Как правило, логические сигналы для управления шаговым двигателем формирует микроконтроллер. Ресурсов современных микроконтроллеров вполне хватает для этого даже в самом ”тяжелом” режиме – микрошаговом.
Для подключения шаговых двигателей через слаботочные логические сигналы микроконтроллеров необходимы усилители сигналов – драйверы.
В функцию драйверов входит:
- обеспечение необходимого тока и напряжения на фазных обмотках двигателя;
- коммутация обмоток;
- включение;
- выключение;
- смена полярности;
- защита коммутирующих элементов от напряжения самоиндукции обмоток.
Речь в этой статье идет о простых драйверах, достаточных для большинства приложений. Существуют драйверы с гораздо большими возможностями:
- обеспечение быстрого нарастания тока при включении и быстрого спада при выключении;
- уменьшение тока для фиксации положения остановленного двигателя;
- защитные функции;
- формирование тока и напряжения обмоток для микрошагового режима;
- и многие другие.
Схемы таких драйверов достаточно сложные, а в этих функциях в большинстве приложениях нет необходимости.
По схеме подключения шаговые двигатели делятся на униполярные и биполярные. Драйверы для этих двух вариантов двигателей принципиально отличаются.
- Драйвер униполярного шагового двигателя.
- В униполярном режиме могут работать двигатели, имеющие следующие конфигурации обмоток.
Напомню принцип управления униполярным шаговым двигателем. Четыре обмотки с общим проводом, подключенным к одному полюсу источника питания. Если другие выводы обмоток последовательно коммутировать к другому полюсу источника, то ротор двигателя будет вращаться.
Для коммутации обмоток таким способом достаточно всего четырех ключей, замыкающих обмотки на землю. Схемы коммутации обмоток двух предыдущих вариантов двигателей выглядят так.
- Если последовательно замыкать ключи 1, 2, 3, 4, то ротор двигателя будет вращаться.
- Схема драйвера униполярного шагового двигателя.
Практически ключи можно выполнить на биполярных транзисторах, но предпочтительнее использовать низкопороговые MOSFET транзисторы. Я применяю транзисторы IRF7341. Это MOSFET транзисторы с параметрами:
- максимально допустимый ток 4 А;
- предельное напряжение 55 В;
- сопротивление в открытом состоянии 0,05 Ом;
- порог включения 1 В;
- выполнены в миниатюрном корпусе SO-8;
- в корпусе два транзистора.
Крайне удобный вариант для использования в драйвере униполярного шагового двигателя.
- Нет необходимости в радиаторах охлаждения ключей;
- очень низкое падение напряжения на открытом транзисторе;
- малые размеры;
- всего два 8ми выводных корпуса для драйвера двухфазного шагового двигателя.
На биполярных транзисторах ключи с такими параметрами создать не возможно. Есть много других вариантов MOSFET транзисторов для ключей, например IRF7313 ( 6 А, 30 В, 0,029 Ом).
Схема ключа на MOSFET транзисторе для одной фазы выглядит так.
Ключ управляется непосредственно от микроконтроллера логическими уровнями KMOП или TTL ( 0 / +5 В). При управляющем сигнале высокого уровня (+5 В) ключ открыт, и через обмотку фазы идет ток.
Диод шунтирует обмотку двигателя в обратном направлении. Он необходим для защиты транзистора от бросков напряжения самоиндукции при выключении фазы.
Для управления двигателями на значительных скоростях вращения, лучше использовать высокочастотные диоды, например, FR207.
Вот фрагмент схемы подключения униполярного шагового двигателя к микроконтроллеру.
Защиты от коротких замыканий в этой схеме нет. Реализация защиты значительно усложняет драйвер. А замыканий обмоток шаговых двигателей практически не бывает. Я не встречался с таким явлением. Да и на фоне неприятности по поводу сгоревшего дорогого двигателя, замена транзистора не выглядит проблемой.
- Кстати, механическое заклинивание вала шагового двигателя не вызывает недопустимых токов в ключах драйвера и защиты не требует.
