Hướng Dẫn Điều Khiển Động Cơ Bước (Step Motor ) – Sơ Đồ Mạch Điều Khiển Động Cơ Bước

1. Khái niệm motor bước

Trước khi khám phá cách điều khiển động cơ bước hiệu suất cao, bạn cần nắm được động cơ bước là gì ? Đây là một động cơ đồng điệu dùng có năng lực biến hóa những tín hiệu điều khiển động cơ dưới dạng những xung điện rời rạc sau đó nhau để trở thành những hoạt động của góc quay hoặc những hoạt động của roto và đem lại năng lực cố định và thắt chặt roto vào trong những vị trí thiết yếu .

Động cơ bước là một loại động cơ đồng bộ

Động cơ bước là 1 loại động cơ điện có nguyên tắc hoạt động giải trí và ứng dụng độc lạ với đại đa số những loại động cơ điện còn lại. Chúng thực ra chính là một động cơ đồng điệu, được dùng để đổi khác 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 điệu thường thì, trong việc điều khiển vi bước step motor Rotor, động cơ bước được khởi động bằng giải pháp đo tần số do nó không có cuộn dây để khởi động. Rotor của động cơ bước sẽ có loại Rotor tích cực hoặc là Rotor thụ động .Động cơ bước sẽ thao tác dựa vào bộ chuyển mạch điện tử nhằm mục đích mục tiêu đưa những tín hiệu vào trong Stator theo một thứ tự và 1 tần số nhất định. Số lần chuyển mạch của động cơ sẽ được tính bằng tổng số góc quay của Rotor. Khi đó, chiều quay cũng như vận tốc quay của roto sẽ phụ thuộc vào vào thứ tự và tần số quy đổi .

Động cơ bước thao tác nhờ vào bộ chuyển mạch điện tửXung điện áp được cấp cho cuộn dây Stator lúc này hoàn toàn có thể là xung 1 cực hoặc 2 cực :

• Chuyển mạch điện tử trong điều khiển step motor có thể cung cấp điện áp điều khiển cho các cuộn dây stator có thể theo từng cuộn riêng lẻ hoặc là theo từng nhóm của các cuộn dây. 
• Trị số của động cơ cũng như chiều của lực điện từ chính là tổng F phụ thuộc vào vị trí của các lực điện từ có 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 các cuộn dây dưới đây:

Sơ đồ cụ thể nguyên tắc hoạt động giải trí của động cơ bướcHình trên bộc lộ nguyên tắc hoạt động giải trí của động cơ bước m pha với Rotor có 2 cực 2 p = 2 và khi chúng không được kích thích. Nếu những cuộn dây bên trong của động cơ bước được cung ứng điện riêng không liên quan gì đến nhau bởi xung 1 cực thì Rotor của động cơ bước lúc này sẽ có m vị trí không thay đổi 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 men đồng nhất, tất cả chúng ta phải cấp điện đồng thời cho 2, 3, cũng có khi là nhiều cuộn dây. Lúc đó phần Rotor của động cơ bước sẽ có vị trí không thay đổi và trùng với vectơ của lực điện từ tổng F. Đồng thời, lực điện từ tổng F của nó cũng có giá trị lớn hơn lực điện từ phát ra từ những cuộn dây Stator .

3. Sơ đồ và cách điều khiển động cơ bước

Động cơ bước khi được điều khiển dưới dạng nhiều xung điện rời rạc sau đó nhau thì sẽ tạo thành những hoạt động góc quay cũng như những hoạt động của Rotor. Động cơ bước sẽ không còn quay theo chính sách thường thì mà sẽ quay theo từng bước nên cũng có chính sách đúng chuẩn rất cao xét về mặt điều khiển học. Chúng thao tác nhờ vào những bộ chuyển mạch điện tử đưa những tín hiệu điều khiển động cơ bước 5 dây vào Stato theo thứ tự và những tần số nhất định .Vì mỗi một loại động cơ bước sẽ có những đặc tuyến khác nhau, nên cách điều khiển cũng sẽ khác nhau. Tùy thuộc vào lực kéo ( mô men ) và vận tốc quay mà động cơ nhu yếu, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể 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 không 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 nâng cao 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 không đổi, tùy theo nguyên tắc duy trì dòng điện thì các cuộn dây của động cơ cũng sẽ không 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 chiêu thức cơ bản nhất để điều khiển 1 động cơ bước, dù cho nó không được sử dụng nhiều nhưng vẫn đáng để giúp cho tất cả chúng ta hiểu về cách điều khiển động cơ bước. Trong giải pháp này, nếu mỗi pha hoặc stato ở cạnh nhau sẽ được động cơ kích hoạt lần lượt bằng cách sử dụng 1 mạch đặc biệt quan trọng giúp từ hóa và khử từ hóa stato, điều này sẽ dẫn đến hoạt động nhanh gọn 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 tổng thể những stator một lần, 2 stator sẽ được kích hoạt chỉ cách nhau 1 khoảng chừng thời hạn ngắn. Điều này có nghĩa là nếu stator thứ 1 bật ON thì stator thứ 2 sẽ ON ngay sau đó một khoảng chừng thời hạn ngắn, trong khi đó thì stator thứ nhất vẫn ON. Phương pháp này dẫn đến mô men xoắn đạt mức cao và được cho phép tất cả 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 như ổ đĩa Full bước. Ở step motor và mạch điều khiển, 2 stator được đặt cạnh nhau sẽ được thực thi kích hoạt trước và stator thứ 3 sẽ được kích hoạt ngay sau đó, nhưng 2 stator này lại bị vô hiệu. 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 đến tăng mức độ phân giải của động cơ trong khi đó mô men 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 biến nhất vì nó có tính chính xác 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 nhỏ xíu này hiện nay dùng để tăng cường độ chính xác tuyệt đối của từng bước một. Phương pháp này cũng được sử dụng rộng rãi do nó có thể giảm tiếng ồn của hoạt động ở mức độ lớn.

