Шаговый двигатель

Введение Шаговый двигатель

Шаговый двигатель - это бесщеточный синхронный электродвигатель, преобразующий цифровые импульсы в механическое вращение вала. Его нормальное движение вала состоит из дискретных угловых перемещений практически одинаковой величины при питании от последовательно включенного источника постоянного тока. Шаговый двигатель - это цифровое устройство ввода-вывода. Он особенно хорошо подходит для применения в тех случаях, когда управляющие сигналы представляются в виде цифровых импульсов, а не аналоговых напряжений. Один цифровой импульс, подаваемый на привод или транслятор шагового двигателя, заставляет его увеличивать угол поворота с точностью до одного. По мере увеличения частоты цифровых импульсов шаговое движение превращается в непрерывное вращение. Некоторые промышленные и научные применения шаговых двигателей включают в себя робототехнику, станки, машины для подбора и размещения, автоматизированные машины для резки и склеивания проволоки и даже точные устройства для управления жидкостями.

Какие три типа шаговых двигателей существуют?

1. Шаговые двигатели с постоянными магнитами
2. Шаговые двигатели с переменным шаговым сопротивлением
3. Гибридные шаговые двигатели

Каждый тип отличается конструкцией, крутящим моментом, точностью и возможностью применения, что делает их универсальными вариантами для систем автоматизации и управления.

Как работает шаговый двигатель?

Каждый оборот шагового двигателя Nema34 делится на дискретное количество шагов, во многих случаях на 200 шагов, и для каждого шага двигателю должен быть послан отдельный импульс. Шаговый двигатель может делать только один шаг за раз, и каждый шаг имеет одинаковый размер.
Поскольку каждый импульс заставляет двигатель поворачиваться на точный угол, обычно 1,8°, положение двигателя можно контролировать без механизма обратной связи. По мере увеличения частоты цифровых импульсов шаговое движение превращается в непрерывное вращение, причем скорость вращения прямо пропорциональна частоте импульсов.
Шаговые двигатели используются каждый день в промышленных и коммерческих приложениях благодаря своей низкой стоимости, высокой надежности, высокому крутящему моменту на низких скоростях и простой, прочной конструкции, которая работает практически в любых условиях.

В чем заключается основной принцип работы шагового двигателя?

Шаговый двигатель работает по принципу электромагнетизма. В нем используется несколько катушек, объединенных в фазы, на которые последовательно подается напряжение с помощью драйвера шагового двигателя. Каждый импульс тока создает магнитное поле, которое притягивает ротор для перемещения на фиксированный угол, называемый шагом. Увеличивая частоту импульсов, двигатель переходит от пошагового движения к непрерывному вращению. Способность системы к пошаговому перемещению без обратной связи позволяет осуществлять управление в открытом контуре, обеспечивая простое, но точное позиционирование. Это делает шаговые двигатели идеальными для приложений, где важны экономичность и точность.

Каковы преимущества шагового двигателя?

Шаговые двигатели обладают рядом преимуществ, которые делают их очень подходящими для промышленного и коммерческого использования. Одним из основных преимуществ является их способность обеспечивать точное позиционирование и повторяемость без использования систем обратной связи. Каждый входной импульс напрямую соответствует определенному шагу, обеспечивая контролируемое движение.

Кроме того, они относительно просты в проектировании, поскольку не требуют энкодеров или сложных механизмов обратной связи. Эта простота приводит к экономичности, снижая общие расходы на систему при сохранении надежной работы. Кроме того, шаговые двигатели отлично справляются с поддержанием крутящего момента на низких скоростях, что делает их особенно эффективными для приложений, требующих функций удержания или зажима.

Их принцип управления с открытым контуром обеспечивает высокую надежность, поскольку отсутствует риск накопления ошибок в положении. Кроме того, шаговые двигатели имеют длительный срок службы, поскольку они бесщеточные, что сводит к минимуму износ и требования к обслуживанию. Благодаря низкому уровню шума, плавной работе на контролируемых скоростях и совместимости с цифровыми системами управления шаговые двигатели представляют собой универсальное и долговечное решение для управления движением.

Шаговый двигатель использования и применения

Шаговые двигатели используются в различных отраслях промышленности благодаря балансу точности, экономичности и простоты. В робототехнике они обеспечивают шарнирные движения и контролируемое позиционирование манипуляторов при выполнении таких задач, как подбор и перемещение. В станках с ЧПУ шаговые двигатели используются для привода режущих инструментов, обеспечивая точное формирование материала и сверление.

В 3D-печати шаговые двигатели необходимы для поддержания точности слоев, обеспечения стабильного качества и точности размеров. Упаковочные и этикетировочные машины также полагаются на шаговые двигатели для достижения синхронных движений на высоких скоростях.

Научное и медицинское оборудование, такое как жидкостные насосы, диагностические приборы и системы автоматизации лабораторий, выигрывает от точного и повторяющегося движения шаговых двигателей. Даже в таких повседневных устройствах, как принтеры и камеры, шаговые двигатели обеспечивают плавность и точность работы. Интеграция с драйверами шаговых двигателей повышает их гибкость, обеспечивая индивидуальное управление как в простых, так и в сложных системах автоматизации.

Нужен ли шаговому двигателю Nema34 драйвер шагового двигателя?

Выбор шагового двигателя зависит от требований к крутящему моменту и скорости. Используйте кривую крутящего момента-скорости двигателя (находится в спецификации каждого привода), чтобы выбрать двигатель, который будет выполнять работу. Каждый контроллер шагового двигателя в линейке Omegamation показывает кривые крутящего момента-скорости для рекомендуемых двигателей этого привода. Если ваши требования к крутящему моменту и скорости могут быть удовлетворены несколькими шаговыми двигателями, выберите контроллер в зависимости от потребностей вашей системы перемещения - шаг/направление, автономное программирование, аналоговые входы, микрошаг - а затем выберите один из рекомендуемых двигателей для этого контроллера.
Список рекомендуемых двигателей основан на обширных испытаниях, проведенных производителем для обеспечения оптимальной производительности комбинации шагового двигателя и контроллера.

В целом, шаговые двигатели - это экономичные, точные и надежные устройства управления движением, широко используемые в различных отраслях промышленности, что делает их краеугольным камнем современной автоматизации.