8-900-374-94-44
[email protected]
Slide Image
Меню

Своими руками контроллер для шагового двигателя: Драйвер шагового двигателя своими руками

Содержание

устройство, принцип работы, типы, схемы подключения

Для работы практически всех электрических приборов, необходимы специальные приводные механизмы. Предлагаем рассмотреть, что такое шаговый двигатель, его конструкцию, принцип работы и схемы подключения.

Что такое шаговый двигатель?

Шаговый двигатель представляет собой электрическую машину, предназначенную для преобразования электрической энергии сети в механическую энергию. Конструктивно состоит из обмоток статора и магнитомягкого или магнитотвердого ротора. Отличительной особенностью шагового двигателя является дискретное вращение, при котором заданному числу импульсов соответствует определенное число совершаемых шагов. Наибольшее применение такие устройства получили в станках с ЧПУ, робототехнике, устройствах хранения и считывания информации.

В отличии от других типов машин шаговый двигатель совершает вращение не непрерывно, а шагами, от чего и происходит название устройства. Каждый такой шаг составляет лишь часть от его полного оборота. Количество необходимых шагов для полного вращения вала будет отличаться, в зависимости от схемы соединения, марки двигателя и способа управления.

Преимущества и недостатки шагового электродвигателя

К преимуществам эксплуатации шагового двигателя можно отнести:

  • В шаговых электродвигателях угол поворота соответствует числу поданных электрических сигналов, при этом, после остановки вращения сохраняется полный момент и фиксация;
  • Точное позиционирование – обеспечивает 3 – 5% от установленного шага, которая не накапливается от шага к шагу;
  • Обеспечивает высокую скорость старта, реверса, остановки;
  • Отличается высокой надежностью за счет отсутствия трущихся компонентов для токосъема, в отличии от коллекторных двигателей;
  • Для позиционирования шаговому двигателю не требуется обратной связи;
  • Может выдавать низкие обороты для непосредственно подведенной нагрузки без каких-либо редукторов;
  • Сравнительно меньшая стоимость относительно тех же сервоприводов;
  • Обеспечивается широкий диапазон управления скоростью оборотов вала за счет изменения частоты электрических импульсов.

К недостаткам применения шагового двигателя относятся:

  • Может возникать резонансный эффект и проскальзывание шагового агрегата;
  • Существует вероятность утраты контроля из-за отсутствия обратной связи;
  • Количество расходуемой электроэнергии не зависит от наличия или отсутствия нагрузки;
  • Сложности управления из-за особенности схемы

Устройство и принцип работы

Рис. 1. Принцип действия шагового двигателя

На рисунке 1 изображены 4 обмотки, которые относятся к статору двигателя, а их расположение устроено так, что они находятся под углом 90º относительно друг друга. Из чего следует, что такая машина характеризуется размером шага в 90º.

В момент подачи напряжения U1 в первую обмотку происходит перемещение ротора на те же 90º. В случае поочередной подачи напряжения U2, U3, U4 в соответствующие обмотки, вал продолжит вращение до завершения полного круга. После чего цикл повторяется снова. Для изменения направления вращения достаточно изменить очередность подачи импульсов в соответствующие обмотки.

Типы шаговых двигателей

Для обеспечения различных параметров работы важна как величина шага, на который будет смещаться вал, так и момент, прилагаемый для перемещения. Вариации данных параметров достигаются за счет конструкции самого ротора, способа подключения и конструкции обмоток.

По конструкции ротора

Вращаемый элемент обеспечивает магнитное взаимодействие  с электромагнитным полем статора. Поэтому его конструкция и технические особенности напрямую определяют режим работы и параметры вращения шагового агрегата. Чтобы на практике определить тип шагового мотора, при обесточенной сети необходимо провернуть вал, если ощущаете сопротивление, то это свидетельствует о наличии магнита, в противном случае, это конструкция без магнитного сопротивления.

Реактивный

Реактивный шаговый двигатель не оснащается магнитом на роторе, а выполняется  из магнитомягких сплавов, как правило, его набирают из пластин для уменьшения потерь на индукцию. Конструкция в поперечном разрезе напоминает шестерню с зубцами. Полюса статорных обмоток запитываются противоположными парами и создают магнитную силу для перемещения ротора, который двигается от попеременного протекания электрического тока в обмоточных парах.

С переменным магнитным сопротивлением

Весомым плюсом такой конструкции шагового привода является отсутствие стопорящего момента, образуемого полем по отношению к арматуре. По факту это тот же синхронный двигатель, в котором поворот ротора идет в соответствии с полем статора.  Недостатком является снижение величины вращающего момента. Шаг для реактивного двигателя колеблется от  5 до 15°.

С постоянными магнитами

В этом случае подвижный элемент шагового двигателя собирается из постоянного магнита, в котором может быть два и большее количеством полюсов. Вращение ротора обеспечивается притяжением или отталкиванием магнитных полюсов электрическим полем при подаче напряжения в соответствующие обмотки. Для этой конструкции угловой шаг составляет 45-90°.

