Сервокроковий двигун з енкодером: як працює, підключення драйверів HBS57 і HBS86H

Кроковий двигун без зворотного зв’язку не знає, де знаходиться його вал: драйвер подає імпульси і вважає, що кожен крок виконано. Якщо фреза вперлася або вісь розігнали занадто різко, двигун пропускає кроки, і деталь іде в брак без жодного сигналу про помилку. Сервокроковий двигун, він же гібридний або кроковий з енкодером, закриває цю проблему зворотним зв’язком. Нижче розібрано, як він працює, чим відрізняється від сервоприводу, як підключити драйвер HBS57 або HBS86H і як читати його коди помилок.

Як працює замкнений контур

На задньому торці двигуна стоїть оптичний енкодер на 1000 ліній. Драйвер рахує фронти обох каналів, це 4000 відліків на оберт, або 0,09° на відлік. Кожні 50 мкс драйвер порівнює задане положення з фактичним і, якщо вал відстав, збільшує струм і наздоганяє його. Якщо неузгодженість перевищила допустиму, драйвер зупиняє двигун і виставляє сигнал аварії ALM, який контролер може використати для зупинки програми.

Другий наслідок зворотного зв’язку: драйвер подає струм за навантаженням, а не постійно повний. Двигун на холостому ходу і в утриманні гріється менше, ніж кроковий у відкритому контурі, і менше шумить.

Кроковий, сервокроковий і сервопривід

Сервокроковий двигун залишається кроковим за конструкцією, тому крива моменту в нього та сама: на високих обертах момент падає. Він не замінює сервопривід там, де потрібна висока швидкість, але усуває головний недолік крокового приводу, непомічений пропуск кроків. Керується він тими самими сигналами STEP/DIR, тому міняється на кроковий без заміни контролера.

Драйвери HBS57 і HBS86H

Комплекти в каталозі: NEMA 23 на 3 Н·м з драйвером HBS57 у розділі гібридних двигунів NEMA 23 і NEMA 34 на 8,5 Н·м з драйвером HBS86H у розділі NEMA 34 з енкодером. Вихід Pend повідомляє, що вал дійшов до заданого положення; ALM повідомляє про аварію.

Підключення

Силові дроти і енкодер

Кольори взято з опису комплектів NEMA 34 з HBS86H у каталозі; в інших двигунів вони можуть відрізнятися, тому перед підключенням звірте їх з наліпкою на двигуні. Кабель енкодера прокладають окремо від силових дротів двигуна і шпинделя, екран підключають до землі з боку драйвера.

Сигнали керування

Входи PUL, DIR і ENA підключають до контролера так само, як у драйвера крокового двигуна. Вхід ENA за посібником HBS57 можна залишити непідключеним. Порядок і налаштування входів описано в статті драйвер TB6600: налаштування струму і мікрокроку. Відмінність у налаштуванні: струму на DIP-перемикачах немає, драйвер керує ним сам; перемикачами SW1-4 задають лише кількість імпульсів на оберт.

Приклад: вісь на ШГП з кроком 5 мм і драйвер на 4000 імпульсів на оберт. Контролеру задають 4000 / 5 = 800 імпульсів на мм.

Коди помилок

Червоний світлодіод драйвера блимає серіями. Кількість спалахів у серії це код помилки:

Зелений світлодіод світиться при нормальній роботі. Код 5 на практиці найпоказовіший: двигун не встигає за завданням, і драйвер зупиняє вісь замість того, щоб мовчки пропустити кроки.

Часті запитання

Чи потрібен контролер зі зворотним зв’язком?

Ні. Замкнений контур працює всередині драйвера, контролер подає звичайні STEP/DIR. Вхід для сигналу ALM корисний, але не обов’язковий.

Чи можна підключити двигун з енкодером до драйвера без зворотного зв’язку?

Можна, використовуючи лише силові дроти; енкодер тоді не бере участі, і двигун працює як звичайний кроковий. Підбір драйвера до двигуна описано в розділі драйверів крокового двигуна.