Шаговый двигатель с энкодером что это

Гибридный шаговый электрический двигатель с энкодером.

Автоматическое управление оборудованием входит в нашу жизнь все больше. Минимизация затрат материальных ресурсов является одной из главных задач электротехники. Комплектационная схема из шагового двигателя с энкодером и контроллером по надежности и рабочим характеристикам не уступает сервоприводу.

В широком доступе появился довольно новый тип шагового двигателя — гибридный. По своей сути, это комплект, собранный из ШД и энкодера (датчика). По своим характеристикам соответствует сервоприводу. Е го принцип работы основан на скачкообразном перемещении роторного вала на заданный угол. Такая схема позволяет получить высокоточную бесперебойную работу аппаратов.

Энкодер — это датчик, задача которого определение и позиционирования исполнительного механизма. Преобразует сигналы в цифровую, реже аналоговую, информацию, возвращает мотор в исходное положение даже при сбое питания, пропуске шагов. Работа устройства выполняется строго по заданной программе. Энкодер необходим для повышения точности расположения вала. Установка дает максимальную уверенность в правильном выполнения поставленной задачи, без погрешностей. С возникновением ошибки система без энкодера теряет обратную связь и возможность возврата шагового двигателя к исходной точке отсчета.

Поворотный датчик располагает фиксированным количеством шаговых позиций на один оборот. При прокрутке устройства руками ощущаются легкие щелчки. Число положений определяет исполнительность аппаратуры. Отдельный сенсор имеет три выхода и два встроенных переключателя, которые подсоединяются к данным контактам. В зависимости от положения переключателя устанавливается направление вращение вала. Если они замкнуты сразу оба, движение происходит по часовой стрелке, если разомкнуты — против. Переключение контактов указывает сторону вращения.

По принципу действия угловые датчики разделяют на емкостные, оптические, магнитные, индуктивные, механические, резисторные. По способу информационной выдачи: инкрементные и абсолютные.

Механические. Сигнал регистрируется скользящими контактами; их вибрация может привести к ложному подсчету импульсов.

Магнитные, простые, основаны на базе датчика Холла (магниточувствительный).

Емкостные. В конструкцию включен ассиметричный диск, который при проворачивании меняет показтель емкости между электродами. Изменение поддается регистрации и определяет положение угла. Энкодеры устойчивы к неполадкам, просты в сборке, но чувствительны к повышенной влажности.

Индуктивные работают на основе электромагнитной индукции. Подходят для использования в агрессивной среде. Резисторные действуют по принципу потенциометра:сигнал на выходе пропорционален положению ручки датчика.

Накапливающие энкодеры, или инкрементные. Путем считывания количества сигналов определяют ориентацию вала в пространстве. Есть недостаток. При сбое работы невозможно выявить пропуск, пока не будет пройдена отметка «ноль». В результате происходит накопление ошибки.

Абсолютные энкодеры выдают импульсы, которые сразу интерпретируются как поворотный угол. Для установки радиального положения абсолютные датчики кодируются двоичной системой и кодом Грея. Второй более устойчив к ошибкам. Каждое положение ротора шагового двигателя формируется особым кодом. Среди абсолютных различают однооборотные и многооборотные. Первые выдают лишь значения поворотного угла; вторые, помимо того определяют число вращений.

На рукоятке модуля не имеется шкалы. Для определения изменения угла относительно текущей обстановки необходимо самостоятельно проворачивать ручку и наблюдать изменение параметров на дисплее.

Гибридный двигатель в купе с контрольной платой создают полноценный сервопривод, но менее дорогостояший. Функционал остается простым и надежным, легкая настройка и управление. В качестве контрольной платы наиболее часто используют платформу Ардуино. Микросхема программируется по определенному целевому запросу. Управление ускорением или тормозом двигателя производится в автономном режиме или онлайн. Готовые или самостоятельно набранные скетчи задают программное обеспечение и цикл действий. Лицензионные библиотеки скетчей находятся в открытом доступе, как и сама программа для Ардуино. Более детальную информацию о подключении вы можете найти на нашем сайте.

Плата подключается к шаговому двигателю обязательно через драйвер — силовой модуль, контролирующий скорость и направление вращения мотора.Его задача — последовательную подача напряжения на обмотки статора, возникает импульсный электрический ток, который, собственно, определяет угол поворота вала. Микросхема обеспечивает обратную связь, высокий момент вращения, защищает от перебоев в сети, устраняет ошибки позиционирования. Драйвер для шагового двигателя с энкодером подбирается соответственно размерам и мощности самого привода.