С постоянным магнитом
Гибридные

Был разработан с целью объединения лучших качеств двух предыдущих моделей, за счет чего агрегат обладает меньшим углом и шагом. Его ротор выполнен в виде цилиндрического постоянного магнита, который намагничен по продольной оси.  Конструктивно это выглядит как два круглых полюса, на поверхности которых расположены зубцы ротора из магнитомягкого материала. Такое решение позволило обеспечить отличный удерживающий и крутящий момент.

Устройство гибридного шагового двигателя

 

Преимущества гибридного шагового двигателя заключатся в его высокой точности, плавности и скорости перемещения, малым шагом – от 0,9 до 5°. Их применяют для высококлассных станков ЧПУ, компьютерных и офисных приборах и современной робототехнике. Единственным недостатком считается относительно высокая стоимость.

Для примера разберем вариант гибридных ШД на 200 шагов позиционирования вала. Соответственно каждый из цилиндров будет иметь по 50 зубцов, один из них является положительным полюсом, второй отрицательным. При этом каждый положительный зубец расположен напротив паза в отрицательном цилиндре и наоборот. Конструктивно это выглядит так:

Расположение пазов гибридника

Из-за чего на валу шагового двигателя получается 100 перемежающихся полюсов с отличной полярностью. Статор также имеет зубцы, как показано на рисунке 6 ниже, кроме промежутков между его компонентами.

Рис. 6. Принцип работы гибридного ШД

За счет такой конструкции можно достичь смещения того же южного полюса относительно статора в 50 различных позиций. За счет отличия положения в полупозиции между северным и южным полюсом достигается возможность перемещения в 100 позициях, а смещение фаз на четверть  деления предоставляет возможность увеличить количество шагов за счет последовательного возбуждения еще вдвое, то есть до 200 шагов углового вала за 1 оборот.

Обратите внимание на рисунок 6, принцип работы такого шагового двигателя заключается в том, что при попарной подаче тока в противоположные обмотки происходит подтягивание разноименных полюсов ротора, расположенных за зубьями статора и отталкивание одноименных, идущих перед ними по ходу вращения.

По виду обмоток

На практике шаговый двигатель представляет собой многофазный мотор. Плавность работы в котором напрямую зависит от количества обмоток – чем их больше, тем плавне происходит вращение, но и выше стоимость. При этом крутящий момент от числа фаз не увеличивается, хотя для нормальной работы их минимальное число на статоре электродвигателя должно составлять хотя бы две. Количество фаз не определяет числа обмоток, так двухфазный шаговый двигатель может иметь четыре и более обмотки.

Униполярный

Униполярный шаговый двигатель отличается тем, что в схеме подключения обмотки имеется ответвление от средней точки. Благодаря чему  легко меняются магнитные полюса. Недостатком такой конструкции является использование только одной половины доступных витков, из-за чего достигается меньший вращающий момент. Поэтому они отличаются большими габаритами.

Униполярный ШД

Для использования всей мощности катушки средний вывод оставляют не подключенным. Рассмотрите конструкции униполярных агрегатов, они могут содержать 5 и 6 выводов. Их количество будет зависеть от того, выводится срединный провод отдельно от каждой обмотки двигателя или они соединяются вместе.

Схема а) с различными, б) с одним выводом

Биполярный

Биполярный шаговый двигатель подключается к контроллеру через 4 вывода. При этом обмотки могут соединяться внутри как последовательно, так и параллельно. Рассмотрите пример его работы на рисунке.

Биполярный шаговый двигатель

В конструктивной схеме такого двигателя вы видите с одной обмоткой возбуждения в каждой фазе. Из-за этого смена направления тока требует использовать в электронной схеме специальные драйверы (электронные чипы, предназначенные для управления). Добиться подобного эффекта  можно при помощи включения Н-моста. В сравнении с предыдущим, биполярное устройство обеспечивает тот же момент при гораздо меньших габаритах.

Подключение шагового двигателя

Чтобы запитать обмотки, потребуется устройство способное выдать управляющий импульс  или серию импульсов в определенной последовательности.  В качестве таких блоков выступают полупроводниковые приборы для подключения шагового двигателя, микропроцессорные драйвера. В которых имеется набор выходных клемм, каждая из них определяет способ питания и режим работы.

В зависимости от схемы подключения должны применяться те или другие выводы шагового агрегата.   При различных вариантах подведения тех или иных клемм к выходному сигналу постоянного тока получается определенная скорость вращения, шаг или микрошаг линейного перемещения в плоскости. Так как для одних задач нужна низкая частота, а для других высокая, один и тот же двигатель может задавать параметр за счет драйвера.

