Silniki krokowe można znaleźć w samochodach, drukarkach, komputerach, pralki, golarki elektryczne i wiele innych urządzeń codziennego użytku. Jednak wielu radioamatorów nadal nie wie, jak sprawić, by taki silnik działał i czym właściwie jest. Nauczmy się więc korzystać z silnika krokowego.
Silniki krokowe należą do klasy silników znanych jako silniki bezszczotkowe. Uzwojenia silnik krokowy są częścią stojana. Wirnik zawiera magnes trwały lub, w przypadku przypadków ze zmienną reluktancją magnetyczną, blok przekładni wykonany z miękkiego materiału magnetycznego. Całe przełączanie odbywa się za pomocą obwodów zewnętrznych. Zazwyczaj układ sterownika silnika jest zaprojektowany w taki sposób, że możliwe jest przesunięcie wirnika do dowolnego ustalonego położenia, to znaczy układ jest sterowany położeniem. Cykliczne pozycjonowanie wirnika zależy od jego geometrii.
Typy silników krokowych
Istnieją trzy główne typy silników krokowych: silniki o zmiennej indukcyjności, magnesy trwałe i silniki hybrydowe.
Silniki o zmiennej indukcyjności wykorzystywać wyłącznie wygenerowane pole magnetyczne na wale centralnym, powodując jego obrót i zgodność z napięciem elektromagnesów.
Silniki z magnesami trwałymi podobne do tych, z tą różnicą, że wał centralny jest spolaryzowany na północnym i południowym biegunie magnetycznym, co będzie go odpowiednio obracać w zależności od tego, które elektromagnesy są włączone.
Silnik hybrydowy jest kombinacją dwóch poprzednich. Namagnesowany wał centralny ma dwa zestawy zębów dla dwóch biegunów magnetycznych, które następnie pokrywają się z zębami wzdłuż elektromagnesów. Dzięki podwójnemu zestawowi zębów na wale centralnym, silnik hybrydowy ma najmniejsze dostępny rozmiar krok i dlatego jest jednym z najpopularniejszych typów silników krokowych.
Istnieją również dwa kolejne typy silników krokowych: jednobiegunowy I dwubiegunowy. Na poziomie podstawowym te dwa typy działają dokładnie tak samo; elektromagnesy zawarte w forma sekwencyjna powodując obrót centralnego wału silnika.
Ale jednobiegunowy silnik krokowy działa tylko przy napięciu dodatnim, podczas gdy dwubiegunowy silnik krokowy ma dwa bieguny - dodatni i ujemny.
Zatem rzeczywista różnica między tymi dwoma typami polega na tym, że jednobiegunowy wymaga dodatkowego przewodu pośrodku każdej cewki, który umożliwi przepływ prądu do jednego lub drugiego końca cewki. Te dwa przeciwne kierunki wytwarzają dwie polaryzacje pola magnetycznego, skutecznie symulując zarówno napięcie dodatnie, jak i ujemne.
Chociaż obaj tak mają poziom ogólny Przy napięciu zasilania 5 V bipolarny silnik krokowy będzie miał większy moment obrotowy, ponieważ prąd przepływa przez całą cewkę, wytwarzając silniejsze pole magnetyczne. Z drugiej strony, jednobiegunowe silniki krokowe wykorzystują tylko połowę długości cewki ze względu na dodatkowy drut w środku cewki, co oznacza, że dostępny jest mniejszy moment obrotowy do utrzymania wału na miejscu.
Różne silniki krokowe mogą mieć różną liczbę przewodów, zazwyczaj 4, 5, 6 lub 8. Tylko bipolarne silniki krokowe mogą obsługiwać linie 4-przewodowe, ponieważ nie mają przewodu środkowego.
Mechanizmy 5- i 6-przewodowe można stosować zarówno w jednobiegunowych, jak i bipolarnych silnikach krokowych, w zależności od tego, czy na każdej cewce zastosowano środkowy przewód, czy nie. Konfiguracja 5-przewodowa oznacza, że centralne przewody dwóch zestawów cewek są wewnętrznie połączone ze sobą.
Jest ich kilka na różne sposoby sterowanie silnikami krokowymi - pełny krok, półkrok i mikrokrok. Każdy z tych typów oferuje różne momenty obrotowe, skoki i rozmiary.
Pełny krok— taki napęd ma zawsze dwa elektromagnesy. Aby obrócić wał, należy wyłączyć jeden z elektromagnesów, a następnie włączyć elektromagnes, co powoduje obrót wału o 1/4 zęba (przynajmniej w przypadku hybrydowych silników krokowych). Ten styl ma największy moment obrotowy, ale także największy duży rozmiar krok.
