Componențe mecaronice digitale - Motor electric pas cu pas

1. Introducere

1.1 Scopul lucrării:

Scopul lucrării este realizarea unui circuit de control pentru motoarele pas cu pas bipolare. Circuitul va fi compus din urmatoarele :

- Motor electric pas cu pas;

- Driver L298 pentru motorul pas cu pas;

- Controller L297 pentru respectivul driver;

- Generator de ceas: NE555;

- Componente active / pasive;

- Sursă de tensiune: intrare 220 Vși ieșire 12V.

Motorul pas cu pas reprezintă o câtegorie aparte de mașini sincrone, caracterizată printr-o construcție și un sistem de alimentare adecvate funcționării discrete, adică „în pași”.

Pentru a controla motorul pas cu pas vom utiliza circuitele integrate L297-L298 împreună cu generatorul de ceas NE555 fabricate de Texas Instruments și am realizat un montaj de comandă. Acest integrat generează semnale de control pentru motorul cu stator dublu și permite selectarea direcției de deplasare și execuția unui pas întreg sau a unei jumătăți de pas, prin programarea adecvata a intrărilor sale.

Fig.1. Schema bloc a circuitului

Motoarele pas cu pas sunt utilizate în situațiile în care nu se cer puteri mari și asigura în domeniul de lucru, porniri, opriri și reversări bruște fără pierderea informației, adică omisiuni de pași. Caracteristicile de mișcări rapide, precise și repetabile fac din motorul pas cu pas candidatul potrivit pentru aplicații de mica putere cum ar fi: mese de poziționare 2D, mașini de găurit, acționarea mecanismelor de orientare și presiune la roboți, deplasarea capului de imprimare la imprimante, plottere x-y etc.

2. Stadiul Actual

2.1. MPP - Definiție și construcție:

O definiție simplă a motorului pas cu pas este: „un dispozitiv electromecanic care convertește impulsurile electrice în mișcări mecanice discrete”

Funcționarea motorului pas cu pas constă în alimentarea fazelor mașinii, cu impulsuri de curent, rezultate din aplicarea unor tensiuni de tip „treapta” sau combinații între mai multe „trepte”. Impulsurile de curent creează o repartiție discretă a câmpului magnetic din jurul statorului. Acestea duc la o mișcare a rotorului de la o poziție la alta ceea ce reprezintă pasul unghiular al motorului. Poziția finală a rotorului este egală cu ultimul impuls primit de acesta și se poate spune ca rotorul își memorează poziția pana la apariția unui nou impuls.

Pasul unghiular al unui MPP se calculează cu formula: Θp=360/(f*z)

Unde:

- Θp - poziția unghiulară (grade)

- f - numărul de faze ale statorului

- z - numărul de dinți ai rotorului

Proprietatea de univocitate a conversiei impulsuri/deplasare asociată cu aceea de memorare a poziției, fac din mașina pas cu pas un excelent element de execuție adecvat sistemelor de reglare a poziției în circuit deschis.

Din punct de vedere al construcției circuitului magnetic sunt:

- MPP cu reluctanță variabilă (de tip reactiv);

- MPP cu magnet permanent (de tip activ);

- MPP hibride.

MPP cu reluctanță variabilă asigură pași unghiulari mici și medii și poate opera la frecvențe de comandă mari, însă nu memorează poziția (nu asigură cuplu electromagnetic în lipsa curentului prin fazele statorului - respectiv, nu are cuplu de menținere). în Fig. 2 este alimentată câte o singură fază statorică, AA’. Rotorul se va deplasa în pași întregi iar unghiul de pas va fi de 60°. Acest mod de comanda poarta denumirea de secvența simplă.