Типичные схемы подключения ШД

В зависимости того, какое количество выводов представлено на конкретном шаговом двигателе: 4, 6 или 8 выводов, будет отличаться и возможность использования той или иной схемы их подключения Посмотрите на рисунки, здесь показаны типичные варианты подключения шагового механизма:

Схемы подключения различных типов шаговых двигателей

При условии запитки основных полюсов шаговой машины от одного и того же драйвера, по данным схемам можно отметить следующие отличительные особенности работы:

  • Выводы однозначно подводятся к соответствующим клеммам устройства. При последовательном соединении обмоток увеличивает индуктивность обмоток, но понижает ток.
  • Обеспечивает паспортное значение электрических характеристик. При параллельной схеме увеличивается ток и снижается индуктивность.
  • При подключении по одной фазе на обмотку снижется момент на низких оборотах и уменьшает величину токов.
  • При подключении осуществляет все электрические и динамические характеристики согласно паспорта, номинальный токи. Значительно упрощается схема управления.
  • Выдает куда больший момент и применяется для больших частот вращения;
  • Как и предыдущая предназначена для увеличения момента, но применяется для низких частот вращения.

Управление шаговым двигателем

Выполнение операций шаговым агрегатом может осуществляться несколькими методами. Каждый из которых отличается способом подачи сигналов на пары полюсов. Всего выделяют тир метода активации обмоток.

Волновой – в таком режиме происходит возбуждение только одной обмотке, к которой и притягиваются роторные полюса. При этом шаговый двигатель не способен вытягивать большую нагрузки, так как выдает лишь половину момента.

Волновое управление

Полношаговый  — в таком режиме происходит одновременная коммутация фаз, то есть, возбуждаются сразу обе. Из-за чего обеспечивается максимальный момент, в случае параллельного соединения или последовательного включения обмоток будет создаваться максимальное напряжение или ток.

Полношаговое управление

Полушаговый – представляет собой комбинацию двух предыдущих методов коммутации обмоток. Во время реализации которого в шаговом двигателе происходит поочередная подача напряжения сначала в одну катушку, а затем сразу в две. Благодаря чему обеспечивается лучшая фиксация на максимальных скоростях и большее количество шагов.

Полушаговое управление

Для более мягкого управления и преодоления инерции ротора используется микрошаговое управление, когда синусоида сигнала осуществляется микроступенчатыми импульсами. За счет чего силы взаимодействия магнитных цепей в шаговом двигателе получают более плавное изменение и, как следствие, перемещение ротора между полюсами. Позволяет в значительной степени снизить рывки шагового двигателя.

Без контроллера

Для управления бесколлекторными двигателями применяется система Н-моста. Который позволяет переключать полярность для реверса шагового двигателя. Может выполняться на транзисторах или микросхемах, которые создают логическую цепочку для перемещения ключей.

Схема Н-моста

Как видите, от источника питания V напряжение подается на мост. При попарном включении контактов S1 – S4 или S3 – S2 будет происходить движение тока через обмотки двигателя. Что и обусловит вращение в ту или иную сторону.

С контроллером

Устройство контроллера позволяет осуществлять управление шаговым двигателем в различных режимах. В основе контроллера лежит электронный блок, формирующий группы сигналов и их последовательность, посылаемых на катушки статора. Для предотвращения возможности его повреждения в случае короткого замыкания или другой аварийной ситуации на самом двигателе каждый вывод защищается диодом, который не пропусти импульс в обратную сторону.

Подключение через контроллер однополярного шагового двигателя

Популярные схемы управления ШД

Схема управления от контроллера с дифференциальным выходом

Является одним из наиболее помехозащищенных способов работы. При этом прямой и инверсный сигнал напрямую подключается к соответствующим полюсам. В такой схемы должно применяться экранирование сигнального проводника. Прекрасно подходит для нагрузки с низкой мощностью.

Схема управления от контроллера с выходом типа «открытый коллектор»

В данной схеме происходит объединение положительных вводов контроллера, которые подключаются к положительному полюсу. В случае питания выше 9В требуется включение в схему специального резистора для ограничения тока. Позволяет задавать необходимое количество шагов со строго установленной скоростью, определить ускорение и т.д.

Простейший драйвер шагового двигателя своими руками

Чтобы собрать схему драйвера в домашних условиях могут пригодиться некоторые элементы от старых принтеров, компьютеров и другой техники. Вам понадобятся транзисторы, диоды, резисторы (R) и микросхема (RG).

Схема простейшего драйвера

Для построения программы руководствуйтесь следующим принципом: при подаче на один из выводов D логической единицы (остальные сигнализируют ноль)  происходит открытие транзистора и сигнал проходит к катушке двигателя. Таким образом, выполняется один шаг.

На основе схемы составляется печатная плата, которую можно попытаться изготовить самостоятельно или сделать под заказ. После чего на плате впаиваются соответствующие детали. Устройство способно управлять шаговым устройством от домашнего компьютера за счет подключения к обычному  USB порту.

Полезное видео

Контроллер шагового двигателя схема — KAVMASTER

За какое-то время у меня скопилось много шаговых двигателей, но все не было времени ими заняться, а ведь шаговый двигатель вещь довольно интересная и полезная. Но у многих радиолюбителей возникают проблемы с запуском таких двигателей, вот я и решил собрать контроллер для проверки наиболее часто распространённых шаговых двигателей.