Pół kroku. Aby obrócić wał centralny, w pierwszym stopniu zasilany jest pierwszy elektromagnes, następnie drugi również jest zasilany, a pierwszy nadal pracuje w drugim stopniu. W trzecim kroku następuje wyłączenie pierwszego elektromagnesu, w czwartym etapie następuje przełączenie na trzeci elektromagnes, a drugi elektromagnes nadal pracuje. Ta metoda wykorzystuje dwa razy więcej kroków niż pełny krok, ale ma również mniejszy moment obrotowy.
Mikrokrok ma najmniejszy rozmiar kroku ze wszystkich tych stylów. Moment obrotowy związany z tym stylem zależy od tego, ile prądu przepływa przez cewki w danym momencie, ale zawsze będzie mniejszy niż przy pełnym skoku.
Schemat podłączenia silnika krokowego
Aby sterować silnikiem krokowym, potrzebujesz kontroler. Sterownik to obwód dostarczający napięcie do dowolnej z czterech cewek stojana. Obwody sterujące są dość złożone w porównaniu z konwencjonalnymi silnikami elektrycznymi i mają wiele funkcji. Nie będziemy ich tutaj szczegółowo omawiać, a jedynie zaprezentujemy fragment popularnego sterownika opartego na ULN2003A.
Ogólnie rzecz biorąc, silniki krokowe są w świetny sposób odwrócić coś dokładny rozmiar kąt z dużym momentem obrotowym. Ich dodatkową zaletą jest to, że prędkość obrotową można osiągnąć niemal natychmiast po zmianie kierunku obrotów.
Na początkowym etapie większość osób wybiera zakupiony (najczęściej chiński) sterownik do silników krokowych, ponieważ oszczędza to czas. Ale kiedy maszyna jest już gotowa i działa, zaczyna pojawiać się uczucie, że coś jest nie tak... Czegoś brakuje, coś zostało zrobione nieprawidłowo, albo nie zostało ukończone... Pojawia się pewne niezadowolenie, pytania związane z dokładnością maszyna z CNC. Ludzie zaczynają od dawna i boleśnie czytać fora w poszukiwaniu magicznego przepisu na wyleczenie własnej maszyny z ciągłego nie trafiania w sedno (czyli dziesiątych części milimetra, które nawet najbardziej plastelinowa maszyna CNC wykonana ręcznie powinna konsekwentnie wypracowywać ).
Moja babcia zawsze powtarza: „Gdzie jest wąskie, tam się psuje”. I to się naprawdę dzieje! To samo dotyczy podstaw maszyny CNC – mechanizmu ruchu liniowego i elektroniki sterującej, a mianowicie sterownika silnika krokowego. O jakiej dokładności możemy mówić, jeśli ktoś zainstalował tani chiński kontroler, włączył mikrokrok 1/8 lub nawet 1/16 i próbuje wycisnąć z maszyny ruchy mikronowe?
Nie mam nic przeciwko chińskim kontrolerom. Sam mam teraz najtańszy chiński kontroler. Ale wziąłem to świadomie, żeby zrozumieć, czego mi brakowało w sterowniku przemysłowym i co chciałem w efekcie uzyskać, tworząc własnoręcznie sterownik silnika krokowego.
Pierwszą rzeczą, którą chcę uzyskać ze sterownika silnika krokowego, jest skalibrowany mikrokrok, który zostałby dostosowany do konkretnego przypadku silnika krokowego. O nieliniowości charakterystyk silników krokowych pisałem już w swoim artykule o i. Jeśli jesteś zbyt leniwy, aby skorzystać z linku, to krótko powiem, że w trybie mikrokroku wysyłasz polecenie do silnika, aby obrócił się o 1/8 stopnia (na przykład), ale obraca się nie wiadomo o ile lub nie w ogóle się nie obracaj! Wszystko to wynika właśnie z nieliniowości charakterystyki silnika krokowego. Dlatego nie można używać trybu mikrokroku w konwencjonalnych chińskich sterownikach, aby zwiększyć dokładność (rozdzielczość) ruchów Twojej maszyny CNC!
Ktoś może się zastanawiać, skąd bierze się ta nieliniowość? I o to właśnie chodzi w rzeczywistości Silnik krokowy w ogóle nie jest zaprojektowany do pracy w trybie mikrokrokowym.! Silnik krokowy jest przeznaczony tylko do pracy krokowej - och, dwa! To właśnie my, eksperci CNC, postanowiliśmy wnieść w świat z naszej nieudolności silnik cyfrowy(silnik o skończonym stanie) trochę analogii i wymyślił „mikrokrok”, w którym silnik krokowy „zawiesza się” w pewnym stanie pośrednim między dwoma stopniami. A producenci kontrolerów chętnie podchwycili ten trik i przedstawili mikrokrok jako rodzaj de facto standardu! I sprzedają swoje kontrolery bezmyślnym konsumentom.
