4.3.1. Поддерживаемые типы двигателей

В настоящий момент контроллер поддерживает шаговые и DC двигатели. Характеристики поддерживаемых двигателей можно посмотреть в разделе Технические характеристики .

4.3.1.1. Шаговые двигатели

Основным параметром шагового двигателя является его номинальный ток. Номинальный ток двигателя можно установить во вкладке Настройка кинематики движения (Шаговый двигатель).

Важно

Установка завышенного тока постепенно приведёт к перегреву двигателя и его физической поломке. Обязательно проконтролируйте, чтобы был установлен номинальный ток, соответствующий используемой подвижке. В предустановленных профилях подвижек все настройки уже сделаны правильно.

Другим важным параметром является режим деления шага. В полношаговом режиме двигатель перемещается на величину угла шага (например, двигатель с шагом 1,8° совершает 200 шагов за один полный оборот). В режиме деления шага основной шаг двигателя может делиться до 256 раз. Деление шага улучшает гладкость перемещений и минимизирует эффекты резонанса на низких скоростях.

Доступны следующие режимы деления шага:

  • 1 (полный) шаг
  • 1/2 шага
  • 1/4 шага
  • 1/8 шага
  • 1/16 шага
  • 1/32 шага
  • 1/64 шага
  • 1/128 шага
  • 1/256 шага

Режим микрошага устанавливается во вкладке Настройка кинематики движения (Шаговый двигатель) или командами настройки мотора, см. раздел Описание протокола обмена и описание соответствующих функций в разделе Руководство по программированию.

Примечание

Контроллер всегда использует внутреннее деление шага 1/256. При смене пользователем деления шага на более грубый, в ПО отображаются только кратные более грубому делению позиции, установка и передача становится возможна только в таких, более грубых делениях. Это сделано для поддержки устаревшего и совместимости с уже существующим ПО, работающим на делениях шага малой кратности. С другой стороны, работа на наибольшем делении шага позволяет двигаться наиболее плавно и тихо на малых скоростях.

Еще один непосредственным параметром шагового двигателя является количество полных шагов на оборот. Эта настройка не влияет на движение, но используется в блоке контроля проскальзывания или при работе с обратной связью по энкодеру.

Примечание

Контроллер поддерживает шаговые двигатели с датчиком обратной связи - энкодером. Энкодер может использоваться как основной датчик положения (подробнее) или для обнаружения проскальзывания, люфта или потери шагов (подробнее). Использование энкодера способствует стабильному прохождению резонансных скоростей без срыва движения.

4.3.1.2. DC двигатели

В отличии от шагового двигателя, для управления DC двигателем контроллеру необходимо наличии обратной связи позиции двигателя. В настоящее время, в качестве датчика обратной связи поддерживается только энкодер.

Основными параметрами двигателя являются максимальный ток и напряжение, которые устанавливаются во вкладке Настройка кинематики движения (DC мотор). Основным параметром энкодера является количество отсчетов на оборот.

Важно

Установка завышенного тока постепенно приведёт к перегреву двигателя и его физической поломке. Обязательно проконтролируйте, чтобы был установлен номинальный ток, соответствующий используемой подвижке. В предустановленных профилях подвижек все настройки уже сделаны правильно.

Важно

Установка неправильного значения количества отсчетов энкодера на оборот приведет к тому, что установленное значение скорости не будет выдерживаться правильно. В некоторых случаях это может привести к поломке подвижки или редуктора.

Управление DC двигателем производится с помощью ПИД регулятора. Перед началом работы рекомендуется внимательно ознакомиться с разделом ПИД алгоритм для управления DC двигателем.

Важно

Неправильные настройки ПИД регулятора могут привести к поломке подвижки. В предустановленных профилях подвижек все настройки уже сделаны правильно. Без крайней необходимости не рекомендуется самостоятельно изменять данные настройки.