Блок управления шаговым двигателем

Шаговые двигатели достаточно распространены в устройствах, в которых необходимо добиться точного перемещения механизмов. Существует очень много типов шаговых двигателей, но самыми простыми в плане управления являются 2-х фазные униполярные двигатели. Этот тип двигателей имеет две независимые обмотки с выводами от середины (см. Рис.1). Их устанавливают в такие аппараты, как принтер, копир, дисковод и т.д.

 

Схема управления шаговым двигателем.

На рисунке 2 представлена схема управления шаговым двигателем.


Сперва хотел разработать схему на жесткой логике, но когда определился с функциями, которые она должна выполнять, пришло твердое решение использовать для этих целей микроконтроллер. И так, что можно определить с помощью данного блока управления.

  1. Можно определить количество шагов.
  2. Определить один из двух алгоритмов работы двигателя.
  3. Опробовать работу двигателя в полушаговом режиме.
  4. Можно опробовать работу в полношаговом режиме.
    Еще раз повторюсь, что разновидностей шаговых двигателей много и данный контроллер подойдет не для всех.

Программы управления шаговыми двигателями

Программа управления состоит из пяти подпрограмм, которые переключаются кнопкой BS3 – «Выбор программ». Номер выбранной подпрограммы отображается тремя светодиодами в двоичной системе счисления. При первом включении должен загореться светодиод HL1, индицирующий о том, что включена первая подпрограмма работы шагового двигателя в полушаговом режиме. Запуск двигателя осуществляется кнопками «Право» и «Лево». Право – двигатель должен крутиться по часовой стрелке, лево – против часовой, но направление вращения зависит еще и от того, как вы скоммутируете обмотки двигателя.

Возможно, придется экспериментировать. На скриншоте 1 (передняя панель виртуального осциллографа программы Proteus) можно наблюдать импульсную последовательность и коды полушагов работы двигателя. Некоторые из шаговиков по этому алгоритму у меня не работали.

Полношаговый алгоритм работы шагового двигателя

Подпрограмма №2 – светится второй светодиод. В этой подпрограмме двигатель будет работать по полно шаговому алгоритму, показанному на скрине 2.

Подпрограмма №3 – светятся первый и второй светодиоды. В этой подпрограмме двигатель будет работать по полношаговому алгоритму, показанному на скрине 3.

Количество шагов шагового двигателя

Подпрограмма №4 – светится третий светодиод. Данная подпрограмма обеспечивает один шаг двигателя при каждом нажатии на кнопку «Право». Кнопка «Лево» в данном случае не задействована. Короче говоря, нажимая каждый раз на кнопку, можно сосчитать количество шагов за один оборот проверяемого двигателя. Алгоритм работы двигателя в данной подпрограмме соответствует алгоритму на скрине 2.

Подпрограмма №5 – светятся первый и третий светодиоды. В этой подпрограмме творится тоже самое, только алгоритм работы двигателя в данной подпрограмме соответствует алгоритму на скрине 3.

Общий вид платы — на фото.

Файл прошивки, схему и рисунок печатной платы можно скачать по ссылке ниже.  

Скачать файлы

Скачано: 1067, размер: 23.1 KB, дата: 10.Ноя.2018

Купить USB программатор PIC K150 ICSP

 

Автор публикации

Контроллер шагового двигателя | Хакадей

31 августа 2021 г. Том Нарди

3D-сканеры

недешевы, и последнее, что вы хотите увидеть после покупки, — это неверные данные. Но это то, что [Дэйв Делает] и другие получали от своих сканеров Revopoint POP, пока какой-то коллективный мозговой штурм не выявил причину: моторизованный проигрыватель, который поставлялся с версией продукта Kickstarter, вращался слишком быстро, чтобы программное обеспечение могло точно отслеживать объект. . Поэтому он решил заменить контроллер шагового двигателя в своем проигрывателе и задокументировать процесс для всех, у кого сканер может испытывать трудности.

Много места для расширения.

В видео ниже [Дэйв] открывает пластиковый корпус проигрывателя и открывает довольно скудное внутреннее пространство. Внутри есть невероятное количество пустого пространства и даже несколько монтажных шпилек для крепления новых компонентов, если вы хотите получить какие-то хардкорные обновления. Но для его целей было достаточно стандартного контроллера шагового двигателя с потенциометром для регулировки скорости. Он нашел подходящую плату в Интернете примерно за 5 долларов США и приступил к разработке 3D-печатного кронштейна, который стыкуется с существующими отверстиями для винтов на проигрывателе.

Но это не совсем замена. Во-первых, вам нужно сделать отверстие в боковой части корпуса, чтобы ручка потенциометра торчала из него. Вы также должны припаять провода, идущие от оригинального разъема постоянного тока и выключателя питания, к новой плате, чтобы подключить ее, но, по крайней мере, двигатель подключается прямо. В видео ниже вы можете увидеть, как [Дэйв] демонстрирует впечатляющую возможность глубокого дросселя нового водителя.