Jeśli jesteś „szczęśliwym” posiadaczem sterownika z mikrokrokiem, to możesz bardzo łatwo sprawdzić to, co powiedziałem powyżej, korzystając z metody kalibracji laserowej, którą opisałem powyżej w artykule o kalibracji silnika krokowego. Wystarczy zdjąć stepper z maszyny i przymocować go do niego wskaźnik laserowy, włącz w sterowniku tryb mikrokroku (choć oczywiście masz go włączony!) i wyślij na jego wejście impulsy STEP. Można to zrobić bezpośrednio z Mach3 lub LinuxCNC, wybierając najmniejszy posuw tryb ręczny lub poprzez określenie mikroruchów za pomocą kodów G. Po każdym mikrokroku wykonuj oznaczenia na kartce papieru przyklejonej do ściany w miejscu, w którym świeci wiązka lasera. Już po kilku mikrokrokach zauważysz, że odległości pomiędzy nacięciami są po prostu nieprzyzwoicie różne!
Przestańmy już karcić producentów. Tak naprawdę nie robią nic złego. Ludzie chcieli mikrokroku - ludzie go dostali! Zamiast tego skupmy się na tym, czego tak naprawdę użytkownicy końcowi oczekiwali od sterownika silnika krokowego? Chcieli nie podzielić sygnału sterującego silnikami krokowymi przez 8, 16 itd., ale Podział kąta obrotu silnika krokowego do wskazanych dzielników! Ale jakie napięcie sterujące należy w tym celu zastosować? Odpowiem jednoznacznie – kto wie! Pozwól mi wyjaśnić... Rzecz w tym, że różni producenci Do różne silniki, korzystaj z różnych technologii inna jakość i różne błędy. I okazuje się, że wszystkie silniki krokowe są inne! Nawet w ramach tego samego typu i jednej partii. Drut leżał gdzieś w uzwojeniu silnika krokowego, nieco po niewłaściwej stronie - zmieniła się charakterystyka! Jeden silnik ma X zwojów, inny ma zwoje X+Y w uzwojeniu - znowu charakterystyki są inne. I tak dalej – aż do fanatyzmu
Dlatego dla każdego należy dostosować mikrokrok konkretny silnik i należy to skonfigurować w sterowniku silnika krokowego! I to jest dokładnie kontroler, nad którym obecnie pracuję.
Obwód sterownika silnika krokowego
Mój obwód kontrolera będzie bardzo prosty. Elementy mocy bezpośrednio sterujące uzwojeniami silnika będą kluczowe tranzystory MOSFET połączone w formie mostka H. Klawiszami sterować będzie mikrokontroler. W moim obwodzie nie będzie drogich chipów sterowników. Zamiast tego będzie kilka pierścieni ferrytowych z przepalonych lamp energooszczędnych, które doskonale nadają się do sterowania bramkami tranzystorów MOSFET. Ogólnie próbuję zrobić sterownik silnika krokowego, który można odtworzyć w domu. Jedną z jego zalet będzie także duża łatwość konserwacji (np. w przypadku spalenia tranzystora MOSFET w części zasilającej koszt wymiany wyniesie ~20-30 rubli).
Po lewej stronie znajduje się obwód sterujący bramką dla przełącznika MOSFET mocy mojego sterownika silnika krokowego. Jak widać, bramka jest sterowana poprzez transformator impulsowy podwyższający na pierścieniu ferrytowym. Aby zapewnić całkowite otwarcie wyłącznika zasilania przez 5-woltowy sygnał sterujący pochodzący z wyjścia mikrokontrolera, potrzebny jest transformator podwyższający napięcie. Aby zapewnić pełne gwarantowane otwarcie, tranzystory MOSFET mocy zwykle wymagają 10 woltów (bardziej szczegółową charakterystykę MOSFET-u można zobaczyć na wykresach w jego arkuszu danych). Osobliwością tego połączenia jest to, że pojemność bramki MOSFET jest wykorzystywana w trybie pamięci, tj. gdy impuls otwierający przejdzie przez diodę D1, tranzystor będzie otwarty tak długo, jak to konieczne, aż do zamknięcia go przez otwarty tranzystor Q2, rozładowując pojemność bramki do masy. Dzięki temu schematowi przy sterowaniu sygnałem PWM (PWM) możliwe jest uzyskanie aż do 100% głębokości modulacji (w źródłach angielskich - cykl pracy lub „cykl rozruchowy”). W standardowym obwodzie transformatora bramkowego (GDT), gdy dodatni impuls otwiera MOSFET, a następujący po nim ujemny impuls odzyskiwania rozładowuje pojemność bramki, możliwe jest uzyskanie tylko mniej niż 50% okresu sygnału PWM.
