Sla4052 схема управления шаговым двигателем

Для формирования требуемой последовательности импульсов применяются микроконтроллеры совместно с силовыми элементами — драйверами.

В простейшем случае такой микропроцессор (в терминологии изделий силовой электроники чаще его называют драйвером) представляет собой мощный транзисторный ключ.

Драйверы могут быть специализированными в интегральном исполнении, рассчитанными на разную мощность и более сложные алгоритмы управления.

Типовыми представителями этого класса отечественных микросхем являются IL9001, IL293, IL2003, IL2004, IL62083, IL62084, IL62783, IL62784 [23].

Рис. 3.50. Функциональная схема ИМС IL9001Q

Так, на одной микросхеме IL9001Q (рис. 3.50) реализуется полный драйвер управления шаговым электродвигателем.

Микросхема IL9001Q драйвера шагового электродвигателя имеет 4 канала, каждый из которых состоит из входного каскада, схемы управления верхним и нижним транзисторами выходного полумоста, блока подкачки напряжения на затвор верхнего транзистора и схемы задержки, исключающей одновременное открытие транзисторов полумоста. Ток нагрузки каждого из 8 ДМОП транзисторов выходных полумостов может достигать 1,75 А. Транзисторы выполнены разделенными областями стоков и истоков, сопротивление в открытом состоянии до 0,7 Ом. Имеются выводы со стоков нижних транзисторов (два полумоста на один выход) для подключения шунтов с целью организации защиты от перегрузки. Микросхема IL9001Q может применяться в широком спектре оборудования и устройств, содержащих шаговые двигатели.

ИМС четырехканального драйвера с диодами IL293 с током нагрузки 0,6 А применяется также в автомобильной электронике в контроллерах системы автоматического управления отопителем и в системах автоматического управления комфортом, а также в кассовых аппаратах.

Отечественным серийным производством выпускаются также микросхемы токовых драйверов ILN2003, ILN2004, ILN62083, ILN62084, ILN62783, ILN62784. Данные микросхемы представляют собой семь (IL2003, IL2004) или восемь (ILN62083, ILN62084, ILN62783, ILN62784) каскадов Дарлингтона с токами нагрузки до 0,5 А и с разными уровнями входных сигналов.

Микросхемы являются достаточно универсальными. Они предназначены для управления реле, ламп, устройств индикации (светодиодных и газоразрядных), линий связи и логических устройств. Одно из их применений — управление небольшими шаговыми двигателями, например, для CD привода, принтера или флоппи-дисковода [30].

Причем ИМС ILN2003, ILN62083,1LN62783 совместимы по входу с ТТЛ и КМОП ИМС с напряжением питания 5В, a ILN2004, ILN62084, ILN62784 – с РМОП и КМОП ИМС с напряжением питания от 5 до 16 В.

Выходы микросхем ILN2003, ILN2004,1LN62083, ILN62084 являются «открытым коллектором» и нагрузка включается между выходом ИМС и напряжением питания, а выходы ИМС ILN62783, ILN62784 — «открытым эмиттером» и нагрузка включается между выходом ИМС и «землей».

На рис. 3.51—3.55 представлены схемы структурные ИМС и схемы электрические принципиальные одного каскада ИМС ILN2003, ILN2004, ILN62083, ILN62084, ILN62783, ILN62784.

A1-A8 -логические элементы;

Рис. 3.51. Схема электрическая структурная ИМС ILN62083, ILN62084

Рис. 3.52. Схема электрическая принципиальная одного канала Дарлингтона микросхем ILN2003, ILN2004, ILN62083, ILN62084

Читать еще:  3 сфе что за двигатель

Шаговый контроллер

Шаговый контроллер, шаговые двигатели широко используются там, где точность являются основными соображениями при вращении или позиционировании. Микропроцессоры или микроконтроллеры часто используются для управления их работой.

Но это не всегда удобно или необходимо использовать микроконтроллеры, так как это сделает гаджет излишне дорогостоящим. Вот простая схема шаговый контроллер для шаговых двигателей на полную мощность для любого количества целых ступеней.

