Keď som teda uvažoval o ovládači pre terénnych pracovníkov pre bipoláry, nemyslel som si, že téma vzbudí taký záujem a že budem musieť napísať krátky článok o montáži a konfigurácii. Tu bude vodič považovaný za samostatný blok. Pretože Používam blokovú výstavbu. Tie. tri ovládače, doska rozhrania, napájací zdroj. Po prvé, keď jeden ovládač zlyhá, ovládač sa jednoducho vymení za náhradný a po druhé (a čo je najdôležitejšie) sa plánuje modernizácia, je pre mňa jednoduchšie odstrániť jeden ovládač a nainštalovať inovovanú verziu na testovanie. „Jeden platiteľ“ je už rozvinutou témou a myslím si, že rád odpovie na otázky týkajúce sa zriadenia UPS Dj_smart , a tiež doplní a opraví moju prácu. A teraz k veci...
Prvý bod (tí, ktorí vyplnili tabuľu, nemusia čítať J ). Po leptaní, cínovaní a vŕtaní dôkladne skontrolujte celú dosku, či neobsahuje zárubne. Sople, vyleptané stopy atď. môže vážne pokaziť celý rozruch. Ďalej naplníme dosku, najskôr všetky prepojky, potom odpory, diódy, panely, kondenzátory a bipolárne tranzistory. Chcem konvertovať Osobitná pozornosť Pre vašu pozornosť, prepáčte... Nebuďte leniví pred spájkovaním, aby ste skontrolovali použiteľnosť dielu. Vytáčanie vás niekedy zachráni pred dymom... Farebné označenie rezistorov poznám veľmi dobre a viackrát si zo mňa urobil srandu a navyše s jedným špeciálnym. účinky. Keď použijete odpory zo skrýš, ktoré sú roky spájkované zo všetkého, čo vám príde pod ruku, zabudnete, že pri zahriatí sa červená môže zmeniť na oranžovú a oranžová na žltú... Spájkujte v napájacích vodičoch +5V, krok, GND a ovládacie vodiče Vref . Zhruba takto to vyzerá:
Bod dva (nastavenie prevádzkového a udržiavacieho režimu). 555 Osobne pájkujem do dosky, kto panel nainštaloval znamená, že ho zapojíme, zobrazovacia jednotka musí byť vypnutá. Trimmery do stredu. Výstup kroku zatvoríme na všeobecný (pracovný režim). Zavoláme obvod +5V a ak nie je skrat, zapnite napájanie. Tester je pripojený k kontrolným bodom Vref (dobre urobený DJ _ smart , na doske), ak hodnoty trimrov a odpor medzi nimi zodpovedajú diagramu, potom je trimer podriadený. režime, môžete nastaviť napätie na cca 0 - 1V t.j. prúd 0 - 5A. Nastavíme to na 1A. Všetko je tu jednoduché. R zmeniť máme 0,2 Ohm. Potrebujeme 1A. 0,2x1=0,2V. Tie. ak nainštalujeme Vref - 0,2V, prúd vo vinutí bude 1A. Ak potrebujeme prúd vo vinutí, povedzme 2,5A, potom Vref = 0,2 x 2,5 = 0,5 V.
Skrátka nastavíme na 0,2V.
Teraz otvoríme krok a generál. Ak sú všetky prvky normálne a podľa schémy, potom po otvorení asi za pol sekundy Vref sa zníži o polovicu (ak je druhý trimer v strede) Upravte ho Vref zadržiavanie. Mám 50 percent. od robotníka:
Hlavná vec, ktorú treba venovať pozornosť, je povinné oneskorenie pri prepínaní. Keď je schodík zatvorený na všeobecný, prevádzkový režim by sa mal okamžite zapnúť a po otvorení by mal prejsť do režimu pozastavenia s oneskorením 0,5 s. Ak nedôjde k oneskoreniu, hľadajte problémy, inak počas prevádzky dôjde k vážnym poruchám. Ak sa nespustí, prejdite na vlákno fóra, nezakladajte požiare J.
Bod tri (nastavenie bloku displeja). Signet je nastavený na 315-361, ako napr Dj_smarta aj vrecúško, treba niekde prispájkovať... Ale v zásade sa tam dá prispájkovať akýkoľvek pár, z našich som testoval 502 - 503, 3102 - 3107, všetko funguje, len pozor na pinout! Ak je všetko správne spájkované a funguje, potom to funguje bez problémov. Displej sa mierne prispôsobí Vref , takže po pripojení indikácie nakoniec upravte prúd do vášho krokového motora (je lepšie začať so 70% nominálneho). Neurobil som žiadne obrázky toho, ako svietili LED diódy. J.
Bod štyri, dôležitý (297) Vypnite napájanie, zapojte 297 na svoje miesto. Znova skontrolujeme inštaláciu a potrubné prvky, ak je všetko v poriadku (ak existujú pochybnosti, skontrolujeme to dvakrát), zapnite napájanie. Signál na prvej vetve kontrolujeme osciloskopom, je to takto:
Alebo na 16. úseku je to takto:
To znamená, že shim začal, šťastlivci, ktorí majú merač frekvencie, môžu merať frekvenciu, mala by veľmi približne zodpovedať 20 kHz.
POZOR!!! To je dôležité!!!Aj keď sa podložka nespustí, logická časť 297 bude fungovať, t.j. po pripojení záťaže pôjdu všetky signály... Ale odhadni 24V bez podložky na 2 Ohm SD. Preto je dôležité uistiť sa, že generátor čipov beží.
