Spis treści:
Odpowiedni sterownik pozwala na sterowanie silnikiem krokowym, określając sygnały kroku i kierunku. Czym charakteryzują się tego typu komponenty?
Czym jest silnik krokowy?
Zanim przejdziemy do opisu sterownika, warto wyjaśnić, czym jest sam silnik krokowy. Jest to mechanizm zaliczany do grupy silników elektrycznych – jego działanie opiera się na zasadzie impulsywnego zasilania prądem elektrycznym. Praca silnika zależy od liczby impulsów na wejściu, a także od częstotliwości, z jaką są one podawane.
Standardowy silnik krokowy 2-fazowy składa się z dwóch kluczowych elementów:
- wirnik, czyli ruchoma część silnika – np. magnes trwały;
- stojan lub stator – część nieruchoma, na której znajdują się cewki na fazę w wybranych kombinacjach.
Zasilanie sekwencyjne cewek wytwarza moment napięciowy, który wprowadza wirnik w ruch obrotowy, czego efektem jest powstanie energii mechanicznej. W odróżnieniu od silników, które wykonują stały ruch obrotowy, w silnikach krokowych nie ma elementów mechaniczno-elektrycznych, które współpracowałyby z komutatorem w celu wymuszenia przepływu prądu w odpowiednich częściach uzwojenia wirnika. Silniki krokowe są często porównywane z serwonapędami, które zapewniają więcej możliwości w zakresie pozycjonowania, jednak są bardziej kosztowne.
Jaka jest zasada działania silnika krokowego?
Głównym zadaniem silnika krokowego jest przekształcenie energii elektrycznej na energię mechaniczną. Wśród podstawowych cech komponentów tego typu warto wskazać precyzję ruchu – obrót wirnika o określony kąt powoduje przemieszczenie się sterowanego przedmiotu o proporcjonalną odległość.
Wirnik silnika jest wprawiany w ruch poprzez impulsy generowane w układzie sterującym, przez co przesuwa się o określoną liczbę kroków. Napęd pochodzi natomiast od elektromagnesów, które po podaniu napięcia stają się uzwojeniem nieruchomej części silnika (stojana).
Czym jest sterownik silnika krokowego?
Sterownik silnika krokowego to istotny element silnika, który umożliwia dostosowywanie jego prędkości i kierunku. Jego podstawową funkcją jest zasilanie faz silnika krokowego, co ma na celu uzyskanie ciągłego ruchu. Jako że silniki krokowe poruszają się przez wykonanie określonej liczby kroków na jeden obrót wału, potrzebny jest element, który będzie precyzyjnie sterował tym ruchem – jest nim właśnie sterownik.
Wszystkie sterowniki silników krokowych umożliwiają nastawienie zarówno wartości prądu, jak i podziału kroków. Zależnie od wybranego modelu możliwości konfiguracji drugiego z tych parametrów mogą obejmować wartości od 1 do nawet 1/512. Poszczególne rozwiązania różnią się także pod względem charakterystyki silników, do których mogą zostać podłączone – najważniejszą kwestią jest tutaj liczba wyprowadzeń silnika.
Sterownik silnika krokowego – sposób działania
Sterownik silnika krokowego ma za zadanie wygenerować odpowiedni sygnał (kroku – „step”; lub kierunku – „dir”), mający poruszyć oś silnika. Jest on wytwarzany na podstawie wejściowych danych dotyczących tych dwóch wartości. W przypadku sygnału kroku każdy impuls oznacza wykonanie jednego kroku przez silnik, z kolei sygnał kierunku pozwala dostosować tor ruchu urządzenia.
Sterownik silnika krokowego – rodzaje
Sterowniki silnika krokowego możemy z grubsza podzielić na dwa rodzaje – urządzenia stałonapięciowe i stałoprądowe. Ich główną różnicą jest wartość wykorzystywana do wytworzenia momentu obrotowego: w pierwszym przypadku jest to napięcie, a w drugim natężenie. Sterowniki stałonapięciowe odznaczają się niższą wydajnością, która łączy się z niższą ceną, podczas gdy sterowniki stałoprądowe są droższe, ale oferują większą efektywność. Konkretne modele mogą różnić się ponadto charakterystyką prądową czy zalecaną mocą silnika (w przypadku silników krokowych – mierzoną w jednostce Nm). Przy zakupie sterownika należy zwrócić uwagę również na minimalne, typowe i maksymalne napięcie zasilania, co pozwoli dostosować odpowiednie rozwiązanie do charakterystyki reszty układu.
Silnik krokowy i sterownik – zastosowanie
Silniki krokowe – a zatem także ich sterowniki – to urządzenia, które znajdują zastosowanie w wielu obszarach. Są one jednak wykorzystywane przede wszystkim tam, gdzie potrzebny jest sposób na dokładną kontrolę ruchu. Silniki krokowe mogą napędzać sprzęty takie jak:
- plotery – w urządzeniach tego typu są one wykorzystywane do precyzyjnego cięcia i rysowania;
- drukarki 3D – silniki krokowe służą do precyzyjnego pozycjonowania głowicy drukującej;
- roboty przemysłowe – do sterowania ruchem poszczególnych części maszyny;
- mikroskopy elektroniczne i spektrometry, w których silniki krokowe pomagają w dokładnym i bezpiecznym przemieszczaniu badanych obiektów.
Jak dobrać sterownik silnika krokowego?
Aby wybrać odpowiedni sterownik dla danego systemu, należy zastanowić się przede wszystkim nad charakterystyką silnika, który będzie obsługiwany przez to urządzenia. Sterownik powinien być w stanie dostarczyć do silnika moc o odpowiedniej wartości. Spore znaczenie ma także wartość prądu znamionowego dla sterownika, która nie powinna różnić się o więcej niż 5% w stosunku do analogicznego parametru w samym silniku.
Warto wziąć pod uwagę również sposób konfiguracji sterownika. Proces ten może odbywać się m.in. z wykorzystaniem oprogramowania, które może oferować możliwość ustawienia dodatkowych parametrów, takich jak funkcja prądu jałowego. Co istotne, niektóre sterowniki mogą być używane jedynie z kontrolerem generującym sygnały krokowe i kierunkowe, natomiast inne można sterować przy użyciu różnych protokołów komunikacyjnych.
Sklep Botland ma w swojej ofercie liczne modele sterowników do silników krokowych, które mogą być wykorzystane w urządzeniach CNC, niewielkich projektach z zakresu automatyki i robotyki, sprzętach pomiarowych i wielu innych układach o różnorodnej funkcjonalności. Zapewniamy rzetelne informacje na temat parametrów każdego elementu elektrycznego z naszego asortymentu, a także dostęp do rozległej bazy wiedzy – zapraszamy do zapoznania się ze sklepem online Botland.