Program do sterowania silnikiem krokowym
Program sterujący silnikiem krokowym można podzielić na kilka połączonych ze sobą bloków funkcjonalnych. O tych blokach i ich działaniu postaram się napisać więcej Wkrótce. Bądź na bieżąco – projekt jest w fazie aktywnego rozwoju
Napisał: .Oznaczone: , .
Nawigacja po wpisach - Sterownik silnika krokowego urządzenie elektroniczne
, co sprawia, że „chodzisz” wzdłuż. De facto standardem w zakresie zarządzania SD jest. STEP to sygnał kroku, DIR to sygnał kierunku obrotu, ENABLE to sygnał włączający sterownik. Bardziej naukowa definicja jest taka, że sterownik silnika krokowego jest elektroniczny urządzenie zasilające
, który w oparciu o cyfrowe sygnały sterujące steruje uzwojeniami wysokoprądowymi/wysokiego napięcia silnika krokowego i pozwala silnikowi krokowemu wykonywać kroki (obracać się). Sterowanie silnikiem krokowym jest znacznie trudniejsze niż zwykłym silnik komutatorowy - konieczne jest przełączanie napięć w uzwojeniach w określonej kolejności przy jednoczesnej kontroli prądu. Dlatego opracowano je do sterowania silnikami silnikowymi- sterowniki SD. Sterownik silnika umożliwia sterowanie obrotami wirnika silnika zgodnie z sygnałami sterującymi i elektroniczny podział stopnia fizycznego silnika na mniejsze dyskretne części.
Do sterownika SD podłączone jest zasilanie, sam SD (jego uzwojenia) i sygnały sterujące. Standardem sygnałów sterujących jest sterowanie sygnałami STEP/DIR lub CW/CCW i sygnałem ENABLE.
Protokół STEP/DIR:
Sygnał STEP - Sygnał taktowania, sygnał kroku. Jeden impuls powoduje obrót wirnika silnika o jeden krok (nie o krok fizyczny silnika, ale o krok ustawiony na sterowniku - 1:1, 1:8, 1:16 itd.). Zwykle sterownik wykonuje krok na zboczu narastającym lub opadającym impulsu.
Sygnał DIR - Sygnał potencjalny, sygnał kierunku. Logiczne - silnik obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, zero - silnik obraca się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara lub odwrotnie. Zwykle można odwrócić sygnał DIR albo z programu sterującego, albo zamienić podłączenie faz silnika w złączu przyłączeniowym w sterowniku.
Protokół CW/CCW:
Sygnał CW - Sygnał taktowania, sygnał kroku. Jeden impuls powoduje obrót wirnika silnika o jeden krok (nie fizyczny krok silnika, ale krok ustawiony na sterowniku - 1:1, 1:8, 1:16 itd.) w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. Zwykle sterownik wykonuje krok na zboczu narastającym lub opadającym impulsu.
Sygnał CW - Sygnał taktowania, sygnał kroku. Jeden impuls powoduje obrót wirnika silnika o jeden stopień (nie fizyczny krok silnika, ale krok ustawiony na sterowniku - 1:1, 1:8, 1:16 itd.) w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Zwykle sterownik wykonuje krok na zboczu narastającym lub opadającym impulsu.
Sygnał ENABLE - Sygnał potencjalny, sygnał włączenia/wyłączenia sterownika. Zwykle logika działania jest następująca: logiczna (na wejście podawane jest 5V) - sterownik krokowy jest wyłączony, a uzwojenia krokowe są odłączone od napięcia, zero (nic nie jest podawane lub na wejście podawane jest 0V) - sterownik krokowy jest włączony, a uzwojenia krokowe są pod napięciem.
Sterowniki SD mogą posiadać dodatkowe funkcje:
Kontrola nadprądowa.
Kontrola przepięć, ochrona przed efektami powrót emf z SD. Kiedy obroty zwalniają, silnik wytwarza napięcie, które sumuje się z napięciem zasilania i na krótko je zwiększa. Przy szybszym zwalnianiu napięcie wstecznego pola elektromagnetycznego jest większe, a udar napięcia zasilania jest większy. Ten wzrost napięcia zasilania może doprowadzić do awarii sterownika, dzięki czemu sterownik jest chroniony przed skokami napięcia zasilania. Jeśli zostanie przekroczony wartość progowa napięcie zasilania, sterownik jest wyłączony.
Kontrola odwrócenia polaryzacji przy podłączaniu sygnałów sterujących i napięć zasilających.
Tryb automatycznej redukcji prądu uzwojenia w czasie postoju (brak sygnału STEP) w celu zmniejszenia nagrzewania się silnika i poboru prądu (tryb AUTO-SLEEP).
Automatyczny kompensator rezonansu średniej częstotliwości SD. Rezonans pojawia się zwykle w zakresie 6-12 obr/s, silnik zaczyna buczeć, a wirnik się zatrzymuje. Początek i siła rezonansu silnie zależy od parametrów silnika i jego obciążenia mechanicznego. Automatyczny kompensator rezonansu średniej częstotliwości pozwala całkowicie wyeliminować rezonans silnika i sprawić, że jego obrót będzie równomierny i stabilny w całym zakresie częstotliwości.
