Блоки управления БУ-04 М1 и БУ-03 М1 Являются полностью законченными устройствами управления 4 (3 осевым) станком, использующим в качестве приводов координат шаговые двигатели.

Модифицированные блоки управления имеют очень существенные отличия от блоков БУ-04 (БУ-03).

Блок имеет модульную конструкцию. В нём отдельно расположена плата ввода-вывода (1), плата умножения шага (2), драйверы шаговых двигателей (3,4), блок предохранителей (5), источник вторичного электропитания (6), выпрямители, сглаживающие конденсаторы (7), контроллеры шпинделя(8).

Основные модули блока управления и их функционирование

1. Плата ввода-вывода. Предназначена для связи с блока компьютером либо параллельным портом (LPT порт), либо последовательным (COM-порт). Основные возможности платы описаны ниже.
• Программирования параметров драйверов шаговых двигателей.
• Преобразование входящих сигналов в сигналы управления частотным преобразователем.
• Подключение 3-х реле.
• Подключения автономного программируемого контроллера перемещений ( используется , например, для управления револьверной головкой в токарных станках).
• Подключения платы контроля и управления шпинделями.
• Аналоговые и цифровые фильтры помех.
• Контроль нештатных ситуаций с выводом сигнала Emergency Stop.

2. Плата умножения шага. Данная разработка является новым этапом в системах управления шаговыми двигателями.

Суть её работы заключается в следующем. Для более плавной и тихой ( особенно на малых скоростях) работы шаговых двигателей, каждый шаг двигателя дробится на некоторое количество т.н. микрошагов. Наши контроллеры работают в режиме дробления шага на 256 микрошагов. При этом достигается плавность хода двигателя, соизмеримая с асинхронными двигателями, а точность - с шаговыми. И это при отсутствии энкодера. Форма тока в обмотках «шаговика» при таком режиме работы близка к синусоидальной.

Но и количество импульсов, необходимых для поворота двигателя на определённый угол возрастает тоже (в нашем случае в 256 раз). Соответственно, дискретность перемещения одного микрошага уменьшается во столько же раз. Например , для нашего штатива тип Г один микрошаг равен перемещению координаты на 1/61140 мм! Что совершенно не нужно, т.к. механикой он просто не отработается. Учитывая механические свойства станка, а также конечную скорость передачи информации от компьютера к блоку управления целесообразно иметь минимальный «дискрет» шагового мотора соизмеримый с механическими характеристиками станка. А это приблизительно 3-5 микрон, т.е. около 1/250 мм. Т.о. для более эффективной работы всей системы необходимо внутри блока управления умножить частоту , поступающую на вход. В нашем примере этот коэффициент умножения равен 256. Умножение должно производится с постоянной фазовой характеристикой по всем каналам и без потерь шагов. Кроме того, должен быть предусмотрен буфер обмена данными.

Эти задачи как раз и выполняет плата умножения шага. Характеристики модуля умножения шага описаны ниже.

• Плата позволяет умножать входящие импульсы на любой коэффициент от 1 до 512.
• Плата имеет встроенный буфер памяти на 0,2с.
• Для более качественной работы, плата имеет самостоятельные источники питания.
• Предусмотрена возможность задавать ширину выходящих импульсов, настраивать цифровые фильтры помех и пр.
• Для экономии места плата умножения шага размещена сверху , на плате ввода –вывода.
3. 4. Драйверы шаговых двигателей. Формируют силовые сигналы управления шаговыми двигателями. Краткие технические характеристики драйверов указаны ниже.
• Работают в биполярном режиме.
• Напряжение питания - 50 В. (Возможно изменение от 10 В до 80 В), ток - от 0,2 до 8 А.
• Технология управления двигателями "Cool Step». Драйвер определяет величину нагрузки на шаговый двигатель и в соответствии с этим изменяет действующее значение тока обмотки. В результате шаговые двигатели греются значительно меньше, снижается общий расход эл. энергии.
• Коэффициент дробления шага-256 ( может изменяться от 1 до 256).
• Драйвер обеспечивает обратную связь с двигателем, измеряя фазу между током и напряжением в каждой из обмоток.
• Предусмотрена возможность задания характеристик работы драйвера с ПК.

5. Плата предохранителей предназначена для защиты электронных модулей блока управления от КЗ, пробоя и т.д.
6. Источник вторичного электропитания.
• Тороидальный трансформатор отечественного производства.
• Обмотки выполнены из провода в двойной лаковой изоляции.
• Каждая обмотка пропитана лаком.
• Двойной слой изоляции между первичной и вторичными обмотками.
7. Выпрямители и сглаживающие конденсаторы применяются только проверенных производителей.
• Диодный мост имеет пятикратный запас по току.
• Конденсатор - оригинальный, Jamicon 10000 мкФ, T=105 гр.
• Раздельное питание для шпинделей и шаговых двигателей.
8. Контроллеры шпинделя . Характеристики и основные отличительные особенности указаны ниже.
• Микропроцессорное управление двигателем с помощью ШИМ, автоматическое определение типа двигателя (из имеющийся библиотеки ) и подбор для него оптимальных характеристик;
• Возможность плавно регулировать частоту оборотов двигателя с поддержанием постоянной мощности как вручную, так и с ПК.
• Возможность защиты и аварийного отключения электродвигателя в случае короткого замыкания, заклинивания.
• Блок имеет электронную настраиваемую отключаемую муфту, которая выключает двигатель в случае превышения заданного ему усилия (полезна для предотвращения поломки или «срывания» метчика при резьбонарезании, а также при закручивании винтов).
• Наличие возможности программировать режимы резьбонарезания;
• Защита щеток коллектора электродвигателя.
• Плавный пуск электродвигателя.
• Экстренное отключение шпиндельной головки.
• Программа переключения скоростей электродвигателя.
• Гальваническая развязка с сетевым питающим напряжением.
• Светодиодная индикация режимов работы, светодиод выведен на лицевую панель блока управления.
• Поддержание заданной частоты вращения шпинделя в пределах максимальной мощности шпиндельной головки (то есть, если обороты шпиндельной головки максимальны, блок не сможет поддерживать постоянные обороты, т.к. не будет достаточного запаса мощности у двигателя, но если обороты не максимальны (задана не максимальная частота вращения), при приложении нагрузки происходит стабилизация оборотов);
• Возможна установка вместо коллекторного двигателя либо асинхронный (с применением частотного преобразователя), либо бесколлекторного BLSD двигателя.

Корпус блока управления - монолитный, сделан из хорошо проводящего тепло алюминиевого сплава. Сам корпус является теплоотводом и экраном для силовых устройств, размещённых в нём. Для условий эксплуатации, связанных с повышенными температурами, возможна установка дополнительных вентиляторов охлаждения.

Высота корпуса - 50 мм, Ширина - 160 мм, длина определяется сложностью блока управления и может варьироваться от 460 мм до 700 мм.