Žingsniniai varikliai

 ŽEMAITIJOS KOLEGIJA RIETAVO TECNOLOGIJŲ FAKULTETAS INŽINERIJOS KATEDRA EGIDIJUS KAŽDAILIS Elektros įrenginių techninio eksploatavimo programa, 2-E grupė ŽINGSNINIAI VARIKLIAI Dėst.Lekt.D.Gurauskas Rietavas,2007 m. TŪRINYS ĮVADAS ..................................................................................................................3 1.ŽINGSNINIAI VARIKLIAI 1.1. Žingsninių variklių parametrai..................................................................................4 1.2.Žingsninių variklių valdymo pobūdis ..............................................................5 1.3 Žingsninių variklių naudojimas šiuolaikinėje robotų technologijoje...............6 2.VALDYMO..............................................................................................................7 2.1 Valdymo bloko paskirtis 2.2 Bendra sudėtis (ŽV) valdymo bloko sistemos 2.3 Įrenginio funkcijos ir galimybės 2.4 Techninės charakteristikos 2.5 Konstrukcija.....................................................................................................................8 2.6 Saugumo nuorodos.........................................................................................9 2.7 Instaliavimas ir įrenginio montažas...............................................................10 2.8 Paruošimas ir darbo pradžia..........................................................................11 2.9 Darbo principo aprašas..................................................................................12 IŠVADOS.................................................................................................................13 INFORMACIJOS ŠALTINIŲ SĄRAŠAS...................................................................14 ĮŽANGA Žmogaus poreikiai kasdien nesustabdomai vis auga. Kasdien vis mokslam sparčiai žengiant į priekį, tobulėjant elektronikos įrangai ir plečiantis jos paletei, mums atsiveria vis naujos galimybės atsiskleisti ir įgyvendinti savo troškimus. Šiandien jau net savo namie esančios įrangos ir buitinių prietaisų valdymą galime susieti su savo mobiliuoju telefonu. Taigi šiandien objektus valdyti padeda dar vieni iš naujausių elektronikos komponentų t.y. žingsniniai varikliai, kurie pasižymi energijos ekonomiškumu, montažo kompaktiškumu .Šiandien jie plačiai elektronikoje naudojami, kur reikalinga per atstumą suformuoti judesį, sukurti lėtą judesį ir panašiai.pvz.po vandeniu atlikti tyrimus, kosmose ir pan. Gaminant robotus ŽV naudojami kaip judesio komponentai, o robotai šiandien labai sparčiai skverbiasi į žmonijos pasaulį. Buityje plačiai ŽV taikomi: žaliuzių , langų kontrolei .O elektrinės pavaros plačiai taikomos : garažo, kiemo vartų kontrolei. ŽV variklių neatskiriamas komponentas t.y. valdymo blokas, kuris padeda apdoroti gautą iš aplinkos signalą ir perduoda atitinkamai suformuotą signalą į ŽV. 3 Žingsninių variklių parametrai Žingsniniai varikliai, kartu su komutatoriumi, naudojami kaip vykdymo įtaisai, kuriems nereikia ar negalima pritaikyti padėties jutiklių. Tokie vykdymo įtaisai priskirtini dažniu valdomiems sinchroniniams varikliams ir gali dirbti su dažniu lygiu 0.Įprasta, kad žingsniniai varikliai naudojami be padėties jutiklių. Todėl būtina žinoti, kad yra kelios jų charakteristikos, apribojančios dinaminius procesus. Maksimalus variklio paleidimo dažnis: Tai maksimalus dažnis, kuriuo komutuojant variklio apvijas, galima priversti suktis variklio rotorių (nepraleidžiant nė vieno takto). Esminę įtaka šiam dažniui daro rotoriaus ir apkrovos inercijos momentai.  Maksimalus komutavimo dažnis: Šį dažnį apriboja apvijų induktyvinės varžos didumas ir srovės forsavimo schema. Dažnai ribiniu dažniu priimamas toks dažnis, kai srovė apvijoje per vieną taktą jau nebepasiekia savo nominaliosios vertės. Reverso dažnis: Tai dažnis, kuriam esant galima keisti komutavimo tvarka ir rotoriaus sukimosi kryptį, neprarandant nė vieno takto. Paprastai šis dažnis sudaro 20%-80% maksimalaus paleidimo dažnio.  