Kaj je krmilnik koračnih motorjev?

Kaj je krmilnik koračnih motorjev?

Krmilnik koračnih motorjev je elektronsko vezje, ki se uporablja za pogon koračnih motorjev. Samo po sebi ponavadi ne deluje ničisar in mora biti uporabljeno skupaj z kontrolerjem, kot je na primer PoKeys57CNC.

Obstaja veliko različnih tipov krmilnikov koračnih motorjev ampak v splošnem vsi delajo enako stvar – premikajo koračne motorje.

Zakaj ga potrebujem?

Koračni motorji potrebujejo napetosti in tokove katerih kontroler ne more dovesti. Torej potrebujemo krmilnik koračnih motorjev. Ta bo spremenil krmilne ukaze iz kontrolerja v zaporedje prižiganja in ugašanja tuljav koračnega motorja. Poleg tega bo poskrbel, da bo koračni motor dobil dovolj toka ter dovolj visoko napetost.

Vrste krmilnikov

V splošnem poznamo 2 vrsti krmilnikov. Poznamo krmilnike s konstantno napetostjo (L/R krmilniki) ter krmilnike s konstantnim tokom (“chopper” krmilniki)

krmilniki s konstansto napetostjo (L/R krmilniki):

  • so cenejši kot “chopper” krmilniki
  • uporabljajo konstantno napetost za proizvajanje navora
  • imajo slab izkoristek
  • se obnesejo slabše kot “chopper” krmilniki

Krmilniki s konstantnim tokon (“chopper” krmilniki):

  • so dražji
  • samo vezje je bolj kompleksno
  • uporabljajo konstanten tok za proizvajanje navora
  • imajo veliko večjo zmogljivost kor L/R krmilniki

Večinoma se uporabljajo krmilniki s konstantnim tokon, saj obstaja veliko namenskih integriranih vezij, poleg tega pa ponujajo veliko boljše specifikacije kot L/R krmilniki. Obstajajo integrirana vezja z že vgrajenimi FETi, ki se ponavadi uporabljajo za nižje tokove (do nekaj amperov) saj jim zaradi svoje majhnosti odvajanje toplote povzroča problem. Druga vrsta integriranih vezij pa uporablja zunanje FETe pri katerih pa je največji tok omejen z uporabljenimi FETi.

Na primer PoStep25-32 uporablja integrirano vezje z že vgrajenimi FETi in lahko dovede do 2,5A. PoStep60-256 pa uporablja zunanje FETe in lahko dovede to 6 amperov.

Microstepping

Koračni motorji se premikajo po korakih, kateri ponavadi znaša 1,8°, kar znese 200 korakov na obrat. To lahko predstavlja problem ko potrebujemo majhne premike. Ena izmed možnosti bi bila uporaba prenosa za zmanjšanje velikosti premika. Obstaja pa tudi druga možnost – microstepping. Microstepping pomeni, da lahko izvedemo več kot 200 korakov na en poln obrat in posledično dobimo manjše premike. Ta opcija je ponavadi že vgrajena v integrirana vezja in jo lahko preprosto nastavimo s premikanjem “jumperja”, kot je to izvedeno na PoStep25-32.

Ko krmilimo koračne motorje v polnokoračnem načinu izgleda izhod iz krmilnika izgleda kot pravokotni signal, kar proizvede grobe premike. Večji kot je microstepping, bolj bo izhodni signal izgledal podoben sinusu, kar tudi pomeni bolj gladko premikanje koračnega motorja. Obstaja pa tudi slaba stran microsteppinga. Z večanjem vrednosti, navor motorja hitro pada in če je vrednost microsteppinga prevelika, se lahko zgodi, da koračni motor ne more proizvesti dovolj navora za premik. Ponavadi vrednosti 1/4, 1/8 in celo 1/16 dajo zadovoljivo gladke premike in ob tem še vedno dobimo dovolj navora.

Kaj pomenijo vrednosti microsteppinga?

Microstepping nam pove koliko mikro korakov naj bi koračni motor naredil, da naredi en polni korak. Pri vrednosti 1/1 mora koračni motor narediti en mikro korak za en poln korak, torej ni microsteppinga. Vrednosti ½ rečemo tudi polkoračni način in nam pove, da mora koračni motor narediti 2 mikro koraka, da naredi en poln korak. To pomeni, da mora koračni motor narediti 400 korakov za en poln obrat. Vrednost 1/8 nam pove, da mora motor narediti 8 mikro korakov za en poln korak in 1600 korakov za en poln obrat. Enak princip velja za vse vrednosti microsteppinga.

Kako krmiliti krmilnik koračnih motorjev?

Večina krmilnikov koračnih motorjev ima step/dir vhoda. To pomeni, da potrebujemo samo dva signala za vsak krmilnik. Step signal se uporablja za prouzvajanje korakov in izgleda kot PWM (ali pravokotni) signal. Vsak pulz bo premaknil koračni motor za en korak (ali mikro korak). Dir signal pomeni smer in določa v katero smer se bo koračni motor vrtel.

Zaključek

Videli smo, da potrebujemo krmilnik koračnih motorjev, če naša aplikacija potrebuje koračni motor, saj kontroler ne more proizvesti dovolj toka in dovolj visoko napetost. Obstaja več tipov, ampak “chopper” krmilniki ponujajo najboljšo zmogljivost. Poleg tega smo videli, da microstepping ponuja zalo dobro rašitev na prvi pogled, ampak povzroča velik problem zmanjšanja navora. Še vedno pa je zelo uporabna možnost pri pravilni uporabi. Obstaja veliko integriranih vezij in že narejenih krmilnikov, kot sta PoStep25-32 in PoStep60-256, ki ponujata “plug and play” rešitev in sta lahka za uporabo.

O krmilnikih koračnih motorjev govori tudi članek iz RepRap Wiki povezave.