Если вы предпочитаете собирать, а не покупать, в прошлом мы рассмотрели несколько впечатляющих самодельных проигрывателей, которые могут прекрасно соответствовать всем требованиям, от автоматических моделей, управляющих камерой, до полностью напечатанных на 3D-принтере версий, которые вам нужно запустить самостоятельно.

Продолжить чтение «Улучшение 3D-сканирования с помощью замедленного поворотного стола» →

Posted in Взломы цифровых камер, Взломы инструментовTagged 3D-сканер, 3D-сканирование, контроллер шагового двигателя, поворотный стол

9 апреля 2021 г. Крис Лотт

Если вы хотите получить простое и легкое представление о шаговых двигателях, посмотрите короткое видео [Парня из IMSAI], в котором он проектирует очень простой контроллер шагового двигателя, а также предлагает множество быстрых уроков. (Встроено ниже.)

Сначала он рассказывает об основах шагового двигателя в практическом практическом подходе, а также показывает нам, как прозвонить соединения, если распиновка неизвестна. Затем он демонстрирует управление двигателем вручную, а затем создает простую схему драйвера на полевых транзисторах. Как раз в тот момент, когда вы ожидаете появления небольшого микроконтроллера, [парень из IMSAI] вместо этого копается глубоко в своем мусорном ящике и объясняет, как управлять двигателем с помощью 22V10 GAL (электрически стираемый PAL) и модуля таймера 555. Основываясь на четко объясненной логической таблице для управления катушками, скрытом способе введения карт Карно, он приступает к написанию выходных уравнений в WinCUPL.

Зрелые читатели помнят персонажа «Happy PAL».

WinCUPL — это современная версия CUPL (компилятор универсальной программируемой логики), изначально написанная компанией Assisted Technology, ныне принадлежащей Altium. CUPL и его аналоги, такие как PALASM от Monolithic Memories, Inc. (MMI) и ABEL от Data I/O Corporation, были базовыми языками описания оборудования, специально разработанными для PAL, GAL и CPLD. PAL представляли собой небольшие массивы логических вентилей с плавкими соединениями, и ваша конструкция «вжигалась» в плавкие предохранители так же, как (EE)PROM.

При проектировании с помощью PAL вы могли четко визуализировать связи в уме, что с тех пор было исправлено с появлением современных FPGA.

Увы, он вырезает часть, где компилируется исходный код и программируется 22V10, и сразу переходит к тестированию схемы на макетной плате. Спойлер — это работает. Приблизившись и прищурившись, он указывает на изящный макетный модуль таймера 555, который называется TP353, и его вы можете найти у своего любимого онлайн-поставщика.

В этом уроке есть чему поучиться, и [Мастер IMSAI] отлично справляется с тем, чтобы сделать предмет доступным для любителей и новичков. Пару недель назад мы также рассмотрели еще одно его руководство по датчикам изображения. Спасибо [itsevilbert] за подсказку.

Продолжить чтение «Шаговые двигатели быстро и просто» →

Posted in How-toTagged 555, CUPL, GAL, приятель, шаговый двигатель, контроллер шагового двигателя

14 июля 2014 г. Рич Бремер

Шаговые двигатели отлично подходят для множества проектов; Например, станки с ЧПУ, часы или роботы. Иногда при работе над проектом, который включает в себя шаговый двигатель и драйвер, было бы неплохо протестировать эту часть сборки, не подключая все подряд. Для выполнения такой задачи можно использовать генератор импульсов, и [CuteMinds] создала удобную для самостоятельной работы версию, специально предназначенную для шаговых двигателей. Это устройство позволяет быстро и легко протестировать шаговые двигатели.

В основе генератора импульсов лежит микросхема 12F675 , которая смотрит на значение сопротивления потенциометра, чтобы регулировать выходной прямоугольный ступенчатый сигнал от 20 Гц до 3 кГц. Просто иметь шаговый сигнал было бы круто, но этот проект идет немного дальше. На плате есть 3 набора разъемов, которые позволяют подключать перемычку или переключатель, чтобы: 1) включить питание, 2) включить драйвер шагового двигателя и 3) выбрать направление вращения двигателя. Встроенные аккумуляторы делают это устройство портативным для удаленного использования.

Если вам не терпится сделать такой для себя, файлы схемы и платы Eagle доступны для загрузки по ссылке выше.

Posted in cnc hacksTagged генератор импульсов, шаговый двигатель, контроллер шагового двигателя

11 июля 2011 г., Майк Щис

[TBJ] строит то, что он называет 3D-принтером из мусорной коробки. Вы, наверное, догадались, что он пытается спасти большую часть деталей для устройства, и после того, как он вытащил шаговый двигатель из старого принтера, ему понадобился способ управления им. Он придумал драйвер шагового двигателя, в котором используются дискретные компоненты, которые легко приобрести и которые недороги. Конструкция требует двух входов, один из которых переключает направление вращения двигателя, а другой запускает один шаг двигателя. Двойной триггер CD4013 обеспечивает оба этих входа в одном корпусе микросхемы.