Schemat zmiany kształtu prądów fazowych wraz ze wzrostem częstotliwości (morfing, przejście z trybu mikrokrokowego do trybu krokowego ze wzrostem częstotliwości). Silnik krokowy jest w stanie zapewnić moment obrotowy deklarowany w charakterystyce technicznej tylko w trybie pełnego kroku, dlatego w konwencjonalnym sterowniku silnika krokowego bez morfingu, przy zastosowaniu mikrokroku, silnik krokowy pracuje na 70% mocy maksymalna moc. Sterownik silnika krokowego z funkcją morphingu pozwala uzyskać maksymalny moment obrotowy z silnika krokowego w całym zakresie częstotliwości.
Wbudowany generator częstotliwości STEP – wygodna funkcja w celu przetestowania uruchom sterownik bez podłączania do komputera PC lub innego zewnętrznego generatora częstotliwości STEP. Generator przyda się także do budowania proste systemy poruszanie się bez użycia komputera.
Kiedy więc myślałem o sterowniku dla pracowników terenowych do bipolarów, nie myślałem, że temat wzbudzi takie zainteresowanie i że będę musiał napisać krótki artykuł na temat montażu i konfiguracji. Tutaj sterownik będzie traktowany jako oddzielny blok. Ponieważ Stosuję konstrukcję blokową. Te. trzy sterowniki, płyta interfejsu, zasilacz. Po pierwsze, gdy zepsuje się jeden sterownik, sterownik jest po prostu wymieniany na zapasowy, a po drugie (i najważniejsze) planowana jest modernizacja, łatwiej mi jest usunąć jeden sterownik i zainstalować ulepszoną wersję do testów. „Jednopłatnik” to już rozwinięcie tematu i myślę, że chętnie odpowie na pytania dotyczące założenia UPS Dj_smart , a także uzupełni i poprawi moją pracę. A teraz do rzeczy...
Punkt pierwszy (ci, którzy wypełnili tablicę, nie muszą czytać J ). Po wytrawieniu, cynowaniu i wierceniu dokładnie sprawdź całą deskę pod kątem ościeży. Smark, wytrawione ślady itp. może poważnie zrujnować cały szum. Następnie wypełniamy płytkę, najpierw wszystkie zworki, potem rezystory, diody, panele, kondensatory i tranzystory bipolarne. Chcę dokonać konwersji szczególną uwagę Przepraszam za uwagę... Nie bądź leniwy przed lutowaniem, aby sprawdzić część pod kątem przydatności do użytku. Test ciągłości czasami ratuje przed dymem... Znam bardzo dobrze kodowanie kolorami rezystorów i drażniłem go kilka razy, w tym specjalnym. ruchomości. Używając rezystorów z lutowanych latami skrytek ze wszystkiego, co pod ręką, zapomina się, że po podgrzaniu czerwony może zmienić kolor na pomarańczowy, a pomarańczowy może zmienić kolor na żółty... Wlutuj przewody zasilające +5V, stopień, GND i przewody sterujące Vref . Tak to mniej więcej wygląda:
Punkt drugi (konfigurowanie trybów pracy i trzymania). 555 Ja osobiście wlutowałem w płytkę, kto montował panel oznacza, że go podłączamy, wyświetlacz musi być wyłączony. Trymery do środka. Zamykamy wyjście krokowe na ogólne (tryb pracy). Nazywamy obwód +5V i jeśli nie ma zwarcia, włączamy zasilanie. Tester jest podłączony do punktów kontrolnych Vref (brawo Dj _ mądry , podany na płytce), jeśli wartości trymerów i rezystancja między nimi odpowiadają schematowi, to trymer jest slave. trybie można regulować napięcie w zakresie około 0 - 1 V, tj. prąd 0 - 5A. Ustawmy to na 1A. Tutaj wszystko jest proste. R zmiana mamy 0,2 oma. Potrzebujemy 1A. 0,2x1=0,2V. Te. jeśli zainstalujemy Vref - 0,2 V, prąd w uzwojeniu wyniesie 1A. Jeśli potrzebujemy prądu w uzwojeniu, powiedzmy 2,5 A Vref =0,2x2,5=0,5V.
Krótko mówiąc, ustawiliśmy go na 0,2 V.