Главное преимущество шаговых двигателей с энкодером — быстрая командная реакция, отсутствие потери шагов, неравномерной работы в эксплуатации. Максимальная эффективность достигается подключением управляющей платы.

Шаговые двигатели с энкодером Комментировать

Использование шаговых двигателей в комплекте с энкодерами позволяет создавать на простой схеме, включающей в себя непосредственно шаговый двигатель и контроллер шагового двигателя полноценный сервопривод, который, при высокой функциональности и надёжности, будет значительно более дешёвым и простым в управлении, чем сервопривод на основе бесколлекторного двигателя. Совмещающий в себе все основные преимущества ШД с простотой настроек и обслуживания, такой сервопривод отличается высокой точностью позиционирования и полностью удовлетворяет потребностям широкого круга пользователей устройств такого типа, от моделистов до операторов станочного оборудования.

Преимущества сервоприводов на базе шаговых двигателей

Поскольку шаговый двигатель изначально отличается высокой точностью позиционирования (200 или 400 шагов на оборот +-5%), что является одним из основных его конкурентных преимуществ, традиционно считается, что установка энкодера на двигатель такого типа не является необходимостью. Однако практика доказывает, что даже при использовании самого надёжного контроллера возможен пропуск шагов, который может стать следствием целого ряда причин, таких, как:

– повышенная нагрузка;
– поперечная нагрузка;
– высокий резонанс;
– некорректное генерирование импульсов контроллером и т.д;

По сути, при использовании схемы ШД+контроллер даже такие незначительные неполадки, как перебои в подаче питания контроллеру могут стать причиной серьёзного сбоя: система управления теряет точку отсчёта, и, в отсутствии обратной связи, возвращение шагового двигателя к изначальному положению становится невозможным.

Использование шагового двигателя с энкодером позволяет решить вышеотмеченную проблему: при пропуске шагов или перебоях питания с помощью энкодера осуществляется возврат ШД к нужной точке, что позволяет продолжить корректную работу оборудования по заданной программе. Кроме того, применение энкодера позволяет дополнительно повысить точность позиционирования шагового двигателя, поскольку разрешающая способность энкодеров может достигать 2000 импульсов на оборот. Благодаря этим преимуществам сервоприводы на основе шаговых двигателей довольно часто применяются в сложном станочном оборудовании.

Купить шаговый двигатель с энкодером в Stepmotor

В каталоге Stepmotor представлен широкий выбор шаговых двигателей и энкодеров, что позволяет подобрать наилучшим образом подходящий сервопривод на основе ШД для оборудования любого типа. Если вы решили купить ШД с энкодером в наличии по доступной цене на нашем сайте, внимательно ознакомьтесь с характеристиками интересующих вас устройств и непременно убедитесь в том, что подобранные вами устройства совместимы. При возникновении вопросов по подбору оборудования, вы всегда можете проконсультироваться у технического специалиста по телефонам 8 800 5555 068 — по России (звонок бесплатный), в Москве +7 (495) 308-38-48, в СПб +7 (812) 953-07-32) или воспользовавшись формой обратной связи.

Сага о абсолютном энкодере и шаговом двигателе

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Давно я тут не писал постов про принтеры и электронику, но тут назрела тема использования абсолютного энкодера и попытке сделать вменяемое упралвение шаговым двигателем с рассчётом на точность позиционирования (не путать с повторяемостью).

0.028125 градуса), хотя это уже и экстремальный вариант.

stm32 имеет прерывания на трех пинах которые подключены к Step/Dir/Enable на плате управления принтером
при получении сигналов на Step/Dir/Enable производится stm32 делает шаг через tmc2130
после завершения шага (если успевает) считывает положение двигателя через энкодер tle5012b (на валу двигателя помещён магнит)
stm32 печатает в UART инфу о количестве шагов, микрошаге, количесве оборотов и текущем угле поворота двигателя (энкодер таки абсолютный и умеет считать обороты)

Был выбран набор скоростей: 10, 25, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250 мм/с
Для каждой скорости передвижение с X0 до X160 и обратно и ожидание в крайних положения по 2 секунды (это 4 оборота движка в одну строну и в другую) повторялось по 25 раз
Данные с энкодера писались в лог (скриптик с сериал консоли всё писал в файлики)