Электронная электротехническая библиотека

 

Навигация по сайту

Как снизить шум при управлении шаговым двигателем

Чтобы лучше понять происхождение шума при работе шагового двигателя, нужно понять, как происходит вращательное движение. Когда шаговый двигатель выполняет шаг, он не останавливается сразу, а продолжает немного двигаться вперед и назад, прежде чем полностью остановиться. Такое поведение можно преодолеть, применив специальную логику управления в драйвере шагового двигателя.

Во время работы двигателя водитель подает команду на движение следующего шага за мгновение до остановки двигателя после завершения предыдущего шага. Это постоянное и регулярное усовершенствование двигателя помогает снизить как шум, так и вибрацию.

Следует также отметить, что каждый шаговый двигатель имеет резонансную частоту, которая обычно возникает, когда двигатель движется со скоростью от 150 до 300 шагов в секунду. Многие конструкторы стараются избегать этого диапазона рабочих скоростей, чтобы минимизировать как шум, так и вибрацию.

Установка редукторов соответствующей конструкции и размера может помочь снизить вибрацию. Амортизаторы задней установки, расположенные на коленчатом валу, - еще одно традиционное решение для снижения вибрации.

 

Как снизить шум при управлении шаговым двигателем

Шаговый двигатель в разобранном виде

Методы шумоподавления

Большинство шаговых двигателей управляются сигналом с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), который непрерывно вызывает переключение H-моста между включенным и выключенным состояниями, тем самым регулируя ток, который питает двигатель. Схемы драйверов, основанные на этом методе, обычно называют драйверами прерывателя, поскольку они подают на обмотки двигателя постоянный ток, прерывая выходное напряжение после подачи сигнала ШИМ.

В отличие от метода, который вместо этого направлен на поддержание постоянного напряжения, подаваемого на обмотки, прерывание тока имеет то преимущество, что является очень эффективным, компактным и экономичным решением, выделяющим небольшое количество тепла.

Одно предостережение заключается в том, что модулированный сигнал, подаваемый на шаговый двигатель, может генерировать звуковой сигнал, тем более, если частота ШИМ попадает в звуковой диапазон.

Это экспериментально легко проверить, так как шаговый двигатель может создавать шум, даже когда он остановлен или удерживает свое положение. Это явление происходит в основном при частотах переключения ниже 20 кГц.

Таким образом, можно сделать вывод, что первым методом уменьшения шума является увеличение частоты переключения (коммутации). Большинство драйверов шаговых двигателей позволяют увеличивать частоту коммутации, изменяя номинал внешнего резистора или конденсатора. Эффект заключается в изменении длительности в выключенном состоянии сигнала ШИМ, используемого для регулирования тока. Чем короче эта продолжительность, тем выше частота переключения.

Однако нет необходимости превышать значение частоты, поскольку за определенным пределом потери переключения также увеличиваются. Подходящее значение частоты переключения может составлять от 30 до 50 кГц. Если этого метода недостаточно, ток, подаваемый на обмотки двигателя, можно уменьшить. Более низкий ток означает уменьшение вибрации и, следовательно, шума.

Однако побочным эффектом является уменьшение крутящего момента, который, если он слишком низкий, может вызвать потерю ступеней во время работы. Поскольку двигатель управляется по разомкнутому контуру, на двигатель должен подаваться ток, достаточный для покрытия всех рабочих условий, даже самых тяжелых. Хорошим компромиссом является уменьшение тока в периоды, когда двигатель остановлен.

Обычно ток, необходимый двигателю для поддержания положения, значительно ниже, чем ток, необходимый для ускорения или перемещения двигателя с постоянной скоростью. Практически все драйверы шаговых двигателей позволяют устанавливать значение тока, изменяя аналоговое опорное напряжение VREF.

Ток отключения ITrip является функцией внешнего резистора RSENSE и опорного напряжения VREF. Поскольку первый, однажды выбранный дизайнером, имеет фиксированное значение во время выполнения, можно изменить ITrip, изменяя VREF на лету.