Настоящая схема шаговый контроллер предназначена для управления четырех обмоточными шаговыми двигателями, но ее можно легко модифицировать для других типов. В качестве генератора здесь используется популярный десятичный счетчик CD4017 (IC1) с декодированными выходами.

Поскольку нам нужны только четыре выхода, пятый выход (вывод 10) подключен к выводу RESET (вывод 15). Четыре выхода, в сочетании с четырьмя силовыми транзисторами npn, функционируют как полно потенциальные драйверы половинной мощности. Чтобы получить полную мощность, используются восемь диодов (8 x 1N4148).

Таблица истинности I изображает работу на половинной мощности, а таблица истинности II – работу на полной мощности. Использование шестнадцатеричного инвертора IC2 (CD4069) дает два преимущества. Инверсия через инвертора NOT позволяет использовать силовые транзисторы pnp (4 x BD140), которые позволяют заземлить общую клемму двигателя. Это полезно во многих условиях.

Два неиспользуемых инвертора (N1 и N2) удобно использовать в качестве тактового генератора в сочетании с переменным резистором VR1 и конденсатором C1. Изменение сопротивления резистора позволяет изменять тактовую частоту и, следовательно, скорость вращения двигателя.

Если неизвестно, какая последовательность клемм двигателя должна быть подключена к клеммам от A до D схемы, сначала подключите любую одну клемму двигателя к клемме A цепи и подключите общую клемму к земле.

https://www.youtube.com/watch?v=Zqbz-mI04Xk

Теперь дайте наименьшее возможное напряжение (3 В) и проверьте правильность последовательности трех оставшихся клемм, используя метод проб и ошибок для максимально возможных шести комбинаций. При правильной последовательности двигатель будет вращаться в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки.

Чтобы использовать внешние тактовые импульсы, просто отсоедините контакт 14 CD4017B от контакта 8 CD4069B, а затем подключите внешние генератор тактовых импульсов к контакту 14 CD4017B.

Каждый импульс приводит двигатель в действие на один шаг, который обычно может составлять 1,8 градуса или 3,6, как показано на табличке двигателя.

Чтобы изменить направление вращения, необходимо поменять клеммы A на B и C на D одновременно.

Цвета проводов клемм двигателя, показанных на схеме шаговый контроллер, соответствуют цветам шагового двигателя, используемого в приводе блока дисковода гибких дисков емкостью 1,2 МБ, работающего от 12В с шагом 3,6 градусов, который автор использовал в своем прототипе.

В схеме шаговый контроллер радиаторы могут не потребоваться для силовых транзисторов. Напряжение питания для цепи равно рабочему напряжению двигателя (то есть от 3В до 12В).

Однополюсный драйвер шагового двигателя на 3,5 А

Этот компактный однополюсный драйвер способен управлять униполярными шаговыми двигателями с силой тока до 3,5 А, а также с питанием от 10-ти до 50-ти В постоянного тока.

Рассматриваемая плата основана на системе STK672-440BN, формирующейся от полупроводникового прибора ON. По своей технической природе STK672-440BN является гибридной информационной системой, которая применяется в качестве однополярного двухфазного шагового двигателя.

Данная система оснащена контролем тока типа PWM. Её управление является микрошаговым.

Читать еще:  Вольво 740 троит двигатель причины

Примечание.

Несмотря на то, что граничным питанием для двигателя является 50 В постоянного тока, рекомендуется не применять напряжение выше 36 В (так можно точно гарантировать безопасную и долгую эксплуатацию).

Кроме того, допускается использование питания меньше 10 В. Для этого необходимо снимать плату системы U2 LM317. Благодаря данной операции, можно заставить двигатель функционировать даже при 5 Вольтах постоянного тока, идущих от внешнего источника.

Плата имеет светодиодный индикатор D1. Он отвечает за световую передачу импульсов двигателя.

Также, есть индикатор D3. Данный компонент является показателем того, что плата получает электропитание.

На плате присутствует светодиод типа D2. Он служит индикатором неисправности при перегрузке сети либо при перегревании двигателя.