Двигатель приводится в действие парой H-мостов, которые он построил из шести транзисторов в каждом. Хитрость шагового двигателя заключается в том, что вам нужно привести четыре полюса двигателя к определенному логическому уровню в определенное время. Для этого [TBJ] использует декадный счетчик CD4017. Сеть диодов заземляет половину выходных линий на основе триггера, который управляет направлением. Наш друг, таймер 555, обеспечивает часы для схемы, благодаря чему все движется с заданной скоростью. Посмотрите видео после перерыва для объяснения и демонстрации.

Продолжить чтение «Создание драйвера шагового двигателя» →

Posted in cnc hacksTagged 3d принтер, 555, cd4013, cd4015, шаговый двигатель, контроллер шагового двигателя

Драйвер шагового двигателя



Детали драйвера шагового двигателя Список:

Резисторы 5 %, 1/4 Вт, уголь
1K коричневый черный красный R1
100R коричневый черный черный R2
10K коричневый черный оранжевый R3
100K Koa pot VR1
100 мкФ 16 В ecap C3
100u 35 В C2
100n моно 104 C1 C4
1 мкФ/50 В мини переключатель 5 SP09
0059 3-полюсная клеммная колодка
IRFZ44 Q1 Q2 Q3 Q4
78L05 IC1
4013 IC4
4030 IC3
4093 IC2
14-контактная розетка IC

  Технический Технические характеристики:

Питание драйвера шагового двигателя: 7–12 В
Питание двигателя: 8–35 В

 

Драйвер шагового двигателя
 

В настоящее время шаговые двигатели широко используются в электронике. Существует два основных типа шаговых двигателей:

1. Двигатели биполярные. Они имеют две катушки и управляются путем изменения направления тока, протекающего через катушки в правильной последовательности. Эти двигатели имеют только четыре провода и не могут быть подключены к этому комплекту. См. наш комплект 1406 для комплекта драйвера биполярного шагового двигателя.

2. Униполярные двигатели. У них есть две катушки с центральным отводом, которые рассматриваются как четыре катушки. Эти двигатели могут иметь пять, шесть или восемь проводов. Пятипроводные двигатели имеют два центральных отвода, объединенных внутри и выведенных одним проводом (рис. 1). Шестипроводные двигатели выводят каждый центральный кран отдельно. Два центральных ответвления необходимо соединить снаружи (рис. 2). Восьмипроводные двигатели выводят оба конца каждой катушки. Четыре центральных ответвления соединены снаружи в один провод. В каждом случае центральный отвод (отводы) подключается к положительному источнику питания двигателя. Униполярные двигатели можно подключать как биполярные, не используя плюсовые провода.

Шаговый двигатель не имеет щеток и контактов. По сути, это синхронный двигатель с электронным переключением магнитного поля для вращения магнита якоря.

Интернет — это место, где можно получить все разъяснения о степперах. Просто погуглите шаговый двигатель, и вы найдете десятки сайтов. В частности, поищите статью «Джонс о шаговых двигателях» (она стоит в начале списка, когда я только что это делал) и прочтите ее. Если вы посмотрите на другие референсы, вы обнаружите, что схема в этом наборе существует уже много лет в различных формах. Последняя публикация была в Silicon Chip, 5/2002, и я взял за основу эту схему.

Драйвер шагового двигателя Описание


 

Этот контроллер работает как в автономном режиме, так и в режиме управления с ПК. В автономном режиме внутренний прямоугольный генератор на микросхеме IC2:B микросхемы 4093 подает синхронизирующие импульсы на выход OSC. Частота этих импульсов и, следовательно, скорость шагового двигателя регулируются подстроечным резистором VR1 (100 кОм). Резистор 1 кОм регулирует максимальную частоту. Вы можете увеличить значение этого резистора для своих нужд. Эти импульсы подаются на вход STEP, который буферизуется и инвертируется микросхемой IC2:D. Это помогает предотвратить ложные срабатывания. Точно так же IC2:C буферизует и инвертирует вход DIRaction. SPDT, принимающий вход на +5 В постоянного тока или землю, управляет направлением вращения.

IC3:C и D (элементы исключающего ИЛИ 4030 или 4070) инвертируют выходы, доступные на выходах Q и /Q каждого из триггеров (FF) IC4:A и IC4:B. Входящие ступенчатые импульсы тактируют FF, таким образом переключая выходы Q и /Q, и это последовательно включает и выключает полевые МОП-транзисторы. IRFZ44 имеют низкое сопротивление во включенном состоянии и могут выдавать до 6 А каждый без радиатора.

Питание шагового двигателя подключается к клеммам V+ и GND, как показано на накладке. Для питания микросхем 78L05 предусмотрен отдельный источник питания KITV. 9V 12VDC будет достаточно. Резисторы R2/C2 образуют фильтр нижних частот для фильтрации быстро нарастающих переходных процессов переключения двигателя.

