Введение - Разработка стенда управления шаговым двигателем

Одной из основных компетенций базовой подготовки техника по специальности 230113 "Компьютерные системы и комплексы" является разработка цифровых устройств (устройств с цифровой обработкой сигналов) на базе микропроцессоров/микроконтроллеров и схемотехники с разными уровнями интеграции микросхем. В свою очередь, микропроцессоры / микроконтроллеры и микросхемы разных уровней интеграции в настоящее время широко используются в современной робототехнике, например в станках с числовым управлением, где основной исполнительный механизм это, прежде всего -- шаговый двигатель. Поэтому, актуально, в качестве учебного пособия, применять стенд с управлением шаговым двигателем, который не только позволит изучить его устройство и принципы его функционирования, но и позволит отрабатывать навыки разработки драйверов устройства с программным управлением различными режимами функционирования шагового двигателя.

Цифровые системы управления привели к созданию нового типа исполнительных механизмов - шаговых двигателей, которые широко используются в дисководах, принтерах, плоттерах, сканерах, факсах, а также в разнообразном промышленном и специальном оборудовании, то есть именно там, Где требуется точность и пошаговая дискретность перемещения. В настоящее время промышленностью выпускается множество различных типов шаговых двигателей отечественного и зарубежного производства.

Шаговый двигатель -- электромеханическое устройство, преобразующее сигнал управления в угловое или линейное перемещение ротора с фиксацией его в заданном положении без устройств обратной связи.

Шаговые двигатели относятся к классу бесколлекторных двигателей постоянного тока, которые имеют высокую надежность и большой срок службы, что позволяет использовать их в системах, работающих в тяжелых производственных условиях. Однако, по сравнению с обычными двигателями постоянного тока, шаговые двигатели требуют значительно более сложных схем управления, которые должны выполнять коммутации обмоток двигателя при работе. Кроме того, шаговый двигатель - дорогостоящее устройство, поэтому там, где не требуется точное позиционирование, обычные коллекторные двигатели имеют заметное преимущество. В тоже время, необходимо отметить, что в последнее время для управления коллекторными двигателями все чаще применяют контроллеры, которые по сложности практически не уступают контроллерам шаговых двигателей.

Одним из главных преимуществ шаговых двигателей является возможность осуществлять точное позиционирование и регулировку скорости без датчика обратной связи. Это очень важно, так как такие датчики могут стоить больше самого двигателя [стр. 3, 2]. Однако системы без обратной связи работают при малом ускорении с относительно постоянной нагрузкой.

Если нагрузка шагового двигателя превысит его крутящий момент, то информация о положении ротора теряется и система требует базирования с помощью, например, концевого выключателя или другого датчика [стр. 4, 2]. Системы с обратной связью такого недостатка не имеют.

Целью моей выпускной квалификационной работы является разработка стенда управления шаговым двигателем со следующими режимами управления:

    - режим прямого вращения; - режим реверсивного вращения; - режим пошагового (с различным шагом) прямого вращения; - режим пошагового (с различным шагом) реверсивного вращения;

Соответственно цели и согласно техническому заданию, должны быть реализованы решения следующих функциональных задач:

Ь систематизация информации об устройстве шагового двигателя и основных принципах работы шагового двигателя;

Ь систематизация информации о классификации шаговых двигателей;

Ь систематизация сведений об особенностях управления шаговым двигателем;

Ь разработка структурно-функциональной схемы стенда;

Ь разработка принципиальной схемы стенда;

Ь выбор микроконтроллера для управления шаговым двигателем в разных режимах его функционирования;

Ь тестирование проекта стенда;

Ь расчет условной стоимости проекта;

Ь анализ достоинств и недостатков проекта с целью выявления перспективы его развития.

Похожие статьи




Введение - Разработка стенда управления шаговым двигателем

Предыдущая | Следующая