• Описываемая схема оборудована контактом CN2, который приспособлен для передачи малого напряжения (5 В).
• Через контакт CN3 осуществляется прямое подключение шагового двигателя.
• Контакт CN1 служит точкой подключения оптимального внешнего источника питания (от 10-ти до 36 Вольт).
• Основные технические особенности платы:

допустимым показателем внешнего питания является 36 В постоянного тока (при надобности, может использоваться и 50-вольтовый источник);

1. номинальная сила тока — 3,5 А;
2. плата может использоваться для управления шаговыми моторами, состоящими из 5-ти, 6-ти либо 8-ми проводов;
3. имеется функция отключения мотора при открытии защитных перегородок;
4. присутствует датчик перегрузки напряжения, отключающий плату;
5. есть датчик перегрева мотора, отключающий всю систему;
6. имеется сигнальный модуль FAULT1, который издает активный низкий звук при возникновении каких-либо технических проблем (перегрев мотора, сетевая перегрузка и так далее);
7. присутствует сигнальный модуль FAULT 2, который издает звук при активации защитной цепи;
8. есть интегрированная функция сброса питания;
9. рассматриваемый микрошаговый драйвер активируется только после ввода внешнего тактового сигнала;
10. имеется несколько внешних контактов для более удобного подключения платы;
11. 4-фазный распределитель можно переключать (чтобы сделать эту функцию доступной, необходимо монтировать дополнительный контакт типа MODE3);
12. активные фазы работы поддерживаются даже при переключении распределителя;
13. присутствует специальный резистор обнаружения тока;
14. необходимую для двигателя мощность можно регулировать при помощи потенциометра, который надо монтировать дополнительно;

специальный выход типа ENABLE может задействоваться в целях ограничения мощности выходного тока.

Ниже схематически показан принцип работы описываемого драйвера:

Далее идёт точный список деталей:

Ниже схематически представлено устройство коннекторов драйвера:

Здесь представлена таблица значений при осуществлении микрошагов двигателя:

Читать еще:  Двигатели оки заводится и глохнет

Ниже идёт фотография готовой платы:

Завершаем наш обзор печатными платами драйвера:

Уважаемые учащиеся а также родители! Мы открыли новый набор в кружки робототехники Президенсткого Физико-математического лицея №239 г.

Санкт-Петербурга по следующим направлениям: «BEAM-робототехника» (учимся создавать простых роботов, чтобы постичь азы роботостроения и получить необходимые навыки и знания в робототехнике и электронике); «Программирование микроконтроллеров Arduino» (учимся программировать и собирать своих первых программируемых роботов, делаем проекты и участвуем в соревнованиях); «Творческое проектирование Arduino» (создаем крутые проекты с использованием Arduino для участия в соревнованиях, конференциях выставках и тп). Обучение БЕСПЛАТНОЕ. Преподаватель: Мельников Сергей Алексеевич. Подробнее о кружках и о том, как в них попасть

Управление шаговыми двигателями только кажется таким сложным, на самом деле все гораздо проще. В наши руки попало несколько списанных матричных принтеров фирмы EPSON, которые без особой жалости были пущены под «нож» — разобраны на комплектующие.

Особое внимание пало на некую микросхему, которая при ознакомлении с даташитом оказалось неплохим девайсом – драйвером униполярного шагового двигателя.

Что собственно привлекло нас в этой микросхеме… Достаточная распространенность (старые матричные принтера EPSON , наличие в интернет-магазинах), простая схема включения, регулировка тока обмоток шагового двигателя ШИМом и достаточно удобный корпус. Так как в настоящее время нами ведется неспешное изготовление простого ЧПУ станка (фрезеровка, сверление печатных плат, фрезеровка пластика и прочих мягких материалов), решено было не дать пропасть «добру» =).

На фото плат резисторы R 4 и R 5 подобраны под конкретные шаговые двигатели (см datasheet ).

Привет! Желаешь собрать не сложного в сборке робота? Ты пришел по адресу! =) Именно у нас на сайте ты сможешь найти подробные статьи по сборке шаг-за-шагом своего первого робота, а так же многих других роботов, и даже для соревнований.

