Egy egyszerű Stepper Motor vezérlő a számítógép szemétből, ~150 rubel értékben.
Szerszámgépem gyártása egy véletlenszerű hivatkozással kezdődött egy német 2000DM-es gépre, ami szerintem gyerekesnek tűnt, de elég sok érdekes funkciót tudott ellátni. Abban a pillanatban kezdett el érdeklődni a táblarajzolási lehetőség iránt (ez még azelőtt volt, hogy a LUT megjelent az életemben).
Az interneten végzett kiterjedt keresések eredményeként több, a problémával foglalkozó oldalt találtak, de egyik sem volt oroszul beszélő (ez kb. 3 éve történt). Általában a végén találtam két CM6337 nyomtatót (mellesleg az Oryol UVM üzem gyártotta), ahonnan kiszakítottam az unipoláris léptetőmotorokat (Dynasyn 4SHG-023F 39S, a DSHI200-1- analógja). 1). A nyomtatók beszerzésével párhuzamosan ULN2803A mikroáramköröket is rendeltem (A betűs - DIP csomaggal). Mindent összegyűjtöttem és elindítottam. Amit kaptam, kaptam vadul melegedő kulcs chipeket és egy alig forgó motort. Mivel a holland séma szerint az áram növelése érdekében a kulcsokat párban kötik össze, a maximális kimeneti áram nem haladta meg az 1A-t, míg a motornak 2A-re volt szüksége (ki tudta, hogy olyan falánk leszek, ahogy nekem tűnt majd J motorok). Ráadásul ezek a kapcsolók bipoláris technológiával készültek, aki nem ismeri, annak akár 2V is lehet a feszültségesés (ha 5-ről van a táp, akkor az átmeneti ellenállásnál tulajdonképpen fele esik).
Elvileg az 5"-os lemezmeghajtók motorjaival való kísérletezéshez nagyon jó lehetőség, készíthetsz például plottert, de aligha tudnak valami nehezebbet húzni, mint egy ceruza (például egy Dremel).
Elhatároztam, hogy diszkrét elemekből összeállítom a saját áramkörömet, szerencsére az egyik nyomtatóban érintetlen elektronika volt, és onnan vettem KT829-es tranzisztorokat (Áram 8A-ig, feszültség 100V-ig)... Egy ilyen áramkör készült...
1. ábra – Meghajtó áramkör 4 fázisú unipoláris motorhoz.
Most elmagyarázom az elvet. Ha egy logikai „1”-et adunk az egyik kivezetésre (a többi „0”), például a D0-ra, a tranzisztor kinyílik, és áram folyik át az egyik motortekercsen, miközben a motor egy lépést hajt végre. Ezután az egységet a következő D1 érintkezőre tápláljuk, és a D0-nál az egységet nullára állítjuk. A motor végrehajtja a következő lépést. Ha egyszerre két szomszédos tekercs áramellátása történik, akkor a féllépéses mód valósul meg (1,8' forgásszögű motorjaimnál fordulatonként 400 lépés érhető el).
A motortekercsek közepéről érkező vezetékek a közös kivezetésre csatlakoznak (hat vezeték esetén kettő van). A léptetőmotorok elmélete itt nagyon jól le van írva - Léptetőmotorok. Léptetőmotoros vezérlés Itt látható egy Atmel AVR mikrokontroller léptetőmotor-vezérlőjének diagramja. Hogy őszinte legyek, nekem úgy tűnt, mintha órákon át kalapálnám a szögeket, de nagyon jól megvalósítja jó funkció mint a tekercsáram PWM szabályozása.
Miután megértette az elvet, könnyű programot írni motorvezérlő LPT porton keresztül. Miért vannak diódák ebben az áramkörben, de mivel a terhelés induktív, öninduktív emf fellépésekor a diódán keresztül kisül, ami megakadályozza a tranzisztor meghibásodását, és ezért meghibásodását. Az áramkör másik része az RG regiszter (én egy 555IR33-at használtam), amit buszmeghajtónak használnak, mivel például egy LPT porton kicsi az áram - egyszerűen elégetheti, és ezért lehetséges az egész számítógép égetése.
Az áramkör primitív, és ha minden alkatrész megvan, 15-20 perc alatt összerakhatod. Ennek a vezérlési elvnek azonban van egy hátránya - mivel a forgási sebesség beállításakor a késések kialakulását a program a számítógép belső órájához viszonyítva állítja be, ez nem fog működni egy multitasking rendszerben (Win)! A lépések egyszerűen elvesznek (talán van időzítő a Windowsban, de nem tudom). A második hátrány a tekercsek stabilizálatlan árama, maximális teljesítmény ne nyomja ki a motorból. Viszont az egyszerűség és a megbízhatóság szempontjából nekem megfelel ez a módszer, főleg, hogy nehogy kockáztassam a 2GHz-es Athlone-omat, 486 tarantát gyűjtöttem össze ócskaságból, és a DOS-on kívül elvileg nem sok mindent lehet telepíteni, ami normális. .
A fent leírt séma működött, és elvileg nem volt rossz, de úgy döntöttem, hogy a sémán kicsit lehet változtatni. MOSFETJ alkalmazása). tranzisztorok (térhatású), előnye, hogy hatalmas áramokat kapcsolhat (75 - 100 A-ig), léptetőmotorokhoz méltó feszültségeken (30 V-ig), ugyanakkor az áramkör részei gyakorlatilag nem felmelegszik, kivéve a határértékeket (szeretném látni azt, amelyik 100A áramot fogyaszt
Mint mindig Oroszországban, most is felmerült a kérdés, hogy hol lehet beszerezni az alkatrészeket. Volt egy ötletem - tranzisztorokat kinyerni leégett alaplapokból, szerencsére például az Atlonok elég sokat esznek, és az ottani tranzisztorok sokba kerülnek. A FIDO-ban hirdettem és kaptam egy ajánlatot a 3. matrac átvételére. díjak 100 rubelért. Arra gondolva, hogy ezért a pénzért egy boltban legfeljebb 3 tranzisztort lehet venni, elvette, szétszedte, és lám, bár mind halottak, a processzor áramkörében egyetlen tranzisztor sem sérült meg. Így hát kaptam pár tucat térhatású tranzisztort száz rubelért. Az így kapott diagramot az alábbiakban mutatjuk be.