Stabdymo dažnis: Dažnis, kuriam esant rotorius sustoja, jei apvijų komutacija sustabdoma. Nuosavų švytavimų dažnis: Žingsninio variklio rotorius turi labai mažą dempferavimo koeficientą. Todėl, atliekant komutaciją dažniu, artimu nuosaviems švytavimams, gali atsirasti žingsnio paklaidos. Tačiau nuosavų švytavimų dažnio žinojimas leidžia valdyti variklį optimaliai pagal greitaeigiškumą. Deja, dažniausiai naudojama su kampo padėties jutikliu. 4 Valdymo pobūdis Žingsniniam varikliam ( angl. step motor ) kontroliuoti dažnai panaudojami keturių kanalų valdikliai. Loginiai valdikliai valdomi signalų impulsais, kurių forma priklauso nuo įrenginio paskirties ir sudėtingumo. Tokiem varikliam eksploatuoti dažnai net nereikia įtampos stiprinimo grandinių (0-10V), čia dar vienas didelis žingsnis energijos taupymo link, kai elektros įtampa U perdirbama į reikiamą energijos kiekį W jos vis mažiau išsklaidant į aplinką, per aušinimo radiatorius. Varikliai ilgaamžiai, tepimo nereikalaujantys priežiūros. Greitas instaliavimas: dviejų fazių dvižingsnio variklio ir integruotos galios keitiklio variantas realizuotas naudojant decentralizuotos pavaros technologiją. Valdiklis SEC-ST integruotas variklyje vietos taupymo sumetimais. Žingsnio rezoliucija ( pilnas ... 1/10 žingsnio ),fazės srovė nuo 0,3 iki 1,2 A su24DC... 48 V DC maitinimo įtampa gali būti nustatyti naudojant DIP jungiklius. Lyginant su standartine variklio ir išorinio galios keitiklio kombinacija, toks integruotas variantas sutaupo ~30 % instaliavimo vietos. Pavaros privalumai pasireiškia: kai papildoma integruotos galios keitiklio masė neturi įtakos judėjimui, apkrovai ir keliami minimalūs reikalavimui instaliavimui. Techniniai duomenys Varikliai: 2-jų fazių technologija; Fiksuojantis variklio momentas nuo 0.34 iki 6.47 Nm; Žingsnio kampas 1.8° ± 5% (pilno žingsnio režime, 200 žingsn./aps); 1 pav., Žingsninis variklis. Žingsninio variklio greitis: priklauso nuo vėlinimo tarp siunčiamų signalų žingsneliui atlikti. Jeigu mes padarysime per didelį greitį, t.y. sumažinsime vėlinimo tarpą tarp siunčiamų komandų, gali nesisukti variklis. Kodėl? Variklio greitis priklauso nuo komandos siuntimo greičio ir variklio naudojamos srovės. Jeigu bandome pagreitinti variklio sukimosi greitį programiniu būdu, Dar viena speciali variklių ypatybė :su integruotu galioskeitikliu – siūlo optimizuotą sprendimą kainos atžvilgiu bei sumažina jungiamųjų laidų kainą. 5 ROBOTŲ TECHNIKA Robotikoje dažniausiai sutinkamos sukamojo (kampinio – θ ) judesio pavaros. Svarbiausios jų dalys yra nejudamas statorius ir besisukantis rotorius, kuris savo velenu perduoda judesį darbinėms grandims. Konstrukciniu požiūriu yra du ŽV tipai: – elektromechaniniai (su mechaniniu ryšiu tarp rotoriaus ir statoriaus. Dėl mažo greitaeigiškumo, iki 100 imp/sek, yra naudojami retai), pvz., žingsniniai rinkikliai; – žingsniniai varikliai susieję vienas su kitu atliekantys savo judesio kampą, keisdami sąlygas kitiem ŽV. (2 pav.). Reaktyvaus ŽV posūkio kampas, atitinkantis vieną žingsnį, nustatomas iš atitinkamos formulės Θ Robotų technika ėmė sparčiai judėti link naujo vystimosi etapo - automatinių robotų-moduliukų, galinčių suformuoti bet kokios formos vidutinį arba milžinišką robotą. Surinkimo variantų yra labai daug ir jie iš esmės priklauso nuo mini-robotų bendruomenei iškelto tikslo. Paprastai pavieniais veiksmais tokia užduotis būna neįvykdoma, tačiau susijungus į makro struktūrą viskas tampa žymiai paprasčiau. Robotai sugeba susijungimą organizuoti automatiškai - kiekvienas toks modulis (s-bot) nuo tam tikro atstumo ima koordinuoti veiksmus bendrai su kitu robotu. Tuo pačiu, jeigu kuris nors grandinėje esantis robotas sugenda, tai visiškai neįtakoja bendros struktūros darbo. Visiškai nebūtina naudoti išoriniu komunikacijų robotų valdymui - sistema remiasi kiekvieno individualaus robotuku "intelektualinėmis" galimybėmis bei adaptyvia ir besimokančia valdymo programa. Tai leidžia sistemai veikti be sutrikimų nepriklausomai nuo susijungusių robotų kiekio. Šiandien daug kur sparčiai tobulėjanti robotų technika gali mus pakeisti: atliekant darbus po vandeniu, kosmose ir visur ten kur žmogus siekia savo veiksmus atlikti per atstumą. 