Мы очень рады, что наши статьи помогут тебе — начинающему робототехнику, освоить эту интереснейшую сферу и прокачать свой скилл в этом направлении. Также хотим отметить, что по данным статьям мы — разработчики сайта SERVODROID проводим занятия в бесплатных кружках робототехники, и нам очень нравится учить и рассказывать что такое BEAM-робототехника всем желающих.

Помоги нашему проекту! Зарегистрируйся на нашем сайте и приходи в наш Online-чат или форум и делись своими поделками и своим прогрессом — ведь именно твоя активность привлекает к робототехнике все больше и больше внимания начинающих — они смотрят на твой успех и хотят стать такими же крутыми, а нам очень приятно видеть что у вас все получается. А если что-то не получается — мы поможем ????

Начни общаться на нашем Форуме или Онлайн-чате

Плавность хода, шум и момент шагового двигателя при управлении микроконтроллером

• Далее опишу алгоритм управления ШД с помощью микроконтроллера.
• Перед тем, как начать описывать задачу, я изложу основы управления ШД, которые будут включать необходимый минимум для рассмотрения, описанных в статье способов управления.
• Рассмотрим необходимый минимум основ управления ШД , необходимый для понимания принципа управления, описанного ниже. А именно:

• Способы подключения обмоток, необходимые для осуществления данного режима работы. Полношаговый режим управления при задействовании на один шаг двух фаз.
• Изменение полярности обмотки с помощью Н-моста.
• Принципиальная электрическая схема, включающая в себя 4 драйвера полумоста и 2 Н-моста.
• Способ модуляции синусоидального сигнала с помощью широтно-импульсной модуляции (далее просто ШИМ).

ШД имеют 4,5,6 или 8 выводов обмоток. При подключении к модулю управления ШД в каждом конкретном случае необходимо задействовать определенные выводы. В четырех выводном ШД задействуются все четыре вывода.

Пяти выводной ШД не подходит для метода управления, описываемого в этой статье. В шести выводном не задействуются выводы нейтральных точек. В восьми выводном ШД обмотки соединены последовательно (см. рис. 1).

Конечно можно задействовать все выводы обмоток, но эти методы управления выходят за рамки статьи.

Рис.1

Описание полношагового режима управления.

Для управления ШД необходимо подавать определенную последовательность сигналов на обмотки ШД . По сути создавая статором бегущую волну, заставляющую синхронно вращаться поле статора и ротора ШД . На рис. 2 над диаграммой схематично показан статор с обмотками. Цвет обмоток указывает на их полярность. В центре находится ротор в виде магнита.

Если обратить внимание на диаграмму, то будет видно, что в середине каждого шага идет поочередное изменение полярности обмоток. В след за изменяющимся полем статора, вращается ротор по часовой стрелке. Для изменения вращения двигателя можно поменять местами выводы одной обмотки, и ротор начнет вращаться в противоположную сторону.

Но зачем менять подключение обмоток, если можно программным путем поменять местами подаваемые сигналы, что и сделано с А+ и А- на рис.2. При этом ротор также начнет вращаться в противоположную сторону. Для большей наглядности сигнал на диаграмме имеет прямоугольную форму.

Далее в статье прямоугольный сигнал будет заменен на сигнал ШИМ, модулирующий синусоиду.

Рис.2

Изменить полярность обмотки можно с помощью Н-транзисторного моста (см. рис. 3). В первом варианте из 4 транзисторов открыты Т1,Т4. Ток, соответственно, течет через них. Поменять полярность можно, открыв транзисторы Т2 ,Т3 и при этом закрыв Т1 И Т4. Таким образом, ток через обмотку потечет в противоположную сторону.

Рис.3

Для управления ШД используют два Н моста чаще всего на основе восьми N-канальных MOSFET транзисторов. Для управления транзисторами используются мостовые или полумостовые драйверы. Напряжение на затворе зачастую должно быть выше напряжения истока транзистора на 5-15В. Для MOSFET транзисторов это делают драйверы.

Кроме того, драйверы силовых ключей, в отличие от простых преобразователей уровня, снабжены множественными механизмами защиты как самого драйвера, так и управляемых ключей. Это позволяет выполнять формирование выходных управляющих сигналов согласно определенным алгоритмам, чтобы предотвратить выход системы из строя в аварийной ситуации.

