Motoare Stepper

Servo Motor vs Stepper Motor │ Difference between Stepper Motor and Servo Motor│ (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Motoare Stepper

Circuite digitale


Intrebarea 1

Nu stați acolo! Construiți ceva!

Învățarea de a analiza circuitele digitale necesită mult studiu și practică. În mod obișnuit, elevii practică prin lucrul prin numeroase probleme de probă și verificând răspunsurile lor față de cele oferite de manual sau instructor. În timp ce acest lucru este bun, există o cale mult mai bună.

Veți învăța mult mai mult prin construirea și analizarea circuitelor reale, permițând echipamentul de testare să furnizeze "răspunsurile" în loc de o carte sau de o altă persoană. Pentru exerciții de construire a circuitelor de succes, urmați acești pași:

  1. Desenați schema schematică a circuitului digital care urmează să fie analizat.
  2. Construiți cu atenție acest circuit pe un panou sau alt mediu convenabil.
  3. Verificați precizia construcției circuitului, urmărind fiecare cablu la fiecare punct de conectare și verificând elementele unu-câte unul pe diagramă.
  4. Analizați circuitul, determinând toate stările logice de ieșire pentru condițiile de intrare date.
  5. Măriți cu atenție aceste stări logice, pentru a verifica corectitudinea analizei.
  6. Dacă există erori, verificați cu atenție construcția circuitului în funcție de diagramă, apoi reanalizați cu atenție circuitul și re-măsurați.

Asigurați-vă întotdeauna că tensiunile sursei de alimentare sunt în limitele specificațiilor pentru circuitele logice pe care intenționați să le utilizați. În cazul în care TTL, sursa de alimentare trebuie să fie o sursă de reglare cu 5 volți, ajustată la o valoare cât mai apropiată de 5, 0 volți DC.

O modalitate prin care puteți economisi timp și reduce posibilitatea de eroare este să începeți cu un circuit foarte simplu și să adăugați incremental componente pentru a crește complexitatea acestuia după fiecare analiză, mai degrabă decât să construiți un circuit complet nou pentru fiecare problemă de practică. O altă tehnică de economisire a timpului este de a reutiliza aceleași componente într-o varietate de configurații diferite de circuite. În acest fel, nu va trebui să măsurați valoarea unei componente mai mult decât o dată.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Lăsați electronii înșiși să vă dea răspunsul la propriile "probleme practice"!

Note:

Experiența mea a fost că studenții au nevoie de multă practică cu analiza circuitului pentru a deveni competenți. În acest scop, instructorii oferă de obicei studenților lor o mulțime de probleme de practică prin care să lucreze și oferă răspunsuri elevilor să-și controleze munca. În timp ce această abordare îi face pe studenți să se familiarizeze cu teoria circuitelor, nu reușește să le educe pe deplin.

Elevii nu au nevoie doar de practică matematică. Aceștia au nevoie, de asemenea, de circuite de construcție practice practice și de echipamente de testare. Deci, sugerez următoarea abordare alternativă: elevii ar trebui să își construiască propriile "probleme practice" cu componente reale și să încerce să prezică diferitele stări logice. În acest fel, teoria digitală "vine în viață", iar studenții dobândesc o experiență practică pe care nu o vor câștiga decât prin rezolvarea ecuațiilor booleene sau prin simplificarea hărților Karnaugh.

Un alt motiv pentru a urma această metodă de practică este de a învăța metodele științifice ale studenților: procesul de testare a unei ipoteze (în acest caz predicții de stare logică) prin efectuarea unui experiment real. Elevii vor dezvolta, de asemenea, abilități reale de depanare, deoarece uneori fac erori de construcție a circuitelor.

Petreceți câteva momente de timp cu clasa dvs. pentru a revizui unele dintre "regulile" de construire a circuitelor înainte de a începe. Discutați aceste probleme cu elevii dvs. în aceeași manieră Socratică, în mod normal, ați discuta cu întrebările din foaia de lucru, în loc să le spuneți pur și simplu ce ar trebui și nu ar trebui să facă. Nu mă mai opresc niciodată să fiu uimită de modul în care elevii slab înțeleg instrucțiunile atunci când sunt prezentați într-un format tipic de prelegere (instructor monolog)!

Vă recomand foarte mult circuitele logice CMOS pentru experimentele la domiciliu, unde elevii nu pot avea acces la o sursă de alimentare reglementată de 5 volți. Circuitele CMOS moderne sunt mult mai rezistente în ceea ce privește descărcarea statică decât primele circuite CMOS, astfel încât temerile studenților care lezează aceste dispozitive prin faptul că nu au un laborator "potrivit" înființat la domiciliu sunt în mare măsură nefondate.

O notă adresată acelor instructori care se pot plânge de timpul "irosit" trebuie să-i facă pe elevi să construiască circuite reale în loc să analizeze doar matematic circuitele teoretice:

Care este scopul studenților care vă ia cursul "panoul de lucru" panoul panoului de lucru implicit?

intrebarea 2

În acest circuit, un microcontroler controlează rotirea unui tip special de motor cunoscut sub numele de motor pas cu pas prin activarea secvențială a unui tranzistor la un moment dat (astfel, energizând o bobină motor la un moment dat). Cu fiecare pas din secvență, motorul rotește un număr fix de grade, de obicei 1, 8 grade pe pas:

Fiecare bobină motoare trage un curent relativ greu atunci când este alimentat cu energie, necesitând tranzistori pentru a "interpune" între ieșirile microcontrolerului și bobinele motorului.