- А это изображение платы контроллера униполярного шагового двигателя с PIC контроллером фирмы Microchip.
- Простая плата с восьми разрядным микроконтроллером PIC18F2520 управляет:
- двумя шаговыми двигателями с током фазы до 3 А;
- двумя ШИМ ключами для электромагнитов;
- считывает состояние 4х датчиков;
- обменивается данными по сети с центральным контроллером.
Этот контроллер используется в составе системы управления шаговыми двигателями практически во всем фасовочном оборудовании фирмы ”РОСТ”.
Несмотря на простоту контроллера, реализованы следующие режимы управления:
- полно-шаговый, одна фаза на полный шаг;
- полно-шаговый, две фазы на полный шаг;
- полу-шаговый;
- фиксацию положения двигателя при остановке.
К достоинствам управления шаговым двигателем в униполярном режиме следует отнести:
- простой, дешевый, надежный драйвер.
К недостаткам:
- в униполярном режиме крутящий момент примерно на 40 % меньше по сравнению с биполярным режимом.
- Пример практической схемы простого контроллера униполярного шагового двигателя.
- Статья о подключении униполярного шагового двигателя к плате Ардуино.
- Драйвер биполярного шагового двигателя.
- В биполярном режиме могут работать двигатели, имеющие любые конфигурации обмоток.
У биполярного двигателя по одной обмотке для каждой фазы. Обычно две обмотки AB и CD. В первых двух вариантах четыре обмотки соединяются так, что получается две. Обмотки по очереди подключаются к источнику питания в одной полярности, затем в другой.
Драйвер биполярного двигателя должен обеспечивать сложную коммутацию. Каждая обмотка:
- подключается в прямой полярности к источнику напряжения;
- отключается от источника напряжения;
- подключается с противоположной полярностью.
Схема коммутации одной обмотки биполярного двигателя выглядит так.
Для обеспечения двух полярных коммутаций от одного источника питания требуется 4 ключа. При замыкании 1 и 2 ключей обмотка подключается к источнику питания в прямой полярности. Замыкание 3 и 4 ключей подает на обмотку обратную полярность напряжения.
Сложность драйвера биполярного шагового двигателя вызвана не только большим числом ключей ( 4 ключа на обмотку, 8 ключей на двигатель), но и:
- сложное управление верхними ключами ( 1 и 4) от логических сигналов “привязанных” к земле;
- проблемы со сквозными токами при одновременном открывании ключей одного плеча ( 1,3 или 2,4).
Сквозные токи могут возникать из-за не одинакового быстродействия нижнего и верхнего ключа. К примеру, нижний ключ уже открылся, а верхний – не успел закрыться.
Схема драйвера биполярного шагового двигателя.
Реализовать схему драйвера биполярного шагового двигателя на дискретных элементах довольно сложно. Могу показать мою схему, которая подключает биполярный двигатель к униполярному драйверу. Эта схема используется для управления биполярными двигателями от контроллера, приведенного в качестве примера в предыдущей главе.
Схема достаточно простая. Проблема сквозных токов решается за счет резисторов 0.22 Ом в коммутируемых цепях. В момент коммутаций MOSFET транзисторов, верхний и нижний ключ оказываются одновременно открытыми на короткое время. Эти резисторы и ограничивают сквозной ток.
К сожалению, они ограничивают и рабочий ток двигателя. Поэтому, несмотря на мощные транзисторы, драйвер по такой схеме можно использовать для токов коммутации не более 2 А.
Схема не требует диодов для защиты от эдс самоиндукции обмоток, потому что эти диоды интегрированы в MOSFET транзисторы.
Гораздо удобнее и практичнее использовать интегральные драйверы биполярного шагового двигателя. Самым распространенным из них является микросхема L298N.
Драйвер биполярного шагового двигателя L298N.
Описания этой микросхемы на русском языке практически нет. Поэтому привожу параметры L298N достаточно подробно, по официальным материалам производителя этой микросхемы – компании STMicroelectronics (datasheet l298n.pdf).
