Что делать если при подключении шагового двигателя — он отказывается вращаться? Что делать если подключенный двигатель дрожит, трещит или вращается не в ту сторону. В этой статье мы постараемся решить эти проблемы не прибегая к изменению настроек электроники.
Первое, что нужно проверить — это то насколько хорошо у вас натянут ремень. Дребезг и посторонние звуки могут возникнуть при слабой натяжке ремней. Что в свою очередь приводит к потере тяги и имеет тот же эффект, что и возможные проблемы с проводкой.
Начните с проверки натяжения ремней на вашем 3D принтере. Если на ваш взгляд с натяжкой всё в порядке переходите к следующему пункту.
Второе, что необходимо проверить — это целостность проводки.
Высокие ускорения, длительная печать, не правильная организация проводки могут приводить к повреждению кабеля от платы управления 3D принтера к шаговому двигателю.
Вы установили новый двигатель, поменяли провод или установили новую плату управления и теперь всё не работает или работает не правильно?
Итак, вы установили установили/поменяли новый шаговый двигатель NEMA или поставили новую плату управления 3D принтера. Вероятнее всего сигналы подаваемые от платы управления к двигателю теперь другие, т.е. шаговый двигатель не получает правильный или полный сигнал. Из-за этого шаговый двигатель «сходит с ума» — гремит, шумит или дергается.
Почему же не работает?
Шаговые двигатели NEMA 17 устанавливаемые на практически все 3D принтеры работают на основе обмоток, соединенных попарно, и каждая из них называется фазой. Эти фазы перемещают магниты внутри шагового двигателя.
Когда проводка для этих пар не совпадают или если кабель поврежден, шаговый двигатель не может правильно вращаться, так как северный и южный полюса магнитов не могут получать правильный сигнал и правильно вращаться.
Существует огромное количество производителей как самих двигателей так и электроники, которая управляет этими двигателями.
И никто из производителей не разработал стандарт подключения. Из-за этого проводки шаговых двигателей могут отличаться, а цвета проводов в кабеле которые к ним подключаются ничего не значат.
Кабели для шаговых двигателей
Кроме того, последовательность подключения к плате управления 3D принтера вряд ли будет соответствовать шаговым двигателям. Из-за этого на шаговый двигатель поступает неверный сигнал и он начнет «глючить» — дрожать, греметь или даже двигаться только в одном направлении.
Разъем двигателя в плате BTT SKR mini E3
Разъем двигателя в плате BTT Octopus
Для некоторых плат в свою очередь есть исключения. Например, это касается плат выпускающихся для замены оригинальных 1 в 1.Для самого популярного 3D принтера Ender-3 насколько производителей выпускают платы взамен оригинально устанавливаемой на этот 3D принтер, например, BTT SKR Mini E3 V2 — это специализированная материнская плата для замены платы от Creality. И следовательно проводка в BTT SKR Mini E3 полностью совпадает с проводкой оригинальной платы управления.
Как найти правильное подключение?
Есть несколько быстрых и простых способов определить катушки шагового двигателя.
1. «Прозвонка» с помощью мультиметра
Первое , вы можете использовать мультиметр для проверки целостности цепи. Переведите мультиметр в режим «прозвонки» цепи, который обычно имеет значок диода или зуммера.
Режим прозвонки на мультиметре
Прозвонка шагового двигателя
Затем подсоедините один щуп мультиметра к крайнему левому контакту на двигателе. Затем с помощью другого щупа проверьте один из двух средних контактов. Когда мультиметр начнет отображать значение на дисплее или издаст звуковой сигнал, это значит что вы нашли парное соединение катушку. Повторите тоже самое на правой стороне разъема: подсоедините один щуп на правый контакт двигателя, а вторым щупом проверьте один из двух средних контактов. Вы нашли контакты обмоток двигателя.
2. Поиск светодиодом
Один из самый простых и надежный методов. Возьмите обычный круглый светодиод на 3В. Подключите разъем к двигателю, а в разъем который подключается к плате вставьте светодиод. Теперь вручную прокрутите вал двигателя.
Если светодиод загорелся — вы нашли контакты обмотки.
Поиск обмотки шагового двигателя с помощью светодиода
Обмотка шагового двигателя найденная с помощью светодиода
3. Поиск замыканием
Другой метод проверки соединений шагового двигателя заключается в использовании двух проводов с разъемом DuPont на одной стороне и оголенным проводом на другом. Вначале скрутите два оголенных провода вместе.
Затем подключите один разъем Dupont в крайний левый контакт на двигателе а второй разъем Dupont в один из средних контактов на двигателе. Как и в случае со светодиод, поверните вал шагового двигателя.
Если усилие на валу изменилось (увеличился крутящий момент), значит, вы нашли соединение обмотки.
Поиск обмотки шагового двигателя скруткой
Если удачно нашли правильное подключение на двигателях, теперь стоит их сопоставить с разъемами на плате управления.
Подключение шаговый двигателей к плате управления?
Распиновка контактов шагового двигателя на BTT SKR E3
Большинство производителей плат управления для 3D-принтеров указывают распиновку контактов в технических характеристиках самих плат или в руководствах. Проверьте документацию своей платы управления на онлайн ресурсах, например GitHub. У таких производителей как BigtTeeTech, MKS, FLYmaker (Mellow Fly) обязательно есть ресурсы с подробным описанием распиновки. Как только вы найдете распиновку, вы сопоставьте найденные контакты двигателя с контактами 1А и 1B на плате управления. Затем подключите вторую обмотку к контактам 2A и 2B.