6 Paskirtis Žingsninių variklių valdymo bloko paskirtis SMC-3-1 (ŽV) kontrolei, darbo metu. Valdymo blokas aprūpina(ŽV) darbu pagal užduotą valdymo bloko programą. Bendra sudėtis (ŽV) valdymo bloko sistemos: • Įrenginys SMC 3-1 1vnt. • Žingsninio variklio pajungimo blokas SMD-42 arba analoginiai iki 3vnt. • Maitinimo blokas (MB) 1vnt. • Personalinis kompiuteris (PK) 1vnt. Įrenginio funkcijos ir galimybės: • Užduotų valdymo signalų pajungimas (ŽV) pagal programą , saugos įrenginyje. • Įrašas valdymo programos su pagalba (PK) atskirais kanalais. • Kodų įregistravimas su valdoma programa į (PK). • (ŽV) automatinis sustabdymas pagal avarinį daviklio signalą. • Automatinis apsukų krypties perjungimas , gavus signalą iš reverso daviklio. • Automatinis sustabdymas (ŽV) aptikus klaidą valdymo sistemos bloke. • Darbo galimybės , rankiniame režime. • Išėjimo srovės stabilizacija valdymo linijose. Techninės charakteristikos Valdomų kanalų kiekis (ŽV) 3 Dažnio impulsų diapazonas Hz 1- 10000 Prisijungimo tikslumas, ne mažiau % 0,02 Išėjimo linijos valdymo srovė,mA 12 Linijinio signalo įėjimo varža , kOm 10 Įtampa prie neapkrauto valdymo išėjimo linijinio signalo ,V 12 Daviklio suveikimo įtampa reverso ir avarinio sustojimo ,ne daugiau ,V 1 Maksimalus ryšio ilgis ,m 30 Gabaritų parametrai, mm ne daugiau 100x90x15 Pastovi maitinimo įtampa ,V 22 - 40 Maksimali naudojama srovė ,mA ,V priklausomai nuo įtampos 100 - 200 Pasikeitimo parametrai pagal interfeisa RS – 232: -Sustojimo bitas 1 -Lyginis skaičavimas LS -Greitis 9600 7 Konstrukcija Įrenginys SMC-3-1 eksplotuojamas platoje (2pav), elektroninių komponentų išsidėstymas, indikacijos elementai, valdymo elementai, jungtys ir parametrai. Išskyrus elektroninius komponentus platoje pavaizduota:2pav • Srieginės jungtys ilgos linijos kontrolės prijungimui, signalizacijos ir maitinimui. • Kištukas XS1 ryšiui su kompiuteriu. • Jungikliai SA1 ir SA2 > ir >. • Paderinamas rezistorius R46, variklio apsukų valdyme rankiniame režime. • Šviesosdiodiniai indikatoriai nVD1-nVD3 skirti įrenginio darbo režimo indikacijai. 8 Saugumo nuorodos • Dėmesio! Dirbančioje maitinimo bloko systemoje yra gyvybei pavojinga įtampa ≈ 220V. • Visus montažinius ir profilaktinius darbus atlikti tik išjungųs iš tinklo maitinimą. • Kad nebūti nublokštam elektros srovės irk ad visą sistemą neišeitų iš kontrolės reikia įsitikinti, kad PK ir maitinimo blokas yra ižemintas. Įrenginio tvarka: Prieš įrengdami ir montuojant atidžiai įšstudijuokite įrenginio tvarką ir montažinių schemų jungimą. Montažas visų blokų turi būti gaminamas tik išjungimo būsenoje. Prijungdami prie bloko jungiamosios jungties būtina aprūpinti gera kontaktą kleminiuose koloduose. Montažojant būtina griežtai laikytis prisijungimo teisingumo visų jungčių. Bent kokia klaida gali privesti prie išėjimo iš kontroles bloko sistemoje. Eksploatacijos sąlygos: Įregynis SMC – 3 – 1 atitinka klimatiniamįvykdimui. Aplynkos temperatūra (0 ... +40)°C . Santykinia drėgmė – iki 90% prie 25°C 6mėn.metuose Atmosferos spaudimas – (650 ... 800). Įrenginio remontą įvykdo tik gamybą arba firmą, turinčių oficialią sutartį įrenginio taisymui. 9 Instaliavimas ir įrenginio montažas Pajungimo principinė schema valdymo bloko pavaizduota pav.1 Visais atvejais išėjimo PUL+ turi jungtis su maitinimo linija +12V.Linijos PUL+ ir PUL- turi eiti vienoje susuktoje poroje, jungimo kabelyje. Sistemos montažo tvarka: 1. Įvykdyti valdymo bloko sujungimą su maitinimo bloku, pagal instrukciją. 