Rizs. 2 – A térhatású tranzisztorokon is
Ebben az áramkörben van néhány különbség, különösen egy normál 75LS245 puffer chipet használtak (a 286 J-s alaplapról a gáztűzhely fölé forrasztva). Bármilyen dióda telepíthető, a lényeg az, hogy maximális feszültségük ne legyen kisebb, mint a maximális tápfeszültség, és a maximális áramerősség ne legyen kisebb, mint egy fázis tápárama. KD213A diódákat telepítettem, ezek 10A és 200V. Lehet, hogy ez felesleges a 2 amperes motorjaimnál, de nem volt értelme alkatrészt venni, és úgy tűnik, a jelenlegi tartalék sem lenne felesleges. Az ellenállások a kapukapacitás töltőáramának korlátozására szolgálnak.
Az alábbiakban egy e séma szerint épített vezérlő nyomtatott áramköri lapja látható.
Rizs. 3 – Nyomtatott áramköri lap.
A nyomtatott áramköri lapot felületre szerelték egyoldalas PCB-re (lusta vagyok lyukakat fúrni). A DIP-csomagokban lévő mikroáramkörök hajlított lábakkal vannak forrasztva, az SMD ellenállások ugyanabból az alaplapból származnak. A Sprint-Layout 4.0-s elrendezést tartalmazó fájl csatolva van. Lehetne ráforrasztani a csatlakozókat a lapra, de a lustaság, ahogy mondani szokás, a haladás motorja, a hardver hibakeresésénél pedig kényelmesebb lett volna hosszabb vezetékeket forrasztani.
Azt is meg kell jegyezni, hogy az áramkör három végálláskapcsolóval van felszerelve, a jobb alsó táblán hat érintkező van függőlegesen, mellettük ülések három ellenállás esetén, mindegyik a kapcsolók egy-egy kivezetését +5 V-ra köti. Végálláskapcsoló diagram:
Rizs. 4 – A végálláskapcsolók vázlata.
Így nézett ki a rendszer beállítása során:
Ennek eredményeként legfeljebb 150 rubelt költöttem a bemutatott vezérlőre: 100 rubelt az alaplapokért (ha akarod, ingyen megkaphatod) + egy darab PCB, forrasztóanyag és egy doboz vas-klorid összesen ~50 rubel, és később is sok vas-klorid marad. Szerintem nincs értelme vezetékeket és csatlakozókat számolni. (Egyébként a tápcsatlakozót lefűrészelték a régi merevlemezről.)
Mivel szinte minden alkatrész házilag készül, fúróval, reszelővel, fémfűrésszel, kézzel és ilyenekkel, a hézagok természetesen gigantikusak, de az egyes alkatrészeket működés közben, kísérletezés közben módosítani egyszerűbb, mint kezdetben mindent pontosan megcsinálni.
Ha nem lenne olyan drága az egyes alkatrészeket az Oryol gyárakban csiszolni, akkor persze egyszerűbb lenne, ha minden alkatrészt CAD-ban megrajzolnék, minden minőséggel és érdességgel, és enni adnám a dolgozóknak. Azonban nem ismerek esztergályosokat... És érdekesebb a kezeit használni, tudod...
P.S. Szeretném elmondani a véleményemet az oldal szerzőjének negatív hozzáállásáról a szovjet és Orosz motorok. Szovjet motorok DSHI, semmi, még a kis fogyasztású DSHI200-1-1 is. Szóval ha sikerült ilyen jókat kiásni „sörnek”, ne rohanjon kidobni, akkor is működni fog... leellenőrizve... De ha veszel, és nem nagy az árkülönbség, akkor igen. jobb külföldieket venni, mivel ezek pontossága természetesen nagyobb lesz.
P.P.S. E: Ha valamit rosszul írtam, írd le, javítjuk, de... MŰKÖDIK...
Rendszer egypólusú meghajtó léptetőmotor
, amelyet ebben a cikkben ismertetünk, a következő feladatokat hajtja végre:
4 fázisú unipoláris léptetőmotor vezérlése.
a forgási sebesség és a forgásirány változtatás zökkenőmentes beállítását biztosítja.
ellátja a motor leállításának funkcióját.
Alább kördiagramm léptetőmotor meghajtó. A meghajtó három 4000-es sorozatú mikroáramkörből és négy teljesítményű MOSFET tranzisztorból épül fel.
Az áramkör órajelét egy téglalap alakú impulzusgenerátor végzi, amely 2I-NOT logikai elemekre épül, kimenetén Schmitt triggerrel. A generátor működési frekvenciáját a PR1 + R2 összellenállás és a C1 kondenzátor kapacitása határozza meg, és változtatható széleskörű PR1 használatával.
Az áramkör egy töredéke az EXOR elemeken és a J-K flip-flopon egy modulo 4 számlálót hoz létre óraciklusokkal magas szint. Az SB1 kapcsoló (JP1) a számláló működési irányának megváltoztatására szolgál, és ennek következtében a léptetőmotor forgásirányának megváltoztatására. Az SB2 (JP2) kapcsolóval elindíthatja és leállíthatja a motort.
A 4 fázisú léptetőmotor tekercseit négy MOSFET tranzisztor (VT1...VT4) vezérli. Tranzisztorok használata ebben az áramkörben nagy teljesítményű típusú BUZ11 egy olyan megoldás, amely garantálja a nagy teljesítményű motor megfelelő működését.
Az alábbiakban láthatók az X2 csatlakozó hullámformái, amelyhez a léptetőmotor tekercsei csatlakoznak.
Az illesztőprogram rá van építve nyomtatott áramkör, melynek képe alább látható. A telepítést az ellenállások, mikroáramkörök aljzatainak beszerelésével kell kezdeni, és csatlakozókkal és teljesítménytranzisztorokkal kell befejezni.
A JP1 és JP2 funkciója megegyezik az SB1 és SB2 nyomógombokkal, így gombokat csatlakoztathat hozzájuk és leveheti a kártyáról.
A nyomtatott áramköri lapot úgy tervezték, hogy a tranzisztorokat egy közös hűtőbordára szerelje fel, miután csillámos vagy szilikon tömítéssel szigetelte őket.
Összeszerelés után gondosan ellenőrizni kell a kártyát, hogy nincs-e rövidzárlat a pályákban. Driver innen összeállított javítható alkatrészek nem igényel beállítást és azonnal működik.
Érdemes megemlíteni a tápegység és a motortekercsek meghajtókártyához való csatlakoztatásának módját. Ha a vezérlőáramkört és a motort azonos feszültséggel látják el, amely 5...15 V tartományban van, és az áramfelvétel nem haladja meg az 1 A-t, akkor a JP3 áthidaló beszerelése és a VDD tápellátása szükséges. csatlakozó.
Ha a léptetőmotor teljesítményparaméterei nem esnek a meghajtó áramkör tápfeszültségén belülre, akkor el kell távolítani a JP3 jumpert, és 5...15 V tápfeszültséggel kell ellátni a VDD csatlakozót, és táplálni kell a X2 csatlakozó a léptetőmotor paramétereinek megfelelően.
(8,5 Kb, letöltések: 1 486)
Amikor egy másik CNC gépet, vagy egyszerűen egy 3 tengelyes maró-fúrógépet terveztem nyomtatott áramköri lapokhoz és kisebb marási munkákhoz, nyugtalan vágyam támadt, hogy mindent a „polcokon” rendezzem.
Sokan azt mondják, hogy a téma nem új, sok projekt van, sok technikai és szoftveres megoldás. De ebben az információtengerben úszva megpróbáltam eltávolítani az összes „vizet”, és megszerezni a „száraz maradékot”.
Ez jött ki belőle…
A gépgyártás feladata általában három részfeladatból áll: mechanika, elektronika, szoftver. Úgy tűnik, három cikket is meg kell írnom.
Mivel magazinunk továbbra is a praktikus elektronikáról szól, kezdem az elektronikával és egy kicsit a mechanikával!
Meghajtó egység
Magát a marót 3 irányba kell mozgatni - XYZ, ami azt jelenti, hogy 3 hajtásra van szüksége - 3 motorra, amelyek a motor tengelyének forgását lineáris mozgásba továbbítják.Az átutalásról...
Olyan marógépnél, ahol oldalirányú erők vágják az anyagot, nem célszerű a 3D nyomtatókban nagyon népszerű szíjhajtást használni. Csavaros anyás sebességváltót fogok használni. A legtakarékosabb hajtómű egy normál acélcsavar és egy holtjátékmentes, lehetőleg bronz anya. Helyesebb - egy csavar trapézmenettel és egy caprolon anyával. A legjobb (és sajnos a legdrágább) golyóscsavar, vagy golyóscsavar. Erről később bővebben is mesélek...
Mindegyik fogaskeréknek megvan a maga együtthatója, saját emelkedése - vagyis milyen lineárisan mozog a maró a tengely mentén egy motorfordulat alatt, például 4 mm-rel.
Motor (motor)
A hajtás motorjaként egy léptetőmotort (SM) azonosítottam.Miért stepper? Amúgy mi ez?
A motorok AC és egyenáram, kollektor és kefe nélküli, valamint az úgynevezett „stepper”. Mindenesetre bizonyos helymeghatározási pontosságot kell biztosítanunk, például 0,01 mm-re. Hogyan kell csinálni? Ha a motornak közvetlen meghajtása van - a motor tengelye közvetlenül a propellerhez van csatlakoztatva, akkor az ilyen pontosság érdekében egy bizonyos szögben el kell forgatni. BAN BEN ebben az esetben, 4 mm-es hajtóműosztással és 0,01 mm-es kívánt mozgási pontossággal ez... csak 1/400 fordulat, vagyis 360/400 = 0,9 fok! Hülyeség, vegyünk egy rendes motort...
„Rendszeres” motorral anélkül Visszacsatolás Nem fog menni. Anélkül, hogy túl sok részletbe mennénk, a motorvezérlő áramkörnek "tudnia" kell, hogy a tengely milyen szögben fordult el. Természetesen felszerelhet sebességváltót - elveszítjük a sebességet, és még mindig nincs garancia, nincs visszajelzés! A tengelyre elfordulási szögérzékelő van felszerelve. Ez a megoldás megbízható, de drága.
Alternatív megoldás a léptetőmotor (olvassa el, hogyan működik). Feltételezhetjük, hogy egy „parancsban” egy bizonyos fokkal, általában 1,8 vagy 0,9 fokkal elforgatja a tengelyét (a pontosság általában nem rosszabb, mint 5%) - éppen annyi, amennyire szükség van. Ennek a megoldásnak az a hátránya, hogy nagy terhelés esetén a motor kihagyja a parancsokat - „lépéseket”, és teljesen leállhat. A probléma megoldódik egy nyilvánvalóan erős motor telepítésével. A legtöbb amatőr gép léptetőmotorokkal készül.
Léptetőmotor kiválasztása
2 tekercs, a minimális áramerősség, minimális induktivitás és maximális nyomaték - vagyis a legerősebb és gazdaságos motor.Ellentmondó igények. Az alacsony áramerősség nagy ellenállást jelent, ami a motor tekercsvezetékének sok menetét jelenti, ami nagy induktivitást jelent. És a nagy pillanat az nagy áramerősségés sok fordulat. A nagyobb áramerősség és a kisebb induktivitás mellett döntünk. A pillanatot pedig a terhelés alapján kell kiválasztani, de erről majd később.
Néhány motor jellemzőit a táblázat mutatja:
Egy 300x300x100 mm-es munkaterülettel és egy könnyű maróval rendelkező kis gépekhez a 0,3 Nm vagy annál nagyobb nyomatékú motorok megfelelőek. Az optimális áram 1,5-2,5 A, az FL42STH38-1684 elég megfelelő
Léptetőmotor meghajtó
Van egy motor. Most szükségünk van egy meghajtóra, amely bizonyos módon kapcsolja át a feszültséget a motortekercseken, anélkül, hogy túllépné a beállított áramerősséget.A legegyszerűbb megoldás egy adott áramforrás és tekercsenként két pár tranzisztoros kapcsoló. És négy védődióda. És egy logikai áramkör az irányváltáshoz. És... Ezt a megoldást általában a kisáramú motorok ULN2003A mikroáramkörére szokták készíteni, sok hátránya van, ezeken nem térek ki.