Teraz otwieramy krok i ogólnie. Jeżeli wszystkie elementy są w porządku i zgodnie ze schematem to po otwarciu za jakieś pół sekundy Vref zmniejszy się o połowę (jeśli drugi trymer znajduje się na środku) Dostosuj Vref zatrzymanie. Mam 50 procent. od pracownika:
Najważniejszą rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę, jest obowiązkowe opóźnienie przy przełączaniu. Gdy stopień jest ogólnie zamknięty, tryb pracy powinien natychmiast się włączyć, a po otwarciu powinien przejść w tryb wstrzymania z opóźnieniem 0,5 s. Jeśli nie ma opóźnień, poszukaj problemów, w przeciwnym razie podczas pracy wystąpią poważne usterki. Jeśli nie odpali, przejdź do wątku na forum, nie wzniecaj pożarów J.
Punkt trzeci (ustawianie bloku wyświetlacza). Sygnet jest ustawiony na 315-361, podobnie jak Dj_smarta też torba, trzeba gdzieś przylutować... Ale w zasadzie można tam wlutować dowolną parę, z naszych testowałem 502 - 503, 3102 - 3107, wszystko działa, tylko uważaj na pinout! Jeżeli wszystko jest poprawnie zlutowane i działa to działa bez problemów. Wyświetlacz ulega niewielkiej regulacji Vref , więc po podłączeniu wskazania dostosuj wreszcie prąd do swojego silnika krokowego (lepiej zacząć od 70% wartości nominalnej). Nie zrobiłem żadnego zdjęcia jak świecą diody LED. J.
Punkt czwarty, ważny (297) Wyłączając zasilanie, podłącz 297 na swoje miejsce. Sprawdzamy ponownie instalację, a elementy orurowania, jeśli wszystko jest w porządku (jeśli są wątpliwości, sprawdzamy to dwukrotnie), włączamy zasilanie. Sprawdzamy sygnał na pierwszym odcinku za pomocą oscyloskopu, wygląda to tak:
Lub na 16. nodze wygląda to tak:
Oznacza to, że podkładka się uruchomiła, szczęściarze, którzy mają miernik częstotliwości, mogą zmierzyć częstotliwość, powinna ona w przybliżeniu odpowiadać 20 kHz.
UWAGA!!! To jest ważne!!!Nawet jeśli podkładka nie uruchomi się, część logiczna 297 będzie działać, tj. po podłączeniu obciążenia wszystkie sygnały pójdą... Ale oszacuj 24 V bez podkładki przy 2 Ohm SD. Dlatego ważne jest, aby upewnić się, że generator chipów działa.
Punkt piąty. Wyłącz ponownie zasilanie i podłącz IR , przylutuj paski polowe. W przypadku stosowania silnika o prądzie uzwojenia większym niż 2,5A konieczne jest umieszczenie przełączników polowych na grzejniku. Proszę zwrócić uwagę przy lutowaniu diod, mogą różnić się oznaczeniami. Naprawdę się z tym nie spotkałem (mam mieszankę 522 i 1 N 4148 (analogowy) mają ten sam układ pinów) Ale biorąc pod uwagę, że ludzie IR
W tym artykule opiszę cały cykl produkcyjny sterownika silnika krokowego do celów eksperymentalnych. To nie jest ostateczna opcja, jest przeznaczona do sterowania jednym silnikiem elektrycznym i jest tylko konieczna praca badawcza, końcowy obwód sterownika silnika krokowego zostanie przedstawiony w osobnym artykule.
Aby wykonać sterownik silnika krokowego, należy zrozumieć zasadę działania samych silników krokowych. maszyny elektryczne i czym różnią się od innych typów silników elektrycznych. Istnieje ogromna różnorodność maszyn elektrycznych: DC, AC. Silniki elektryczne prądu przemiennego dzielą się na synchroniczne i asynchroniczne. Nie będę opisywał każdego typu silnika elektrycznego, ponieważ wykracza to poza zakres tego artykułu; powiem tylko, że każdy typ silnika ma swoje zalety i wady. Co to jest silnik krokowy i jak sobie z tym poradzić?
Silnik krokowy to synchroniczny silnik bezszczotkowy z wieloma uzwojeniami (zwykle czterema), w którym prąd przyłożony do jednego z uzwojeń stojana powoduje zablokowanie wirnika. Sekwencyjne uruchamianie uzwojeń silnika powoduje dyskretne ruchy kątowe (kroki) wirnika. Schemat obwodu elektrycznego silnika krokowego daje wyobrażenie o jego strukturze.
A to zdjęcie pokazuje tabelę prawdy i schemat działania steppera w trybie pełnego kroku. Istnieją również inne tryby pracy silników krokowych (półkrok, mikrokrok itp.)
Jak obrócić wirnik w drugą stronę? Tak, to bardzo proste, trzeba zmienić sekwencję sygnałów z ABCD na DCBA.
