Драйверы шаговых двигателей широко применяются в сервомеханике для реализации прецизионного управления исполнительными механизмами. Их задача – преобразование получаемых команд типа STEP/DIR или микрокода непосредственно в силовые импульсы, поступающие на обмотки сервомотора. При этом самой программе станка с ЧПУ нет необходимости быть сконфигурированной под конкретные шаговые двигатели, то есть контроллер позволяет легко реализовать переносимость кода между разнотипным оборудованием.
Предлагаемые нашей фирмой драйверы выпускаются на различные рабочие токи и напряжения, предназначены для широкого ряда шаговых двигателей. Получить подробные консультации по характеристикам конкретных моделей драйверов, их совместимости с электродвигателями, гарантийным обязательствам производителей можно у менеджеров нашей компании.
Мощные шаговые двигатели при подаче импульсов на их обмотки создают серьезные индуктивные выбросы в цепях. Для контуров системы управления, работающих преимущественно со слаботочными сигналами TTL-уровней, проникновение подобных выбросов может стать причиной отказов и сбоев в работе. Поэтому контроллеры шаговых двигателей оснащаются надежными системами опторазвязки входов. Это наиболее простой и эффективный способ избавиться от прямой электрической связи силовых и управляющих цепей оборудования без потери быстродействия.
Наиболее эффективными современными решениями для управления шаговыми двигателями являются контроллеры на основе широтно-импульсной модуляции. Подача на обмотку импульсов высокого напряжения с постоянным контролем тока и отсечкой его в момент достижения запрограммированного значения обеспечивает наивысший КПД и дает возможность реализации дробления шага, что невозможно на драйверах шаговых двигателей постоянного напряжения или двухуровневого управления. Следовательно, контроллеры с ШИМ-управлением позволяют реализовать наиболее прецизионное управление приводами станков с ЧПУ. Режим дробления шага задается либо отдельным импульсным входом драйвера, либо подается командами по цифровой шине.
Одна из ключевых характеристик драйвера, используемого для шагового двигателя, с широтно-импульсной модуляцией – это рабочая частота управляющих импульсов. Чем большую частоту поддерживает контроллер, тем более эффективно управление, исключается лишний шум при работе сервомоторов, неизбежный при модуляции контроллером на значениях, близких к звуковым.
Так как управление идет импульсно, при работе драйвера возможно проявление резонанса шагового двигателя, когда вибрации резко возрастают вплоть до возможности остановки привода. В наиболее совершенных контроллерах шаговых двигателей предусматриваются алгоритмы отслеживания резонанса по токопотреблению, обнаруженный риск приближения колебаний к резонансной частоте устраняется фазовым сдвигом управляющих импульсов без уменьшения крутящего момента сервомоторов. Подобные драйверы, применяемые для шаговых двигателей, сложнее и дороже, но они обеспечивают большую надежность системы управления приводами станков с ЧПУ.
Также необходимо учесть, что сами шаговые двигатели могут отличаться по конструкции. Для униполярных и биполярных сервоприводов используется различающаяся схемотехника управления, в ряде драйверов предусмотрена настройка на работу с приводами обоих типов.
Для увеличения крутящего момента на валу сервопривода драйвер может подавать на обмотки двойные импульсы. В этом случае снижается точность позиционирования, но крутящий момент получает прирост почти до половины номинального.
Для контроля над сервоприводами используются несколько основных типов контроллеров. Приобретаемый контроллер должен соответствовать предполагаемому протоколу управления: он либо закладывается в схему аппаратно, либо (в более дорогих моделях) может программироваться под конкретные нужды.
Помимо импульсных сигналов «Шаг»/«Направление», распространено управление через стандартизированную шину CAN, протокол RS-232. Перед выбором контроллера обязательно уточните, с каким способом управления предполагается работа.