Подключили двигатель, а он движется не в ту сторону
Подключенный двигатель работает тихо, так как надо, вот только крутит не в ту сторону. Не стоит отчаиваться. Есть довольно простое решение заставить вал двигателя вращаться в правильном направлении.
Все что вам нужно сделать — это поменять местами провода обмотки.
Если у вас красный + черный провод соответствуют одной обмотке, то вам необходимо поменять их местами чтобы стало черный + красный провод. Ту же операцию можно проделать и с парой средних проводов. Эту операцию необходимо проделать только на одном разъеме провода.
Смена вращения вала шагового двигателя. Было.
Смена вращения вала шагового двигателя. Стало.
Ту же операцию можно проделать и с парой средних проводов. Эту операцию необходимо проделать только на одном разъеме провода. Вначале не помешает сделать фото или записать расположение контактов, чтобы запомнить начальное положение контактов проводов. Затем, с помощью пинцета или небольшой плоской отвертки поднимите защелку на разъеме. Прежде чем отпустить защелку, вытащите провод с из разъема. Постарайтесь не отломить защелку. После того как необходимые провода вытащены, вставьте их обратно, но уже на новые места разъема. Если вы решите проделать эту операцию на разъеме подключаемом к плате управления, то действия будут совпадать.
Замена проводов в шаговом двигателе
Управление шаговым двигателем
Шаговые двигатели присутствуют в автомобилях, принтерах, компьютерах, стиральных машинах, электробритвах и многих других устройствах из повседневного быта. Однако многие радиолюбители до сих пор не знают, как заставить такой мотор работать и что он вообще из себя представляет. Итак, давайте узнаем, как использовать шаговый двигатель.
Шаговые двигатели являются частью класса моторов, известных как безщеточные двигатели. Обмотки шагового двигателя являются частью статора.
На роторе расположен постоянный магнит или, для случаев с переменным магнитным сопротивлением, зубчатый блок из магнитомягкого материала. Все коммутации производятся внешними схемами.
Обычно система мотор — контроллер разрабатывается так, чтобы была возможность вывода ротора в любую, фиксированную позицию, то есть система управляется по положению. Цикличность позиционирования ротора зависит от его геометрии.
Типы шаговых двигателей
- Существуют три основных типа шаговых двигателей: переменной индуктивности, двигатели с постоянными магнитами, и гибридные двигатели.
- Двигатели переменной индуктивности используют только генерируемое магнитное поле на центральном валу, заставляющее вращаться и находиться на одной линии с напряжением электромагнитов.
- Двигатели с постоянными магнитами похожи на них, за исключением того, что центральный вал поляризован у северного и южного магнитных полюсов, которые будут соответствующим образом поворачивать его в зависимости от того, какие электромагниты включены.
Гибридный мотор — это сочетание двух предыдущих. У его намагниченного центрального вала имеется два набора зубов для двух магнитных полюсов, которые затем выстраиваются в линию с зубами вдоль электромагнитов. В связи с двойным набором зубов на центральном валу, гибридный двигатель имеет наименьший доступный размер шага и поэтому является одним из наиболее популярных типов шаговых двигателей.
Униполярные и биполярные шаговые двигатели
Также существует ещё два типа шаговых двигателей: униполярные и биполярные. На фундаментальном уровне, эти два типа работать точно так же; электромагниты включены в последовательном виде, заставляя центральный вал двигателя вращаться.
Но униполярный шаговый двигатель работает только с положительным напряжением, а биполярный шаговый двигатель имеет два полюса — положительный и отрицательный.
То есть фактическая разница между этими двумя типами заключается в том, что для однополярных требуется дополнительный провод в середине каждой катушки, что позволит току проходить либо к одному концу катушки, либо другому. Эти два противоположных направления производят две полярности магнитного поля, фактически имитируя как положительные, так и отрицательные напряжения.
Хотя оба они имеют общий уровень питающих напряжений 5V, биполярный шаговый двигатель будет иметь больший крутящий момент, потому что ток течет через всю катушку, производя более сильное магнитное поле.
С другой стороны, униполярные шаговые двигатели используют только половину длины катушки из-за дополнительного провода в середине катушки, а значит меньший крутящий момент доступен для удержания вала на месте.
Подключение шаговых двигателей
Разные шаговые двигатели могут иметь разное количество проводов, как правило, 4, 5, 6, или 8. 4-х проводные линии могут поддержать только биполярные шаговые двигатели, поскольку у них нет центрального провода.
5-ти и 6-ти проводные механизмы могут быть использованы как для однополярного, так и биполярного шагового двигателя, в зависимости от того, используется центральный провод на каждой из катушек или нет. 5-ти проводная конфигурация подразумевает, что центральные провода на два комплекта катушек соединены внутри между собой.
Способы управления шаговыми двигателями
Есть несколько различных способов управления шаговыми двигателями — полный шаг, полушаг, и микрошаговый. Каждый из этих стилей предлагают различные крутящие моменты, шаги и размеры.
Полный шаг — такой привод всегда имеет два электромагнита. Для вращения вала, один из электромагнитов выключается и далее электромагнит включен, вызывая вращение вала на 1/4 зуба (по крайней мере для гибридных шаговых двигателей). Этот стиль имеет самый сильный момент вращения, но и самый большой размер шага.