Механизм встроенного временного промежутка Dead-Time обеспечивает гарантированное закрытие одного силового ключа до момента начала открытия ключа в противоположном плече.

Гарантией надежного закрытия противоположного транзистора является встроенная схема, контролирующая состояние ключей и наличие схемы задержки, формирующей промежуток времени, в течение которого закрыты оба транзистора в плечах полумоста.

https://www.youtube.com/watch?v=DJjU8qEre_Y

На рис.4 приведена принципиальная электрическая схема управления ШД, включающая в себя 4 драйвера полумоста IR2104S и 2 Н-моста на основе транзисторов IRF7836. При подаче 0 В на вход SD драйвера IR2104s драйвер переходит в неактивное состояние.

На приведенной схеме сигнал с диаграмм можно подавать на 4 входа. Так на ШИМ1 А+, на ШИМ2 А-, на ШИМ3 В+, на ШИМ4 В- соответственно (Рис.4).

Рис.4

Ниже кратко опишу принцип работы ШИМ, расчет и модулирование синусоиды.

ШИМ или PWM (широтно-импульсная модуляция или pulse-width modulation) – это способ изменения мощности, подаваемой на нагрузку. Управление заключается в изменении ширины импульса постоянной амплитуды, следующих через равные интервалы времени.

На рис.5 видно, как регулируется мощность. Так 20%, 40%, 80%, 100% это время, когда транзистор открыт относительно времени периода. Соответственно среднее напряжение будет приблизительно равно 20%, 40%, 80%, 100% от максимального.

Рис.5

Меняя ширину импульса, можно модулировать различную форму сигнала. Так, по синусоидальному закону, при котором ширина импульсов изменяется следующим образом (рис. 6), максимальна в середине шага, а к началу и концу шага уменьшается. Синусоиду можно увидеть на осциллографе, пропустив ШИМ-сигнал с контроллера через RC фильтр. Для RC фильтра использовал конденсатор 2.2 нФ и резистор 1.5кОм.

На рис. 6 показан пример модуляции одного синусоидального шага, состоящего всего из 4 уровней напряжения. Напряжение питания 12В.

Рис.6

Для формирования модулированного сигнала необходимо рассчитать уровни ШИМ и их количество на один шаг. На рис.7 приведено два примера одного синусоидального шага с разным количеством ШИМ уровней, где ШИМ можно изменять в пределах от 0 до 255, что соответствует напряжению от 0 до 100%.

Как видно на рис.7, чем больше уровней ШИМ, тем больше форма модулированного сигнала будет повторять синусоиду. Каждое изменение ШИМ происходит по прерыванию таймера в микроконтроллере.

Меняя время срабатывания прерывания, можно регулировать время одного шага соответственно и скорость двигателя.

Рис.7

Формулу для расчета ШИМ уровней можно получить из формулы мгновенных значений синусоидальных функции. U = Um*sin(ω*t + Ψ)

Рис.8

Um — амплитудное значение ω — угловая частота Ψ — начальный фаза, значение фазы в начальный момент t=0 аргумент ω*t + Ψ – называют фазой синусоидальной функции

Для расчета Ψ = 0

Синусоида от 0 до Т/4 повторяет форму половины шага, а от T/4 до Т/2 зеркально отображает вторую половину шага. Поэтому для расчета достаточно взять участок от 0 до Т/4 или от 0° до 90°.

ωt – для удобства можно заменить на угол α = 0° до 90°. Um заменим на максимальное значение ШИМ_max в примере 255. U заменим на ШИМ_N. Получается ШИМ_N = ШИМ_maxSIN(α).

Количество вычислений уровней ШИМ зависит от величины точности к примеру 16 с шагом угла 90°/16 = 5,625°

1. Пример:
2. ШИМ_0 = 255*SIN(5,625°*0)= 0
3. ШИМ_1 = 255*SIN(5,625°*1)= 24,99 ≈25
4. ШИМ_2 = 255*SIN(5,625°*2)=49,74≈50

. . .

ШИМ_16 = 255*SIN(5,625°*16)=255

Значения ШИМ необходимо округлять, так как оно может быть только целым.

