Proiectarea unui circuit de comandă pentru un motor pas cu pas

I. DATE INIŢIALE

Tipul motorului pas cu pas: cu reluctanţă variabilă

Curentul nominal: I = 3A

Tensiunea de alimentare: U = 50V

Secvenţa de comandă: simetrică dublă

Distribuitorul de impulsuri: proiectat în logică programată

II. CONŢINUT

2.1. Consideraţii privind utilizarea motorului pas cu pas

Motorul pas cu pas are o utilizare largă, datorită tendinţei de funcţionare numerică a elementelor din structura sistemelor de comandă şi reglare a acţionărilor electrice. Această tendinţă s-a vădit odată cu apariţia masivă a circuitelor electronice sub formă integrată. Folosirea pe scară largă a motoarelor pas cu pas se explică şi prin apariţia structurilor ierarhizate, mari şi complexe ce înlocuiesc sistemele clasice, care permit optimizări globale prin folosirea calculatorului.

Dat fiind că motorul pas cu pas este un element de execuţie cu funcţia de convertor electromecanic digital-analog (impuls–unghi) este evidentă întrebuinţarea lui în sistemele de comandă şi reglare numerică.

Motorul pas cu pas realizează conversia directă a semnalului de intrare, dat sub formă numerică, într-o mişcare unghiulară discontinuă sau incrementală. În acest fel mişcarea obiectului reglat este cuantizată în deplasări discontinue, în deplină concordanţă cu evoluţia semnalelor discrete de comandă.

Datorită acestor proprietăţi motoarele pas cu pas permit realizarea unor sisteme de reglare de tip discret, care prezintă remarcabilul avantaj de a nu avea nevoie de bucle de reacţie pentru corectarea mişcării.

Schema bloc de principiu a sistemului de reglare incrementală a poziţiei articulaţiei de tip rotaţie a unui robot este dată în figura 2.8

Fig. 2.1

Mişcarea incrementală a acestuia, într-un sens sau altul, este transmisă, prin intermediul servomecanismului (SM), articulaţiei robotului care execută o deplasare incrementală în conformitate cu informaţia conţinută de către impulsurile de comandă.

Compatibilitatea motorului pas cu pas cu tehnică numerică de calcul a condus la obţinerea unor performanţe superioare în procesul de poziţionare, fapt ce a determinat extinderea domeniilor de aplicabilitate a acestora.

2.2. Generalităţi referitoare la principiul constructiv şi de funcţionare a MPP

O clasificare a motoarelor pas cu pas se poate face în funcţie de construcţia circuitului magnetic şi de numărul înfăşurărilor de comandă. Astfel se disting:

a) motoare pas cu pas de tip reactiv (cu reluctanţă variabilă) cu rotorul fară înfăşurări, cu un număr de poli sau dinţi ce diferă puţin faţă de cel al statorului. Acest motor posedă cuplu scăzut, unghi de pas mic şi viteze mari (de ordinul 20.000paşi/s)

b) motoare pas cu pas de tip activ, la care apar pe rotor magneţi permanenţi sau electromagneţi.Motoarele pas cu pas pot avea unul sau mai multe statoare cu înfăşurări de comandă concentrate sau distribuite. Aceste motoare posedă un cuplu ridicat, unghi de pas mare şi viteze de ordinul a 300paşi/s.

Pentru exemplificare considerăm un motor pas cu pas de tip reactiv sau cu reluctanţă variabilă cu pr=1 pereche de poli rotorici şi ps=3 perechi de poli aparenţi statorici. Fiecare pol statoric are câte o înfăşurare concentrată de comandă; toate aceste înfăşurări se leagă două câte două in serie (ale polilor statorici opuşi), formând “fazele” statorice. Se alimentează apoi succesiv de la o sursă de curent continuu cu ajutorul unui comutator electronic.