Identificați ce tip de semnal logic ("ridicat" sau "scăzut") de la porturile de ieșire ale microcontrolerului este necesar pentru a energiza fiecare tranzistor. De asemenea, arătați cum pot fi reduse pierderile de putere și numărul de componente, înlocuind fiecare tranzistor de joncțiune bipolară cu un MOSFET adecvat în diagrama următoare:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Fiecare bobină de motor pas cu pas devine alimentată atunci când ieșirea respectivă a microcontrolerului ajunge la o stare "scăzută" (potențial de sol).

Următoarea întrebare: dacă rezistențele ar trebui lăsate la locul lor, circuitul modificat (MOSFET în loc de BJT) va funcționa corect "note notes hidden"> Note:

Scopul acestei întrebări de lungă durată nu este doar de a avea studenții să înțeleagă cum să înlocuiască un BJT cu un MOSFET, ci și să îi introducă conceptul de microcontroler, care este un dispozitiv de importanță tot mai mare în sistemele electronice moderne.

Nu au fost indicate nici o diodă de comutare în acest circuit, din simplitate. În cazul în care unii studenți întreabă acest lucru, îi recomandăm să observe!

Întrebarea 3

Bobinele motoare Stepper atrag în mod obișnuit o multitudine de curent, necesitând utilizarea tranzistorilor de putere pentru a "tampona" circuitele de comandă către motor. Un circuit tipic de acționare cu pas cu pas tipic arată ceva de genul acesta (numai pentru unul dintre cele patru tranzistoare de ieșire este prezentat pentru scurtcircuit):

Dioda este instalată, desigur, pentru a preveni supratensiunile de înaltă tensiune de la distrugerea tranzistorului de ieșire de fiecare dată când se oprește. Cu toate acestea, acest lucru provoacă o altă problemă: cu diodele în roată liberă, câmpul magnetic format în fiecare bobină durează mai mult să se "diminueze" atunci când tranzistorul respectiv se oprește. Această întârziere în timp impune o viteză maximă de rotație pe motorul pas cu pas, deoarece motorul nu va trece la pasul următor până când câmpurile magnetice din pasul anterior nu s-au disipat.

Ce modificări pot fi făcute în acest circuit pentru a permite tranzistoarelor să treacă mai repede, conducând motorul pas cu pas la o viteză de rotație mai mare "# 3"> Dezvăluiți răspunsul Ascundeți răspunsul

Nu voi explica exact de ce funcționează această soluție, dar voi lăsa pe Michael Faraday să vă dea un indiciu matematic:

v = N d φ


dt

Următoarele întrebări: ce factori determină valoarea de rezistență a noului rezistor prezentat în diagrama "note hidden"> Note:

Cereți studenților să descrie rata de schimbare a fluxului magnetic în fiecare bobină la oprirea tranzistorului, fără să existe diode de comutare (presupunând că tranzistorul ar putea suporta tensiunile tranzitorii produse de inductor). Ar trebui să devină clar studenților dvs. că includerea diodelor pentru a preveni "vârfurile" de înaltă tensiune creează literalmente problema timpului de decădere a câmpului magnetic.

Întrebarea 4

Acest circuit de registru de deplasare acționează cele patru bobine ale unui motor pas cu pas unipolar, unul câte unul, într-un model rotativ care se mișcă în ritmul ceasului. Circuitele tranzistorului de antrenare (Q 1, Q 2 și rezistențele R 2 până la R 6 ) sunt afișate numai pentru una dintre cele patru bobine. Celelalte trei ieșiri ale registrelor de deplasare au circuite de acționare identice conectate la bobinele motorului respective:

Să presupunem că acest circuit cu motor pas cu pas a funcționat foarte bine timp de mai mulți ani, apoi a încetat brusc să lucreze. Explicați unde ați lua primele câteva măsurători pentru a izola problema și de ce ați măsura acolo.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Primul meu pas ar fi verificarea prezenței unei puteri DC corespunzătoare atît pentru registrul de deplasare IC, cît și pentru motorul (circuitul drive-ului tranzitoriu). Apoi, aș folosi un voltmetru sau o sondă logică pentru a verifica dacă există pulsații la oricare dintre ieșirile Q ale registrului de deplasare. Asta mi-ar spune dacă problema a fost cu registrul de deplasare sau cu circuitul de putere.

Note:

Aceasta este o întrebare bună pentru a discuta cu studenții, deoarece îi ajută să înțeleagă cum să "împartă și să cucerească" un sistem defectuos.

Întrebarea 5

Motoarele Stepper sunt adesea folosite în servomecanisme cu putere redusă, cum ar fi cele găsite în roboți mici, imprimante de calculator și alte mașini electro-mecanice de precizie. Explicați de ce acest tip de motor electric este mai popular decât motoarele DC cu magnet permanent sau alte tipuri de motoare. Sugestie: răspunsul este strâns legat de numele motorului însuși ("stepper").

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Spre deosebire de alte tipuri de motoare, motoarele pas cu pas se deplasează în "pași" discrete, împrumutându-se foarte bine modurilor digitale de control al poziției.

Note:

Asigurați-vă că elevii au șansa de a simți mișcarea unui motor pas cu pas în mâinile lor atunci când discutați despre motoarele pas cu pas în clasă. Dacă nu se întâmplă să aveți motoare pas cu pas disponibile, acestea sunt ușor de obținut prin salvarea pieselor de la imprimantele uzate!

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →