплуатации
Температура окружающей среды, 0 C -45 . +40
Относительная влажность воздуха при температуре +15 0 C, %, не более 80

Шаговый двигатель (ШД) типа ШД-5Д1МУ3 был применен в системе линейной однокоординатной подачи. Основным требованием при разработке системы управления (СУ) двигателем являлась низкая стоимость разработки и изготовления, доступность и дешевизна элементной базы, вследствие чего СУ было решено построить на дискретных элементах (в частности, на микросхемах серии К155). Двигатель имеет 12-контактный штыревой разъем, на который выходят выводы шести обмоток. Последовательность и фазировка обмоток приведена в таблице 2.

Обмотка Начало Номер контакта Конец Номер контакта
первая М1 1 О1 4
вторая М2 7 О2 10
третья М3 2 О3 5
четвертая М4 8 О4 11
пятая М5 3 О5 6
шестая М6 9 О6 12

Ротор ШД-5Д1МУ3 не имеет постоянных магнитов, поэтому был выбран следующий алгоритм работы двигателя. Концы всех обмоток (О1 — О6) соединяются между собой и подключаются к общему проводу. На начала обмоток (М1 — М6) подается шестифазная последовательность импульсов (F1 — F6) в режиме полушага, т. е., например, сигнал на вторую обмотку поступает, когда с предыдущей обмотки (первой) сигнал еще не снят. Затем с первой обмотки сигнал снимается, и управление полностью переходит ко второй обмотке и т. д. Последовательность подачи импульсов на обмотки (сигналы F1 — F6 соответствуют началам обмоток М1 — М6) в режиме полушага при разных направлениях вращения представлена на рис. 2. Сигналы соответствуют обозначениям на принципиальных схемах (рис. 3 — 6).

Рис. 2. Последовательность управляющих импульсов.

СУ состоит из четырех узлов: выходные ключи, формирователь управляющих импульсов, генератор импульсов и логический блок, концевые датчики. Принципиальные электрические схемы узлов представлены на рис. 3 — 6. Соединения узлов производятся в соответствии с входными и выходными сигналами (контакты с одинаковыми обозначениями соединяются между собой).

Читайте также:  Что делать если разбился экран сенсорного телефона

На рис. 3 представлена принципиальная схема выходного узла (выходные ключи).

Рис. 3. Схема принципиальная выходных ключей СУ ШД.

На входы шести идентичных каналов подается шестифазная последовательность управляющих импульсов (F1 — F6, ТТЛ-уровень, положительная логика) с формирователя управляющих импульсов. Сигнал каждого канала усиливается транзисторами VT1, VT2 и через резистор R5 сопротивлением 5.1 Ом подается на начало соответствующей обмотки (М1 — М6). Резистор R5 служит, во-первых, для ограничения выходного тока (защита обмотки от перегрева) и, во-вторых, совместно с диодом VD1 обеспечивает демпфирование ротора ШД. Выбор пониженного напряжения питания (12 вольт) обусловлен требованием защиты двигателя от перегрева.

На рис. 4 представлена принципиальная схема формирователя управляющих импульсов.

Рис. 4. Схема принципиальная формирователя управляющих импульсов СУ ШД.

Для получения шестифазной последовательности импульсов использован реверсивный шестнадцатиричный счетчик DD3 с дешифратором DD4 и выходными элементами DD5, DD6, логика работы которых обеспечивает требуемые характеристики последовательности. Когда счетчик работает в режиме прямого счета (вращение ШД соответствует подаче вперед), его сброс (установка в 0) производится при достижении значения счетчика и дешифратора, равного 12, после чего процесс формирования шестифазной последовательности начинается заново. Когда счетчик работает в режиме обратного счета (вращение ШД в обратном направлении), то при достижении значении счетчика и дешифратора, равного 14, производится его установка в 11, после чего процесс формирования шестифазной последовательности начинается заново. Элементы микросхемы DD1 обеспечивают прохождение счетных импульсов ИМП на соответствующие входы счетчика в зависимости от состояния сигналов -НАЗАД и -ВПЕРЕД. Элементы микросхемы DD2 блокируют дешифратор при совпадении уровней сигналов -НАЗАД и -ВПЕРЕД. Выходные сигналы F1 — F6 при этом равны нулю, и напряжение на обмотки ШД не подается.

На рис. 5 представлена принципиальная схема генератора импульсов и логического блока.

Рис. 5. Схема принципиальная генератора импульсов и логического блока СУ ШД.

На таймере DA1 собран генератор импульсов частотой 2 кГц. Частота генератора может изменяться с помощью резистора R3. При подключении дополнительного конденсатора C1 (путем замыкания выводов 5 Гц и ОБЩ) частота генератора может быть уменьшена в 10 и более раз (в зависимости от емкости C1). Уменьшение частоты может потребоваться при отладке механических узлов устройств, для которых используется СУ. С выхода DA1 импульсы частотой 2 кГц поступают на делитель частоты, собранный на триггере DD1.1. Импульсы частотой 1 кГц и скважностью 2 используются для синхронизации установки сигналов -ВПЕРЕД и -НАЗАД с помощью триггера DD3. Счетные импульсы ИМП частотой 500 Гц формируются с помощью делителя DD1.2. Для внешнего управления используются сигналы концевых датчиков -ПКД (передний концевой датчик) и -ЗКД (задний концевой датчик), сигнал с переключателя "вперед — стоп — назад" (-КнВп и -КнНаз), а также сигналы с датчиков тока -ТОК1 и -ТОК2. Необходимые логические преобразования осуществляются с помощью микросхемы DD2 ПЗУ КР556РТ4А [3]. Питание концевых датчиков производится через низкоомный токоограничительный резистор R5 (для защиты блока питания +5 В от случайного замыкания). Входные каскады на транзисторах VT1VT2 и VT3VT4 служат для согласования концевых датчиков с микросхемой ПЗУ (защита от помех, защита от обрыва линии). Программирование микросхемы ПЗУ произведено с помощью аппаратного программатора [1] в соответствии с таблицей 3 (в зависимости от требуемой логики работы содержание ПЗУ может быть изменено).

A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D1 D0
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1
Читайте также:  Когда можно умножать матрицы

Значения выходных сигналов D0 — D3 по всем остальным адресам микросхемы ПЗУ равны нулю (программирование по этим адресам не производилось).

На рис. 6 представлена принципиальная схема узла концевых датчиков.

Рис. 6. Схема принципиальная концевых датчиков.

Концевые датчики построены на основе магнитоуправляемых микросхем (МУМС) К1116КП1 с открытым коллекторным выходом. Расстояние между центрами МУМС на плате около 140 мм (максимальная подача). Плата концевых датчиков крепится к неподвижной станине. На движущейся подаче устанавливается штанга с постоянным магнитом (неодим-железо-бор, диск Д10 х 3, намагничен аксиально в установке намагничивания [5]). Когда магнит достигает зоны чувствительности МУМС, соответствующий сигнал (-ПКД или -ЗКД) принимает значение, равное логическому нулю, и ШД останавливается.

На рис. 7 показаны платы узлов СУ ШД в сборе, подключенные к блоку питания, а на рис. 8 — плата концевых датчиков.

Рис. 7. СУ ШД с блоком питания.

Рис. 8. Плата концевых датчиков.