2. Įvykdyti sujungimą valdymo bloką su davikliais ir maitinimo bloku, pagal montažo schemą pav.1 3. Pajungti įrenginį į personalinį kompiuterį, su interfeiso įėjimo kabelio linijos pagalba. 1pav. Valdymo bloko pajungimas į draiverį SMD-15, principinė schema. 10 Paruošimas ir darbo pradžia Variklį pajungti į draiverį SMD ir maitinimo bloką pagal aprašymą ant draiverio ir ant įrenginio bloko SMC –3. Prijunkti įrenginį SMC -3 į kompiuterį žr.(2.pav ) Prieš naudojantis vykdomųjų programų įrašais galima pasinaudoti SMC - Program programomis nemokamai, arba kitą programą panaudoti kurią suteikia interfeiso duomenų perdavimo bazė (RS-232) Prie kompiuterio prisijungti galima naudojant USB jungties kabelį. Personalinio Kompiuterio valdymui būtinas pastovus ryšys su (Com – Port). Autonominiam darbui būtina įrašyti vykdymo programą į kontrolės atmintį per RS - 232, o po to įrenginį galima atjungti nuo kompiuterio ir dirbti neįpareigojant kompiuterio. Programos įrašymas su (SMC – Program) pagalba: 1. Nukopijuoti programą (SMC – Program) į betuokią patogią laikmeną. Programa nereikalauja registracijos ir įrengimo, galima iškart pradėti darbą. 2. Meniu „ Nustatymai“ > išrinkti porto numerį prie kurio prijungtas įrenginys SMC – 3 ir nuspausti >. 3. Kad įsitikinti visų kontrolės kanalų ,kad yra budinčiame režime t.y.VD indikatoriai darbo režimas yra žalioje padėtyje. 4. • Valdymo režime per panelę pažymėti reikalingus kanalų Nr., reikalingus variklio darbo parametrus ir paspausti>. • Rankiniame režime į sąrašą pridėti po komandą: 1) „Pradėti programos užkrovimą į kanalą n.“(n – kanalo numeris). 2) „Pradėti programos įdiegimą“ 3)Pridėti reikalingas komandas algoritmo darbo įvykdimui. 4) ,,Baigti apkrovą “ 5. Po 4 -to žingsnio įvykdymo galima pratęsti darbą su SMC – Program, arba išjungti įrenginį nuo kompiuterio ir dirbti autonomiškai pagal įrenginio įrašytų kanalų programas. Tikslus darbo programos apibūdinimas SMC – Program – programos vadovavimą. Darbo principas: Įrenginys SMC – 3 pajungia tris valdymo kanalus. Kiekvienas iš kanalų eksploatuojamas ant mikrokontrolierio ATMega8 ir dirba pagal vykdomąją programą, nes mikrokontrolieriuje įdiegta programinė nepriklausomybė valdant kiekvieną kanalą. Vykdomoji programa įrašomas nuo ПK per interfeisą RS 232. Visi trys kanalai prijungti prie vieno porto RS 232> vienu metu. Įrenginio pakeitimas daromas ПK įvykdomas pagal komandą >.Atsakymo sudėtyje signalo 11 parametras praneša ПК apie sėkmingas arba nesėkmingas komandas,jų įvykdymą ir klaidos numerį. Atsakymas ateina iš to kontrolierio , kuris atpažįsta> valdymo komandos sudėtyje.Jeigu komanda neatpažinta nei vienos iš mikrokontrolierių, visi kanalai yra budinčiame režime,(atsakymas praneša apie komandos klaidą),kuris ateina iš mikrokontrolieriaus (2.pav). Įrenginio darbo režimai Kiekvienas iš kontrolieriaus kanalų gali būti iš sekančių režimų: • Budintis režimas; • Vykdymo programos režimas; • Rankinis darbo režimas; • Skaitymo programos režimas,pagal ПК • Savaiminio sustojimo režimas; • Avarinio sustojimo režimas. Pagal atitinkamai užprogramuotus režimus, valdiklis formuoja signalų formą, jų srautą ir siunčia į žingsninio variklio valdymo bloką,nuo kurio priklauso ŽV darbas. 12 IŠVADOS Žingsniniai varikliai patogūs naudoti, dėl greito instaliavimo, paprasto valdymo, kuriems komandos iš vieno objekto į ŽV per valdymo bloką skaitmeniniu signalu per atitinkamus modemus perduoda įvairūs lauko jutikliai, kompiuterinės programos. ŽV dar naudojami robotų gamyboje . Jų eksploatacija nėra brangi, o ir priežiūros nereikalauja tad visa tai skatina dar didesnį specialistų susidomėjimą ieškant analogų elektronikoje. 13

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!