Có nhiều giải pháp để điều khiển động cơ bước

5. Điều khiển động cơ bước dùng Code Arduino như thế nào?

Module Driver A4988 là 1 con IC có trong máy in 3 d, 1 điều khá quá bất ngờ là hầu hết những máy in 3 d đều sử dụng con IC này để điều khiển, vì máy in 3 d có tải trọng nhỏ và size của con IC này lại khá thích hợp, nó nhỏ hơn 10 lần so với tb6560 hoặc 20 lần so với MA860H. Thậm chí, nó chỉ to hơn móng tay người một chút ít .Quá trình điều khiển động cơ bước Arduino có tính năng :

• Điều khiển rất đơn giản.
• Điều khiển được cả những động cơ hoạt động với điện áp vừa, thậm chí lên tới 35V và có dòng lên tới 2A.
• Có 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 Current Limit = VREF × 2.5
• Tự động bật Shutdown thì quá nóng,…​

Khi bạn lựa chọn chính sách full hay 50% hoặc 1/4 thì sẽ được trải qua 3 pin là MS1, MS2, MS3. Có thể nối thẳng 3 pin này vào công tắc nguồn bit 3 p để thuận tiện thiết lập từ trên phần cứng. Lưu ý thêm, nếu thả nổi 3 pin này thì tức là mode full step .

Bảng thông số kỹ thuật điều khiển động cơ bước ArduinoNếu muốn bật / tắt động cơ thì những bạn phải trải qua pin ENABLE, bật mức LOW tức là bật module, mức HIGH tức là đang tắt module. Điều khiển chiều quay cho động cơ hoàn toàn có thể trải qua pin DIR .Thực hiện cách điều khiển step motor trải qua pin STEP, chú ý 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 chi tiết cụ thể cách điều khiển động cơ bước source code :# include :AccelStepper stepper ( 1,5,4 ) ; / / pin 5 step, pin 4 dir void setup ( ) { Serial. begin ( 9600 ) ; pinMode ( 6, OUTPUT ) ; / / Enable ; digital Write ( 6, LOW ) ; / / Đặt Enable xuống LOW để khởi động động cơ } void loop ( ) { if ( stepper. distanceToGo ( ) = = 0 ) / / kiểm tra thử động cơ bước có còn đang hoạt động giải trí hay không, nếu không còn chạy thì chọn :{ delay ( 1000 ) ; stepper. moveTo ( rand ( ) % 400 ) ; / / chuyển đến tọa độ 0 399 ( Random ) stepper. setMaxSpeed ( ( rand ( ) % 400 ) 200 ) ; / / chỉnh vận tốc. stepper. Đặt setAcceleration ( ( rand ( ) % 200 ) 100 ) ; / / chỉnh tần suất }Serial. println ( stepper. distanceToGo ( ) ) ;stepper.run ( ) ; / /

Chú ý phải có hàm này ở hàm loop vì với mỗi biến stepper thì phải làm như vậy mới chạy được. 

Kết luận

Trong quy trình điều khiển hoạt động kỹ thuật, điều khiển động cơ bước là một cơ cấu tổ chức chấp hành đặc biệt quan trọng hữu hiệu cho máy móc, bởi nó hoàn toàn có thể triển khai trung thành với chủ được những lệnh mà tất cả chúng ta đưa ra dưới dạng số. Cùng với sự tăng trưởng của ngành khoa học chế tạo, động cơ bước lúc bấy giờ được ứng dụng nhiều trong những ngành tự động hóa, đặc biệt quan trọng là trong những thiết bị điều khiển từ xa cần có độ đúng chuẩn cao .

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

Source: https://dvn.com.vn
Category: Phụ Kiện