Полшага. Для вращения центрального вала, первый электромагнит находится под напряжением, как первый шаг, затем второй также под напряжением, а первый все еще работает на второй шаг.
При третьем шаге выключается первый электромагнит и четвертый шаг — поворот на третий электромагнит, а второй электромагнит по-прежнему работает.
Этот метод использует в два раза больше шагов, чем полный шаг, но он также имеет меньший крутящий момент.
Микрошаговый имеет наименьший размер шага из всех этих стилей. Момент вращения, связанный с этим стилем, зависит от того, как много тока, протекает через катушки в определенное время, но он всегда будет меньше, чем при полном шаге.
Схема подключения шаговых двигателей
Чтобы управлять шаговым двигателем необходим контроллер. Контроллер — схема, которая подает напряжение к любой из четырех катушек статора. Схемы управления достаточно сложны, по сравнению с обычными электромоторчиками, и имеют много особенностей. Подробно рассматривать тут мы их не будем, а просто приведём фрагмент популярного контроллера на ULN2003A.
В общем шаговые двигатели являются отличным способом для того, чтобы повернуть что-то в точный размер угла с большим количеством крутящего момента. Другое преимущество их в том, что скорость вращения может быть достигнута почти мгновенно при изменении направления вращения на противоположное.
Originally posted 2018-11-23 11:47:42. Republished by Blog Post Promoter
Подключение униполярных шаговых двигателей к биполярному драйверу
Введение.
Шаговый двигатель (далее ШД) — особая разновидность двигателей, который позволяет точно управлять углом поворота ротора. ШД относится к синхронным безщёточным двигателям, имеет несколько обмоток на статоре (2, 4 или 8), ротор же выполнен из магнито-мягких (способных намагничиваться) или магнито-твердых материалов (постоянных магнитов) и их сочетаний.
На данный момент распространены биполярные ШД, обладающие двумя обмотками на статоре. Например, ШД типоразмера NEMA17, одни из самых распространенных биполярных ШД.
Ток в обмотках статора течет то в одну, то в другую сторону попеременно. Поэтому для управления биполярным ШД необходимы два Н-моста, по одному мосту на обмотку.
На следующей схеме приведена реализация управления биполярным ШД при помощи двух Н-мостов, каждый из которых построен из 6 транзисторов. Управление осуществляется при помощи микроконтроллера, у которого задействовано 4 выхода. Да и в самой прошивке микроконтроллера придется перебирать выводы управления ШД “вручную”.
Также можно использовать, например, микросхему L293 и аналогичные ей микросхемы (сдвоенный Н-мост), но и в этом случае для управление одним биполярным ШД потребуется 4 вывода микроконтроллера.
На фото пример готовой платы с микросхемой L298 для подключения по вышеприведенной схеме.
Следующая схема состоит из сдвоенного Н-моста L298 и специального драйвера L297, который преобразует протокол step/dir в понятный микросхеме L298 порядок переключения обмоток. Кроме того, L297 способна реализовать полушаговый режим работы ШД. То есть логика управления упростилась, но драйвер “оброс” ещё одной микросхемой.
На данный момент все вышеприведенные схемы управления биполярными ШД потеряли актуальность. Потому что рынок наполнен драйверами биполярных ШД, стоимость которых достаточно низка, чтобы перестать заниматься изобретением велосипеда.
Драйверы для управления биполярными ШД работают по протоколу step/dir, содержат в себе защитные диоды, позволяют устанавливать силу тока, протекающую через обмотки ШД и позволяют устанавливать дробный шаг ШД (?, ?, ? и так далее), что в свою очередь позволяет контролировать угол поворота ротора с большей точностью.
Промышленный драйвер для больших ШД, качественный и дорого стоит:
Драйвер для не больших ШД, типа NEMA17 и меньше:
Сейчас это всё доступно, как по цене, так и по наличию в онлайн и оффлайн магазинах. Но изначально на рынке отсутствовали доступные решения для управления биполярными ШД, поэтому широкое распространение получили униполярные ШД с 4 (реже с 8) обмотками, ток в каждой из которых течет только в одном направлении.
Это позволяет управлять униполярным ШД при помощи ключей. Как видно из следующей схемы, для управления униполярным ШД при помощи транзисторов снова необходимо задействовать четыре вывода микроконтроллера, а также необходимо тратить ресурсы микроконтроллера на перебор выходов “вручную”.
Но в этом случае, используется всего 4 транзистора, а не 12, как в случае с биполярным ШД.
Изготовление драйверов униполярных ШД, работающих по протоколу step/dir представляет некоторые сложности для новичков-радиолюбителей, но является вполне выполнимой задачей.
Реализация драйвера униполярного ШД показана на следующей схеме.
Но зачем снова изобретать велосипед, если драйверы для ШД стоят не дорого и доступны… ах да, я об этом уже говорил.
Но позвольте, те ШД, что в обилии встречаются в магазинах, предназначены для биполярных ШД. Причем тут униполярные?
- Дело в том, что почти любой униполярный ШД можно переделать в биполярный, чаще всего даже без разборки, лишь правильным подключением обмоток.
- Униполярный в биполярный.
- Чтобы определить, какой тип ШД перед вами, достаточно посчитать количество выводов.
