Naam : Sven Martens / Rob Nijs
Nr : 07 /09
Datum : 8/12/04
Vermogen Elektronica : Stappenmotor
1
1 De stappenmotor De stator bevat een aantal spoelen en om de rotor te laten draaien moeten deze spoelen in een bepaalde volgorde bekrachtigd worden. De rotor bestaat uit permanentenmagneten.Een elektronische schakeling (de stappenmotor sturing) wekt puls spanningen op en stuurt die naar de juiste statorspoelen.Bij elke puls verdraait de rotor over een wel bepaalde hoek (de rotor draait dus niet continu maar in stapsgewijs). De sturing kan de rotor een aantal stappen naar keuzen laten verdraaien. Het toerental kunnen we regelen door de frequentie van de stuur pulsen te regelen. Een stappen motor en een DC-servomotor hebben een overlap in toepassingsgebieden.De stappenmotor wordt voornamelijk gebruikt bij positionering en regelingen zoals , plotters , kaartlezers, printers , faxen , disc drivers , robots Maar in mindere maten voor aandrijf technieken waarbij een behoorlijk vermogen moet worden geleverd.Wat hier in ver schilt de stappenmotor met de DC motor. De Stappenmotor kan geen grote vermogens leveren. Voordelen van een stappenmotor t.o.v een DC-servomotor . - Motor + aansturing is goedkoper. - Het geheel is flexiebel en eenvoudig met een pc aan te sturen. - Als de motor niet draait dan heeft hij het meeste koppel.µ - De motor is relatief klein Nadelen van een stappenmotor t.o.v een DC-servomotor . - De motor heef een kleiner koppel/volume - De snelheid is beperkt en afhankelijk van de mechanische belasting - De motor heeft een lager rendement
2 Principiële werking Er zijn drie basis typen stappenmotoren : - Stappenmotoren met permanente magnetische rotor (PM-stappenmotor) - Stappenmotoren met variabele reluctantie (VR- stappenmotoren ) - Hybridische stappenmotoren, d.w.z. met gecombineerd gebruik van permanente magneten en variabele reluctantie. Het eerstentype van stappenmotoren kan slechts gebruikt worden voor relatief grote staphoeken. De stappenmotoren worden gemaakt in enkelvoudige of meervoudige uitvoeringen ( een- of meertraps).Dankzij de meer trapsuitvoering kunnen wel kleine staphoeken worden bereikt, maar het koppel is slechts klein.
2
2.1 constructie (PM motor ) Om de werking duidelijk te maken beschouwen we een tweepolige stappenmotor zoals in volgende figuur. De rotorstand is afhankelijk van de spoel of spoelen die bekrachtigd worden en de polariteit van de aangesloten spanningen. Door de spoelen achtereenvolgens te bekrachtigen kan de rotor een rotatie ondergaan. Deze rotatie kan omgerekend worden in graden . Het aantal graden verplaatsing van de rotor is afhankelijk van het aantal stappen die uitgevoerd werken en het aantal polen die de motor bezit. Dit zal duidelijk worden in het volgende punt. In zijn eenvoudigste vorm bestaat de stator uit 2 spoelen dien men fasen A en fasen B noemt . De beide zijn 1 poolafstand van elkaar verwijderd. Elk spoel kan meerdere poolparen ontwikkelen, meestal bevind elk spoel zich in een afzonderlijke stator. De verschillende stators worden achter elkaar gemonteerd. De stator bestaat uit een cilinder waar op de verschillende polen gemagnetiseerd worden . Wij bestuderen een typen met 2 spoelen en een rotor met 1 noord en 1 zuid
Bij een motor met 4 windingen kunnen we deze in unipolair of in bipolair zetten. Bij unipolair staan de windingen in serie en
3
Bij bipolair staan de windingen in parallel
VB :
Nu we weten wat een stappen motor is gaan we werken aan onze sturing. Hiervoor gebruiken we de datasheet van onze micro controller om uw stap pulsen op te weken. Programma
We weten nu al wat een stappenmotor is en hoe het programma werkt dat we voor deze stappen motor gaan gebruiken. Maar hoe gaan we deze stappen motor sturen.
4
Stappenmotor sturing : Als stappen motor sturing gebruiken we een TCA 3727 van Siemens. Als bijlagen hebben we er een datasheet van deze component toegevoegd. Een TCA 3727 is een hakker. Een motor bestaat uitspoelen. Een spoel zal zijn ontstaansoorzaak tegen werken waardoor uw stroom geleidelijk aan stijgt en terug daalt waardoor we een groot koppel verlies krijgen. De hakker laat de aanloop stroom veel steiler om hoog gaan en op het juiste moment hakte deze de stroom af.
Op de volgende figuur staat de pin configuratie van onze TCA 3727 Pin 1, 2 ,3 zijn onze digitale inputs. Later meer hier over Pin 4 is onze OSC frequentie Pin 5, 6, 15, 16 zijn verbonden met de ground Pin 7 en 10 zijn de uitgangen die gaan naar een spoel van de stappen motor Pin 8 en 13 worden verbonden met een weerstand Pin 9 zorgt voor de voedings spanning van de stappenmotor Pin 14 en 11 zijn de uitgangen die gaan naar een spoel van de stappen motor Pin 12 zorgt voor de voedings spanning van de TCA 3727 Pin 17 is de inhibit. Deze moet op 1 staan om de TCA 3727 te laten werken Pin 18, 19, 20 zijn onze digitale inputs. Later meer hier over De waarde aan pin 3 en 18 zullen bepalen hoe de stroom vloeit tussen 7 en 10 of tussen 11 en 14 Als X11 en X10 hoog staan dan vloeit er geen stroom tussen pin 7 en 10 Als X11hoog staat en X10 laag dan vloeit er 1/3 stroom tussen pin 7 en 10 Als X11 laag staat en X10 hoog dan vloeit er 2/3 stroom tussen pin 7 en 10 Als ze beide op laag staan dan vloeit er 3/3 stroom tussen pin 7 en 10
5
6
Hieronder vind je het schema van de stappenmotor sturing met behulp van de TCA3727
Hieronder vind je de printlayout met de componenten opstelling van de voor het project ontwikkelde printplaat.
7
Het opwekken van de stuur signalen Voor een stappen motor in mini step te laten draaien moet men een stroom opwekken zoals in figuur 1
Figuur 1
Dit doet men door deze tabel toe te passen en dan bekom je figuur 2 en 3
Figuur 2
Figuur 3
8
Met figuur 2 en 3 kunne we nu een tabel opstellen die ons duidelijk maakt welke poorten wanneer moeten actief zijn Fase 1 I11 I10 Fase2 I21 I20 Stap1 1 1 1 0 0 0 Stap2 1 1 0 1 0 0 Stap3 1 0 1 1 0 0 Stap4 1 0 0 1 0 0 Stap5 1 0 0 1 0 1 Stap6 1 0 0 0 1 0 Stap7 1 0 0 0 1 1 Stap8 1 0 0 0 1 0 Stap9 1 0 0 0 0 1 Stap10 1 1 1 0 0 0 Stap11 1 0 0 0 0 0 Stap12 0 1 1 0 0 0 Stap13 0 0 0 0 0 0 Stap14 0 1 1 0 0 0 Stap15 0 0 0 0 0 0 Stap16 0 0 0 0 0 1 Stap17 0 0 0 0 1 1 Stap18 0 1 1 1 1 1 Stap19 0 1 1 1 1 0 Stap20 0 1 1 1 0 1 Stap21 0 1 1 1 0 0 Stap22 0 1 1 1 0 0 Stap23 0 1 1 1 0 0 Stap24 1 1 1 1 0 0
9
This document was created with Win2PDF available at http://www.daneprairie.com. The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only.
