Шаговые двигатели

Шаговый двигатель – это исполнительный привод многих современных аппаратов: станков, приворов, автоматов. Шаговый двигатель в паре со специальным блоком управления призван преобразовывать входной электрический сигнал в механическое перемещение ротора – определенный угол, назваемый также основным угловым шагом двигателя.

По принципу действия шаговый двигатель относится к двигателям синхронного типа: в нем существует связь между сигналом питания и положением ротора двигателя.

В настоящий момент распространены и повсеместно применяются гибридные шаговые двигатели, которые обладают достоинствами двигателей с постоянными магнитами и синхронных реактивных двигателей с переменным магнитным сопротивлением. Гибридные шаговые двигатели имеют вращающий момент, пропорциональный току, и характеризуются большим  числом шагов на оборот.

Шаговые двигатели работают в паре со специальными блоками управления, которые являются источником тока для двигателя, осуществляют при необходимости дробление основного углового шага и выполняют  коммутацию фаз двигателя.

Современные блоки управления часто являются многофункциональными устройствами – с возможностью программирования и синхронизации с другими устройствами. Пример программируемого блока управления – SMSD-3.0, разработанного компанией «НПФ Электропривод». Такой блок может управляться от компьютера через LPT-порт (в том числе и с программами для станков с ЧПУ), через COM-порт – получая специальные команды, определяющие характер (и алгоритм) движения  шагового двигателя, в автономном автоматическом режиме без помощи компьютера или внешнего контроллера (применяется при автоматизации технологических процессов) или в ручном режиме, когда скорость движения регулируется потенциометром, а направление движения – датчиком реверса.

Преимущества и недостатки шаговых двигателей

Шаговые двигатели имеют существенные преимущества: во-первых, это отсутствие обратной связи, которая обычно используется для управления положением или частотой вращения; во-вторых, не происходит накопление ошибки положения ротора двигателя; в-третьих, шаговые приводы совместимы с современными цифровыми устройствами.

Отсутствие обратной связи можно отнести как к достоинствам, т.к. система значительно упрощается, так и к недостаткам – т.к. возможна потеря положения.

К недостаткам шаговых двигателей относят и явление резонанса. Однако, эток недостаток в значительной степени устраняется дроблением основного шага двигателя.

Области применения шаговых двигателей

Шаговые двигатели благодаря простоте и невысокой стоимости распространены в станках ЧПУ, координатных столах, робототехнике, при автоматизации технологических процессов – в устройствах подачи, дозирования, сварочных автоматах.

Шаговые двигатели распространены в станках с ЧПУ и координатных столах. Доступность и невысокая стоимость программного обеспечения (CNC-программы), простота применения делают использование шагового привода в этих устройствах наиболее приемлемым и экономичным вариантом. Для управления шаговыми двигателями в таких случаях используются драйверы, которые подключаются непосредственно к LPT-порту компьютера и принимают от пинов данных порта сигналы 0В/5В, генерируемые программой. Программа устанавливает скорость двигателя, направление, величину перемещения (или траекторию – если происходит управление одновременно двумя и более шаговыми приводами).