- 4 вывода — перед вами биполярный ШД, поздравляю вас, переделка не требуется.
- 5 выводов — униполярный ШД, в котором один из выводов каждой из четырех катушек соединен с остальными (смотрите изображение). Пример такого ШД — распространенный в настоящее время компактный ШД 28BYJ-48.
Переделать такой ШД в биполярный простым переключением катушек не представляется возможным. Необходима разборка двигателя.
В случае с 28BYJ-48 (на фото выше) переделка сводится к снятию крышки и перерезанию одной дорожки на печатной плате. Ну и соответственно один провод (красный) можно будет выпаять и удалить. При этом момент увеличится в 1,4 раза.
- 6 выводов — очень похож на 5-выводной, за исключением того, что центральные выводы катушек не соединены между собой. Для такого ШД существует 2 способа использования:
- игнорируем центральные выводы катушек, при этом момент увеличивается в 1.4 раза (корень из 2). Момент стабилен на низких частотах.
- игнорируем один из крайних выводов катушки — ШД работает с параметрами, заявленными в даташите (момент, ток). Момент стабилен на высоких частотах.
- 8 выводов, четыре независимых катушки. Существует три способа подключения таких ШД:
- игнорируем одну из обмоток в паре обмоток, ШД работает с параметрами, заявленными в даташите (момент, ток), момент стабилен на высоких частотах.
- соединяем пару обмоток последовательно — момент увеличивается в 1,4 раза, момент становится стабилен на более низких частотах, чем в первом варианте.
- соединяем пару обмоток параллельно — момент увеличивается в 2 раза и становится стабилен на более высоких частотах, чем в первом варианте.
Как видно из приведенных выше примеров, использование униполярных ШД с биполярными драйверами вполне реально. Кроме того, в зависимости от типа ШД и способа его подключения его параметры могут меняться, что можно использовать в соответствии с вашими целями.
Заключение.
На данный момент у меня набралась коллекция униполярных ШД от старых матричных принтеров, жестких дисков 80-х годов и прочего устаревшего оборудования. К тому же, я активно использую миниатюрные 28BYJ-48, каждый из которых переделываю для работы с биполярным драйвером для шаговых двигателей.
С каждым годом количество униполярных двигателей в обиходе радиолюбителей становится всё меньше. Причиной тому снижение цен на шаговые двигатели типоразмера NEMA и утилизация старых двигателей охотниками за цветными металлами.
Тем не менее, я надеюсь, что приведенная мной информация позволит дать вторую жизнь устаревшим униполярным шаговым двигателям, которые еще остались в использовании у радиолюбителей.
Как подключить шаговый двигатель с 4 выводами для максимальной эффективности
Шаговые электродвигатели являются одними из распространенных моделей на отечественном рынке. Это обусловливается преимуществами, которые обеспечивает данный мотор, а также относительной простотой эксплуатации. Чем же интересны агрегаты на 4 вывода? Рассмотрим далее с нашей сегодняшней статье.
Шаговый электрический двигатель – машина, основное назначение которой – преобразовывать электрическую энергию, поступающую от сети питания в энергию для механического движения.
Конструкция имеет ряд своих особенностей, о которых мы расскажем далее, но, в целом компоновка включает стандартные детали.
Среди них стоит выделить статор, его обмотки, а также ротор (магнитомягкий или магнитотвердый).
Ключевой параметр силового агрегата данного типа – обеспечение вращения дискретного типа, показатель которого равен точному количеству заданных импульсов. Последнему показателю соответствует в свою очередь количество осуществляемых шагов.
Чаще всего применение шагового мотора с 4 выводами имеет место в обрабатывающих станках с ЧПУ, роботизированном оборудовании, приборах для хранения, считывания и обработки информации.
Особенности функционирования
Если сравнивать моторы данного вида с другими типоразмерами, стоит отметить, что детали шаговых моторов совершают обороты пошагово, а не непрерывно.
Каждый отдельный шаг является определенной частью каждого полного оборота. Точное число требуемых шагов для полноценного оборота вала будет отличаться в каждой отдельной ситуации.
Особенность зависит схемы соединения, марки силового агрегата, способа управления мотором.
Конструкция и принцип функционирования
Ниже на рисунке вы видите схему общей компоновки электрического двигателя шагового типа. Первое, что замечается – это 4 обмотки, относящиеся к моторному статору, расположение их позволяет им находиться по отношению друг к другу под прямым углом. Исходя из этого, можно смело говорить о том, что машина имеет шаг размером в 90 градусов.
Когда осуществляется подача напряжения типа U1 на первую обмотку, ротор начинает перемещаться опять же на 90 градусов. Когда же реализуется подача напряжения поочередным способом на остальные обмотки U2, U3, U4, то вал продолжает вращаться, до окончательного завершения полного круга. Дальше цикл повторяется заново по аналогичному алгоритму.
Для того, чтобы изменить направленность оборотов мотора, достаточно просто поменять порядок подачи импульсов на определенные медные намотки.
Подключение шаговых двигателей
Конструкции силовых агрегатов данного типа бывают разные, каждый из которых следует учитывать при выборе конкретной схемы.
Для того, чтобы произвести запитывание обмоток, требуется устройство, способное выдавать импульс управляющего типа или даже их серию, в четко заданной последовательности.