L298N это полный мостовой драйвер для управления двунаправленными нагрузками с токами до 2 А и напряжением до 46 В.
- Драйвер разработан для управления компонентами с индуктивными нагрузками, такими как электромагниты, реле, шаговые двигатели.
- Сигналы управления имеют TTL совместимые уровни.
- Два входа разрешения дают возможность отключать нагрузку независимо от входных сигналов микросхемы.
- Предусмотрена возможность подключения внешних датчиков тока для защиты и контроля тока каждого моста.
- Питание логической схемы и нагрузки L298N разделены. Это позволяет подавать на нагрузку напряжение другой величины, чем питание микросхемы.
- Микросхема имеет защиту от перегрева на уровне + 70 °C.
- Структурная схема L298N выглядит так.
- Микросхема выполнена в 15ти выводном корпусе с возможностью крепления радиатора охлаждения.
- Назначение выводов L298N.
| 1 | Sense A | Между этими выводами и землей подключаются резисторы — датчики тока для контроля тока нагрузки. Если контроль тока не используется, они соединяются с землей. |
| 15 | Sense B | |
| 2 | Out 1 | Выходы моста A. |
| 3 | Out 2 | |
| 4 | Vs | Питание нагрузки. Между этим выводом и землей должен быть подключен низкоимпедансный конденсатор емкостью не менее 100 нФ. |
| 5 | In 1 | Входы управления мостом A. TTL совместимые уровни. |
| 7 | In 2 | |
| 6 | En A | Входы разрешения работы мостов. TTL совместимые уровни. Низкий уровень сигналов запрещает работу моста. |
| 11 | En B | |
| 8 | GND | Общий вывод. |
| 9 | Vss | Питание логической части микросхемы (+ 5 В). Между этим выводом и землей должен быть подключен низкоимпедансный конденсатор емкостью не менее 100 нФ. |
| 10 | In 3 | Входы управления мостом B. TTL совместимые уровни. |
| 12 | In 4 | |
| 13 | Out 3 | Выходы моста B. |
| 14 | Out 4 |
Предельно допустимые параметры L298N.
| Обозначение | Параметр | Значение |
| Vs | Напряжение питания | 50 В |
| Vss | Напряжение питания логики | 7 В |
| Vi, Ven | Напряжение логических входов | -0,3…7 В |
| Io | Выходной ток (для каждого канала)
|
|
| Vsens | Напряжение датчиков тока | -1…2,3 В |
| Ptot | Мощность рассеивания (температура корпуса 75°C) | 25 Вт |
| Top | Рабочая температура кристалла | -25…130 °C |
| Tstg | Температура хранения | -40…150 °C |
Параметры расчетов тепловых режимов.
| Обозначение | Параметр | Значение |
| Tth j-case | Тепловое сопротивление кристалл-корпус | 3 ºC/Вт |
| Tth j-amb | Тепловое сопротивление кристалл-окружающая среда | 35 ºC/Вт |
Электрические характеристики драйвера L298N.
| Обозначение | Параметр | Значение |
| Vs | Напряжение питания (вывод 4) | Vih+2.5 …46 В |
| Vss | Питание логики | 4,5… 5 …7 В |
| Is | Потребляемый ток покоя (вывод 4)
|
13 … 22 мА 50 … 70 мА 4 мА |
Простой драйвер шагового двигателя
Предлагается 2 варианта схем простейших драйверов шаговых моторов, реально рабочих, так как информация взята из зарубежных радиоконструкторов (ссылка на оригиналы в конце статьи).
Схема драйвера шагового двигателя
Схема драйвера шагового двигателя не содержит дорогих деталей и программируемых контроллеров. Работа может регулироваться в широком диапазоне с помощью потенциометра PR1.
Есть изменение направления вращения двигателя. Катушки шагового двигателя переключаются с помощью четырех МОП-транзисторов T1-T4.
Применение в блоке транзисторов большой мощности типа BUZ10 позволит подключить двигатели даже с очень большим током.
Особенности схемы и детали
- управление четырехфазным шаговым двигателем
- плавная регулировка скорости вращения в пределах всего диапазона
- изменение направления вращения мотора
- возможная остановка двигателя
- блок питания 12 В постоянного тока
Детали – IC1: 4070, IC2: 4093, IC3: 4027, T1-T4: BUZ10, BUZ11
Блок драйвер шагового двигателя собран на печатной плате, показанной на рисунке. Монтируем, как правило, начиная с припайки резисторов и панелек для интегральных микросхем, а под конец электролитические конденсаторы и транзисторы большой мощности.
Блок, собранный из проверенных компонентов, не требует настройки и запускается сразу после подачи питания. Со значениями элементов, указанными на схеме, позволяет работать двигателю 5,25” и выполняет изменение скорости вращения в интервале от 40 об./мин. до 5 об./мин.
Полезное: Искусственная нагрузка для блока питания
Биполярный контроллер шаговых двигателей
Схема представляет собой дешевую, и прежде всего легко собираемую альтернативу доступным микропроцессорным биполярным контроллерам шаговых двигателей. Рекомендуется там, где точность управления играет меньшую роль, чем цена и надежность.
Принципиальную схему можно разделить на следующие блоки:
- последовательный чип, генерирующий битовые строки,
- локальный генератор тактового сигнала,
- схема управления питанием катушек,
- выходные буферы Н-моста,
- схемы защиты входных сигналов управления.
Контроллер должен питаться постоянным напряжением, хорошо отфильтрованным, желательно стабилизированным.
Теперь пару слов про H-мосты, которые будут работать с этим драйвером. Они должны принимать на своих входах все возможные логические состояния (00, 01, 10, 11), без риска какого-либо повреждения.
Просто в некоторых конфигурациях мостов построенных из дискретных элементов, запрещается одновременное включение двух входов – их естественно нельзя использовать с этим контроллером.
Мосты выполненные в виде интегральных микросхем (например L293, L298), устойчивы к этому.
И в завершение третий вариант контроллера, на микросхемах STK672-440, имеющий все необходимые защиты и функции смотрите по ссылке.
НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ
Сигналы управления драйвера ШД: PUL/DIR, STEP/DIR, CW/CCW. Управление шаговыми драйверами DM860H, DM556, TB6600…. с Arduino
Шаговый двигатель это бесколлекторный двигатель, ротор которого вращается не плавно, а шагами (дискретно). Один оборот ротора (360°) состоит из определённого количества шагов. Количество полных шагов в одном обороте указывается в технической документации двигателя.
Например, ротор шагового двигателя 17HS1352-P4130, за один полный шаг, поворачивается на 1,8°. Значит для поворота ротора на 360° двигатель должен совершить 200 полных шагов.
Для совершения одного полного шага на обмотки двигателя поступает серия сигналов от драйвера (как в полношаговом «1», так и в микрошаговых режимах «2», «4», «8», «16»).
С принципом работы шаговых двигателей можно ознакомиться в разделе Wiki — ШД.
Микрошаг:
Большинство драйверов позволяют разделить полный шаг двигателя на несколько микрошагов. Выбор микрошага устанавливается согласно таблице в инструкции к драйверу. В таблице указывается количество микрошагов на полный шаг «Microstep» (1/2/4/8/16/32/…) и/или количество тактов на полный оборот вала «Pulse/rev» (200/400/800/1600/3200/6400/…).
Если для целого поворота ротора двигателя в режиме 1 микрошаг на полный шаг требуется 200 тактов, то в режиме 4 микрошага на полный шаг, потребуется уже 800 тактов.
Чем больше микрошагов в полном шаге, тем точнее и плавнее поворачивается ротор шагового двигателя, но для поддержания той же скорости, требуется увеличивать частоту следования тактовых импульсов.
Ограничение тока фазы:
Большинство драйверов позволяют ограничить ток фазы (ток протекающий через обмотки двигателя). Выбор тока фазы осуществляется согласно таблице в инструкции к драйверу. В таблице указывается действующий ток «Current» и/или пиковый ток «PK Current». Чем выше ток, тем выше отдаваемый момент (сила двигателя).
