Развитие технологии привода шаговых двигателей, каждое технологическое нововведение которой приведет к нескольким рыночным революциям, позволит высокотехнологичным решениям занять лидирующие позиции на рынке.
1. Привод постоянного напряжения
Одновольтный привод подразумевает работу обмотки двигателя, при которой напряжение подается только в одном направлении, а напряжение подается на несколько обмоток попеременно. Этот способ привода является относительно старым и в настоящее время практически не используется.
Преимущества: простая схема, мало компонентов, простое управление, относительно простая реализация.
Недостатки: необходимо использовать транзистор с достаточно большим током для переключения обработки, скорость вращения шагового двигателя относительно низкая, вибрация двигателя относительно сильная, нагрев. Поскольку он больше не используется, о нем мало говорится.
2. Высоковольтные и низковольтные приводы
В результате использования приводов с постоянным напряжением возникло множество недостатков. Дальнейшее развитие технологий привело к разработке новых высоковольтных и низковольтных приводов для устранения некоторых из этих недостатков. Принцип работы высоковольтных и низковольтных приводов заключается в следующем: при полном шаге вращения двигателя используется высоковольтное управление, при полушаге вращения — низковольтное управление, а при остановке — управление с помощью низкого напряжения.
Преимущества: управление высоким и низким напряжением в определенной степени снижает вибрацию и шум, впервые предложена концепция шагового двигателя с субдиверсифицированным управлением, а также предложен режим работы, при котором ток уменьшается вдвое при остановке.
Недостатки: схема сложна по сравнению с приводом постоянного напряжения, предъявляются высокие требования к частотным характеристикам транзисторов, двигатель по-прежнему сильно вибрирует на низких скоростях, выделяет довольно много тепла, и в настоящее время этот режим привода практически не используется.
3. Самовозбуждающийся преобразователь постоянного тока
Самовозбуждающийся преобразователь постоянного тока работает за счет конструкции оборудования: когда ток достигает определенного заданного значения, ток через оборудование замыкается, затем подается на другую обмотку, ток на другой обмотке увеличивается до фиксированного значения, затем ток через оборудование замыкается, и так далее, для обеспечения работы шагового двигателя.
Преимущества: значительно снижен уровень шума, в определенной степени увеличена скорость, а также улучшены характеристики по сравнению с первыми двумя типами.
Недостатки: относительно высокие требования к проектированию схемы, высокие требования к помехоустойчивости схемы, легко могут возникать высокочастотные помехи, сгорать управляющие компоненты, высокие требования к характеристикам компонентов.
4. Текущее сравнение приводов с прерывателями (в настоящее время основная технология, используемая на рынке)
Привод с прерывателем для сравнения токов представляет собой схему, в которой значение тока обмотки шагового двигателя преобразуется в напряжение, а выходное значение ЦАП (цифро-аналогового преобразователя) сравнивается с заданным значением. Результаты сравнения управляют переключателем силового транзистора, тем самым достигая цели управления фазным током обмотки.
Преимущества: управление движением имитирует характеристики синусоидальной волны, что значительно улучшает производительность; скорость движения и уровень шума относительно малы; можно использовать относительно высокое деление; это наиболее распространенный в настоящее время метод управления.
Недостатки: схема более сложная, помехи в схеме трудно контролировать и соответствовать теоретическим требованиям, легко возникает дрожание сигнала, при контроле формируются синусоидальные пики и впадины, что легко может привести к высокочастотным помехам, которые, в свою очередь, вызывают нагрев компонентов драйвера или приводят к слишком высокой частоте из-за старения, что является основной причиной того, почему у многих драйверов, используемых более года, загорается красный индикатор защиты.
5. Подводный привод
Это новая технология управления движением, которая, в рамках существующей технологии привода с использованием прерывателей, преодолевает свои недостатки и предлагает инновационный метод привода. Ее основная технология основана на повышении эффективности защиты от перегрева приводных элементов и подавлении высокочастотных помех, что также является одним из ключевых принципов работы приводов с использованием прерывателей.
Преимущества: сочетают в себе преимущества современных аналогичных приводов с чоппером, особенно низкий уровень тепловыделения и длительный срок службы.
Недостатки: новая технология, относительно высокая цена, довольно строгие требования к согласованию каждого шагового двигателя и драйвера.
Дата публикации: 28 августа 2024 г.