Обратите внимание, что в некоторых текстах по шаговым двигателям говорится об использовании 4070 вместо 4030. Мы не выяснили, почему это так. Конечно, наше тестирование с 4030s не выявило никаких проблем. Я хотел бы услышать от любого, кто знает, почему этот совет иногда дается.

В режиме компьютерного управления используйте три контакта с контактами DIR, STEP и GND. Переключите переключатель SPDT в положение EXTernal. Направление SPDT не влияет на внешний режим.

Типы шаговых двигателей


 

(рис. 1). Шестипроводные двигатели выводят каждый центральный кран отдельно. Два центральных отвода необходимо соединить снаружи


(рис. 2). Восьмипроводные двигатели выводят оба конца каждой катушки. Четыре центральных ответвления соединены снаружи в один провод. В каждом случае центральный отвод (отводы) подключается к положительному источнику питания двигателя.


В в состоянии двигать ротор вам понадобится драйвер. Драйвер представляет собой цепь, которая подает напряжение на любой из четырех катушек статора. Драйвер можно построить с ИМС типа ULN2003 (изображено на схеме диаграмме), четыре транзистора Дарлингтона или четыре силовые транзисторы типа 2N3055.

Сборка


 

Обратите внимание, что после дальнейшего тестирования мы изменили значения потенциометра и резистора R1 по сравнению с показанными на наложении платы. Сначала поместите резисторы и 4 звена. Используйте длину отсечки резисторов для звеньев. Добавьте другие компоненты, как показано на наложении. IRFZ44 расположены спиной к спине. Металлические выступы обозначены полосами на накладке. Сдвиньте 3 клеммных колодки вместе, прежде чем вставлять и припаивать. Если вам нужно использовать радиатор для МОП-транзисторов, вам понадобятся изолирующие шайбы и втулки на каждом из них, чтобы убедиться, что они электрически изолированы друг от друга.

Подключение шагового двигателя


 

Всегда интересно правильно подключить двигатель. Обычно у двигателя есть некоторая индикация того, какие провода какие. Если нет, то используйте мультиметр для измерения сопротивления между парами проводов и определения разводки. Подсоедините провода к клеммной колодке. Подайте питание. Убедитесь, что переключатель SPDT установлен в положение INTernal. Посмотрите, крутится ли мотор. Если нет, то поменяйте местами только провода M1B и M2B и проверьте еще раз. Теперь он должен вращаться. VR1 будет изменять скорость шага.

Программное обеспечение контроллера шагового двигателя


 

Некоторые драйверы также могут поставляться с частотой генератор/таймер, который используется для управления скорость вращения (LM555/NE555) и цифровая ИС, например 74LS194 это будет использовать импульсы для генерации шагового режима.

С другой стороны, в этом проекте мы будет использовать компьютер и программу для выполнения эта функциональность. С помощью компьютера вы сможете сделать гораздо больше с ваш шаговый двигатель и самое главное представить, как протекает ток отдельные катушки.

программа также включает в себя такие функции, как как простой в использовании графический пользовательский интерфейс, позволяет точно контролировать скорость и направление двигателя в режиме реального времени а также позволяет использовать различные пошаговые режимы, такие как одиночный шаг, степпинг с высоким крутящим моментом и полушаг режимы.

программа будет работать на любой версии Windows (98/МЕ/2000/ХР). Если это не работает, чем вам нужно скачать и установить Microsoft .NET Framework .

Скачать Контроллер шагового двигателя



 
Точный LC-метр

Создайте свой собственный точный LC-метр (измеритель емкости и индуктивности) и начните создавать собственные катушки и катушки индуктивности. Этот LC-метр позволяет измерять невероятно малые индуктивности, что делает его идеальным инструментом для изготовления всех типов ВЧ-катушек и катушек индуктивности. LC Meter может измерять индуктивность от 10 нГн до 1000 нГн, 1 мкГн — 1000 мкГн, 1 мГн — 100 мГн и емкости от 0,1 пФ до 900 нФ. Схема включает автоматический выбор диапазона, а также переключатель сброса и обеспечивает очень точные и стабильные показания.

Вольт-амперметр PIC

Вольт-амперметр измеряет напряжение 0–70 В или 0–500 В с разрешением 100 мВ и потребляемый ток 0–10 А или более с разрешением 10 мА. Счетчик является идеальным дополнением к любому источнику питания, зарядным устройствам и другим электронным устройствам, где необходимо контролировать напряжение и ток. В измерителе используется микроконтроллер PIC16F876A с жидкокристаллическим дисплеем 16×2 с подсветкой.


Частотомер/счетчик 60 МГц

Частотомер/счетчик измеряет частоту от 10 Гц до 60 МГц с разрешением 10 Гц. Это очень полезное стендовое испытательное оборудование для тестирования и определения частоты различных устройств с неизвестной частотой, таких как генераторы, радиоприемники, передатчики, функциональные генераторы, кристаллы и т. д.