Для этого в большинстве приложений используют приборы полупроводникового действия, для присоединения мотора шагового типа. Известны эти детали как микропроцессорные драйверы. Каждый из них обладает своими клеммами, определяющих методы питания и рабочие режимы.
Исходя из применяемой схемы подключения, необходимо применять выводы шагового устройства, которые также представлены различными модификациями.
Используя отдельно каждый из вариантов подсоединения разнотипных клемм к сигналу выходного типа, вы получаете в результате определенный показатель скорости вращения, шаг или даже микрошаг перемещений в рабочей плоскости. Это довольно удобно, ведь для решения одного типа задач требуется низкая частота, для других – высокая.
Один и тот же силовой агрегат имеет возможность задавать требуемую характеристику посредством драйвера. В процессе используется гибкий кабель, обеспечивающий универсальность создаваемого соединения.
Типичные схемы
Исходя из того, какое количество выводов имеет мотор, отличаются возможности применения определенных схем подключения. 4 фазы, 5 или 6 – каждая модификация обладает своими особенностями. В нашей сегодняшней статье нас интересует подсоединение шагового двигателя на 4 провода, остальные вариации мы рассмотрим в других описаниях.
Каждая схема подразумевает наличие группы выходных клемм, которые собственно и отвечают за формирование рабочих режимов и способов подачи напряжения питания. Учитывая конкретную схему, стоит применять определенные для каждой ситуации выводы двигателя.
Всего существует 6 ключевых схем для соединения мотора:
- принципиальная;
- биполярная;
- биполярная, с реализованным отводом и центральной обмоточной частью;
- униполярная, с реализованными четырьмя фазами и возможностью присоединения пары намоток;
- 4-х фазный униполярный способ с подключением параллельного типа;
- с последовательным присоединением.
В ситуациях, когда запитка ключевых полюсов шагового агрегата осуществляется от одного и того же драйвера, по примененным схемам можно выделить основные особенности работы, отличающие каждую конкретную схему. К этим параметрам относят:
- выводы обязательно подключаются к соответствующим клеммам прибора. Когда соединение последовательное, то индуктивность обмоток возрастает, параллельно снижается ток;
- обеспечение паспортных значений электрических параметров. Параллельная схема увеличивает уровни тока и снижает индуктивность;
- при реализации соединения по одной фазе на каждую намотку, происходит снижение момента при работе на низких оборотах, вместе со снижением величин токов;
- осуществление всех электрических и динамических параметров, в полном соответствии с паспортными характеристиками. Относятся к этим значениям и номинальные токи. Благодаря этому, существенно упрощается управленческая схема;
- выдача на порядок большего крутящего момента, возможность применения с большим диапазоном частот вращения;
- увеличение момента вращения, но, для оборудования, работающего на низких частотах вращения.
Принципиальная схема
Схематически данный вариант присоединения выглядит так:
Принципиальная схема шагового двигателя
Чтобы обеспечить бесперебойную работу шагового электродвигателя, необходимо знать все нюансы передачи номинальных напряжений, скорости крутящего момента, а также о снижении уровней линейного напряжения.
Реализуется также подключение силового агрегат к Ардуино. Здесь все выходы управления с драйвера совмещаются с цифровыми контактами Arduino Uno.
Ардуино
Для упрощения восприятия, давайте рассмотрим данный вопрос на примере конкретной модели мотора, пускай это будет 28BYj-48. Двигатель представляет собой униполярный агрегат, который мы совместим с драйверами L298 и ULN2003. Схематически это выглядит так (L298):
Для драйвера ULN2003 схема выглядит следующим образом:
Здесь выходы управляемого действия подсоединяются к цифровым контактам Ардуино, независимо от типа. На схеме включения в этой конкретной ситуации используются контакты типа 8-11. Электропитание подводится к 5 вольтам. Рекомендовано применять источник питания отдельный, для избегания перегревания платы.
Драйвера
Для того, чтобы эффективно включить и запустить 4-х жильный двигатель, необходимо применять драйвера. О них мы уже писали ранее, а сейчас давайте вкратце рассмотрим их особенности. Приборы работают в биполярном режиме, что обусловливает такие основные преимущества:
- увеличение показателя момента вращения на уровень до 40%, если сравнивать с униполярными модификациями;
- разнообразие в использовании моторов разных конфигураций обмотки фаз.
Из недостатков биполярного режима работы стоит выделить разве что сложность технической реализации самого драйвера для агрегата с 4 выводами. Каждую обмотку стоит отдельно подсоединять к источнику питания, отключать. Здесь лучше всего устанавливать мост-схему с 4 ключами. Рассмотрим же самые функциональные варианты драйверов, которые мы уже упоминали выше.
На базе L298N
Драйвер мостового типа разработан для эффективного регулирования двигателей с номинальным током до 2 ампер и напряжением питания до 46 вольт. Модуль, изготовленный на основе L298N включает такие детали:
- непосредственно микросхему аналогичного типа;
- механизм охлаждения;
- стабилизатор уровня напряжения;
- защитные диоды;
- колодки клеммов;
- разъемы для присоединения приемников сигналов.
ULN2003
Доступность и низкая стоимость реализации – основные параметры, определяющие распространенность данных устройств регулирования. Справедливости ради отметим, что выходят они из строя чаще, чем вышеописанные модификации, но, при этом, легко подлежа восстановлению.
