Общие теоретические положения.

Шаговый двигатель (ШД) по принципу действия является синхронным двигателем. Однако в отличии от последнего магнитное поле ШД вращается дискретно, шагами. Это достигается за счет импульсного возбуждения обмоток статора ШД с помощью электронного коммутатора. Определенное сочетание возбужденных и невозбужденных обмоток статора (обмоток управления) будем называть тактом работы ШД. Переход от одного такта к другому вызывает дискретное вращение магнитного поля статора и, соответственно, дискретный поворот робота на некоторый угол . Последовательная смена токов вызывает дискретное вращение ротора ШД.

Круговую последовательность смены токов, обеспечивающую одинаковую величину поворота ротора на один шаг, будем называть циклом (циклограммой) коммутации обмоток управления ШД.

В настоящее время получили распространение три типа ШД – с пассивными зубчатыми роторами, связанными аксиально намагниченным кольцом, и с активным ротором из постоянных магнитов. Двигатели с пассивным ротором выполняются трех, четырех, пяти и шестиразные (число обмоток на статоре). Величина шага вычисляется по формуле, если Z_p <Z_c:

=360(z_p-z_c)/ z_p*z_c

где  - угол поворота ротора за 1 шаг двигателя,

z_p z_c – число зубцов ротора и статора

Момент развиваемый двигателем р/с (называемый синхронизирующим) выражается формулой

М_с=М_махsin,

где  - угол между осями магнитных полей статора и ротора.

Смена тактов задается последовательностью частотно-модулированных импульсов управления, которая задает скорость вращения ротора  и угол поворота .

 = *f,  = *N,

где f – частота импульсов управления, N – число импульсов управления.

Максимальная частота управляющих импульсов, при которой возможен пуск ШД из состояния покоя, без пропуска шагов называют частотой приемистости. Параметры , М_с и f_max являются основными параметрами ШД.

Основная функция схемы управления это преобразование последовательности частотно-модулированных импульсов управления в многофазную систему напряжений, поступающих на обмотки управления ШД.

Эта функция реализуется двумя функциональными блоками: распределением импульсов и коммутатором. Распределитель импульсов по своей сути реализует циклограмму работы ШД, а коммутатор непосредственно усиливает по мощности сигналы управления и переключает обмотки управления. В настоящее время распределитель импульсов выполняется программым образом и состоит из счетчика импульсов управления и ПЗУ, в котором записана циклограмма работы ШД. Объем ПЗУ определяется числом тактов циклограммы, а разрядность числом обмоток управления. Емкость счетчика соответствует объему ПЗУ и текущее значение счетчика задает адрес ячейки ПЗУ, в которой записан соответствующий такт циклограммы.

Функциональная схема управления ШД представлена на рис. 16.

Рис. 16. Функциональная схема системы управления ШД

Генератор тактовых импульсов (ГТИ) вырабатывает импульсы прямоугольной формы, управляющие работой программного счетчика (ПСТ). Программный счетчик задает адрес ячейки ПЗУ, в которой храниться фрагмент циклограммы работы ШД. Выходной сигнал ПЗУ, через блок задержки фронта сигнала (БЗ) поступает на силовые тиристорные ключи.

В блок совпадения кодов (БСК) поступает сигнал с блока задания кода числа шагов (БЗК) и сигнал со счетчика шагов (СТЧШ), информация с которого преобразовывается дешифратором (ДШ) и одновременно поступает на четырехразрядный индикатор числа шагов (И). При совпадении заданного и фактического числа шагов БСК блокирует работу ГТИ и двигатель останавливается.