Генератор функций XR2206, 1 Гц — 2 МГц

Генератор функций XR2206, 1 Гц — 2 МГц, создает высококачественные синусоидальные, прямоугольные и треугольные сигналы высокой стабильности и точности. Выходные сигналы могут быть модулированы как по амплитуде, так и по частоте. Выход 1 Гц — 2 МГц Функциональный генератор XR2206 может быть подключен непосредственно к счетчику 60 МГц для установки точной выходной частоты.


BA1404 Стерео FM-передатчик HI-FI

Будьте в эфире со своей собственной радиостанцией! BA1404 HI-FI стереофонический FM-передатчик передает высококачественный стереосигнал в FM-диапазоне 88–108 МГц. Его можно подключить к любому источнику стереозвука, такому как iPod, компьютер, ноутбук, CD-плеер, Walkman, телевизор, спутниковый ресивер, кассетная дека или другая стереосистема для передачи стереозвука с превосходной четкостью по всему дому, офису, двору или лагерная площадка.

Плата ввода-вывода USB

Плата ввода-вывода USB представляет собой миниатюрную впечатляющую плату для разработки / замену параллельного порта с микроконтроллером PIC18F2455/PIC18F2550. USB IO Board совместима с компьютерами Windows/Mac OSX/Linux. При подключении к плате ввода-вывода Windows будет отображаться как COM-порт RS232. Вы можете управлять 16 отдельными контактами ввода-вывода микроконтроллера, отправляя простые последовательные команды. Плата USB IO питается от порта USB и может обеспечить до 500 мА для электронных проектов. USB IO Board совместима с макетом.


 
Комплект для измерения ESR / емкости / индуктивности / транзистора

Комплект для измерения ESR — это удивительный мультиметр, который измеряет значения ESR, емкость (100 пФ — 20 000 мкФ), индуктивность, сопротивление (0,1 Ом — 20 МОм), тестирует множество различных типов транзисторов, таких как NPN, PNP, FET, MOSFET, тиристоры, SCR, симисторы и многие типы диодов. Он также анализирует характеристики транзистора, такие как напряжение и коэффициент усиления. Это незаменимый инструмент для устранения неполадок и ремонта электронного оборудования путем определения работоспособности и исправности электролитических конденсаторов. В отличие от других измерителей ESR, которые измеряют только значение ESR, этот измеряет значение ESR конденсатора, а также его емкость одновременно.

Комплект усилителя для наушников Audiophile

Комплект усилителя для наушников Audiophile включает высококачественные аудиокомпоненты, такие как операционный усилитель Burr Brown OPA2134, потенциометр регулировки громкости ALPS, шинный разветвитель Ti TLE2426, фильтрующие конденсаторы Panasonic FM со сверхнизким ESR 220 мкФ/25 В, Высококачественные входные и развязывающие конденсаторы WIMA и резисторы Vishay Dale. 8-DIP обработанный разъем IC позволяет заменять OPA2134 многими другими микросхемами с двумя операционными усилителями, такими как OPA2132, OPA2227, OPA2228, двойной OPA132, OPA627 и т. Д. Усилитель для наушников достаточно мал, чтобы поместиться в жестяную коробку Altoids, и благодаря низкому энергопотреблению может питаться от одного 9батарея В.

 

 
Комплект Arduino Prototype

Arduino Prototype — впечатляющая плата для разработки, полностью совместимая с Arduino Pro. Он совместим с макетной платой, поэтому его можно подключить к макетной плате для быстрого прототипирования, а контакты питания VCC и GND доступны на обеих сторонах печатной платы. Он небольшой, энергоэффективный, но при этом настраиваемый благодаря встроенной перфорированной плате 2 x 7, которую можно использовать для подключения различных датчиков и разъемов. Arduino Prototype использует все стандартные сквозные компоненты для простоты конструкции, два из которых скрыты под разъемом IC. Плата оснащена 28-контактным разъемом DIP IC, заменяемым пользователем микроконтроллером ATmega328, прошитым загрузчиком Arduino, кварцевым резонатором 16 МГц и переключателем сброса. Он имеет 14 цифровых входов/выходов (0-13), 6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ и 6 аналоговых входов (A0-A5). Скетчи Arduino загружаются через любой адаптер USB-Serial, подключенный к разъему 6-PIN ICSP female. Плата питается напряжением 2-5 В и может питаться от батареи, такой как литий-ионный элемент, два элемента AA, внешний источник питания или адаптер питания USB.

200-метровый 4-канальный беспроводной радиочастотный пульт дистанционного управления 433 МГц

Возможность беспроводного управления различными приборами внутри и снаружи дома — это огромное удобство, которое может сделать вашу жизнь намного проще и веселее. Радиочастотный пульт дистанционного управления обеспечивает большой радиус действия до 200 м / 650 футов и может найти множество применений для управления различными устройствами, и он работает даже через стены.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *