Шаговые двигатели

 

8.2.5. Устройство  контроля профилей кошмовальных  станков.

Это устройство используют для контроля данных на перфоленте копировальных станков с цифровым программным управлением. Шаговый двигатель служит для управления звездочкой, передвигающей перфоленту. Внешний вид устройства приведен на рис. 8.17. Программируемый профиль рисуется на бумаге пером, прикрепленным к устройству (рис. 8.18). 

 

Рис. 8. 17. Устройство контроля профилей копировальных станков. 

 

Рис  8.18. Соотношение между профилем детали токарного станка с числовым программным управлением и пинией движения резца. 

 

8.3. Другие применения.

Факсимиле. Устройства, предназначенные для передачи документов и чертежей на расстояние с помощью телефонных линий, называются факсимиле-машинами. Они все больше используются в настоящее время для пересылки документов, как в разные страны, так и на близкие расстояния. Основные принципы работы факсимиле-машины изображены на рис. 8.19. 

 

Рис. 8.19. Принцип работы устройства передачи документов: 1 — шаговый двигатель; 2 — направление движения; 3 - лампа; 4 - фотоэлемент; 5 - записывающая игла; 6 - телефонный канал.  

 

Документ, навернутый на барабан, сканируется и поворачивается (субсканирование), затем делится на графические элементы, которые переводятся в электрические сигналы фотоэлектрической считывающей головкой. Сигналы затем посылаются по линиям передач к принимающему устройству. Принимаемые сигналы демодулируют и воспроизводят записывающим пером. Горизонтальное сканирование и повороты барабана повторяются воспринимающим устройством.

Синхронные двигатели (гистерезисные или реактивные) или ШД используют при управлении барабаном для субсканирования как в передающем, так и в принимающем устройстве. Синхронные двигатели применяют в тех факсимиле-машинах, где барабаны в обоих устройствах должны вращаться синхронно. В более новых факсимиле-машинах документы сначала копируются, полученные данные временно запоминаются в буферной памяти, затем сжимаются для снижения их объема до необходимых пределов и затем посылаются во временную память принимающего устройства. Для этого класса машин незаменимы ШД.

Если объем памяти достаточен, то за один раз можно передать большое число документов. Однако увеличение памяти ведет к удорожанию машины. Вместо этого повторяют запоминание, используя малый объем оперативной памяти. Двигатель последовательно управляется инкрементным способом. Количество данных, передаваемых за один инкремент, зависит от типа документа, объема памяти, сжатия и условий линии передачи. Количество сканирований на миллиметр составляет от 4 до 8. Чем больше это число, тем лучше качество воспроизведения документов или чертежей.

Полуавтоматическое устройство для монтажа. На рис. 8.20 изображены полуавтоматическое устройство для монтажа плат и панель его управления. 

 

Рис 8. 20. Полуавтоматическое устройство для монтажа и панель управления: 1 - шаговые двигатели. 

 

Коробка справа содержит проводники разной длины и цвета. Управляющая панель справа совмещена с устройством считывания с перфоленты. Весь монтаж программируется и запоминается на перфоленте. Как только нажатием кнопки запускается программа монтажа, лампочка индикатора указывает первый из требуемых проводников. Одновременно с этим запускаются два ШД, обеспечивающие перемещение по горизонтальной и вертикальной осям и определяется отверстие, в которое вставляется монтируемый проводник. Оба двигателя задействуются сразу, как только очередной монтаж выполнен. Это осуществляется нажатием ножной педали. Двигатели определят точку, к которой сигнал об окончании действия, индикаторная лампа указывает второй проводник и двигатели протягивают его к точке монтажа.

Применение ШД в космических летательных аппаратах. Шаговые двигатели используют в космических летательных аппаратах, запускаемых для научного исследования планет [6, 7]. На сканирующей платформе располагают различные приборы, например, телевизионные камеры и ультра 

 

фиолетовые спектрометры. Шаговые двигатели применяют для их наведения на нужную цель. На аппарате Mariner использовали четырехфазные двигатели с постоянными магнитами 11-го калибра (27 мм в диаметре) с углом шага 90°. Зубчатая передача электропривода с передаточным отношением 9081:1, изображенная на рис. 8.21, заключенная в металлический контейнер, обеспечивает на каждом шаге двигателя поворот вала на 0,1792 м-рад (около 0,1°). 

 

Рис. 8.21. Зубчатая передача в сканирующей платформе: 1 - муфта сцепления; 2 - выходной вал; 3-шаговый двигатель; 4-встроенный потенциометр; 5 - простой потенциометр.  

 

Обратная связь по положению и телеметрические потенциометры, которые подключены к электроприводу выходного вала с помощью высокоточного безлюфтового механизма, дают точное измерение положения выходного вала электропривода.

Устройство печати маркеров применяется в тяжелой индустрии для маркировки продукции (стальных плит и прочее) на металлургических предприятиях (рис. 8.22).  

 

Рис. 8.22. Устройство печати маркеров для маркировки стальных плит. 

 

Шаговый двигатель может быть применен в электромеханических цифро-аналоговых преобразователях. Устройство, изображенное на рис. 8.23, для аналоговой части использует потенциометры. 

 

Рис 8.23. Цифро-аналоговый преобразователь, использующий ШД. 

 

Потенциометр соединен с валом ШД зубчатой передачей. Цифровой сигнал система управления двигателя преобразует в аналоговый (напряжение на выходах потенциометра). В аналоговой части также можно использовать синхронизаторы.

Изготовление интегральных схем с помощью электронного луча. В устройстве для изготовления интегральных схем высокой степени интеграции используют обычно два ШД. Они служат для управления точным положением XY-стола, несущего пластину в вакуумной камере во время экспозиции электронным лучом.

Использование ШД в часах (рис. 8.24). 

 

Рис. 8. 24. Принцип использования однофазного ШД в часах: 1 - статор; 2 - минутная стрелка и триб; 3 - триб с управляющим колесом; 4 - третье колесо и триб; 5 - четвертое колесо и триб; 6 - пятое колесо и триб; 7 - шестое колесо и триб; 8 -ротор; 9 – обмотка. 

 

Принцип работы двигателя рассмотрен в 2.4.1. В часах высокостабильные колебания частоты 32 768 или 215Гц, создаваемые кварцевым генератором, понижаются до 1 Гц с помощью делителя частоты, затем усиливаются для возбуждения катушки статора. Ротор ШД диаметром 1,5 мм вращается с частотой 1/2 оборота в секунду и изготовлен из самарий-кобальтового магнита. Система управления, содержащая кварцевый генератор и электронный блок из делителя частоты и инвертора, имеет малый объем