Alternatív megoldás a speciális all-in-one mikroáramkörök - logikával, tranzisztorokkal és védődiódákkal belül (vagy kívül). És az ilyen mikroáramkörök vezérlik a tekercsek áramát, és szabályozzák a PWM segítségével, valamint megvalósíthatják a „féllépéses” módot, és néhány módot 1/4 lépésben, 1/8 lépésben stb. Ezek az üzemmódok javíthatják a pozicionálási pontosságot. növeli a mozgás simaságát és csökkenti a rezonanciát. Általában elegendő a „féllépéses” mód, ami növeli a lineáris pozicionálás elméleti pontosságát (az én példámban 0,005 mm-ig).
Mi van a léptetőmotoros meghajtó IC belsejében? Logikai és vezérlőegység, tápegységek, PWM a tekercskapcsolás nyomatékának és idejének generálására szolgáló áramkörökkel, terepi hatású tranzisztorok kimeneti kapcsolói, visszacsatolási komparátorok - az áramot a tápáramkörben lévő ellenállásokon (Rs) lévő feszültségesés szabályozza a tekercsek. A motor áramát a referenciafeszültség állítja be.
Ezen funkciók megvalósításához más áramköri megoldások is léteznek, például a használata PIC mikrokontrollerek vagy ATMEGA (ismét külső tranzisztorokkal és védődiódákkal). Véleményem szerint nincs jelentős előnyük a „kész” mikroáramkörökhöz képest, és nem fogom használni őket ebben a projektben.
Választék gazdagsága
Manapság elég sok különböző mikroáramkör létezik, és elég sok kész kártya és SD meghajtó modul. Lehet vásárolni készet, vagy „újra feltalálni a kereket”, itt mindenki dönt a maga módján.
A készek közül a legelterjedtebb és legolcsóbb meghajtók Allegro A4988 (2A-ig), Texas Instruments DRV8825 (2,5A-ig) chipekre épülnek.
Mivel a modulokat eredetileg 3D nyomtatókban való használatra fejlesztették ki, mint például az Arduino projekt Rep-rap projektje, ezért nem teljes modulok (például logikai tápra (+5 V) is szükségük van, amit az ún. rámpa táplál. ).
Léteznek még DRV8811 (1,9 A-ig), A3982 (2 A-ig), A3977 (2,5 A-ig), DRV8818 (2,5 A-ig), DRV8825 (2,5 A-ig), Toshiba TB6560 (max.) megoldások. 3 A) és mások.
Mivel érdekel, hogy magam csináljak valamit, plusz lehetőségem van „megkóstolni” az Allegro A3982 és A3977 mikroáramköröket, úgy döntöttem, hogy magam is készítek pár meghajtót.
Kész megoldások Az A4988-on nem tetszettek, elsősorban a nyomtatott áramköri lap méretének miniatürizálása miatt, a jó hűtés rovására. Az A4388 nyitott tranzisztorainak tipikus ellenállása 1,5 A áramerősség mellett 0,32 + 0,43 Ohm, plusz egy 0,1-0,22 Ohm „mérő” ellenállás - körülbelül 0,85 Ohm. És két ilyen csatorna van, és bár ezek impulzussal működnek, 2-3 Watt hőt kell elvezetni. Nos, én nem hiszek a többrétegű táblában és egy apró hűtőradiátorban - az adatlap egy sokkal nagyobb táblát mutat.
A motor vezetékeit rövidnek kell tartani, és a meghajtót a motor mellé kell szerelni. 2 van műszaki megoldások hangtechnikában: hosszú jelkábel az erősítőhöz + rövid vezetékek az erősítőhöz hangszóró rendszer, vagy egy rövid jelkábel az erősítőhöz + hosszú vezetékek a hangszórórendszerhez. Mindkét megoldásnak megvannak a maga előnyei és hátrányai. Ugyanez a helyzet a motorokkal. Hosszú vezérlő vezetékeket és rövid vezetékeket választottam a motorhoz.
Vezérlőjelek - „lépés” (lépés), „irány” (irány), „engedélyezés” (engedélyezés), a vezérlőjelek állapotának jelzése. Egyes áramkörök nem használják az „Engedélyezés” jelet, de ez a chip és a motor szükségtelen felmelegedéséhez vezet üresjárati üzemmódban.
Egy tápegység 12-24 V, logikai táp (+5V) - a táblán. A tábla méretei elegendőek jó hűtés, kétoldalas nyomtatás nagy „réz” felülettel, radiátor ragasztásának lehetősége a chipre (videokártyák memóriájának hűtésére szolgál).
SD meghajtó Allegro A3982 chipen
Tápfeszültség: 8…35 V Logikai tápfeszültség: 3,3…5 V Kimeneti áram (maximum, üzemmódtól és hűtéstől függően): ±2 A Nyitott tranzisztorok tipikus ellenállása (1,5 A áramerősségnél): 0,33+0 ,37 Ohm
SD meghajtó Allegro A3977 chipen
Főbb jellemzők és blokkdiagram:
Tápfeszültség: 8…35 V Logikai tápfeszültség: 3,3…5 V Kimeneti áram (maximum, üzemmódtól és hűtéstől függően): ±2,5 A Nyitott tranzisztorok tipikus ellenállása (2,5 A áramerősségnél): 0,33 +0,45 Ohm
Séma és prototípus
A DipTrace környezetben tervezték. Az A3982 illesztőprogram a gyártó dokumentációjának diagramja szerint szerepel. A féllépéses mód engedélyezve van. Ezen felül azért megbízható működés a vezérlő és jelző jelek 74NS14 logikai chipet használtak (Schmitt triggerekkel). Optocsatolókkal galvanikus leválasztást is lehetett készíteni, de egy kis gépnél úgy döntöttem, hogy nem teszem meg. Az A3977 áramköre csak a további lépéses üzemmódú jumperekben és egy erősebb tápcsatlakozóban különbözik, de hardverben még nem valósították meg.
Nyomtatott áramkör
A gyártási folyamat LUT, kétoldalas. Méretek 37x37 mm, kötőelemek - mint a motorok, 31x31 mm.
