istituto tecnico industriale statale “p. hensemberger ... progetto... · esame di maturità a.s....
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ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE“P. HENSEMBERGER”
Monza (MI)Indirizzo Elettrotecnica e Automazione
Esame di Maturità a.s. 2005 / 06
AUTOMAZIONE E COMANDO DI UNMOTORE PASSO-PASSO
CON NUTCHIP
Tesina svolta da
Andrea Farina
Docente responsabile Prof. Rizzaro Giuseppe
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Il motore passo-passo è un trasduttore elettromeccanico che converte impulsi elettrici di comando in rotazioni angolari. In altre parole ad ogni impulso di comando, l'albero ruota di un certo angolo, chiamato passo.
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I motori passo passo funzionano facendo ruotare un magnete, attirandolo da un passo all'altro con delle
elettrocalamite opportunamente disposte…
PRINCIPIO DI
FUNZIONAMENTO
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1° Passo
2° Passo
3° Passo
4° Passo
Per semplicità facciamo riferimento a un motore caratterizzato da 4 passi/giro, cioè costituito da 4 elettromagneti, disposti a croce con al centro una calamita libera di ruotare
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C’è un’altra sequenza idonea a fare ruotare un motore passo-passo: la cosiddetta half-step, ovvero mezzo passo.
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VANTAGGI &
SVANTAGGI
Vantaggi
Azionamenti di precisione controllati da computer in catena aperta
Elevata robustezza meccanica ed elettrica
Possibilità di far compiere all’albero piccole rotazioni angolari
Bassa velocità di rotazione
Svantaggi
Richiedono sempre circuiti elettronici per il pilotaggio
Funzionamento a scatti con forti vibrazioni
Rendimento energetico basso
Costo elevato
Velocità ridottaNon è necessario alcuna manutenzione
Sono precisi
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Parametri Principali
Elettrici Meccanici
Tensione massima di alimentazione
Massima corrente di fase
Resistenza e reattanza di fase
Angolo di passo
Coppia statica
Precisione di passo
Coppia residua
Coppia sincronizzante
Coppia sincrona
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Numerofasi
Tensione massima
Resistenza di fase
Alcuni dei principali parametri che caratterizzano il motore passo-passo vengono riportati sulla targa identificatrice.
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CLASSIFICAZIONEMotori passo-passo
TECNOLOGIA USATA PER LA
REALIZZAZIONE
CIRCOLAZIONE DELLA CORRENTE
NEGLI AVVOLGIMENTI
Magnete permanente (pm)Riluttanza variabile (rv)Ibridi (hy)
UnipolariBipolari
RotoreStatore
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ELETTRONICAdi
PILOTAGGIO
TWO PHASE-ON
HALF STEP
WAVE MODE
TWO PHASE-ON
HALF STEP
WAVE MODE
MOTORI UNIPOLARI
MOTORIBIPOLARI
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MOTORI UNIPOLARI
TWO PHASE-ON HALF STEPWAVE MODE
I00I4
II003
0II02
0OII1
Ph4Ph2Ph3Ph1Passo
I0004
0I003
00I02
000I1
Ph4Ph2Ph3Ph1Passo
I00I8
I0007
II006
0I005
0II04
00I03
00II2
000I1
Ph4Ph2Ph3Ph1Passo
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MOTORI BIPOLARI
TWO PHASE-ON HALF STEPWAVE MODE
-II4
-I-I3
I-I2
II1
Ph2Ph1Passo
-I04
0-I3
I02
0I1
Ph2Ph1Passo
-II8
-I07
-I-I6
0-I5
I-I4
I03
II2
0I1
Ph2Ph1Passo
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LOGICA DI
PILOTAGGIO
Circuito integrato Processore
Circuiti digitali Schede
UNITA’ DI
CONTROLLO
UNITA’ DI
POTENZA
INGRESSI
USCITE
Controller
ALIMENTATORE CC
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PILOTAGGIO CON NUTCHIP
NUTCHIP
Programmazione del chip
Uscita e ingresso dell'oscillatore di clock
Negativo di alimentazione
Alimentazione 5V
Uscite
Reset
}=
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Per pilotare un motore passo-passo con NUTCHIP occorre uno stadio di potenza (driver) per ciascun filo, in modo da erogare la corrente richiesta dagli avvolgimenti
Se l’uscita dal NUTCHIP vale 0, il driver collega il filo del motore al polo positivo
Se l’uscita dal NUTCHIP vale 1, il driver collega il filo del motore al polo negativo
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1° Passo 3° Passo
Il rotore è libero di ruotare
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S C H E M A E L E T T R I C O
Oscillatore NUTCHIP Driver
Condensatore Motore passo- passo
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TAVOLA DEGLI STADI – PILOTAGGIO A 4 PASSI
La tavola degli stati che aziona un motore passo-passo è sorprendentemente semplice:basta generare quattro stati, uno per ogni passo della sequenza illustrata.
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IL PROBLEMADELLA
MASSIMA VELOCITA’
Ciascun avvolgimento di un motore passo-passo è equivalente dal punto di vista elettrico ad un induttore in serie ad un resistore.Durante la rotazione la corrente deve passare continuamente da un valore zero al valore nominalePurtroppo la velocità di commutazione è limitata dalla costante di tempo del circuito R-L.
Ideale
Ra
Ra + Rext
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I CAMBI DIVELOCITA’
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La sua invenzione risale al 1919, quando l’ingegnere scozzese C.L.Walkerottenne il brevetto per l’invenzione del motore passo-passo.
1919AMBITO
LETTERARIOAMBITO STORICO
Nascita dei Fasci Italiani di Combattimento
Viene pubblicata “Alligria di naufragi” di Giuseppe Ungaretti
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“Allegria di naufragi”[L’allegria]
E subito riprendeil viaggiocomedopo un naufragioun superstitelupo di mare
Versa il 14 febbraio 1917
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