Виды драйверов
Вкратце расскажем о типах деталей ШД с 4 выводами, которых всего есть 2:
- которые повторяют формы сигналов. В процессе своей работы они не формируют импульсы, лишь только повторяют их для обеспечения эффективного управления. Генерированию сигналов – это специализация микроконтроллеров. Как раз к таким драйверам и относится чип L298;
- формирующие сигналы. Их установка сводит к минимуму необходимость в применении микроконтроллеров, ведь достаточно просто задать периодический прямоугольный сигнал (меандр) и подобрать оптимальный рабочий режим. А 4988 – один из примеров такого драйвера.
Сильные и слабые стороны
Осуществив правильное подключение шагового силового агрегата на 4 вывода, вы довольно быстро оцените все преимущества конструкции:
- показатель угла поворота полностью соответствует количеству поданных электрических импульсов. После торможения, обороты сохраняют максимальный момент и фиксацию;
- точность позиционирования. Показатель обеспечивает установленный шаг в доле 3 – 5%, с возможностью накопления;
- высокая скорость старта, обратного вращения (реверса), остановки;
- отсутствие контактных компонентов для съема тока, обеспечивает высокую надежность, ведь детали не трутся и, следовательно – не изнашиваются;
- нет необходимости в обратной связи для обеспечения позиционирования;
- возможность работы на низких оборотах для нагрузки, подведенной напрямую. При этом не применяются редукторы;
- относительно меньшая цена;
- широкий спектр управления скоростью валовых вращений, благодаря изменениям частот электроимпульсов.
Недостатков на порядок меньше, справедливости ради укажем и их. К слабым сторонам относятся:
- возможность возникновения «эффекта резонанса» и дальнейшего проскальзывания шагового мотора при работе;
- отсутствие обратной связи может вызвать потерю контроля над двигателем;
- энергия расходуется на стабильном уровне, независимо от наличия на агрегате нагрузки;
- особенности схем вызывают затруднения в их реализации и дальнейшей поддержке работоспособности.
Модельный ряд
Сейчас давайте рассмотрим функциональные компоненты, которые поддаются подключению по вышеописанным схемам.
Nema 17 JK42HS34-1334-01 – мотор, поставляемый с проводами, обладает шагом 1,8 градусов. Исходя из этого, 1 полный оборот составляет 200 шагов. Основные технические параметры:
- 2 фазы;
- уровень номинального напряжения х 2,8 В;
- фазовое сопротивление – 2,1 Ом;
- 22 мм – длина вала;
- 2,5 мГн – индуктивность каждой фазы.
Nema 23 – более совершенная версия шагового мотора, шаг аналогичный предыдущей модели – 1,8˚. Номинальный ток – 2 ампера, диапазон рабочих температур: -20 — +85 градусов. Комплектуется проводом, длина которого – 80 см. Уровень сопротивления фазы – 2,6 Ом., напряжение – 5,2 вольта.
NEMA 34 – одна из самых функциональных серий таких моторов, как и любые другие линейки, включает несколько функциональных моделей и подходящих уникальных комплектующих.
В некоторых модификациях реализованы энкодеры, и другие вспомогательные компоненты. Модель 86BYGH1182 к примеру, относится к биполярному типу, имеет 2 обмотки и 4 вывода.
Устанавливается на принтерах, станках ЧПУ и другом пром. оборудовании.
Ta8435hq схема включение шаговых двигателей
Ниже приводится описание устройства управления шаговым двигателем,которое в настоящее время успешно используется в моей фрезерном станке с ЧПУ. Контроллер поддерживает управляющие сигналы STEP, DIR и ENABLE.
Контроллер предназначен для управления двигателями (ШД) с максимальным током до 2А и поддерживает режимы работы: 1/1, 1/2, 1/4 и 1/8. В нем используется одна микросхема TA8435 и минимальное колличество компонентов.
Основные параметры TA8435:
- Ток обмоток 1.5А (средн.) и 2.5А (макс)
- Напряжение питания логики Vcc 5В (5.5В макс)
- Напряжение питания 24В (40В макс)
- Работа в полный шаг, 1/2, 1/4 и 1/8 шага
- Режим удержания 100% или 60% от макс тока
Описание контактов:
- X1-1……. Напряжение питания ШД Vm 24В
- X1-2……. GND
- X1-3, X1-4……. A1, A2………. обмотка ШД
- X1-5, X1-6……. B1, B2………. обмотка ШД
- X2-1……. +5 В………. Напряжение питания логики
- X2-2……. GND
- X2-3……. DIR
- X2-4……. STEP
- X2-5……. ENABLE
- X2-6……. REF IN
- X2-7……. GND
- Конфигурация работы контроллера
- Перемычками на плате переключаются режимы работы «шаг», «полушаг» и «микрошаг»:
Определение рабочего тока:- VREF=0.8В если REF высокий
- VREF=0.5В если REF низкий
- Подключение двигателя:
Готовые устройства в корпусе:
Архив содержит:файл печатной платы и Data Sheet TA8435.
Так же смотри ( новинка на складе )
- [ посетить раздел «Контроллеры шаговых двигателей» ]
- X1-1 Напряжение питания ШД Vm 24В X1-2 GND X1-3,4 A1,A2 обмотка ШД
- X1-5,6 B1,B2 обмотка ШД
- X2-1 Напряжение питания логики Vcc 5В X2-2 GND X2-3 EN разрешение работы (активный уровень низкий) X2-4 DIR направление вращения X2-5 STEP сигнал шага X2-6 REF режим удержания (активный уровень низкий)
- X2-7 GND
- Конфигурация работы контроллера
- Определение рабочего тока:
VREF=0.8В если REF высокий VREF=0.5В если REF низкий
- Электронные компоненты для разработки и производства. Харьков, Украина
Иван зенкевич тест драйв сузуки
радиошоп, radioshop, радио, радиодетали, микросхемы, интернет, завод, комплектующие, компоненты, микросхемы жки индикаторы светодиоды семисегментные датчики влажности преобразователи источники питания тиристор симистор драйвер транзистор, диод, книга, приложение, аудио, видео, аппаратура, ремонт, антенны, почта, заказ, магазин, интернет — магазин, товары-почтой, почтовые услуги, товары, почтой, товары почтой, каталог, магазин, Internet shop, база данных, инструменты, компоненты, украина, харьков, фирма Космодром kosmodrom поставщики электронных компонентов дюралайт edison opto светодиодное освещение Интернет-магазин радиодеталей г.Харьков CREE ATMEL ANALOG DEVICES АЦП ЦАП
Прописаный
Управление шаговым двигателем
 |
| Первая модификация силового блока. L293 вытащена. |
 |
| Вид снизу |
Рано или поздно, при постройке робота, возникнет нужда в точных перемещениях, например, когда захочется сделать манипулятор. Вариантов тут два — сервопривод, с обратными связями по току, напряжению и координате, либо шаговый привод. Сервопривод экономичней, мощней, но при этом имеет весьма нетривиальную систему управления и под силу далеко не всем, а вот шаговый двигатель это уже ближе к реальности.
Шаговый двигатель это, как понятно из его названия, двигатель который вращается дискретными перемещениями. Достигается это за счет хитрой формы ротора и двух (реже четырех) обмоток. В результате чего, путем чередования направления напряжения в обмотках можно добиться того, что ротор будет по очереди занимать фиксированные значения.
В среднем, у шагового двигателя на один оборот вала, приходится около ста шагов. Но это сильно зависит от модели двигателя, а также от его конструкции. Кроме того, существуют полушаговый и микрошаговый режим, когда на обмотки двигателя подают ШИМованное напряжение, заставляющее ротор встать между шагами в равновесном состоянии, которое поддерживается разным уровнем напряжения на обмотках. Эти ухищрения резко улучшают точность, скорость и бесшумность работы, но снижается момент и сильно увеличивается сложность управляющей программы — надо ведь расчитывать напряжения для каждого шага.
Один из недостатков шаговиков, по крайней мере для меня, это довольно большой ток.
Так как на обмотки напруга подается все время, а такого явления как противоЭДС в нем, в отличии от коллекторных двигателей, не наблюдается, то, по сути дела, мы нагружаемся на активное сопротивление обмоток, а оно невелико.
Так что будь готов к тому, что придется городить мощный драйвер на MOSFET транзисторах или затариваться спец микросхемами.
Типы шаговых двигателей
Если не углубляться во внутреннюю конструкцию, число шагов и прочие тонкости, то с пользовательской точки зрения существует три типа:
- Биполярный — имеет четыре выхода, содержит в себе две обмотки.
- Униполярный — имеет шесть выходов. Содержит в себе две обмотки, но каждая обмотка имеет отвод из середины.
- Четырехобмоточный — имеет четыре независимые обмотки. По сути дела представляет собой тот же униполярник, только обмотки его разделены. Вживую не встречал, только в книжках.
Униполярный отличается от биполярного только тем, что ему нужна куда более простая схема управления, а еще у него значительно слабее момент. Так как работает он только половинами обмоток. НО! Если оторвать нафиг средний вывод униполярника, то мы получим обычный биполярный. Определить какой из выводов средний не сложно, достаточно прозвонить сопротивление тестером. От среднего до крайних сопротивление будет равно ровно половине сопротивления между крайних выводов. Так что если тебе достался униполярник, а схема подключения для биполярного, то не парься и отрывай средний провод.
Где взять шаговый двигатель.
Вообще шаговики встречаются много где. Самое хлебное место — пятидюймовые дисководы и старые матричные принтеры. Еще ими можно поживиться в древних винчестерах на 40Мб, если, конечно, рука поднимется покалечить такой антиквариат.
А вот в трехдюймовых флопарях нас ждет облом — дело в том, что там шаговик весьма ущербной конструкции — у него только один задний подшипник, а передним концом вал упирается в подшипник закрепленный на раме дисковода. Так что юзать его можно только в родном креплении. Либо городить высокоточную крепежную конструкцию.
Впрочем, тебе может повезет и ты найдешь нетипичный флопарь с полноценным движком.
Схема управления шаговым двигателем
Я разжился контроллерами шаговиков L297 и мощным сдвоенным мостом L298N.
Лирическое отступление, при желании можно его пропустить
Именно на нем был сделан мой первый силовой блок робота. Кроме него там еще два источника питания на 5 и на 3.3 вольта, а также контроллер двух движков на L293 (такой же как и во второй реализации силового блока). В качестве контроллера тогда был выбран АТ89С2051.
Это антикварный контроллер архитектуры MSC-51 в котором из периферии только два таймера, порты да UART, но я его люблю нежно и трепетно, так как первая любовь не проходит никогда =).
К сожалению исходники его мега прошивки канули в Лету вместе с убившимся винтом, так что я не могу поделиться теми извращенскими алгоритмами, которые были туда засунуты. А там был и двухканальный ШИМ, и I2C Slave протокол, и контроль за положением шаговика с точным учетом его перемещения.
Короче, знатный был проект. Ныне валяется трупом, т.к. все лень запустить Keil uVision и написать новую прошивку. Да и ассемблер С51 я стал уже забывать.
Схема включения L298N+L297 до смешного проста — надо тупо соединить их вместе. Они настолько созданы друг для друга, что в даташите на L298N идет прямой отсыл к L297, а в доке на L297 на L298N.
 |
Осталось только подключить микроконтроллер.
- На вход CW/CCW подаем направление вращения — 0 в одну сторону, 1 — в другую.
- на вход CLOCK — импульсы. Один импульс — один шаг.
- вход HALF/FULL задает режим работы — полный шаг/полушаг
- RESET сбрасывает драйвер в дефолтное состояние ABCD=0101.
- CONTROL определяет каким образом задается ШИМ, если он в нуле, то ШИМ образуется посредством выходов разрешения INH1 и INH2, а если 1 то через выходы на драйвер ABCD. Это может пригодится, если вместо L298 у которой есть куда подключать входы разрешения INH1/INH2 будет либо самодельный мост на транзисторах, либо какая-либо другая микросхема.
- На вход Vref надо подать напряжение с потенциометра, которое будет определять максимальную перегрузочную способность. Подашь 5 вольт — будер работать на пределе, а в случае перегрузки сгорит L298, подашь меньше — при предельном токе просто заглохнет. Я вначале тупо загнал туда питание, но потом передумал и поставил подстроечный резистор — защита все же полезная вещь, плохо будет если драйвер L298 сгорит.
Если же на защиту пофигу, то можешь заодно и резисторы, висящие на выходе sense выкинуть нафиг. Это токовые шунты, с них L297 узнает какой ток течет через драйвер L298 и решает сдохнет он и пора отрубать или еще протянет. Там нужны резисторы помощней, учитывая что ток через драйвер может достигать 4А, то при рекомендуемом сопротивлении в 0.5 Ом, будет падение напряжения порядка 2 вольт, а значит выделяемая моща будет около 4*2=8 Вт — для резистора огого! Я поставил двухваттные, но у меня и шаговик был мелкий, не способный схавать 4 ампера.
Правда на будущее, когда я буду делать роботу шаговый привод, я возьму не связку L297+L293, а микруху L6208 которая может и чуть слабей по току, но зато два в одном! Сразу подключай двигатель и работай. Если же их покупать, то на L6208 получается даже чуть дешевле.
Документация по микросхемам:
Спасибо!!! Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics!!! Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто!!! Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!
А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок!!!
Подключение шагового двигателя Комментировать
Шаговый двигатель, биполярный или униполярный, представляет собой электрическое устройство постоянного тока, разделяющее оборот на определённое количество шагов. Количество и величина шагов задаётся специальным устройством, именуемым контроллер шагового двигателя.
Схема шаговый двигатель + контроллер шагового двигателя широко применяется в самых различных механизмах, от бытовой техники до ЧПУ.
ШД обеспечивает стабильную и бесперебойную работу оборудования, частью которого он является, однако прежде чем начать работу, его необходимо правильно подключить.
Подключение шагового двигателя
В общем и целом процесс подключения шагового двигателя не является затруднительным. В первую очередь нужно определить, какой тип ШД используется. Для этого следует обратить внимание на то, сколькими проводами снабжён электропривод. В зависимости от типа, шаговый двигатель может иметь 4, 5, 6 или 8 проводов.
Шаговый двигатель с 4 проводами может использоваться совместно только с биполярными устройствами. Каждая из двух фазных обмоток такого электродвигателя имеет пару проводов с непрерывной связью. Драйвер ШД в данном случае подключается пошагово.
Шаговый двигатель, оснащённый 6-ю или 8-ю проводами, помимо пары проводов для каждой из обмоток имеет также центр-кран для каждой из них. Такой электродвигатель считается униполярным и может быть подключён как к биполярным, так и к униполярным устройствам.
Для разделения провода при подключении униполярного ШД рекомендуется использовать измерительный прибор. Если униполярный шаговый двигатель подключается к однополярному элементу, допускается использование всех проводов.
Если же подключение необходимо произвести к биполярному оборудованию, используются один конец провода и один центральный кран для каждой из обмоток.
Шаговый двигатель с 5-ю проводами схож с шестипроводным, однако центральные клеммы такого электродвигателя соединяются внутри сплошным кабелем, после чего выводятся к одному проводу.
Разделение проводов в таком механизме – довольно трудоёмкий процесс, который очень сложно произвести без разрывов.
Наиболее безопасным и эффективным выходом из ситуации при подключении такого прибора является определение центра провода с последующим соединением его с другими проводниками.
Стандартной схемой, использующейся для подключения 4-выводного биполярного ШД к драйверу или контроллеру является подключение первой обмотки к разъёмам А и А*, а второй – непосредственно к контроллеру через разъёмы B и B*. Разъёмы контроллера Dir и Step при таком методе подключения не используются; программное управление осуществляется при помощи генератора импульсов.
Загрузка...