Bod päť. Znova vypnite napájanie a zapojte ho IR , spájkovanie v pásoch poľa. Pri použití motora s prúdom vinutia vyšším ako 2,5A je potrebné umiestniť spínače poľa na radiátor. Pri spájkovaní diód dávajte pozor, môžu sa líšiť v značkách. Naozaj som sa s tým nestretol (mám zmes 522 a 1 N 4148 (analógové) majú rovnaký pinout) Ale vzhľadom na to ľudia IR
Časť 2. Obvod riadiacich systémov
Najdôležitejšie všeobecné otázky používania boli diskutované vyššie. krokové motory, čo pomôže v ich rozvoji. Ale ako hovorí naše obľúbené ukrajinské príslovie: „Neuverím, kým si to neskontrolujem“ („Neuverím, kým si to neskontrolujem“). Prejdime preto k praktickej stránke problému. Ako už bolo uvedené, krokové motory nie sú lacným potešením. Sú však dostupné v starých tlačiarňach, disketových a laserových čítačkách diskov, napríklad SPM-20 (krokový motor na polohovanie hlavy v 5"25 diskových jednotkách Mitsumi) alebo EM-483 (z tlačiarne Epson Stylus C86), ktoré dokážu nájsť vo vašom starom koši alebo kúpiť za groše na rádiovom trhu. Príklady takýchto motorov sú uvedené na obrázku 8.
Najjednoduchšie pre počiatočný vývoj sú unipolárne motory. Dôvod spočíva v jednoduchosti a nízkej cene ich ovládača na ovládanie vinutia. Na obrázku 9 je praktická schéma ovládača, ktorý použil autor článku pre unipolárny krokový motor série P542-M48.
Prirodzene, výber typu tranzistora pre ovládacie klávesy vinutia by mal zohľadňovať maximálny spínací prúd a jeho pripojenie by malo zohľadňovať potrebu nabíjania/vybíjania kapacity brány. V niektorých prípadoch priame pripojenie MOSFET k prepínaču IC nemusí byť prijateľné. V bránach sú spravidla inštalované sériovo zapojené odpory malých hodnôt. V niektorých prípadoch je ale potrebné zabezpečiť aj príslušný ovládač na ovládanie kláves, ktorý zabezpečí nabitie/vybitie ich vstupnej kapacity. Niektoré riešenia navrhujú použitie bipolárnych tranzistorov ako spínačov. Toto je vhodné len pre veľmi motory s nízkym výkonom s nízkym prúdom vinutia. Pre uvažovaný motor s pracovným prúdom vinutia I = 230 mA by mal byť riadiaci prúd na päte kľúča aspoň 15 mA (hoci pre normálnu činnosť kľúča je potrebné, aby bol prúd základne rovný 1/10 prevádzkového prúdu, tj 23 mA). Nie je však možné extrahovať takýto prúd z mikroobvodov série 74HCxx, takže budú potrebné ďalšie ovládače. Ako dobrý kompromis môžete použiť IGBT, ktoré kombinujú výhody poľných a bipolárnych tranzistorov.
Z pohľadu autora článku je najoptimálnejším spôsobom ovládania spínania vinutí motorov s malým výkonom použiť R DC(ON) MOSFET, ktorý je vhodný pre prúdový a otvorený kanálový odpor, ale berie do úvahy zohľadnite vyššie uvedené odporúčania. Výkon rozptýlený na klávesoch pre motor série P542-M48 vybraný ako príklad, pri bodka rotor neprekročí
PVT = R DC(ON) × I2 = 0,25 × (0,230)2 = 13,2 mW.
Ešte jeden dôležité body je správna voľba takzvané snubber diódy, ktoré posúvajú vinutie motora (VD1...VD4 na obrázku 9). Účelom týchto diód je potlačiť samoindukciu EMF, ku ktorej dochádza pri vypnutí ovládacích spínačov. Ak sú diódy zvolené nesprávne, potom je nevyhnutné zlyhanie tranzistorových spínačov a zariadenia ako celku. Upozorňujeme, že takéto diódy sú už spravidla zabudované do vysokovýkonných MOSFETov.
Režim ovládania motora sa nastavuje prepínačom. Ako je uvedené vyššie, najvhodnejšie a najefektívnejšie je riadenie s fázovým prekrývaním (obrázok 4b). Tento režim sa jednoducho implementuje pomocou spúšťačov. Praktická schéma univerzálneho prepínača, ktorý autor článku použil ako v množstve ladiacich modulov (vrátane toho s ovládačom vyššie), tak aj pre praktické aplikácie je na obrázku 10.
Obvod na obrázku 10 je vhodný pre všetky typy motorov (unipolárne a bipolárne). Otáčky motora sa nastavujú externým generátorom hodín (ľubovoľný pracovný cyklus), signál z ktorého sa privádza na vstup „STEPS“ a smer otáčania sa nastavuje cez vstup „DIRECTION“. Oba signály majú logické úrovne a ak sa na ich generovanie použijú výstupy s otvoreným kolektorom, potom budú potrebné vhodné pull-up rezistory (nie sú znázornené na obrázku 10). Časový diagram spínača je znázornený na obrázku 11.
Chcel by som upriamiť pozornosť čitateľov: na internete ste mohli naraziť na podobný obvod, vyrobený nie na žabkách D, ale na žabkách JK. Buď opatrný! V mnohých z týchto schém sa vyskytla chyba pri pripájaní integrovaného obvodu. Ak nie je potrebný spätný chod, spínací obvod sa môže výrazne zjednodušiť (pozri obrázok 12), pričom rýchlosť otáčania zostane nezmenená a riadiaci diagram bude podobný ako na obrázku 11 (oscilogramy pred prepnutím poradia fáz ).
Pretože neexistujú žiadne špeciálne požiadavky na signál „STEPS“, na jeho generovanie možno použiť akýkoľvek generátor vhodný pre úrovne výstupného signálu. Pre svoje ladiace moduly autor použil generátor založený na IC (obrázok 13).
Na napájanie samotného motora môžete použiť obvod znázornený na obrázku 14 a obvod spínača a generátora je možné napájať buď zo samostatného zdroja +5 V alebo cez prídavný stabilizátor s nízkym výkonom. V každom prípade musia byť pozemky výkonovej a signálnej časti oddelené.