4.3.1.3. BLDC двигатели

Прошивки версии 4.1.x и старше поддерживают управление BLDC. Как и для DC, для управления BLDC необходим датчик обратной связи. В настоящее время в качестве датчика обратной связи поддерживается только энкодер.

Основными параметрами двигателя являются максимальный ток и напряжение, которые устанавливаются во вкладке Настройка кинематики движения (BLDC мотор). Основным параметром энкодера является количество отсчетов на оборот.

Управление BLDC двигателем производится с помощью ПИД регулятора. Перед началом работы рекомендуется внимательно ознакомиться с разделом ПИД алгоритм для управления BLDC двигателем.

Важно

Как и для DC двигателя, важно установить правильное значение максимального тока, количества импульсов на оборот, ПИД-коэффициентов. Также важно установить правильное значение количества полюсов. Неправильные значения могут привести к поломке

4.3.1.4. Критерий выбора двигателя

Для управление током в обмотках двигателях используется принцип широтно-импульсной модуляции, приводящий к колебаниям тока на частоте модуляции (так называемый «токовый риппл»). В зависимости от параметров используемого двигателя (индуктивность его обмоток, омическое сопротивление) риппл может быть разным. Такие резкие колебания тока могут приводить к тому, что мотор нагреется сильнее, чем ожидается при номинальном токе, т.е. \(\frac{P_{real}}{RI_s^2} > 1\) , где \(RI_s^2\) - мощность, которая ожидалась бы при прохождении постоянного тока \(I_s\), \(P_{real}\) - действительная мощность, выделяемая в двигателе. Чтобы оценить перегрев, рекомендуем воспользоваться следующим графиком:

../../../_images/Dimensionless_heatCalcNonLin_3.png
Значения параметра RT/L для некоторых моторов
Мотор RT/L
20 0.19576
28 0.07253
28s 0.07168
4118L1804R 0.02715
4118S1404R 0.02844
4247 0.0273
D42.3 0.0223
5618 0.0146
5618R 0.0146
5918 0.0116
5918B 0.012
VSS42 0.029
VSS43 0.0256
ZSS 0.04248
DCERE25 0.2106

Последовательность действий:

  • Расчёт параметра \(\frac{RT}{L}\), где \(R, L\) - сопротивление и индуктивность обмотки (см. документацию на соответствующий двигатель), \(T\) - время периода модуляции. Его следует взять равным 51.2 мкс для шаговых двигателей и 25.6 мкс для двигателей постоянного тока.
  • Расчёт параметра \(\frac{V}{RI_s}\), характеризующего превышение питающего напряжения над номинальным. Тут \(V\) - напряжение питания, \(R\) - сопротивление обмотки, \(I_s\) - ток стабилизации.
  • Определение перегрева. После первых двух шагов на график можно нанести соответствующую точку. Теперь нужно определить области, которые соответствуют степеням перегрева. Например, области между линиями 1.1 и 1.2 соответствуют значениям перегрева \(1.1 * RI_s^2\) and \(1.2 * RI_s^2\).

Пример расчёта для двигателя DCE1524:

  • \(T\) = 25.6 мкс
  • \(R\) = 5.1 Ом
  • \(L\) = 70 мкГн
  • \(\frac{RT}{L}\) = 1.86

Далее проводим вертикальную линию, по которой можно сделать вывод какой будет перегрев при разных питающих напряжениях (эта линия проведена на графике выше). Допустим, что желаемый ток стабилизации \(I_s = 500 мА\). Номинальное напряжение в таком случае: \(R * I_s\) = 2.55 В. Тогда при превышении этого напряжения больше чем в 5, но меньше чем в 10 раз, перегрев будет между 1.5 и 1.6. А при питающем напряжении в 30 В двигатель нагреется в \(\simeq\) 1.65 раз сильнее чем ожидается.

Для облегчения работы, все основные двигатели и их параметры были рассчитаны (см. Значения параметра RT/L для некоторых моторов).