Ссылки:

  1. Аппаратный программатор для микросхем ПЗУ КР556РТ4А
  2. Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления: Пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 200 с.: ил.
  3. Микросхема ПЗУ КР556РТ4А
  4. Микросхемы серии К1116. — Радио, 1990, № 6, 7.
  5. Устройство для импульсного намагничивания и размагничивания редкоземельных магнитов диаметром до 25 мм высотой до 12 мм
  6. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. 2-е изд., испр. — Челябинск: Металлургия, Челябинское отд., 1989. — 352 с.: ил. — (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1111).
  • Магнитоуправляемая микросхема — интегральная микросхема, уровень выходных сигналов которой зависит от приложенного внешнего магнитного поля.
  • Максимальная выходная частота вращения шагового двигателя — максимальная шаговая частота вращения, при которой ненагруженный шаговый двигатель может двигаться без пропуска шагов.
  • Максимальная частота приемистости шагового двигателя — максимальная управляющая частота, при которой ненагруженный шаговый двигатель может запускаться и останавливаться без пропуска шагов.
  • Полушаговый режим работы шагового двигателя — комбинация однофазного и двухфазного режима управления обмотками шагового двигателя, когда сначала при наличии тока в исходной обмотке включается соседняя по фазе обмотка, а затем через заданное время отключается ток в исходной обмотке.
  • Угол шага шагового двигателя — угол, на который поворачивается вал шагового двигателя при выполнении одной операции полного переключения тока между двумя соседними по фазе обмотками.
  • Шаговый двигатель — электрический двигатель, полезное механическое перемещение которого совершается скачкообразно из одного промежуточного положения в другое.

05.03.2004
15.11.2005
22.02.2006
13.07.2006
16.06.2010

Дата публикации: 16.12.2015 2015-12-16

Статья просмотрена: 583 раза

Библиографическое описание:

Гаврилов А. И., Сизов Ю. С. Микропроцессорное управление прецизионным токарным станком // Молодой ученый. — 2015. — №21.2. — С. 20-22. — URL https://moluch.ru/archive/101/23650/ (дата обращения: 23.03.2020).

В большом числе технологических процессов требуется управление объектом по двум координатам. В нашем случае объектом является прецизионный токарный станок ТПК-125, для управления которого используем шаговый электропривод. В процессе ленточного снования применяется управление объектом – регулирующим органом – по одной координате. Рассматривается вопрос реализации микропроцессорного управления приводом подачи вместо морально устаревшего.

Контроллер выполнен с использованием ЭВМ с параллельным портом, которая бы занималась выработкой управляющих импульсов, и адаптера, преобразующего сигналы ТТЛ-уровня LPT-порта ЭВМ в электрические импульсы, пригодные для питания обмоток ШД. ЭВМ в таком способе управления вносит некоторые плюсы, которые обязаны своим появлением легкостью программирования ЭВМ с помощью систем программирования.

Читайте также:  С гугла перекидывает на майл

можно запрограммировать двигатель на определённую последовательность действий, например: сделать n шагов в сторону по часовой стрелке, затем сделать m шагов против часовой стрелки и т.д.

Блок управления шаговыми двигателями предназначен для управления лазерными, координатно-сверлильными, фрезерными, токарными (двухкоординатными) и электроэрозионными станками, построенными на базе шаговых двигателей как с раздельными, так и с частично или полностью объединенными обмотками.

Блок управления (рис. 1) включает два драйвера шаговых двигателей и контроллер сопряжения драйверов. Контроллер сопряжения драйверов (КСП) строится на микроконтроллере PIC16XX, который вследствие модернизации работает от двух интерфейсов, для более устаревших машин LPT, для новых USB, поддержка ОС Windows 98, 2000, XP, 7, 8. Драйвера шаговых двигателей построены на шести силовых каналах. Сигнал, подаваемый с КСП, усиливается полевыми транзисторами VT7-VT12 (IRF640N) и резисторами R7-R12 (5,6 кОм), таким образом, он подаётся на начало соответствующей обмотки 1-6. Резисторы R7-R12 служат для ограничения выходного тока (защита обмоток от перегрева) и совместно с диодами VD1-VD6 обеспечивает глушение резонанса ротора двигателя. В интегральных микросхемах, содержащих мощные выходные каскады с открытым коллектором, также часто имеются два внешних диода. Кроме того, некоторые микросхемы, такие как ULN2003, ULN2803 и подобные, имеют внутри оба защитных диода для каждого транзистора. Нужно отметить, что в случае применения быстродействующих ключей требуются сравнимые по быстродействию диоды. В случае применения медленных диодов требуется их шунтирование небольшими конденсаторами. Выбор пониженного напряжения питания 12 В обусловлен требованием защиты двигателя от перегрева.