Összehasonlításképpen a bal oldalon az én munkám, a jobb oldalon az A4988 sofőrje.
Nemrég vásárolt ARDUINO Kínában. Sok gondolat kering a különféle eszközök készítéséről. Gyorsan belefáradtam a LED-ek villogtatásába a táblán, valami tartalmasabbat akartam. Természetesen rendelnem kellett volna egy készletet, de az ára kissé magas volt, és keresnem kellett valamit a neten, és magamnak kellett valamit kitalálnom. Végül mégis Kínából rendeltem különféle érzékelők, relék, indikátorok... Kicsit később megérkezett a híres 1602-es jelzőszám, megtanultam vele dolgozni, és elég hamar megszoktam. Léptetőmotort akartam vezérelni CD-DVD meghajtóról. Nem akartam 1-2 hónapot várni egy keleti csomagra, ezért úgy döntöttem, hogy megpróbálom magam elkészíteni a sofőrt. Ezt a diagramot találtam egy bipoláris léptetőmotor csatlakoztatásához:
Nem találtam mikroáramköröket vadonunkban, és nem rendeltem mikroáramköröket az orosz online áruházakból 2-3 kész meghajtó áron 1 mikroáramkörhöz. A mikroáramkör tranzisztorok H-hídja. Egyébként vagy kompozit bipoláris tranzisztorokat (az úgynevezett Darlington szerelvényeket), vagy térhatású tranzisztorokat kell a hídba beletenni. Az szimpla bipoláris tranzisztoroknak jó löketre van szükségük, amit a vezérlő nem tud adni, különben nagyon magas esés feszültség a tranzisztoron, mivel nem tud kinyitni. Mert Mivel jó barátom számítógépeket javít, nem volt probléma a mezei munkásokkal. Először bipolárisra akartam csinálni, de kiderült, hogy 2-szer több tranzisztor, ami nem túl jó a meghajtó méreteihez, és sokkal kevesebb áramot fognak bírni. Miután kiforrasztottam körülbelül egy tucat térhatású tranzisztort, és elolvastam a rajtuk lévő adatlapokat, ismét kétségbeesett lettem - az interneten csak n- és p-típusú térhatású tranzisztorpárok számára vannak áramkörök. És egyszerűen nem találtam egyetlen áramkört sem, amely azonos típusú tranzisztorokat használna. A számítógépek n-típusú tranzisztorokat használnak. A pályán kellett bütykölni egy kis eszközt a kenyérdeszkán, megpróbáltam vezérelni a LED-eket, működött, és úgy döntöttem, hogy összeállítom a kész készüléket. A vezetőt nem kell állítani, mert itt gyakorlatilag nincs mit állítani. Az egyetlen probléma a szoftverrel volt. Találtam egy adatlapot egy hasonló motorhoz, és beállítottam a kimeneti állapotokat a működési ütemezések segítségével. Ezek után már csak a késleltetés és a minden eszköz kész! Valójában az L293D chip csereáramköre.
A tranzisztor adatok csak így vannak megadva; a MultiSimben nem tudtam megváltoztatni. P60N03LDG tranzisztorokat használtam TO-252 csomagban. Minden nagyon egyszerű: amikor feszültséget kapcsolunk az U1 vagy U2 bemenetek egyikére, 2 tranzisztor nyílik meg a felső és az alsó karban, keresztben. Ez megváltoztatja a motor feszültségének polaritását. És hogy elkerüljem 2 bemenet egyidejű feszültségellátását (ez rövidzárlatot okoz a tápegységben), az L293D kapcsolóáramkört használtam. Ezzel a csatlakozással az NPN tranzisztor nem engedi, hogy mind a 4 H-híd tranzisztor egyszerre kinyíljon. 1 motort egyébként 2 Arduino kimeneten keresztül vezérelnek majd, ami rendkívül fontos a mikrokontroller kimenetek és bemenetek mentése szempontjából. További feltétel, hogy a tranzisztoros kapcsolók negatív vezetékét a vezérlőkártya negatív kapcsára kell kötni. A vezérlőpanel áramellátását az Arduino, a billentyűket pedig egy külső tápegység biztosítja. Ez lehetővé teszi, hogy eléggé csatlakozzon erős motorok. Minden a tranzisztorok jellemzőitől függ. Tehát egy meghajtóhoz 8 térhatású tranzisztorra van szükség (P60N03LDG vagy bármilyen más n-csatornás), tetszőleges 2 SMD NPN bipoláris tranzisztorra (az enyém t04-es jelzésű), 0805 méretű SMD ellenállásra és 4 azonos méretű jumperre. (ezt mondják 000 vagy csak 0). Mindezek az alkatrészek megtalálhatók a régi és használhatatlan alaplapokon. Beszerelés előtt feltétlenül ellenőrizze az alkatrészeket.
Arduino Driver Board A táblát Layout6 formátumban teszem közzé. . Megjegyzem, pontosan ezt a megjelenést kell kapnia - a feliratoknak olvashatónak kell lenniük és nem fejjel lefelé, ezt vegyék figyelembe a tábla nyomtatásánál, az alkatrészeket a pályák oldalára kell felszerelni. Hajszárítóval is forrasztjuk a csatlakozókat az alaplapról, levágunk annyi tűt, amennyi szükséges, és beforrasztjuk a lapunkba - ez sokkal kényelmesebb és megbízhatóbb, mint a vezetékek beforrasztása az alaplapba. Nézzük a tűk rendeltetését: Out1 és Out2 érintkezők - léptetőmotor tekercseinek bekötése, In1,2 - bemenet Arduinoból, ±5V - vezérlés tápegység Arduinoból (dupla csatlakozót csináltam, mert a tápot a egy kábel több blokkhoz egyszerre), 2 jumper található a tábla másik oldalán, ezek táplálják a billentyűket. Tábla mérete - 43x33mm. Aki szeretné, az még inkább minimalizálhatja.