Obvod na obrázku 14 poskytuje dve stabilné napätia na napájanie vinutia motora: 12 V v prevádzkovom režime a 6 V v režime pozastavenia. (Vzorce potrebné na výpočet výstupného napätia sú uvedené v). Prevádzkový režim sa aktivuje privedením vysokej logickej úrovne na kontakt „BRZDA“ konektora X1. Prípustnosť zníženia napájacieho napätia je určená skutočnosťou, že, ako už bolo uvedené v prvej časti článku, prídržný moment krokových motorov prevyšuje rotačný moment. Pre uvažovaný motor P542-M48 je teda prídržný moment s prevodovkou 25:6 19,8 Ncm a krútiaci moment iba 6 Ncm. Tento prístup umožňuje znížiť spotrebu energie z 5,52 W na 1,38 W pri zastavenom motore! Úplné vypnutie motora sa vykoná priložením vysokej logickej úrovne na kontakt „ON/OFF“ konektora X1.
Ak má riadiaci obvod výstup pomocou tranzistorov s otvoreným kolektorom, nie sú potrebné prepínače VT1, VT2 a výstupy je možné pripojiť priamo namiesto uvedených kľúčov.
Poznámka: V tomto uskutočnení je použitie pull-up odporov neprijateľné!
Ako tlmivku autor použil cievku SDR1006-331K (Bourns). Celkové napájanie napäťového ovládača pre vinutia motora môže byť znížené na 16 - 18 V, čo neovplyvní jeho činnosť. Ešte raz, prosím, na vedomie: pri vykonávaní vlastných výpočtov nezabudnite vziať do úvahy, že ovládač poskytuje režim s fázovým prekrývaním, to znamená, že je potrebné spoliehať sa na menovitý prúd napájacieho obvodu, ktorý sa rovná dvojnásobku maximálny prúd vinutia pri zvolenom napájacom napätí.
Úloha riadenia bipolárnych motorov je zložitejšia. Hlavný problém je v ovládači. Tieto motory vyžadujú vodiča mostového typu a vyrobiť ho, najmä v moderných podmienkach, s použitím diskrétnych prvkov, je nevďačná úloha. Áno, to sa nevyžaduje, pretože existuje veľmi veľký výberšpecializované integrované obvody. Všetky tieto integrované obvody možno zhruba zredukovať na dva typy. Prvým je L293D IC, ktorý je medzi nadšencami robotiky veľmi obľúbený, prípadne jeho varianty z. Sú relatívne lacné a vhodné na riadenie motorov s nízkym výkonom s prúdmi vinutia do 600 mA. Integrované obvody majú ochranu proti prehriatiu; musí byť inštalovaný s chladičom, čo je fólia dosky plošných spojov. Druhý typ je už čitateľom známy z publikácie v IC LMD18245.
Autor použil budič L293DD v obvode na riadenie nízkovýkonového bipolárneho motora typu 20M020D2B 12 V/0,1 A pri štúdiu problematiky použitia krokových motorov. Tento ovládač je pohodlný, pretože obsahuje štyri prepínače polovičného mostíka, takže na ovládanie bipolárneho krokového motora je potrebný iba jeden integrovaný obvod. Kompletný obvod zobrazený a mnohokrát opakovaný na internetových stránkach je vhodný na použitie ako testovacia doska. Obrázok 15 zobrazuje zahrnutie IC ovládača (prepojeného s prepínačom z obrázku 10), pretože toto je časť, ktorá nás teraz zaujíma, a obrázok 6 (Bipolárne riadenie krokového motora) zo špecifikácie nie je úplne jasný. začínajúceho používateľa. Je zavádzajúci napríklad v tom, že zobrazuje externé diódy, ktoré sú skutočne zabudované v IC a dobre si poradia s vinutiami motorov s nízkym výkonom. Prirodzene, ovládač L293D môže pracovať s akýmkoľvek prepínačom. Ovládač sa vypína logickou nulou na vstupe R.
Poznámka: IC L293 má v závislosti od výrobcu a koncovky označujúce typ puzdra rozdiely v číslovaní a počte pinov!
Na rozdiel od L293DD je LMD18245 skôr dvojkanálový ako štvorkanálový, takže na implementáciu riadiaceho obvodu sú potrebné dva integrované obvody. Menič LMD18245 je vyrobený pomocou technológie DMOS, obsahuje ochranné obvody proti prehriatiu a skratu a je umiestnený v pohodlnom 15-pinovom obale TO-220, ktorý uľahčuje odvod prebytočného tepla z jeho puzdra. Obvod znázornený skôr na obrázku 13 bol použitý ako hlavný oscilátor, ale s odporom odporu R2 zvýšeným na 4,7 kOhm. Na dodanie jednotlivých impulzov použite tlačidlo BH1, ktoré vám umožní posunúť rotor motora o jeden krok. Smer otáčania rotora je určený polohou spínača S1. Motor sa zapína a vypína spínačom S2. V polohe „OFF“ je rotor motora uvoľnený a jeho otáčanie riadiacimi impulzmi je nemožné. Režim Hold znižuje maximálny prúd odoberaný vinutím motora z dvoch ampérov na jeden ampér. Ak nie sú dodávané riadiace impulzy, rotor motora zostáva v pevnej polohe so spotrebou energie zníženou na polovicu. Ak sú dodávané impulzy, motor sa v tomto režime otáča so zníženým krútiacim momentom pri nízkych otáčkach. Treba poznamenať, že keďže s úplným ovládaním " dvojfázový"obe vinutia sú zapnuté, prúd motora sa zdvojnásobí a obvod vodiča sa musí vypočítať na základe požiadaviek na poskytnutie daného prúdu dvom vinutiam (odpory R3, R8).