Jak obrócić rotor o określony kąt, np. 30 stopni? Każdy model silnika krokowego ma taki parametr, jak liczba kroków. Steppery, które wyciągnąłem z drukarek igłowych mają ten parametr 200 i 52 tj. popełnić pełny obrót 360 stopni, niektóre silniki muszą przejść 200 kroków, a inne 52. Okazuje się, że aby obrócić wirnik o kąt 30 stopni, trzeba przejść:
-w pierwszym przypadku 30:(360:200)=16,666... (kroków) można zaokrąglić do 17 kroków;
-w drugim przypadku 30:(360:52)=4,33... (kroki) można zaokrąglić do 4 kroków.
Jak widać błąd jest dość duży, możemy stwierdzić, że im więcej kroków ma silnik, tym błąd jest mniejszy. Błąd można zmniejszyć, jeśli zastosujesz tryb pracy półetapowy lub mikrokrokowy lub mechanicznie - użyj przekładni redukcyjnej; w tym przypadku ucierpi prędkość ruchu.
Jak kontrolować prędkość rotora? Wystarczy zmienić czas trwania impulsów dostarczanych na wejścia ABCD, im dłuższe są impulsy na osi czasu, tym mniejsza prędkość obrót wirnika.
Uważam, że te informacje wystarczą do teoretycznego zrozumienia działania silników krokowych, całą pozostałą wiedzę można zdobyć eksperymentując.
Przejdźmy więc do obwodów elektrycznych. Wymyśliliśmy, jak pracować z silnikiem krokowym, pozostaje tylko podłączyć go do Arduino i napisać program sterujący. Niestety nie ma możliwości bezpośredniego podłączenia uzwojeń silnika do wyjść naszego mikrokontrolera z jednego prostego powodu – braku zasilania. Każdy silnik elektryczny przechodzi przez swoje uzwojenia wystarczająco wysoki prąd i ładunek nie większy niż40 mA (parametry ArduinoMega 2560) . Co zrobić, jeśli zachodzi potrzeba sterowania obciążeniem np. 10A, a nawet napięciem 220V? Problem ten można rozwiązać, jeśli pomiędzy mikrokontrolerem a silnikiem krokowym zostanie zintegrowany zasilacz. schemat elektryczny, wtedy będzie można sterować przynajmniej trójfazowym silnikiem elektrycznym, który otwiera wielotonowy właz do silosu rakietowego :-). W naszym przypadku nie ma potrzeby otwierania włazu do silosu rakietowego, wystarczy, że uruchomimy silnik krokowy, a sterownik silnika krokowego nam w tym pomoże. Oczywiście, że możesz kupić gotowe rozwiązania, jest ich sporo na rynku, ale zrobię sobie własny sterownik. Aby to zrobić, będę potrzebował tranzystorów polowych Mosfet z kluczem zasilania, jak już powiedziałem, tranzystory te idealnie nadają się do parowania Arduino z dowolnymi obciążeniami.
Poniższy rysunek przedstawia instalację elektryczną schemat obwodu sterownik silnika krokowego.
Użyłem klawiszy zasilaniatranzystory IRF634B maksymalne napięcie źródło-dren 250 V, prąd drenu 8,1 A, w moim przypadku jest to więcej niż wystarczające.Mamy już mniej więcej schemat, narysujmy go płytka drukowana. Rysowałem w edytorze Paint wbudowanym w Windows, powiem, że to nie najlepszy pomysł, następnym razem skorzystam z jakiegoś specjalistycznego i prostego edytora PCB. Poniżej znajduje się rysunek gotowej płytki drukowanej.
Następnie drukujemy ten obraz w odbiciu lustrzanym na papierze za pomocą drukarki laserowej. Najlepiej zmaksymalizować jasność wydruku i używać papieru błyszczącego zamiast zwykłych, błyszczących czasopism. Bierzemy arkusz i drukujemy na istniejącym obrazie. Następnie powstały obraz nakładamy na wcześniej przygotowany kawałek folii z włókna szklanego i dokładnie prasujemy przez 20 minut. Żelazko należy nagrzać do maksymalnej temperatury.
Jak przygotować tekstolit? Po pierwsze należy go przyciąć do wymiarów obrazu płytki drukowanej (za pomocą metalowych nożyczek lub piły do metalu), a po drugie przeszlifować krawędzie drobnym papierem ściernym, aby nie pozostały zadziory. Należy również przeszlifować powierzchnię folii, aby usunąć tlenki; folia nabierze równomiernego czerwonawego odcienia. Następnie powierzchnię obrobioną papierem ściernym przetrzeć wacikiem zamoczonym w rozpuszczalniku (użyj rozpuszczalnika 646, mniej śmierdzi).
