34. Резонанс шагового двигателя

Из принципа работы шагового двигателя следует, что ротор стремится отслеживать изменения магнитного поля статора. В реальном двигателе ротор характеризуется некоторой инерцией и может проскочить требуемую позицию, пытаясь снова скомпенсировать магнитное поле статора, ротор поворачивается в обратное положение и может снова проскочить требуемую позицию. Это вызывает колебание ротора около положения равновесия.

Данная частота колебаний ротора зависит от характеристик двигателя (массы ротора и его конструкции), а также и подключение к маховику, то резонансные явление могут быть гораздо больше, чем в случае ненагруженного двигателя. В устройстве, где скорость двигателя изменяется, необходимо иметь возможность обходить и определять влияние этих резонансных частот. Чаще всего это делается, на современном этапе развития, с помощью ПО.

При ускорении двигателя ПО должно быстро миновать критические диапазоны.

35. Полушаговый режим работы шд

Н а рис. показан простой двигатель с 1й парой полюсов ротора и 2 катушками статора. Допустим по катушке А протекает ток и ротор устанавливается вдоль магнитного поля якоря катушки А положения 1. Если катушка А отключается к катушке В подводится питание, ротор поворачивается до тех пор пока n-полюс ротора не установится в положение 3. Если обмотку В отключить, а А включить в обратном направлении ротор переместится в позицию 5. Если А отключится а В включится в обратном от начального направлении ротор окажется в положении 1, эта последовательность включений называется возбуждением обмотки статора с 1й включенной фазой.

Допустим, что вместо поочередного включения одной из фаз обмоток А или В включаются одновременно обе фазы обмотки, тогда ротор сдвинется в положение 2, на середину между электромагнитами А и В. Если теперь поменять направление поля в катушке А, ротор переместится в позицию 4, если поменять направление тока в катушке В, ротор переместится в положение 6, а затем снова при обращении поля в катушку А, а в В оставить тем же, ротор переместится в позицию 8.

В каждом из этих положений полный шаг ротора составляет 45градусов. Если совместить 2 выше описанных случая, то мы получим полушаговый режим работы двигателя.

Т е же принципы приемлемы для реальных ШД, что чаще всего позволяет уменьшить шаг на половину (с 15 до 7.5 градусов).

36. Сквозной ток, возникающий при работе шагового двигателя.

Биполярные обмотки шагового двигателя обычно включаются в мостовую схему питания. На рисунке показана схема управления 2-я обмотками.

Эта схема содержит 2 пары n-канальных и p-канальных мосфет транзисторов. Диоды в схеме защищают транзисторы при бросках ЭДС самоиндукции в момент переключения транзисторов. Одной из самых больших проблем в этой схеме является наличие сквозного тока. Сквозной ток возникает когда верхний и нижний транзисторы одного плеча мостовой схемы открываются одновременно. Если VT1 и VT2 откроются одновременно, между положительным потенциалом и отрицательным создастся никое сопротивление (= КЗ). Это чаще всего приводит к выходу из строя одного или 2-х транзисторов (В мощных схемах может быть возгорание). Сквозной ток появляется в момент закрытия одного и открытия другого транзисторов.

О бычно, чтобы избежать сквозного тока в схему вводят некоторую задержку между выключением одного и включением другого транзисторов. Задержка должна быть достаточно длительной для гарантированного закрытия VT. Если запуск мостовой схемы происходит с выходного порта микроконтроллера, обязательно необходимо удостоверится в установлении необходимого логического уровня при включении питания микроконтроллера. Пока МК не инициализирован , входные уровни находятся в неопределенном состоянии. В этот момент может пройти протекание сквозного тока. Для предотвращения таких неопределённостей часто ставят нагрузочные резисторы на вых. порта. Если резисторы не гарантируют положительный результат ставят логические цепи, которые будут задавать необходимый уровень при включении питания. Сквозной ток может быть вызван и сами транзистором. На рисунке показана половина моста, сбранная на мосфет транзисторах. Они характеризуются большой ёмкостью между затвором и и др. выводами (сток/исток). На рисунке эта ёмкость изображена виде конденсатора C (между затвором и истоком). Если VT1 подключит напряжение питания к обмотке двигателя, то короткий всплеск может возникнуть между истоками VT1 и VT2. Этот импульс может попасть на затвор VT2. Если сопротивление цепи запуска VT2 довольно низкое, то величины этого импульса может быть достаточно для открытия VT2, что приведёт к возникновению сквозного тока. Эту проблему устраняют вводом сопротивления между контроллером и затвором, так же следует минимизировать длину проводников между контроллером и VT.