Nézzük a léptetőmotor szoftverét. Minden léptetőmotorhoz meg kell találni egy adatlapot, vagy legrosszabb esetben a működési diagramot. Csak egy diagramot találtam, ez így néz ki:
Léptetőmotor működési diagramja A számok a lépésszámokat jelzik. Abból a tényből kiindulva, hogy amikor egy magas szintű vezérlő alacsonyra kapcsol, a meghajtó maga kapcsolja át a szükséges kapcsolókat, mi például csak az egyes tekercsek felső grafikonjaihoz írunk állapotokat. Első lépés: az első tekercs az első vezeték + (HIGH), a másikat a vezető automatikusan mínuszra (LOW) kapcsolja, emlékeztetem, hogy minden tekercs első vezetékét írjuk le. Második tekercselés: első vezeték - (ALACSONY), második + (MAGAS), a második vezetéket a meghajtó automatikusan átkapcsolja. Térjünk át az első menetrend-módosításra. Ez a 2. lépés. Csak az első vezetékek állapotát írjuk le. Az első tekercs 1 vezetéke MAGAS maradt, a második 1 vezetéke LOW-ról HIGH-ra változott. Harmadik lépés - az első tekercs 1 vezetéke HIGH-ról LOW-ra változott, a másodiknak 1 vezetéke MAGAS maradt. Negyedik lépés: Az első tekercs 1 vezetéke LOW maradt, a második tekercs 1 vezetéke HIGH-ról LOW-ra változott. Bármelyik lépésből leírhatod, a lényeg a következetesség megőrzése. Ahhoz, hogy a motor a másik irányba forogjon, csak el kell tolnia a diagram bármely tekercsének értékét fél ciklussal bármely irányba. Így írhat illesztőprogramot. Csak ismernie kell a diagramot, és helyesen le kell írnia a kimeneti érintkezők állapotát.
Most csatlakoztatjuk a táblát az Arduinohoz és a motorhoz. Dobjuk ezt a vázlatot:
// csatlakozik az arduino 8,9 tűjéhez
int bemenet1 = 8;
int input2 = 9;
int lépésszám = 5; //lépések közötti késleltetés beállítja a motor sebességét
void setup()
{
pinMode(input1,OUTPUT);
pinMode(input2,OUTPUT);
}
void loop()
{
//1. lépés
digitalWrite(bemenet1,LOW);
digitalWrite(bemenet2,HIGH);
késleltetés(lépésszám);
//2. lépés
digitalWrite(bemenet1,HIGH);
digitalWrite(bemenet2,HIGH);
késleltetés(lépésszám);
//3. lépés
digitalWrite(bemenet1,HIGH);
digitalWrite(bemenet2,LOW);
késleltetés(lépésszám);
digitalWrite(bemenet1,LOW);
digitalWrite(bemenet2,LOW);
késleltetés(lépésszám);
Áramellátást biztosítunk a vezetőnek, szükség esetén kicseréljük az egyik tekercs kapcsait, és átgondoljuk, hogy hova igazítsuk ezt az eszközt (idő és hőmérséklet alapján kinyithatja az üvegházban az ablakokat, vezérelheti a redőnyöket és még sok más). Kérjük, vegye figyelembe, hogy a motor megállás nélkül forog a vázlat szerint, ha szükséges, helyezze hurokba és forgassa el a kívánt értékre, vagy még jobb, írjon egy könyvtárat és csatlakoztassa közvetlenül. Ez persze nem olyan menő driver, mint egy chipen, de a kísérletekhez, amíg vannak normális meghajtók Kínából, ez bőven elég. Sok sikert mindenkinek és sok sikert a mikrokontrollerek elsajátításához. További információ az ARDUINO mikrokontrollerekről.
2. rész. A vezérlőrendszerek áramkörei
A legfontosabbakat fentebb tárgyaltuk általános kérdések léptetőmotorok használata, amelyek segítik a fejlődésüket. De ahogy kedvenc ukrán közmondásunk is mondja: „Nem hiszem el, amíg meg nem ellenőrzöm” („Nem hiszem el, amíg nem ellenőrizem”). Ezért térjünk át a kérdés gyakorlati oldalára. Mint már említettük, a léptetőmotorok nem olcsó élvezet. De kaphatók régi nyomtatókban, hajlékonylemez-olvasókban és lézerlemez-olvasókban, például az SPM-20 (léptetőmotor az 5"25-ös Mitsumi lemezmeghajtók fejpozicionálására) vagy az EM-483 (Epson Stylus C86 nyomtatóból), amelyek megtalálja a régi kukában, vagy vásároljon fillérekért egy rádiópiacon. Ilyen motorokra mutat be példákat a 8. ábra.
A kezdeti fejlesztéshez a legegyszerűbbek az unipoláris motorok. Ennek oka a tekercsvezérlő meghajtó egyszerűségében és alacsony költségében rejlik. A 9. ábra a cikk szerzője által a P542-M48 sorozatú egypólusú léptetőmotorhoz használt meghajtó gyakorlati diagramját mutatja be.
Természetesen a tekercsvezérlő gombok tranzisztor típusának megválasztásánál figyelembe kell venni a maximális kapcsolási áramot, a csatlakoztatásnál pedig a kapukapacitás töltésének/kisütésének szükségességét. Egyes esetekben a MOSFET közvetlen csatlakoztatása a kapcsoló IC-hez nem elfogadható. A kapukba általában kis értékű sorosan kapcsolt ellenállásokat szerelnek fel. De bizonyos esetekben szükség van egy megfelelő meghajtóra is a billentyűk vezérléséhez, amely biztosítja a bemeneti kapacitásuk feltöltését/kisülését. Egyes megoldások bipoláris tranzisztorok használatát javasolják kapcsolóként. Ez csak nagyon alkalmas kis teljesítményű motorok alacsony tekercsárammal. Az I = 230 mA tekercselési árammal rendelkező vizsgált motornál a kulcs alján lévő vezérlőáramnak legalább 15 mA-nek kell lennie (bár a kulcs normál működéséhez az alapáramnak 1-nek kell lennie /10 üzemi áramerősség, azaz 23 mA). De lehetetlen ilyen áramot kivonni a 74HCxx sorozatú mikroáramkörökből, ezért további meghajtókra lesz szükség. Jó kompromisszumként használhatja az IGBT-ket, amelyek egyesítik a térhatású és a bipoláris tranzisztorok előnyeit.