Слишком большой ток приведёт к перегреву двигателя и может вызвать его поломку, а слишком маленький может привести к пропуску шагов, или нестабильному вращению ротора.
У некоторых драйверов ограничение тока осуществляется поворотом потенциометра.
Ток удержания:
Ток удержания это постоянный ток проходящий через обмотки двигателя, удерживающий вал в неподвижном состоянии. Некоторые драйверы позволяют снизить ток удержания.
Снижение тока удержания приводит к снижению нагрева двигателя при его удержании.
Силовые выводы драйвера:
Силовые выводы используются для подачи напряжения питания шагового двигателя и подключения его обмоток.
- Входы «VCC», «GND» / «+V», «GND» / «AC+», «AC-» — предназначены для получения напряжения питания шагового двигателя.
- Выводы «A+» и «A-» — предназначены для подключения первой обмотки шагового двигателя.
- Выводы «B+» и «B-» — предназначены для подключения второй обмотки шагового двигателя.
Подключение обмоток двигателя к драйверу зависит от количества выводов у двигателя.
Драйверы DM860H, DM556, TB6600 позволяют работать только с биполярными двигателями. Двигатели с 4 выводами подключаются по схеме А. Двигатели с 6 выводами подключаются по схеме Б или В. Двигатели с 8 выводами подключаются по схеме Г или Д.
Запрещается подключать или отключать обмотки двигателя на включенном драйвере!
Сигналы управления STEP/DIR (PUL/DIR):
- Вход драйвера «STEP» (он же «PULSE») — предназначен для получения тактовых импульсов. За один импульс ротор двигателя поворачивается на один микрошаг. Вход может работать по фронту или спаду импульса. Чем выше частота импульсов, тем выше скорость вращения ротора.
- Вход драйвера «DIR» — предназначен для выбора направления вращения двигателя («0» — в одну сторону, «1» — в другую сторону). Смена состояния вывода «DIR» должна осуществляться при отсутствии импульсов на выводе «STEP».
- Вход драйвера «ENABLE» — разрешает работу двигателя. У большинства драйверов данный вход является инверсным, работа двигателя разрешена при отсутствии напряжения на входе. Некоторые драйверы позволяют вообще не подключать этот вход. Если работа двигателя запрещена, то его обмотки электрически отключаются и вал двигателя не удерживается.
- Двигатель отключён если на входе «ENABLE» есть напряжение.Сигналы на входах «STEP» и «DIR» игнорируются драйвером. Вал двигателя освобождён.
- Вал поворачивается на один микрошаг с каждым импульсом на входе «STEP», при условии что на входе «ENABLE» нет напряжения.Направление поворота вала зависит от состояния на входе «DIR».
- Вал двигателя удерживается в неподвижном состоянии если на входе «ENABLE» нет напряжения и на вход «STEP» не подаются импульсы.
- t1: После снятия напряжения со входа «ENABLE» должно пройти не менее 5мкс до изменения уровня на входе «STEP» или «DIR».
- t2: После изменения состояния на входе «DIR» должно пройти не менее 5мкс до подачи импульса на вход «STEP».
- t3, t4: Длительность импульса или паузы на входе «STEP» не должна быть меньше 2,5мкс.
- t5: Автоматическое снижение тока удержания происходит через 1-2 сек после подачи последнего импульса на вход «STEP». Время зависит от типа драйвера.
Сигналы управления CW/CCW:
(Данные сигналы не поддерживаются драйверами DM860H, DM556, TB6600)
- Вход драйвера «CW» — предназначен для получения тактовых импульсов. За один импульс ротор двигателя поворачивается на один микрошаг. Вход может работать по фронту или спаду импульса. Чем выше частота импульсов, тем выше скорость вращения ротора.
- Вход драйвера «CCW» — выполняет те же действия что и вход «CW», но ротор двигателя поворачивается в другую сторону.