Obvod obsahuje skôr popísaný obojsmerný dvojfázový budič založený na D-klopných obvodoch (obrázok 10). Maximálny prúd budiča sa nastavuje odporom pripojeným k obvodu kolíka 13 IC LMD18245 (odpory R3, R8) a binárnym kódom na kontaktoch obvodu riadenia prúdu (kolíky 8, 7, 6, 4) . Vzorec na výpočet maximálneho prúdu je uvedený v špecifikácii ovládača. Obmedzenie prúdu sa vykonáva pulznou metódou. Keď sa dosiahne maximálna špecifikovaná hodnota prúdu, dôjde k „sekaniu“ („sekaniu“). Parametre tohto „rezania“ sa nastavujú paralelnou RC reťazou pripojenou na pin 3 drivera. Výhodou IC LMD18245 je, že odpor s nastavením prúdu, ktorý nie je pripojený priamo k obvodu motora, má pomerne veľký výkon a nízku stratu energie. Pre uvažovaný obvod je maximálny prúd v ampéroch podľa vzorca uvedeného vo vzorci:
V DAC REF - referenčné napätie DAC (5 V v uvažovanom obvode);
D - zapojené bity DAC (v tomto režime sa používa všetkých 16 bitov);
R S - odpor odporu obmedzujúceho prúd (R3 = R8 = 10 kOhm).
Preto v režime pozastavenia (keďže sa používa 8 bitov DAC) bude maximálny prúd 1 A.
Ako môžete vidieť z navrhovaného článku, aj keď sa krokové motory ovládajú ťažšie ako komutátorové motory, nie je také ťažké ich opustiť. Ako hovorili starí Rimania: „Ten, kto chodí, môže zvládnuť cestu. Prirodzene, v praxi je pre mnohé aplikácie vhodné riadiť krokové motory na báze mikrokontrolérov, ktoré dokážu ľahko generovať potrebné príkazy pre vodičov a fungujú ako spínače. Ďalšie informácie a podrobnejšie zváženie problémov spojených s používaním krokových motorov okrem vyššie uvedených odkazov [, ,] možno čerpať z dnes už klasickej monografie Kenia Takashiho a na špecializovaných internetových stránkach, napr. .
Je tu ešte jeden bod, na ktorý by chcel autor článku upriamiť pozornosť čitateľov. Krokové motory, ako všetky motory priamy prúd, sú reverzibilné. čo to znamená? Ak na rotor pôsobíte vonkajšou rotačnou silou, potom je možné EMF odstrániť z vinutia statora, to znamená, že motor sa stane generátorom, a to veľmi, veľmi účinným. Autor článku experimentoval s týmto prípadom použitia pre krokové motory, keď pracoval ako konzultant pre výkonovú elektroniku pre spoločnosť zaoberajúcu sa veternou energiou. Bolo potrebné vypracovať množstvo praktických riešení pomocou jednoduchých makiet. Podľa pozorovania autora článku bola účinnosť krokového motora v tejto aplikácii vyššia ako u kartáčovaného jednosmerného motora podobných parametrov a rozmerov. Ale to je už iný príbeh.
Nedávno zakúpené ARDUINO v Číne. Existuje veľa myšlienok na výrobu rôznych zariadení. Rýchlo ma omrzelo blikanie LED na doske; chcel som niečo podstatnejšie. Samozrejme, mal som si objednať sadu, ale jej cena bola nejaká vysoká a musel som niečo hľadať na internete a vymýšľať sám. Nakoniec som predsa len objednal z Číny rôzne senzory, relé, indikátory... O niečo neskôr prišiel známy indikátor 1602. Naučil som sa s ním pracovať a aj som si naň pomerne rýchlo zvykol. Chcel som ovládať krokový motor z CD-DVD mechaniky. Nechcelo sa mi čakať 1-2 mesiace na balík z východu, tak som sa rozhodol, že si skúsim vyrobiť vodičák sám. Našiel som túto schému pripojenia bipolárneho krokového motora:
V našej divočine som nenašiel žiadne mikroobvody alebo som si objednal mikroobvody z ruských internetových obchodov za cenu 2-3 hotových ovládačov na 1 mikroobvod. Mikroobvod je H-mostík tranzistorov. Mimochodom, do mostíka musíte zahrnúť buď kompozitné bipolárne tranzistory (tzv. Darlingtonove zostavy) alebo tranzistory s efektom poľa. Jednotlivé bipolárne tranzistory potrebujú dobrý pohon, ktorý regulátor nemôže poskytnúť, inak sa dosiahne veľmi vysoký pokles napätia na tranzistore, pretože sa nemôže otvoriť. Pretože Keďže môj dobrý kamarát opravuje počítače, s terénnymi pracovníkmi neboli žiadne problémy. Najprv som to chcel urobiť na bipolároch, ale ukázalo sa, že je to 2 krát viac tranzistorov, čo nie je príliš dobré pre rozmery ovládača a znesú oveľa menej prúdu. Po spájkovaní asi tucta tranzistory s efektom poľa a po prečítaní údajových listov na nich som opäť ostal zúfalý - na internete sú obvody založené len na pároch tranzistorov s poľným efektom typu n a p. A jednoducho som nemohol nájsť jediný obvod používajúci tranzistory rovnakého typu. Počítače používajú tranzistory typu n. Musel som sa pohrať s malým zariadením na doske pomocou terénnych pracovníkov, pokúsil som sa ovládať LED diódy, fungovalo to a rozhodol som sa zostaviť hotové zariadenie. Vodiča netreba nastavovať, pretože tu prakticky nie je čo nastavovať. Jediný problém bol so softvérom. Datasheet nájdete na podobný motor a nastavte výstupné stavy podľa pracovných harmonogramov. Potom už zostáva len vybrať oneskorenie a všetky zariadenia pripravený! Vlastne náhradný obvod pre čip L293D.