A cikk írója szerint a kis teljesítményű motorok tekercseinek kapcsolási vezérlésének legoptimálisabb módja egy olyan R DC(ON) MOSFET használata, amely alkalmas az áram- és a nyitott csatorna ellenállásra, de figyelembe véve a fent ismertetett ajánlásokat. A példaként kiválasztott P542-M48 sorozatú motor kulcsain disszipált teljesítmény, amikor a rotor teljesen le van állítva, nem haladja meg a
P VT = R DC(BE) × I 2 = 0,25 × (0,230) 2 = 13,2 mW.
Még egy fontos pontokat van jó választásúgynevezett snubber diódák, amelyek a motor tekercsét söntik (VD1...VD4 a 9. ábrán). Ezeknek a diódáknak az a célja, hogy elnyomják az önindukciós EMF-et, amely a vezérlőkapcsolók kikapcsolásakor jelentkezik. Ha a diódákat helytelenül választják ki, akkor elkerülhetetlen a tranzisztoros kapcsolók és az eszköz egészének meghibásodása. Felhívjuk figyelmét, hogy az ilyen diódák általában már be vannak építve a nagy teljesítményű MOSFET-ekbe.
A motorvezérlési módot a kapcsoló állítja be. Ahogy fentebb megjegyeztük, a legkényelmesebb és leghatékonyabb a fázisátfedéssel történő vezérlés (4b. ábra). Ez a mód könnyen megvalósítható triggerek segítségével. Gyakorlati séma Az univerzális kapcsoló, amelyet a cikk szerzője számos hibakereső modulban (beleértve a fenti illesztőprogramot is) és gyakorlati alkalmazásokhoz is használt, a 10. ábrán látható.
A 10. ábrán látható áramkör minden típusú motorhoz (unipoláris és bipoláris) alkalmas. A motor fordulatszámát egy külső óragenerátor állítja be (bármilyen munkaciklus), amelyről a jel a „STEPS” bemenetre kerül, a forgásirány pedig a „DIRECTION” bemeneten keresztül állítható be. Mindkét jelnek van logikai szintje, és ha nyitott kollektoros kimeneteket használnak a generálásukhoz, akkor megfelelő felhúzó ellenállásokra lesz szükség (ezek nem láthatók a 10. ábrán). A kapcsoló időzítési diagramja a 11. ábrán látható.
Szeretném felhívni az olvasók figyelmét: az interneten találkozhattak már hasonló áramkörrel, amely nem D-flip-flop-on, hanem JK-flip-flop-on készült. Légy óvatos! Számos ilyen sémában hiba történt az IC csatlakoztatásakor. Ha nincs szükség visszafordításra, akkor a kapcsolóáramkör jelentősen leegyszerűsíthető (lásd 12. ábra), miközben a forgási sebesség változatlan marad, a vezérlési diagram pedig hasonló lesz a 11. ábrán láthatóhoz (oszcillogramok a fázissorrend kapcsolása előtt ).
Mivel a „STEPS” jelre nincs különösebb követelmény, ezért bármilyen, a kimeneti jelszintnek megfelelő generátor használható a generálására. Hibakereső moduljaihoz a szerző IC alapú generátort használt (13. ábra).
Magának a motornak a táplálásához használhatja a 14. ábrán látható áramkört, és a kapcsolót és a generátor áramkört külön +5 V tápegységről vagy egy további kis teljesítményű stabilizátorról táplálhatja. Mindenesetre el kell választani az erő- és jelzőrészek földjét.
A 14. ábrán látható áramkör két stabil feszültséget biztosít a motor tekercseinek táplálására: 12 V üzemi módban és 6 V tartási módban. (A kimeneti feszültség kiszámításához szükséges képletek az alábbiakban találhatók). Az üzemmód az X1 csatlakozó „FÉK” érintkezőjének magas logikai szintjével aktiválható. A tápfeszültség csökkentésének megengedhetőségét az határozza meg, hogy amint azt a cikk első részében már említettük, a léptetőmotorok tartónyomatéka meghaladja a forgási nyomatékot. Így a szóban forgó P542-M48 motornál a tartási nyomaték 25:6 sebességváltóval 19,8 Ncm, a forgási nyomaték pedig csak 6 Ncm. Ez a megközelítés lehetővé teszi az energiafogyasztás csökkentését 5,52 W-ról 1,38 W-ra, amikor a motor áll! A motor teljes leállítása az X1 csatlakozó „BE/KI” érintkezőjére magas logikai szint alkalmazásával történik.
Ha a vezérlőáramkör nyitott kollektoros tranzisztoros kimenettel rendelkezik, akkor nincs szükség VT1, VT2 kapcsolókra, és a kimenetek közvetlenül csatlakoztathatók az említett gombok helyett.
Jegyzet: Ebben a kiviteli alakban a felhúzó ellenállások használata elfogadhatatlan!
A szerző egy SDR1006-331K tekercset (Bourns) használt fojtóként. Általános táplálkozás A motor tekercseinek feszültségvezérlője 16-18 V-ra csökkenthető, ami nem befolyásolja a működését. Még egyszer, kérjük, vegye figyelembe: a saját számítások elvégzésekor ne felejtse el figyelembe venni, hogy a meghajtó fázisátfedéssel rendelkező üzemmódot biztosít, vagyis a tápáramkör névleges áramára kell támaszkodnia, amely megegyezik az áramkör kétszeresével. a tekercsek maximális árama a kiválasztott tápfeszültség mellett.
A bipoláris motorok vezérlésének feladata összetettebb. A fő probléma a vezetőben van. Ezekhez a motorokhoz híd típusú meghajtóra van szükség, és annak elkészítéséhez, különösen be modern körülmények között, diszkrét elemeken - hálátlan feladat. Igen, ez nem kötelező, mivel nagyon nagy választék speciális IC-k. Mindezek az IC-k nagyjából két típusra redukálhatók. Az első a robotika szerelmesei körében nagyon népszerű L293D IC, illetve annak változatai. Viszonylag olcsók és alkalmasak kis teljesítményű, legfeljebb 600 mA tekercsáramú motorok vezérlésére. Az IC-k túlmelegedés elleni védelemmel rendelkeznek; hűtőbordával kell felszerelni, ami a nyomtatott áramköri lap fóliája. A második típust már az LMD18245 IC-ben megjelent publikációból ismerik az olvasók.