Если требуется дополнительное снижение шума, двигатель может работать в режиме замедленного затухания вместо режимов быстрого или смешанного затухания. Этот режим сводит к минимуму пульсации управляющего тока, уменьшая шум и повышая эффективность драйвера. Однако режим медленного затухания не всегда является лучшим решением, особенно если вы хотите использовать технику микрошага.

Как снизить шум при управлении шаговым двигателем

Шаговый двигатель 3D принтера

Драйверы шагового двигателя

Интегрированные драйверы были разработаны, чтобы предложить простую настройку и расширенные функции управления для любого типа приложения. Опции встроенного энкодера делают шаговые двигатели подходящим выбором для приложений с синхронизацией положения. Шаговые двигатели приводятся в движение путем подключения катушек к силовым транзисторам, а транзисторов - к цепи управления.

Allegro MicroSystems, лидер в разработке и производстве драйверов и шаговых двигателей, предлагает широкий ассортимент безопасных и надежных решений со встроенными приводами затворов и MOSFET-транзисторами. Allegro A3982 подходит для приложений с низким и высоким энергопотреблением и представляет собой полный драйвер шагового двигателя со встроенным переводчиком для упрощения работы.

Разработанный для работы биполярных шаговых двигателей в полушаговом и полушаговом режимах, драйвер может обеспечивать выходной сигнал до 35 В и ± 2 А. Режим спада тока (медленный или смешанный) можно выбрать, подав сигнал на ШАГЕ. входной контакт.

В смешанном режиме управление прерыванием сначала устанавливается на быстрое затухание на период, составляющее 31,25% от фиксированного времени выключения, затем на медленное затухание на оставшееся время выключения. Эта схема управления затуханием тока приводит к уменьшению слышимого шума двигателя, повышению точности шага и уменьшению рассеиваемой мощности.

Функция переводчика значительно упрощает конструкцию системы управления двигателем. При подаче одного импульса на входной вывод STEP двигатель приводится в действие на один шаг. Никаких таблиц последовательности фаз или высокочастотных линий управления не требуется, что делает A3982 правильным выбором для приложений, в которых главный микроконтроллер недоступен или перегружен.

Toshiba Electronic Devices and Storage Corp. также предлагает широкий выбор драйверов шаговых двигателей. Устройства TB67S128 / 249 / 279 / 289 оснащены запатентованной технологией Active Gain Control (AGC). AGC динамически регулирует ток привода шагового двигателя, чтобы справиться с условиями высокого крутящего момента, возобновляя нормальное значение тока в реальном времени и в конструкциях с разомкнутым контуром. Технология AGC значительно экономит электроэнергию и уменьшает или устраняет более сложную конструкцию с обратной связью.

Устройства TB67S128 / 249/279 / 289FTG обеспечивают 5,0 A, 4,5 A, 2,0 A и 3,0 A, соответственно, с рабочим напряжением двигателя от 10 до 42 В. Эти устройства также включают 32-шаговый и 128-шаговый микрошаговый режим в одном квадранте, что делает их пригодными для широкого спектра промышленных прецизионных приложений управления двигателями.

В статье использованы материалы сайта Школа для электрика

Категории: Электропривод

  • 4 типа инверторов, которые должен знать каждый инженер по автоматизации
  • Работа трехфазных асинхронных электродвигателей на двух фазах
  • Чтение схем управления электроприводами
  • Модернизация привода главного движения радиально-сверлильного станка модели ...
  • Электропривод центробежного насоса станции водоподъема
  • Применение преобразователя частоты для модернизации электропривода токарног ...
  • Электрооборудование и электропривод токарного станка
  • Видео курс ОВЕН ПЧВ3. Программирование
  • Частотно-регулируемый асинхронный электропривод - курс лекций
  • Простой ZVS-драйвер на MOSFET
  • Особенности конструкции и функционирования преобразователей частоты "Веспе ...
  • Примеры типовых применений преобразователей частоты с описанием технологиче ...



  • Явно полезное
     


     

    © www.electrolibrary.info, 2005 - 2021 e-mail: electroby@mail.ru При использовании материалов сайта обязательно должна присутствовать ссылка в виде: http://www.electrolibrary.info - "Электронная электротехническая библиотека. Современное инженерное оборудование и системы"