Po podgrzaniu żelazkiem toner z papieru zostaje wypalony na powierzchni folii z laminatu z włókna szklanego w postaci obrazu ścieżek styku. Po tej operacji tekturę z papierem należy schłodzić do temperatury pokojowej i umieścić w kąpieli wodnej na około 30 minut. W tym czasie papier zwiotcze i należy go ostrożnie zrolować opuszkami palców z powierzchni płytki drukowanej. Na powierzchni pozostaną gładkie czarne ślady w postaci śladów stykowych. Jeśli nie udało Ci się przenieść obrazu z papieru i masz wady, to warto zmyć toner z powierzchni PCB rozpuszczalnikiem i powtórzyć wszystko od nowa. Udało mi się za pierwszym razem.
Po uzyskaniu wysokiej jakości obrazu ścieżek konieczne jest wytrawienie nadmiaru miedzi; do tego potrzebny będzie roztwór do trawienia, który sami przygotujemy. Wcześniej do trawienia płytek drukowanych używałem siarczanu miedzi i zwykłej soli kuchennej w proporcji 0,5 litra tarapaty 2 czubate łyżki siarczanu miedzi i soli kuchennej. Całość dokładnie wymieszano z wodą i roztwór był gotowy. Tym razem jednak wypróbowałam inny przepis, bardzo tani i dostępny.
Zalecana metoda przygotowania roztworu trawiącego:
30 g rozpuszcza się w 100 ml aptecznego 3% nadtlenku wodoru kwas cytrynowy i 2 łyżeczki soli kuchennej. Roztwór ten powinien wystarczyć do wytrawienia powierzchni 100 cm2. Przygotowując roztwór, nie trzeba oszczędzać na soli. Ponieważ pełni rolę katalizatora i praktycznie nie jest zużywany podczas procesu trawienia.
Po przygotowaniu roztworu płytkę drukowaną należy opuścić do pojemnika z roztworem i obserwować proces trawienia; najważniejsze jest, aby jej nie prześwietlić. Roztwór zje powierzchnię miedzianą niepokrytą tonerem; gdy tylko to nastąpi, płytkę należy zdjąć i umyć zimną wodą, następnie wysuszyć i usunąć toner z powierzchni torów za pomocą waty i rozpuszczalnik. Jeśli na Twojej płycie znajdują się otwory do mocowania elementów radiowych lub elementów złącznych, teraz jest czas na ich wywiercenie. Pominąłem tę operację, gdyż jest to jedynie prototypowy sterownik silnika krokowego przeznaczony do opanowania nowych dla mnie technologii.
Zacznijmy cynować ścieżki. Należy to zrobić, aby ułatwić pracę podczas lutowania. Kiedyś cynowałem lutem i kalafonią, ale powiem, że to „brudny” sposób. Na desce jest dużo dymu i żużla z kalafonii, które należy zmyć rozpuszczalnikiem. Zastosowałem inną metodę, cynowanie gliceryną. Gliceryna jest sprzedawana w aptekach i kosztuje grosze. Powierzchnię płytki należy przetrzeć wacikiem nasączonym gliceryną, a lutowie nakładać precyzyjnymi pociągnięciami lutownicy. Powierzchnia ścieżek pokryta jest cienką warstwą lutowia i pozostaje czysta, nadmiar gliceryny można usunąć wacikiem lub umyć wodą z mydłem. Niestety nie mam zdjęcia efektu uzyskanego po cynowaniu, ale uzyskana jakość jest imponująca.
Następnie należy przylutować wszystkie elementy radia do płytki; ja użyłem pęsety do przylutowania elementów SMD. Jako topnik zastosowano glicerynę. Okazało się bardzo schludnie.
Wynik jest oczywisty. Oczywiście po wyprodukowaniu tablica wyglądała lepiej; na zdjęciu jest po wielu eksperymentach (po to została stworzona).
Zatem nasz sterownik silnika krokowego jest gotowy! Przejdźmy teraz do najciekawszej części - praktycznych eksperymentów. Lutujemy wszystkie przewody, podłączamy źródło zasilania i piszemy program sterujący dla Arduino.
Środowisko programistyczne Arduino jest bogate w różne biblioteki; do pracy z silnikiem krokowym przewidziana jest specjalna biblioteka Stepper.h, z której będziemy korzystać. Nie będę opisywał sposobu wykorzystania środowiska programistycznego Arduino i opisywał składnię języka programowania; informacje te można zobaczyć na stronie http://www.arduino.cc/, jest też opis wszystkich bibliotek z przykładami. , zawierający opis Stepper.h.
Lista programów:
/*
* Program testowy dla steppera
*/
#włączać
#zdefiniuj KROKI 200
Stepper krokowy (KROKI, 31, 33, 35, 37);
unieważnij konfigurację()
{
stepper.setSpeed(50);
}
pusta pętla()
{
krokowy.krok(200);
opóźnienie (1000);
}
Ten program sterujący wymusza na wale silnika krokowego wykonanie jednego pełnego obrotu po sekundowej przerwie i powtarzanie w nieskończoność. Możesz eksperymentować z prędkością obrotu, kierunkiem obrotu i kątami obrotu.