- Вход драйвера «ENABLE» — разрешает работу двигателя. У большинства драйверов данный вход является инверсным, работа двигателя разрешена при отсутствии напряжения на входе. Некоторые драйверы позволяют вообще не подключать этот вход. Если работа двигателя запрещена, то его обмотки электрически отключаются и вал двигателя не удерживается.
- Двигатель отключён если на входе «ENABLE» есть напряжение.Сигналы на входах «CW» и «CCW» игнорируются драйвером. Вал двигателя освобождён.
- Вал поворачивается на один микрошаг с каждым импульсом на входе «CW» или «CCW», при условии что на входе «ENABLE» нет напряжения.Направление поворота вала зависит от того, на какой вход поступают импульсы.
- Вал двигателя удерживается в неподвижном состоянии если на входе «ENABLE» нет напряжения и на входы «CW» и «CCW» не подаются импульсы.
- t1: После снятия напряжения со входа «ENABLE» должно пройти не менее 5мкс до подачи импульса на вход «CW» или «CCW».
- t2: После последнего импульса на одном входе должно пройти не менее 5мкс до подачи импульса на дрогой вход.
- t3, t4: Длительность импульса или паузы не должна быть меньше 2,5мкс.
- t5: Автоматическое снижение тока удержания происходит через 1-2 сек после подачи последнего импульса. Время зависит от типа драйвера.
Подключение управляющих выводов драйвера:
Для подключения управляющих выводов можно использовать одну их следующих схем:
Допускается подключать драйвер к контроллеру без использования сигнала ENABLE, тогда выводы ENA+ и ENA- остаются свободными (не подключёнными).
- При уровне логической «1» = 5В, все сопротивления R исключаются из схемы.
- При уровне логической «1» = 12В, все сопротивления R равны 1кОм.
- При уровне логической «1» = 24В, все сопротивления R равны 2кОм.
Подключение драйвера к Arduino:
Так как логические уровни Arduino UNO равны 5В, то при подключении управляющих выводов к драйверу, ограничивающие сопротивления R не нужны.
Для подключения драйвера к Arduino воспользуемся схемой где выводы PUL-, DIR-, ENA- подключены к GND контроллера (правая схема на картинке выше).
Если подключить драйвер к Arduino без использования сигнала ENABLE, оставив выводы ENA+ и ENA- не подключёнными, то приведённый ниже скетч не сможет освобождать вал. Вал двигателя будет удерживаться всё время, пока он не вращается.
Выводы драйвера ENA+, DIR+ и PUL+ можно подключить к любым выводам Arduino, их номера указываются в начале скетча. В примере это выводы 2, 3 и 4 соответственно.
Если для подключения драйвера воспользоваться схемой где выводы PUL+, DIR+, ENA+ подключены к 5V контроллера (левая схема на картинке выше), то в скетче нужно изменить логические уровни устанавливаемые функциями digitalWrite().
Управление двигателем при помощи Arduino:
Для работы скетча установите микрошаг 1/4, что соответствует 800 тактов на 1 оборот. Микрошаг устанавливается DIP-переключателями драйвера согласно таблице на его корпусе.
Скетч постоянно повторяет 4 действия:
- Поворот вала на 2 полных оборота в одну сторону.
- Остановка двигателя на 5 секунд с удержанием вала.
- Поворот вала на 2 полных оборота в другую сторону.
- Остановка двигателя на 5 секунд с освобождением вала.
const uint8_t pin_ENA = 2; // Вывод Arduino подключённый к входу драйвера ENA+.
const uint8_t pin_DIR = 3; // Вывод Arduino подключённый к входу драйвера DIR+.
const uint8_t pin_PUL = 4; // Вывод Arduino подключённый к входу драйвера PUL+.
// Вывод GND Arduino соединён с входами драйвера ENA-, DIR-, PUL-.
uint32_t f = 1000; // Определяем частоту следования микрошагов от 1 до 200'000 Гц.
