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ステッピングモータの基本 - ちょうどボタンを押すだけでデモ!

youtubeより。
Stepper Motor Basics - Demo with just Push Buttons!



バイポーラステッピングモーターを押しボタンスイッチにて動かす、とゆう動画です。

押しボタンスイッチとダイオードを使いHブリッジを2つ作り手動にて励磁シーケンスを行いバイポーラステッピングモーターを作動させてます。

トランジスタアレイを使いArduinoでステッピングモーターを駆動させるStepper Libraryなどは、トランジスタをスイッチとして使い励磁シーケンスであるスイッチのオンオフをArduinoを使って行ってます。
また、ロジックICやFPGA,CPLDを使い同様のシーケンスを作れば同じように動かすことが出来ます。

この場合の駆動方式となる定電圧制御は、単にコイルに電池を直接繋ぐのと同じで、電流制限抵抗を用いない場合は電源を直接コイルに繋いでる状態と変わりません。

秋月電子で扱っている42角のステッピングモーターステッピングモーターST-42BYH1004を例に取ると、

主な仕様として

・絶縁抵抗:100MΩ(500VDC)
・コイル抵抗:5.0±10%Ω/相
・入力定格電圧:5V
・定格電流:1.0A/相

となっております。

大抵のステッピングモーターに有るこの仕様、実は定電圧制御時の定格です。

ぼほ直接電源に接続する定電圧制御の場合、定格入力電圧は5Vですよ、となってます。
んで、オームの法則で見てみると、、

電圧=電流X抵抗なので

5V=1A X 5Ω

となります。

で、??となるのが絶縁抵抗100Mオーム(500VDC時)。
定格が5Vなのに、絶縁されてる電圧が非常に高い。

NC制御を含め、機器に組み込まれてるステッピングモータードライバICを使った場合、大抵定電流制御と呼ばれる制御がされてます。この、定電流制御はユニポーラ、バイポーラ問わず同様に使われています。

定電流制御は、モーターに流れる電流をシャント抵抗で読取り一定の電流値になるようにPWMのスイッチングを使い設定電流値にモーター電流を制限し制御します。

ステッピングモータードライバICを使う場合、モーターに流れる電流値を設定しなければ(Vrefを調整)ならないのはこのためです。

定電流制御の場合、電源電圧の最大値はモータードライバICorFETブリッジを使用して行うのであればFETの定格電圧によって変わってきます。

で、定電流制御だと何が良いか?となるのですが、定電圧制御と違いモーターに流れる「電流」を制御するので、高い電圧を印加することが出来ます。

ステッピングモーターの場合、定電流制御、定電圧制御共、回転数を上げていくと、モーターに流れる電流量が少なくなっていきます。
電流量が少なくなると、回転する力、すなわちトルクが減少し「脱調」てしまいます。電圧を高めることにより、回転が上がった時にステッピングモーターに流れる電流量の減少を防ぎ、ステッピングモーターの実用回転範囲を広げます。

モーターメーカー製のステッピングモータードライバなどは、大抵24Vで、オリエンタルモーターの一部の機種などは、実用回転範囲を大幅に広げるためにAC100Vをそのまま整流した電圧をステッピングモーターに印加してたりします。

定電流制御時にはステッピングモーターの定格電流値を使います。


簡単にステッピングモーターを回す場合、ステッピングモータードライバICを使ったほうがお手軽に回す事ができます。。

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テーマ : 自作・改造
ジャンル : コンピュータ

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あきらひとし。

Author:あきらひとし。
木工用CNCルーターフレームと、ステッピングモータードライバを作ってみました。
たぶん記事は一般的な人には殆ど必要のない事ばかりなの、かも。

モーターは回るだけでも楽しい。制御(速度、トルク、位置)できるともっと楽しい!

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