A szerző az L293DD meghajtót egy áramkörben használta egy kis teljesítményű, 20M020D2B 12 V/0,1 A típusú bipoláris motor vezérlésére, miközben a léptetőmotorok használatának problémáját tanulmányozta. Ez a meghajtó azért kényelmes, mert négy félhíd kapcsolót tartalmaz, így csak egy IC szükséges a bipoláris léptetőmotor vezérléséhez. Teljes séma Az internetes oldalakon beadott és sokszor megismételt teszttáblaként használható. A 15. ábra a meghajtó IC beépítését mutatja (a 10. ábra kapcsolójához kapcsolódik), mivel ez az a rész, ami most érdekel, és a specifikációból a 6. ábra (Bipoláris léptetőmotoros vezérlés) nem teljesen egyértelmű kezdő felhasználó. Félrevezető például abból a szempontból, hogy olyan külső diódákat mutat, amelyek valóban az IC-be vannak beépítve, és jól megbirkóznak a kis teljesítményű motorok tekercselésével. Természetesen az L293D illesztőprogram bármilyen kapcsolóval működik. A meghajtót az R bemenet logikai nullája kapcsolja ki.
Jegyzet: Az IC L293 gyártótól és a toktípust jelző utótagoktól függően számozásban és érintkezők számában eltérések vannak!
Az L293DD-vel ellentétben az LMD18245 egy kétcsatornás meghajtó, nem pedig egy négycsatornás, így két IC szükséges a vezérlő áramkör megvalósításához. Az LMD18245 meghajtó DMOS technológiával készült, túlmelegedés és rövidzárlat elleni védelmi áramköröket tartalmaz, és egy kényelmes, 15 tűs TO-220 csomagban található, ami megkönnyíti a felesleges hő eltávolítását a házából. A 13. ábrán korábban bemutatott áramkört fő oszcillátorként használták, de az R2 ellenállás ellenállása 4,7 kOhm-ra nőtt. Egyedi impulzusok biztosításához használja a BH1 gombot, amely lehetővé teszi a motor forgórészének egy lépéssel történő mozgatását. A forgórész forgásirányát az S1 kapcsoló állása határozza meg. A motor be- és kikapcsolása az S2 kapcsolóval történik. Az „OFF” állásban a motor forgórésze elenged, és a vezérlőimpulzusok általi forgása lehetetlenné válik. A Hold mód csökkenti maximális áramerősség, amelyet a motor tekercselése fogyaszt, kettőtől egy amperig. Ha nem adnak vezérlőimpulzusokat, a motor forgórésze rögzített helyzetben marad, az energiafogyasztás felére csökken. Ha impulzusokat adnak, akkor a motor ebben az üzemmódban csökkentett nyomatékkal forog alacsony fordulatszámon. Meg kell jegyezni, hogy mivel teljes fokozatú vezérléssel " kétfázisú bekapcsolás"mindkét tekercs be van kapcsolva, a motoráram megduplázódik, és a meghajtó áramkört a követelmények alapján kell kiszámítani, hogy két tekercsnek (R3, R8 ellenállások) adott áramot biztosítson.
Az áramkör tartalmazza a korábban leírt kétirányú kétfázisú meghajtót, amely D-flip-flopokon alapul (10. ábra). A maximális meghajtóáramot az LMD18245 IC 13. érintkezőjének áramköréhez csatlakoztatott ellenállás (R3, R8 ellenállások), valamint az áramvezérlő áramkör érintkezőin található bináris kód (8, 7, 6, 4 érintkezők) állítja be. . A maximális áramerősség kiszámításának képlete a meghajtó specifikációjában található. Az áramkorlátozás impulzusos módszerrel történik. A maximális megadott áramérték elérésekor „aprítás” („szaggatás”). Ennek a „vágásnak” a paramétereit a meghajtó 3-as érintkezőjére csatlakoztatott párhuzamos RC lánc állítja be. Az LMD18245 IC előnye, hogy az árambeállító ellenállás, amely nem csatlakozik közvetlenül a motoráramkörhöz, meglehetősen nagy névleges és alacsony teljesítménydisszipációval rendelkezik. A vizsgált áramkör esetében a maximális áramerősség amperben a képletben megadott képlet szerint:
V DAC REF - DAC referenciafeszültség (5 V a vizsgált áramkörben);
D - érintett DAC bitek (ebben a módban mind a 16 bit használatban van);
R S - az áramkorlátozó ellenállás ellenállása (R3 = R8 = 10 kOhm).
Ennek megfelelően tartási módban (mivel a DAC 8 bitjét használjuk) a maximális áramerősség 1 A lesz.
Amint az a javasolt cikkből látható, bár a léptetőmotorokat nehezebb vezérelni, mint a kommutátoros motorokat, nem olyan nehéz elhagyni őket. Ahogy az ókori rómaiak mondták: „Aki jár, uralni tudja az utat.” Természetesen a gyakorlatban sok alkalmazásnál célszerű a léptetőmotorokat mikrokontrollerek alapján vezérelni, amelyek könnyen generálják a meghajtók számára szükséges parancsokat és kapcsolóként működnek. További információés a léptetőmotorok használatával kapcsolatos problémák részletesebb áttekintése a fent említett [, ,] hivatkozások mellett Kenio Takashi mára klasszikussá vált monográfiájából és például erre szakosodott internetes oldalakon is leszűrhető.
Még egy pontra szeretné felhívni az olvasók figyelmét a cikk szerzője. A léptetőmotorok, mint minden egyenáramú motor, megfordíthatók. Mit jelent? Ha külső forgóerőt fejt ki a forgórészre, akkor az EMF eltávolítható az állórész tekercseiről, vagyis a motor generátorrá válik, mégpedig nagyon-nagyon hatékony. A cikk szerzője ezzel a léptetőmotorok használati esetével kísérletezett, miközben egy szélenergia-vállalat teljesítményelektronikai tanácsadójaként dolgozott. Számos praktikus megoldást kellett kidolgozni egyszerű makettekkel. A cikk szerzőjének megfigyelése szerint a léptetőmotor hatékonysága ebben az alkalmazásban paramétereket és méreteket tekintve magasabb volt, mint egy hasonlóé. kommutátor motor egyenáram. De ez egy másik történet.