// Чем выше частота, тем выше скорость вращения вала.
void setup(){ //
pinMode( pin_ENA, OUTPUT ); // Конфигурируем вывод Arduino как выход.
pinMode( pin_DIR, OUTPUT ); // Конфигурируем вывод Arduino как выход.
pinMode( pin_PUL, OUTPUT ); // Конфигурируем вывод Arduino как выход.
} //
//
uint32_t t = 1000000/f/2; // Определяем длительность импульсов t3 и пауз t4 в мкс.
//
void loop(){ //
// Готовимся к движению вала: //
digitalWrite( pin_ENA, 0 ); // Разрешаем работу двигателя.
delayMicroseconds(5); // Выполняем задержку t1 (см. график STEP/DIR).
digitalWrite( pin_DIR, 0 ); // Выбираем направление вращения.
delayMicroseconds(5); // Выполняем задержку t2 (см. график STEP/DIR).
// Поворачиваем вал на 2 оборота: //
for(int i=0; i(F_CPU/255/ 1)){i= 1; j=1;}else
if(f>(F_CPU/255/ 8)){i= 8; j=2;}else
if(f>(F_CPU/255/ 32)){i= 32; j=3;}else
if(f>(F_CPU/255/ 64)){i= 64; j=4;}else
if(f>(F_CPU/255/128)){i= 128; j=5;}else
if(f>(F_CPU/255/256)){i= 256; j=6;}else
{i=1024; j=7;}
// Устанавливаем регистры 2 таймера:
TCCR2A = 0
Управление шаговым двигателем через USB
Это пример, демонстрирующий управление какими-либо устройствами через USB. Программа для PC написана на Delphi.
Особенности схемы
- Микроконтроллер PIC18F4550 с полноскоростным интерфейсом USB, работающим на частоте 48 МГц
- Совместимость с USB 2.0
- USB драйвер на кристалле
- Управление одним шаговым двигателем
- ПО микроконтроллера разработано под MPLAB C18
- Хост ПО для ПК написано на Delphi 6
Описание схемы
Иллюстрирующая пример принципиальная схема изображена на Рис. 1. Основная часть схемы – микроконтроллер PIC18F4550, ведущий обмен с ПК и управляющий шаговым двигателем. Питание +5 В для схемы берется с линии Vbus интерфейса USB.
Исключение составляет шаговый двигатель, для питания которого нужен отдельный источник напряжения +Vmotor. Шина Vbus не может отдать в нагрузку ток, превышающий 250 мА.
В связи с этим, если вы добавите в схему дополнительные элементы, и суммарный ток потребления превысит 250 мА, подключите к шине +5 В внешний источник, а Vbus не забудьте отсоединить.
Не соединяйте +Vmotor и Vbus.
В показанном примере шаговый двигатель управляется однофазным методом (A-C-B-D). При необходимости использовать другую схему управления, сделайте соответствующие изменения самостоятельно.
-
Рисунок 1. Пример схемы -
Надписи на схеме Stepping Motor Шаговый двигатель USB connector Разъем USB Common[d] Общий - Прошивка микроконтроллера
ПО микроконтроллера разработано под MPLAB C18 с использованием USB драйвера фирмы Microchip. Если захотите добавить новые команды, или что-то изменить, посмотрите файлы user.c и use.h в папке user.
Программы для ПК
Программа для описываемого примера программа была написана на C++ программистами Microchip, и переписана автором на Delphi 6. По сравнению с оригиналом, изменены три команды:
- turn left (вращение влево),
- turn right (вращение вправо),
- Stop motor (остановить мотор).
Чтобы разобраться в деталях, смотрите PICDEM™ FS USB User’s Guide и соответствующие файлы.
Интерфейс ПК с устройством реализован с использованием драйвера Microchip General Purpose USB Windows driver, написанного на C/C++. Если вы захотите написать собственный драйвер, взгляните на страничку www.jungo.
com. Вы найдете на ней много интересной информации о написании драйверов USB. Но учтите, что написать драйвер USB – задача непростая. Как минимум, вы должны хорошо представлять себе работу операционной системы.
Исходные коды
sixca.com
Загрузка...
