Gonilniki koračnih motorjev so naprave, ki se uporabljajo za napajanje in krmiljenje koračnih motorjev. Medtem ko nekatere osnovne gonilniške enote poganjajo samo napajanje, mnogi komercialno dostopni gonilniki v celotnem paketu vključujejo tudi krmilno elektroniko. Ta elektronika vključuje logični sekvencer, preklopne komponente in vir urnih impulzov za določanje stopnje koraka.

Vrste gonilnikov

Gonilnike koračnih motorjev odlikujeta predvsem slednji posamezni lastnosti: razporeditev navitja motorja (unipolar/bipolar stepper motor driver) in pogonsko vezje (circuitry). Vrsta gonilnika ima velik vpliv na celotno zmogljivost sistema koračnega motorja, zlasti na njegov navor, izhodno moč in hitrost. Razlikovanje med različnimi vrstami je pomembno za določitev, kateri gonilnik je najbolj primeren za aplikacijo.

Razporeditev navitja

Pri dvofaznih koračnih motorjih sta dve osnovni razporeditvi navitja. Koračne motorne pogone lahko razvrstimo glede na razporeditev, za katero so zasnovani.

Unipolarni gonilniki so zasnovani za unipolarne motorje, ki so motorji s 6 vodniki (tuljave s sredinskim odcepom). Namesto da bi obrnil tok v vsaki fazi, pogon preprosto preklopi tok iz ene tuljave v drugo v vsaki fazi. Zaradi konfiguracije navitja to preklapljanje obrne magnetna polja v motorju. Način pogona z unipolarnim motorjem je enostavnejši za upravljanje in nižji, vendar ustvarja približno 30 % manjši navor kot enakovredni bipolarni motor, saj se v danem trenutku uporablja le polovica navitij. Unipolarni motorji se najbolje uporabljajo pri nizkih hitrostih.

Bipolarni gonilniki so zasnovani za bipolarne motorje, ki so motorji s štirimi vodniki. Elektronika v gonilniku/krmilniku izmenično obrne tok v vsaki fazi, da poganja rotor. Bipolarni motorji ustvarjajo večji navor kot unipolarni motorji. Mehanizem je nekoliko bolj zapleten, zaradi česar je elektronika bolj dodelana in včasih dražja. Pri bipolarni razporeditvi je motor lahko ožičen vzporedno ali zaporedno. Serijsko ožičenje omogoča višji navor pri nizki hitrosti, medtem ko lahko vzporedno ožičenje ustvari visok navor pri visoki hitrosti.

Pogonsko vezje

Učinkovitost koračnega motorja je zelo odvisna tudi od pogonskega vezja, ki ga je mogoče konfigurirati kot konstantno napetost ali konstanten tok.

L/R pogonska vezja se imenujejo pogoni s konstantno napetostjo, ker se na vsako navitje uporablja pozitivna ali negativna napetost za nastavitev položaja koraka. L/R pomeni električno razmerje med induktivnostjo (L) in uporom (R), ki opisuje hitrost spremembe toka v motorjih L/R vezja. Ti parametri določajo tudi impedanco tuljave motorja v primerjavi s hitrostjo koraka. L/R pogonska vezja je mogoče konfigurirati za poganjanje bipolarnih in unipolarnih koračnih motorjev. Elektronika je tudi enostavnejša in cenejša od tistih v pogonskih tokokrogih sekljalnika.

Nasvet za izbiro: L/R pogon mora za neprekinjeno delovanje “usklajevati” izhodno napetost napajalnika z nazivno napetostjo tuljave motorja. Večina objavljenih krivulj zmogljivosti motorja temelji na polni nazivni napetosti, ki se uporablja na vodnikih motorja. Raven izhodne napetosti napajalnika mora biti nastavljena dovolj visoka, da upošteva električne padce v pogonskem vezju za optimalno neprekinjeno delovanje.

Razlika med unipolarnimi in bipolarnimi motorji (VIR 1)

Pogonska vezja sekljalnika so pogoni s konstantnim tokom, ker ustvarjajo relativno konstanten tok v vsakem navitju. Sekljalnik je dobil ime po tehniki hitrega vklopa in izklopa izhodne napetosti (sekanje) za nadzor toka motorja. Za to nastavitev najboljšo zmogljivost zagotavljajo tuljave motorja z nizko impedanco in razpoložljivo napajanje z največjo napetostjo. Pogonska vezja sekljalnika se uporabljajo skoraj izključno za bipolarne motorje. V primerjavi z L/R pogonom, pogon sekljalnika omogoča koračnemu motorju, da ohrani večji navor ali silo pri višjih hitrostih, čeprav z dodatno elektroniko za zaznavanje in nadzor preklapljanja.

Nasvet za izbiro: Na splošno mora biti za doseganje optimalne zmogljivosti priporočeno razmerje med napajalno napetostjo in nazivno napetostjo motorja vsaj osem proti ena.

VIR (1) Tech Exploration