Údaje o tranzistoroch sú uvedené presne takto; v MultiSim som ich nemohol zmeniť. Použil som tranzistory P60N03LDG v obale TO-252. Všetko o tom je celkom jednoduché: pri privedení napätia na jeden zo vstupov U1 alebo U2 sa krížovo otvoria 2 tranzistory v hornom a dolnom ramene. Tým sa prepne polarita napätia na motore. A aby nedošlo k privedeniu napätia na 2 vstupy naraz (spôsobí to skrat v napájacom obvode), použil som spínací obvod L293D. Pri tomto zapojení tranzistor NPN neumožňuje naraz otvoriť všetky 4 tranzistory H-most. Mimochodom, 1 motor bude ovládaný cez 2 Arduino výstupy, čo je mimoriadne dôležité pre šetrenie výstupov a vstupov mikrokontroléra. Ďalšou podmienkou je, že záporný vodič tranzistorových spínačov musí byť pripojený k zápornej svorke riadiacej dosky. Riadiaca doska je napájaná z Arduina a klávesy z externého zdroja. To vám umožní dostatočne sa pripojiť výkonné motory. Všetko závisí od vlastností tranzistorov. Takže pre jeden ovládač potrebujete 8 tranzistorov s efektom poľa (P60N03LDG alebo akýkoľvek iný n-kanál), akékoľvek 2 bipolárne tranzistory SMD NPN (moje sú označené t04), rezistory SMD veľkosti 0805 a 4 rovnaké prepojky rovnakej veľkosti (hovoria 000 alebo len 0). Všetky tieto diely nájdete na starých a nepoužiteľných základných doskách. Pred inštaláciou nezabudnite skontrolovať diely.
Doska ovládača Arduino Nástenku uverejňujem vo formáte Layout6. . Podotýkam, že by ste mali získať presne tento vzhľad - nápisy by mali byť čitateľné a nie hore nohami, berte to do úvahy pri tlači dosky, diely budú inštalované na strane koľajníc. Konektory zo základnej dosky tiež prispájkujeme sušičom vlasov, odrežeme toľko kolíkov, koľko je potrebné, a prispájkujeme ich do našej dosky - je to oveľa pohodlnejšie a spoľahlivejšie ako spájkovanie drôtov do dosky. Pozrime sa na účel pinov: piny Out1 a Out2 - pripojenie vinutia krokového motora, In1,2 - vstup z Arduina, ±5V - ovládacie napájanie z Arduina (vyrobil som dvojitý konektor, pretože napájanie môžete pripojiť pomocou kábel k niekoľkým blokom naraz), 2 prepojky umiestnené na druhej strane dosky, napájajú klávesy. Rozmer dosky - 43x33mm. Tí, ktorí chcú, to môžu ešte viac minimalizovať.
Pozrime sa na softvér pre krokový motor. Pre každý krokový motor musíte nájsť technický list alebo v najhoršom prípade schému jeho činnosti. Našiel som len schému, vyzerá takto:
Schéma činnosti krokového motora Čísla označujú čísla krokov. Na základe toho, že pri prepínaní ovládačom vysoký stupeň Ak vodič prepne potrebné spínače na nízky, tak zapisujeme napríklad stavy len pre horné grafy každého vinutia. Prvý krok: prvé vinutie je prvý vodič + (HIGH), druhé vodič automaticky prepne na mínus (LOW), pripomínam, že popisujeme prvý vodič každého vinutia. Druhé vinutie: prvý vodič - (LOW), druhý + (HIGH), druhý vodič prepne vodič automaticky. Prejdime k prvej zmene rozvrhu. Toto je krok 2. Opisujeme stav len prvých vodičov. 1 vodič prvého vinutia zostal VYSOKÝ, 1 vodič druhého sa zmenil z LOW na HIGH. Tretí krok - 1 vodič prvého vinutia sa zmenil z HIGH na LOW, 1 vodič druhého zostal HIGH. Štvrtý krok: 1 vodič prvého vinutia zostal NÍZKY, 1 vodič druhého vinutia sa zmenil z VYSOKÉHO na NÍZKE. Môžete opísať z akéhokoľvek kroku, hlavnou vecou je zachovať konzistenciu. Aby sa motor otáčal v opačnom smere, stačí posunúť hodnoty ľubovoľného vinutia v diagrame o polovicu cyklu v ľubovoľnom smere. Takto môžete písať softvér pre vodičov. Potrebujete len poznať schému a správne opísať jej stav pre výstupné piny.
Teraz pripojíme dosku k Arduinu a motoru. Dajme si tento náčrt:
// pripojenie na 8,9 pinov arduina
int vstup1 = 8;
int vstup2 = 9;
int počet krokov = 5; //oneskorenie medzi krokmi upravuje rýchlosť motora
void setup()
{
pinMode(vstup1,VYSTUP);
pinMode(vstup2,VYSTUP);
}
void loop()
{
//1. krok
digitalWrite(vstup1,NÍZKY);
digitalWrite(vstup2,VYSOKY);
oneskorenie(pocet krokov);
//2. krok
digitalWrite(vstup1,VYSOKY);
digitalWrite(vstup2,VYSOKY);
oneskorenie(pocet krokov);
//3. krok
digitalWrite(vstup1,VYSOKY);
digitalWrite(vstup2,LOW);
oneskorenie(pocet krokov);
digitalWrite(vstup1,NÍZKY);
digitalWrite(vstup2,LOW);
oneskorenie(pocet krokov);
Dodávame energiu vodičovi, v prípade potreby meníme svorky jedného vinutia a premýšľame, kde toto zariadenie prispôsobiť (môžete otvárať okná v skleníku na základe času a teploty, ovládať žalúzie a oveľa viac). Upozorňujeme, že motor sa bude točiť bez zastavenia podľa tohto náčrtu, v prípade potreby ho dajte do slučky a otočte na požadovanú hodnotu, alebo ešte lepšie napíšte knižnicu a pripojte ju priamo. Samozrejme, nie je to taký cool ovládač ako na čipe, ale na experimenty, pokiaľ sú dostupné normálne ovládače z Číny, je to viac než dosť. Veľa šťastia všetkým a úspech v zvládnutí mikrokontrolérov. Prečítajte si viac o mikrokontroléroch ARDUINO.