Рис. 1. Схема драйвера управления шаговым двигателем ШД-5Д1МУ3

  • Диапазон регулирования скорости шагового двигателя – 6 – 12000 ш/с;
  • Напряжение питания – 5 – 12 В;
  • Максимальный выходной ток – 3 А.

Системы управления электроприводом, основанные на микрошаговом режиме, позволяют менять ток в фазах небольшими шагами, обеспечивая таким образом разделение половинного шага на еще меньшие микрошаги, а также дает возможность использовать наношаги. Если включены одновременно две фазы, но их токи не равны, то положение равновесия ротора будет лежать не в середине шага, а в другой точке. Эту точку определяют соотношением токов фаз. Меняя это соотношение, можно обеспечить некоторое количество микрошагов внутри одного шага.

-Шаговые электродвигатели / Описание шагового двигателя ШД-5Д1МУ3 /

ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ШД-5Д1МУ3 (ТУ 16-515-166-79)

1.Область применения шагового электродвигателя ШД-5Д1МУ3

1.1. Шаговые электродвигатели ШД-5Д1МУ3 перспективны для

использования в станко- и приборостроении, в механизмах вычислительной

техники и автоматического управления.

1.2. Предназначены для преобразования электрических импульсов в

дискретные угловые перемещения высокой точности.

Условия эксплуатации : температура окружающей среды -45°С — +40°С,

относительная влажность до 80% при температуре +15°С.

Номинальное напряжение питания, В

Напряжение питания постоянного тока при резистивной форсировке, В

Ток в цепи фазовой обмотки в режиме фиксированной стоянки при напряжении

питания 48 В, при трёх включенных фазах, А

Единичный шаг, градус

Статическая погрешность отработки шага, мин.

Номинальный вращающий момент нагрузки, Н*м

Номинальный момент инерции нагрузки, кг*м^2

Номинальная приемистость, шаг/с, не менее

Максимальная приемистость при номинальном напряжении питания, шаг/с

Максимальный статический момент при питании двух фазовых обмоток током

3 (+0,1/-0,1) А каждой фазы, Н*м, не менее

Максимальная частота отработки шагов в номинальном режиме, шаг/с:

при резистивной форсировке:

при импульсной форсировке:

Вращающий момент, Н*м , при моменте инерции нагрузки 2 * 10 -6 кгм 2

2 Технические данные шагового электродвигателя ШД-5Д1МУ3 (аналог ДШР-80)
16000
продолжительный
Ссылка на основную публикацию
Что такое django python
Django Тип каркас веб-приложений Автор РазработчикDjango Software FoundationНаписана наPython[2]Интерфейсвеб-интерфейсОперационная системакроссплатформенностьПервый выпуск2005[1]Последняя версия 3.0.4 ( 4 марта2020 ) [3] Лицензиямодифицированная лицензия...
Чем чистить датчик абсолютного давления
ВСЁ СВОИМИ РУКАМИ 12.06.2018 . . После покупки Шевроле Лачетти оказалось, что эта первая моя машина, на которой был установлен...
Чем хорош увлажнитель воздуха отзывы
у нас на работе стоял, попеременно двигали каждый к себе поближе, ибо да, с ним как-то лучше, мне лично глазам...
Что такое hangouts и для чего
Хэкгаутс что это за программа на телефоне Добрый день, друзья. Для смартфонов на разных платформах существуют тысячи программ. Сейчас мы...
Adblock detector