Krokové motory

Cieľ: Zoznámiť sa s krokovým motorom

Úlohy:

1. Oboznámte sa s daným krokovým motorom. Určte jeho typ.
2. V katalógu (na internete) vyhľadajte jeho menovité hodnoty a momentovú charakteristiku.
3. Zoznámte sa s riadiacou jednotkou pre ovládánie daného KM a vykonajte diskusiu prepojenia RJ s krokovým motorom.
4. Motor rozběhněte naprázdno a určete délku kroku (vztah mezi zadanou rychlostí v krocích a skutečnými otáčkani).
5. Změřte momentovou charakteristiku daného krokového motoru pro Un a 70 % Un.
6. Charakteristiku vyneste do grafu a porovnejte ji s katalogovým průběhem.
7. Určete maximální otáčky naprázdno KM.

Vyhodnotenie cvičenia vykonajú študenti do svojho laboratórneho denníka (poznámkového zošita).

Krokové motory -- teória

• Krokové motory na robotika.cz
• Mýty a fakty o krokových motoroch AT&P Journal 8/2003
• Introduction to stepper motors Orientalmotor.de
• Basics of stepper motors Orientalmotor.de
• Basic Equations Orientalmotor.de

• Steppermotor -Animation
• Javascript Page to determine stepper wires

Použitý typ krokového motora: 2-fázový krokový motor Microcon SX34-2740

Krokové motory radu SX majú relatívne vysoký moment pri zachovaní malých rozmerov. Štandardná dĺžka kroku je 1,8° s možnosťou ďalšíeho drobenia elektronicky.

• Microcon - výrobca
• Katalógový list,
• zapojenie vinutia a
• zapojenie vývodov pre konkrétny motor.

Úlohy:

1. Vypočítajte
   1. počet krokov na otáčku a
   2. počet krokov na otáčku pri mikrokrokovaní s drobením 64.
2. Do nasledovnej tabuľky doplňte farby vodičov pre bipolárne sériové zapojenie KM.

A	. . . . . . . .
/A
B
/B
prepoj1
prepoj2

3. Vypočítajte potrebné parametre pre lichobežníkový rýchlostný profil podľa obrázku

4. Urobte analýzu nasledovného riadiaceho programu

\		; Reset
S100		; Start na 100 krokov/s
V500		; Koniec na 500 krokov/s
A64		; Zrychlenie 64 krokov /s2
F3200000	; Urob 50 000 full krokov, t.j. 50 000*64 = 3 200 000 mikrokrokov
R		; Run

1. a) Ako treba zmenit argument F aby motor spravil 10 celých otáčok?
2. b) Aké otáčky dosiahne motor pri dosiahnutí max. rýchlosti?
3. c) Výpočet z bodu b) overte meraním

5. Použite túto riadiacu sekvenciu a pozorujte stratu kroku:

\
S100
A1500
V4000
F3200000
R

Odstráňte problém.

Doplňujúce informácie

Riadiaca doska

Microcon CD 30M

Programovateľné jednotky typu CD obsahujú riadiaci kontrolér typu M1486 a výkonovú časť pre bipolárne napájanie krokového motoru s impulznou reguláciou prúdu.

Kontrolér M1486 obsahuje:

• programovateľné riadenie krokového motora (dĺžka dráhy, rýchlosť, zrýchlenie, mikrokrokovanie)
• malý programovateľný automat (vstupy/výstupy, slučky, podmienené skoky, čakacie doby).

Kontrolér je ovládaný jednoduchými ASCII povelmi po sériovej linke. Jednotky umožňujú delenie celokroku - mikrokrokovanie, ktoré výrazne obmedzuje vibrácie a rezonance pri nízkých rychlostiach.

Parametre výkonovej časti CD30M

Napájecie napätie:  12 - 48 VDC
Amplitúda prúdu:    0,4 - 3,3 A
Nastavenie prúdu v šestnástich stupňoch
Odporúčaný počet mikrokrokov na celokrok 4, 8, 16
Automatické zníženie prúdu po zastavení motora
Možnosť programového vypnutia koncového stupňa
Kapacita na jednotke  5 000 uF
Statické momenty vhodných krokových motorov 1,2 - 8,5 Nm
Rozmery (malý euro-formát):  160 x 100 x 30 mm
Doporučený napájací zdroj  PS 35

Napájací zdroj:

Microcon PS 20/30

Nestabilizovaný napájací zdroj jednosmerného napätia s toroidným transformátorom, odrušovacím filtrom, prepäťovou ochranou a výstupným kondenzátorom pre napájanie jednotiek do 3 A. Výstupné napätie 33 VDC (pre jednotky CD20M, SD20M) a 44 VDC (pre jednotky CD30x, CD30M, SD30x, SD30M).

Technické parametre
 
Menovité napájacie napätie:          230 VAC, 50 Hz
Výstupné napätie (pri záťaži 0,5 A):
                                     33 VDC, výstupní kondenzátor 2G2
                                     44 VDC, výstupní kondenzátor 4G4
Menovitý výstupný prúd:              2 A (3 A max. špičkovo)
Rozsah pracovných teplôt:            -10 až +40°C
  
- zdroj obsahuje prepäťú diódu so špičkovým výkonom 3 kW na výstupnom napätí 44 VDC
- štandardné prevedení pre uchytenie na DIN lištu

Program Inmotion PC Utilities

Microcon M1486 - popis niektorých príkazov kontroléra.

Meranie otáčok prístrojom Lutron DT-2236 (manual)

Linky 2015:

Animácie:

• http://www.orientalmotor.com/technology/articles/stepper-motor-basics.html (orientalmotor.com)
• http://en.nanotec.com/support/tutorials/stepper-motor-and-bldc-motors-animation/ (nanotec.com)
• http://www.explainthatstuff.com/how-stepper-motors-work.html

Videá:

• https://www.youtube.com/watch?v=C7A8SGqlp48 ST Microelectronics Tutorial (39 min, very good!)
• https://www.youtube.com/watch?v=Pi5v1idToeU Automation Engineer

• https://www.youtube.com/watch?v=kQRYIH2HwfY
• https://www.youtube.com/watch?v=cYIL5gxRogM
• https://www.youtube.com/watch?v=Qc8zcst2blU
• https://www.youtube.com/watch?v=PQ1FBcQT0AI

Aplikácie

• Plotter https://www.youtube.com/watch?v=gTH3VjvCfpA
• Tlačiareň https://www.youtube.com/watch?v=4L53pMsEgPo
• CNC a 3D https://www.youtube.com/watch?v=Ib7yXgkD7k4