Krokové motory sa dnes používajú v mnohých priemyselných oblastiach. motory tohto typu sa líšia tým, že umožňujú dosiahnuť vysokú presnosť polohovania pracovného telesa v porovnaní s inými typmi motorov. Je zrejmé, že na ovládanie krokového motora je potrebné presné automatické ovládanie. Presne na tento účel slúžia. ovládače krokových motorov, zabezpečenie neprerušovanej a presnej prevádzky elektrických pohonov na rôzne účely.
Princíp činnosti krokového motora možno zhruba opísať nasledovne. Každá úplná otáčka rotora krokového motora pozostáva z niekoľkých krokov. Prevažná väčšina krokových motorov je dimenzovaná na 1,8 stupňové kroky, pričom na jednu plnú otáčku prejde 200 krokov. Po privedení napájacieho napätia na určité vinutie statora mení pohon postupne polohu. Smer otáčania závisí od smeru prúdu vo vinutí.
Ďalším krokom je vypnutie prvého vinutia, napájanie druhého a tak ďalej, výsledkom čoho je, že po vypracovaní každého vinutia rotor urobí plnú otáčku. Toto je však hrubý popis; v skutočnosti sú algoritmy o niečo zložitejšie a o tom sa bude diskutovať ďalej.
Algoritmy riadenia krokového motora
Riadenie krokového motora môže byť realizované pomocou jedného zo štyroch hlavných algoritmov: striedavé prepínanie fáz, riadenie prekrývania fáz, polovičné riadenie alebo mikrokrokové riadenie.
V prvom prípade v každom časovom okamihu dostáva energiu iba jedna z fáz a body rovnováhy rotora motora sa v každom kroku zhodujú s kľúčovými bodmi rovnováhy - póly sú jasne vyjadrené.
Riadenie s prekrývaním fáz umožňuje rotoru dostať kroky do polôh medzi pólmi statora, čo zvyšuje krútiaci moment o 40% v porovnaní s riadením bez prekrývania fáz. Uhol sklonu je zachovaný, ale poloha fixácie je posunutá - nachádza sa medzi pólovými výčnelkami statora. Tieto prvé dva algoritmy sa používajú v elektrických zariadeniach, kde sa nevyžaduje veľmi vysoká presnosť.
Polkrokové riadenie je kombináciou prvých dvoch algoritmov: po kroku dostane energiu buď jedna fáza (vinutie), alebo dve. Veľkosť kroku je znížená na polovicu, presnosť polohovania je vyššia a pravdepodobnosť mechanickej rezonancie v motore je znížená.
Nakoniec režim mikrokrokovania. Tu sa prúd vo fázach mení tak, že poloha upevnenia rotora na krok by bola v bode medzi pólmi a v závislosti od pomeru veľkostí prúdov v súčasne zapnutých fázach niekoľko takýchto krokov. možno získať. Úpravou pomeru prúdu a úpravou počtu pracovných pomerov sa získajú mikrokroky - najpresnejšie polohovanie rotora.
Viac podrobností s diagramami nájdete tu:
Na praktickú implementáciu zvoleného algoritmu použite ovládač krokového motora. Ovládač obsahuje výkonovú časť a ovládač.
Výkonová časť budiča je tá, ktorej úlohou je premieňať prúdové impulzy privádzané do fáz na pohyby rotora: jeden impulz - jeden presný krok alebo mikrokrok.
Smer a veľkosť prúdu - smer a veľkosť kroku. To znamená, že úlohou výkonovej časti je dodávať prúd určitej veľkosti a smeru do zodpovedajúceho statorového vinutia, držať tento prúd po určitú dobu a tiež rýchlo zapínať a vypínať prúdy tak, aby boli rýchlostné a výkonové charakteristiky pohon zodpovedá úlohe.
Čím pokročilejšia je výkonová časť pohonu, tým väčší krútiaci moment je možné získať na hriadeli. Vo všeobecnosti je trendom pokroku v zdokonaľovaní krokových motorov a ich pohonov získať významný prevádzkový krútiaci moment a vysokú presnosť z motorov malých rozmerov pri zachovaní vysokej účinnosti.
Ovládač krokového motora
Regulátor krokového motora je inteligentnou súčasťou systému, ktorého základom je zvyčajne mikrokontrolér s možnosťou preprogramovania. Je to regulátor, ktorý je zodpovedný za to, v akom okamihu, do ktorého vinutia, ako dlho a v akej veľkosti bude prúd privádzaný. Ovládač riadi činnosť výkonovej časti pohonu.
Pokročilé ovládače sa pripájajú k PC a dajú sa nastaviť v reálnom čase pomocou PC. Možnosť viacnásobného preprogramovania mikrokontroléra eliminuje potrebu užívateľa kupovať nový ovládač pri každej úprave úlohy - stačí prekonfigurovať ten existujúci, to je flexibilita, ovládač je možné jednoducho programovo preorientovať na vykonávanie nových funkcií .
Dnes je na trhu k dispozícii široká škála produktov modelový rad ovládače krokových motorov od rôznych výrobcov, vyznačujúci sa možnosťou rozšírenia funkcií. Programovateľné automaty vyžadujú záznam programu a niektoré obsahujú programovateľné logické bloky, pomocou ktorých je možné flexibilne konfigurovať algoritmus riadenia krokového motora pre konkrétny technologický proces.
Možnosti ovládača
Ovládanie krokového motora pomocou ovládača umožňuje dosiahnuť vysokú presnosť až 20 000 mikrokrokov na otáčku. Ovládanie je navyše možné vykonávať buď priamo z počítača, alebo prostredníctvom programu všitého do zariadenia alebo pomocou programu z pamäťovej karty. Ak sa parametre počas vykonávania úlohy zmenia, počítač môže vyhľadávať senzory, sledovať meniace sa parametre a rýchlo meniť prevádzkový režim krokového motora.
