Современное развитие машиностроения характеризуется созданием интеллектуальных роботов, микросхем, реконфигурированного оборудования, новых конструкций авиационной и космической техники. Мехатроника позволяет создавать интеллектуальные модули и системы с качественно новыми, широкими функциональными и эксплуатационными свойствами шаговых двигателей, а также создавать программы управления ими через компьютер.

Мехатронные системы с линейным перемещением выходного звена для механизмов параллельной кинематики могут быть реализованы на основе приводов с шаговыми двигателями. Эти двигатели позволяют осуществлять перемещения с большой точностью без использования обратной связи и широко применяются в современных конструктивных решениях мехатроники, робототехники.

На рис. 1 представлены различные режимы работы шагового двигателя, при каждом из них достигается своя цель: большая точность, увеличенный примерно в полтора раза момент или плавность хода.

Рис. 1. Различные режимы работы шаговых двигателей [1]

В работе [2] предлагается использование микросхемы КР555ТМ7 и драйвера униполярных шаговых двигателей ULN2004. Но в ходе анализа контроллера был выявлен ряд недостатков: отсутствует схема платы в Sprint-Layout с LPT-портом; предлагаемая программа TurboCNC не сохраняет некоторые настройки портов вывода и не учитывает особенности станка.

Рис. 2. Проверка работоспособности схемы управления на стенде NiElvis

Выявленные проблемы были решены путем написания собственной программы управления шаговыми двигателями, модернизации контроллера, работающего на четырехбитных двунаправленных регистрах сдвига КР555ИР11, драйвера ULN2004 и микросхемы логики MC14069UB.

Программирование собственной программы – гибкий инструмент, позволяющий подстроить систему управления под имеющийся станок, учитывающий все его особенности. Программа должна поочередно подавать нулевой потенциал на каждую из четырех обмоток шагового двигателя, для того, чтобы через нее стекал ток, образуя движущую силу и поворачивая двигатель на один шаг.

В ходе работы модернизирован контроллер униполярных шаговых двигателей, разработана новая схема платы. Также создана собственная программа управления шаговым двигателем через LPT-порт компьютера. Будучи не универсальной, а специальной, данная программа гибко подстроена под имеющийся станок и учитывает все его особенности. В случае создания другого станка, имеющуюся программу легко переписать под него.

Библиографические ссылки

1. Stepper Motor Basics URL: http://www.solarbotics.net (дата обращения: 25.01.2010).

2. Печатные платы контроллера VRI-cnc URL: http://vri-cnc.ru/modules.php?name (дата обращения: 15.11.2009).