Шаговый двигатель с энкодером что это
Энкодер из шагового двигателя.
Автор: Александр Кленин
Опубликовано 26.08.2009
Использование шаговых двигателей (ШД) в качестве энкодера по-прежнему остается привлекательным решением, т.к. промышленные энкодеры, при всех своих достоинствах, имеют существенные недостатки — цена и сложности при покупке единичных экземпляров. Если контактные энкодеры еще с трудом можно приобрести, то цена бесконтактных энкодеров совершенно неподъемная.
В моем случае исключалось применение контактного энкодера, т.к. не допускались пропуски и генерация паразитного (из-за дребезга) сигнала при вращении. Мне не удалось получить удовлетворительных результатов при испытаниях контактных инкрементального и абсолютного энкодеров. Марки называть не буду.
В итоге, склонился к применению ШД от старого 5-дюймового дисковода. За основу взял https://ru3ga.qrz.ru/UZLY/encod.htm, но большое число элементов совсем не радовало.
В результате, схема была приведена к виду, показанному на Рис.1. Для подавления паразитных колебаний у обоих каналов закорочена одна из полуобмоток, что обеспечило достаточное демпфирование, резко снизило скорость нарастания сигнала при больших скоростях вращения и позволило использовать ШД с внутренним соединением средних выводов обмоток.
Также введен гистерезис порядка 50. 100 мВ (зависит от напряжения питания 4. 5В).
После изменений работа схемы при напряжении питания 5В меня устроила, но хотелось, чтобы она работала от 3В. Большое число элементов и сравнительно большой потребляемый ток, привели к схеме Рис.2.
Подключение обмоток двигателя осталось таким же, а в качестве формирователя сигнала использована микросхема HEF4069 (можно заменить CD4069, MC14069). Ввод схемы в линейную область сделан на одном инверторе, выход которого соединен с входом. Такое соединение позволяет превратить инвертор в повторитель напряжения, примерно равного половине напряжения питания без использования дополнительного резистивного делителя.
При 3В схема на LM358 отказалась работать из-за недостаточно хороших выходных уровней компаратора.
Качество работы обеих схем при 5В питании получилось примерно одинаковое. При монотонном пошаговом повороте вала двигателя наблюдалась четкая последовательность 2-битного кода Грея. Но! При смене направления вращения первый шаг нарушал эту последовательность.
Например:
Вращение по часовой
Вращение против часовой
Видно, что при смене направления происходило изменение состояния обоих каналов, что противоречило правилу кодирования. Последующие шаги соответствовали правильной последовательности нового направления.
Эта особенность поведения ШД (смена состояния в обоих каналах) учитывалась программно. Для примера приведены ассемблерные программы обработки сигналов ШД в качестве энкодера для AVR и MSP430.
На Рис.3 приведены диаграммы сигналов, генерируемых ШД при включении обмоток в соответствии со схемами. Алгоритм обработки сигналов энкодера показан на двух нижних диаграммах Рис.3
-при поступлении прерывания от активного фронта канала А анализируется уровень и флаг требования прерывания канала B. Если флаг установлен, что говорит о смене направления вращения, дополнительно анализируется состояние внутреннего рабочего флага, который сигнализирует о предыдущем направлении вращения и идет соответствующее изменение значения счетчика шагов. Это сделано для исключения неоднозначности определения кодовой последовательности, возникающей при смене направления вращения. Если флаг сброшен, что говорит об отсутствии смены направления вращения, идет простое изменение значения счетчика шагов.
-совершенно аналогично идет обработка прерывания от активного фронта канала В.
В итоге получается обработка каждого шага двигателя.
Шаговый двигатель, в качестве энкодера, был встроен в конструкцию ленточной пилорамы для повышения точности изготовления пиломатериалов.
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Шаговый двигатель с энкодером Nema34 (сервошаговый)
Сервошаговые двигатели применяются в станках с ЧПУ наряду с обычными шаговыми моторами. Представляет собой шаговый двигатель с энкодером NEMA34 с гибридным серводрайвером HBS86H. Энкодер позволяет создать обратную связь между двигателем и драйвером. Управляется он как полноценный серводвигатель, то есть с контролем положения и скорости, что позволяет получить максимальную отдачу от двигателя по моменту и исключить пропуск шагов при перегрузке. Это дает возможность получить более качественную обработку деталей, особенно при высоких нагрузках. Обладает высоким КПД, работает с низким шумом и вибрацией. Сервошаговый двигатель развивает скорость вращения и мощность на 30% больше шагового, меньше греется. Все эти качества позволяют использовать сервошаговые двигатели там, где ранее можно было использовать только сервопривод. Требует контроля перегрузок, так как пытается увеличить ток при пропуске шагов. При подключении без энкодера может работать как обычный шаговый двигатель.
Шаг (угол поворота) 1,8°, диаметр вала 14мм, крепление фланцевое, фланец 86мм (размеры крепления 70х70мм).
Сортировать по умолчанию цене
Серводвигатель шаговый J-8618HBS5401 (с энкодером)
Шаговый двигатель J-8618HBS5401 с энкодером. Nema 34 фланец 86 х 86 мм, длина корпуса — 180 мм (без энкодера 159 мм).
Характеристики шагового двигателя J-8618HBS5401:
Момент удержания 12,0 Нм.
Ток фазы — 6 А.
Индуктивность 10.1 мГн.
Сопротивление обмотки 0,85 Ом.
Шаг 1.8 град.
Шаговый двигатель J-8618HBS5401 с энкодером применяется в узлах и механизмах систем с ЧПУ, в приводах осей фрезерных, токарных, гравировальных, лазерных, плазменных станках.
Совместно со специальным драйвером HB860H образует шаговый сервопривод.
Наличие энкодера на валу избавляет от главного недостатка шаговых двигателей — это пропуска шагов при работе.
Чертеж и технические характеристики шаговых двигателей серии J-8618HBS: СКАЧАТЬ
Шаговые двигатели с энкодером.
Шаговый двигатель с энкодером – это устройство, комбинирующее в себе свойства серво и шагового двигателя. За счет наличия дополнительного устройства – энкодера, вы получаете более точное позиционирование вашего оборудования во время работы. Каким бы дорогостоящим не был шаговый двигатель, он может пропустить шаги. И тогда на помощь приходит энкодер, который просчитывает позицию оси, что не дает ЧПУ станку «сбиться» с координат. Даже после аварийного отключения в случаи отсутствия электричества, при возобновление рабочего процесса, станок продолжит работу с точки в которой он остановился.
Для построения высокоточных устройств используются именно шаговые двигатели с энкодером. Применяя шаговый двигатель с энкодером для ЧПУ вы получаете высокую точность выполнения перемещения оборудования.
Стоит помнить, что при использовании двух шаговых двигателей с энкодером на одной оси, может произойти перекос, так как энкодер каждого двигателя будет пытаться выровнять ось по своим параметрам.
Все шаговые двигатели находятся уже у нас на складе на территории Украины, поэтому получения товар занимает всего пару дней с момента заказа.