V predaji sú riadiace jednotky krokových motorov, ku ktorým pripojíte: zdroj prúdu, ovládacie tlačidlá, zdroj hodín, potenciometer pre nastavenie kroku a pod. Takéto jednotky vám umožňujú rýchlo integrovať krokový motor do zariadenia na vykonávanie opakovaných cyklických úlohy s manuálnou resp automatické ovládanie. Možnosť synchronizácie s externých zariadení a podporu automatické zapínanie, vypínanie a ovládanie je nepochybnou výhodou riadiacej jednotky krokového motora.
Jednotku je možné ovládať priamo z počítača, ak napríklad potrebujete reprodukovať program, alebo v manuálnom režime bez dodatočného externého ovládania, teda autonómne, keď je smer otáčania hriadeľa krokového motora nastavený pomocou ovládača. spätný senzor a rýchlosť je regulovaná potenciometrom. Riadiaca jednotka sa volí podľa parametrov krokového motora, ktorý sa má použiť.
Podľa charakteru cieľa sa volí spôsob ovládania krokového motora. Ak potrebujete nastaviť jednoduché ovládanie elektrického pohonu s nízkym výkonom, keď v každom okamihu pôsobí jeden impulz na jednu cievku statora: úplná otáčka vyžaduje povedzme 48 krokov a rotor sa pohne o 7,5 stupňa s každý krok. V tomto prípade je vhodný režim s jedným impulzom.
Na dosiahnutie vyššieho krútiaceho momentu sa používa dvojitý impulz - impulz sa aplikuje súčasne na dve susedné cievky. A ak je potrebných 48 krokov na plnú otáčku, potom je opäť potrebných 48 takýchto dvojitých impulzov, každý povedie ku kroku 7,5 stupňa, ale so 40 % väčším krútiacim momentom ako v režime s jedným impulzom. Kombináciou oboch spôsobov môžete získať 96 impulzov delením krokov - získate 3,75 stupňa na krok - ide o kombinovaný režim riadenia (polkrok).
Jednoduchý ovládač krokového motora z počítačového odpadu v hodnote ~ 150 rubľov.
Moja stavba obrábacieho stroja začala náhodným odkazom na nemecký stroj za 2000 DM, ktorý podľa môjho názoru vyzeral detinsky, ale mohol vykonávať pomerne veľa zaujímavých funkcií. V tom momente ma zaujala možnosť kresliť dosky (to bolo ešte predtým, ako sa v mojom živote objavilo LUT).
V dôsledku rozsiahleho vyhľadávania na internete sa našlo niekoľko stránok venovaných tomuto problému, ale ani jedna nehovorila rusky (to bolo asi pred 3 rokmi). Vo všeobecnosti som nakoniec našiel dve tlačiarne CM6337 (mimochodom, boli vyrobené v závode Oryol UVM), odkiaľ som vytrhol unipolárne krokové motory (Dynasyn 4SHG-023F 39S, analóg DSHI200-1- 1). Súbežne so získaním tlačiarní som si objednal aj mikroobvody ULN2803A (s písmenom A - balík DIP). Všetko som pozbieral a spustil. Čo som dostal, dostal som divoko sa zahrievajúce čipy kľúčov a sotva sa otáčajúci motor. Keďže podľa schémy z Holandska na zvýšenie prúdu sú kľúče zapojené do párov, maximálny výstupný prúd nepresiahol 1A, zatiaľ čo motor potreboval 2A (kto vedel, že nájdem taký nenásytný, ako sa mi zdalo potom motory J). Navyše tieto spínače sú postavené pomocou bipolárnej technológie, pre neznalých môže byť úbytok napätia až 2V (ak je napájanie od 5, tak v skutočnosti polovičné poklesy na prechodovom odpore).
V zásade je pre experimenty s motormi od 5“ pohonov veľmi dobrá možnosť, vyrobíte napríklad ploter, ale sotva zdvihnú niečo ťažšie ako ceruzku (napríklad Dremel).
Rozhodol som sa zostaviť si vlastný obvod z diskrétnych prvkov, našťastie jedna z tlačiarní mala nedotknutú elektroniku a zobral som odtiaľ tranzistory KT829 (Prúd do 8A, napätie do 100V)... Takýto obvod bol zostavený...
Obr. 1 – Budiaci obvod pre 4-fázový unipolárny motor.
Teraz vysvetlím princíp. Keď sa na jeden zo svoriek použije logická „1“ (ostatné sú „0“), napríklad na D0, tranzistor sa otvorí a prúd preteká jednou z cievok motora, zatiaľ čo motor vykoná jeden krok. Potom sa jednotka privedie na ďalší kolík D1 a pri D0 sa jednotka vynuluje. Motor vykoná ďalší krok. Ak je prúd privádzaný do dvoch susedných cievok naraz, je implementovaný polovičný krokový režim (pre moje motory s uhlom otáčania 1,8' sa získa 400 krokov na otáčku).
Vodiče zo stredu motorových cievok sú pripojené k spoločnej svorke (ak je šesť vodičov, sú dva). Veľmi dobre je tu popísaná teória krokových motorov - Krokové motory. Riadenie krokového motora, tu je schéma ovládača krokového motora na mikrokontroléri Atmel AVR. Úprimne povedané, zdalo sa mi to ako zatĺkanie klincov celé hodiny, ale má veľmi dobrú funkciu ako PWM riadenie prúdu vinutia.
Po pochopení princípu je ľahké napísať program, ktorý riadi motor cez port LPT. Prečo sú v tomto obvode diódy, ale pretože záťaž je indukčná, keď dôjde k samoindukčnému emf, vybije sa cez diódu, čo zabráni rozpadu tranzistora, a teda jeho zlyhaniu. Ďalšou súčasťou obvodu je register RG (použil som 555IR33), ktorý sa používa ako budič zbernice, keďže prúd dodávaný napríklad LPT portom je malý - jednoducho ho vypálite, a preto je možné napáliť celý počítač.
Obvod je primitívny a ak máte všetky diely, môžete ho zostaviť za 15-20 minút. Tento princíp ovládania má však nevýhodu - keďže tvorbu oneskorení pri nastavovaní rýchlosti otáčania nastavuje program vzhľadom na vnútorné hodiny počítača, nebude to fungovať v multitaskingovom systéme (Win)! Kroky sa jednoducho stratia (možno je v systéme Windows časovač, ale neviem). Druhým nedostatkom je nestabilizovaný prúd vinutia, z motora sa nedá vytlačiť maximálny výkon. Z hľadiska jednoduchosti a spoľahlivosti mi však tento spôsob vyhovuje, najmä preto, že aby som neriskoval svoj 2GHz Athlone, poskladal som 486 tarantov z haraburdia a okrem DOSu je toho v zásade málo, čo je normálne. .
Vyššie opísaná schéma fungovala a v zásade nebola zlá, ale rozhodol som sa, že schému možno mierne pozmeniť. Použiť MOSFETJ). tranzistorov (efekt poľa), výhodou je, že môžete spínať obrovské prúdy (až 75 - 100A) pri napätiach úctyhodných pre krokové motory (až 30V) a zároveň sa časti obvodu prakticky nezahrievajú hore, no, okrem limitné hodnoty(Chcel by som vidieť taký, ktorý spotrebuje prúd 100A
Ako vždy v Rusku vyvstala otázka, kde zohnať diely. Mal som nápad - vydolovať tranzistory zo spálených základných dosiek, našťastie napríklad Atlony žerú poriadne množstvo a tranzistory tam stoja veľa. Inzeroval som vo FIDO a dostal som ponuku na odber 3. mat. poplatky za 100 rubľov. Usúdil, že za tieto peniaze si v obchode kúpite maximálne 3 tranzistory, zobral ich, rozobral a hľa, hoci boli všetky mŕtve, v napájacom obvode procesora nebol poškodený ani jeden tranzistor. Tak som dostal pár desiatok tranzistorov s efektom poľa za sto rubľov. Výsledný diagram je uvedený nižšie.
Ryža. 2 – Aj na tranzistoroch s efektom poľa
V tomto obvode je málo rozdielov, konkrétne bol použitý bežný vyrovnávací čip 75LS245 (spájkovaný nad plynovým sporákom zo základnej dosky 286 J). Môžu byť inštalované akékoľvek diódy, hlavná vec je, že ich maximálne napätie nie je menšie ako maximálne napájacie napätie a maximálny prúd nie je menší ako napájací prúd jednej fázy. Osadil som diódy KD213A, sú to 10A a 200V. Možno je to zbytočné pre moje 2-ampérové motory, ale nemalo zmysel kupovať diely a zdá sa, že súčasná rezerva by nebola zbytočná. Rezistory slúžia na obmedzenie nabíjacieho prúdu kapacity brány.
Nižšie je vytlačená obvodová doska ovládač zostavený podľa tejto schémy.
Ryža. 3 – Doska plošných spojov.
Doska plošných spojov je určená na povrchovú montáž na jednostrannú dosku plošných spojov (som lenivý vŕtať otvory). Mikroobvody v DIP obaloch sú spájkované ohnutými nohami, SMD odpory sú z rovnakých základných dosiek. Súbor s rozložením v Sprint-Layout 4.0 je priložený. Konektory by bolo možné na dosku prispájkovať, ale lenivosť je, ako sa hovorí, motorom pokroku a pri odlaďovaní hardvéru by bolo vhodnejšie prispájkovať dlhšie vodiče.
Treba si ešte uvedomiť, že obvod je vybavený tromi koncovými spínačmi, na doske vpravo dole je vertikálne šesť kontaktov, vedľa nich sú sedlá pre tri odpory, každý pripája jeden pin spínačov na +5V. Schéma koncového spínača:
Ryža. 4 – Schéma koncových spínačov.
Takto to vyzeralo počas procesu nastavovania systému:
V dôsledku toho som na prezentovaný ovládač nestrávil viac ako 150 rubľov: 100 rubľov za základné dosky(ak chcete, môžete ho získať zadarmo) + kus PCB, spájka a plechovka chloridu železitého v celkovej cene ~50 rubľov a neskôr vám zostane veľa chloridu železitého. Myslím, že nemá zmysel počítať drôty a konektory. (Mimochodom, napájací konektor bol odrezaný zo starého pevného disku.)
Keďže takmer všetky súčiastky sú vyrábané doma pomocou vŕtačky, pilníka, pílky, rúk a podobne, medzery sú samozrejme obrovské, ale upravovanie jednotlivých komponentov počas prevádzky a experimentovania je jednoduchšie, ako spočiatku robiť všetko presne.
Ak by nebolo také drahé brúsiť jednotlivé diely v továrňach Oryol, potom by bolo pre mňa samozrejme jednoduchšie nakresliť všetky diely v CAD so všetkou kvalitou a drsnosťou a dať ich zjesť pracovníkom. Nie sú však žiadni sústružníci, ktorých poznám... A je zaujímavejšie používať ruky, viete...
P.S. Chcem vyjadriť svoj názor na negatívny postoj autora stránky k sovietskej a ruské motory. Sovietske motory DSHI, celkom nič, dokonca aj nízkoenergetický DSHI200-1-1. Ak sa vám teda podarilo vyhrabať takúto dobrotu na „pivo“, neponáhľajte sa ich vyhodiť, ešte poslúžia... skontrolované... Ale ak kúpite a rozdiel v cene nie je veľký, je je lepšie vziať zahraničné, pretože ich presnosť bude samozrejme vyššia.
P.P.S. E: Ak som niečo napísal nesprávne, napíšte to, opravíme to, ale... FUNGUJE TO...