Вычислив уровни ШИМ, можно модулировать синусоиду. Для этого я занес значения уровней в массив по прерыванию от таймера, поочередно подставляя значения от ШИМ_0 до ШИМ_16 в ШИМ контроллера. Так модулируется половина шага. Для модуляции второй половины нужно наоборот подставлять значения от ШИМ_16 до ШИМ_0.

Так модулируется один шаг. Меняя время срабатывания таймера можно менять время шага. Теперь такие синусоидальные шаги можно подавать, заменив прямоугольные шаги на диаграммах (рис.2).

Для удобства я написал небольшую программу для расчета значений ШИМ . Где PWM_MAX присваивается максимальное значение ШИМ, которое настраивается в микроконтроллере, а sampling присваивается количество уровней ШИМ на половину шага. Так как большинство программируют МК на языке С, данную программу я решил написать на этом же языке.

#include

#include

#define PI 3.14159265

#define QUANTIZATION 255 //максимальное значение ШИМ.

#define SAMPLING 16 // количество уровней напряжения на половину шага.

int i; int main()

{for(i=0; i

Контроллер шагового двигателя схема

За какое-то время у меня скопилось много шаговых двигателей, но все не было времени ими заняться, а ведь шаговый двигатель вещь довольно интересная и полезная.

Но у многих радиолюбителей возникают проблемы с запуском таких двигателей, вот я и решил собрать контроллер для проверки наиболее часто распространённых шаговых двигателей.

Шаговые двигатели достаточно распространены в устройствах, в которых необходимо добиться точного перемещения механизмов.

Существует очень много типов шаговых двигателей, но самыми простыми в плане управления являются 2-х фазные униполярные двигатели.

Этот тип двигателей имеет две независимые обмотки с выводами от середины (см. Рис.1). Их устанавливают в такие аппараты, как принтер, копир, дисковод и т.д.

На рисунке 2 представлена схема управления шаговым двигателем.

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

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

Программа управления состоит из пяти подпрограмм, которые переключаются кнопкой BS3 – «Выбор программ». Номер выбранной подпрограммы отображается тремя светодиодами в двоичной системе счисления.

При первом включении должен загореться светодиод HL1, индицирующий о том, что включена первая подпрограмма работы шагового двигателя в полушаговом режиме. Запуск двигателя осуществляется кнопками «Право» и «Лево».

Право – двигатель должен крутиться по часовой стрелке, лево – против часовой, но направление вращения зависит еще и от того, как вы скоммутируете обмотки двигателя.

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

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

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

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

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

• Общий вид платы — на фото.
• 
• Файл прошивки, схему и рисунок печатной платы можно скачать по ссылке ниже. 

Скачать файлы Скачано: 756, размер: 23.1 KB, дата: 10.Ноя.2018

1. Купить USB программатор PIC K150 ICSP
2. 

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!!!

Драйвер шагового двигателя на основе SLA7024M

Управление шаговыми двигателями только кажется таким сложным, на самом деле все гораздо проще.

В наши руки попало несколько списанных матричных принтеров фирмы EPSON, которые без особой жалости были пущены под «нож» — разобраны на комплектующие. Особое внимание пало на некую микросхему, которая при ознакомлении с даташитом оказалось неплохим девайсом – драйвером униполярного шагового двигателя.

Что собственно привлекло нас в этой микросхеме… Достаточная распространенность (старые матричные принтера EPSON, наличие в интернет-магазинах), простая схема включения, регулировка тока обмоток шагового двигателя ШИМом  и достаточно удобный корпус. Так как в настоящее время нами ведется неспешное изготовление простого ЧПУ станка (фрезеровка, сверление печатных плат, фрезеровка пластика и прочих мягких материалов),  решено было не дать пропасть «добру» =).

На основе даташита и прочтения иностранного опыта использования данной микросхемы, была нарисована схема и разведена печатная плата силового драйвера униполярного шагового двигателя.

Получившийся модуль,  в процессе экспериментов показал себя исключительно с положительной стороны.

Было испытано множество шаговых двигателей, с различным напряжением питания и токовой нагрузкой (SLA7024M позволяет подключить шаговые униполярные двигатели с нагрузкой по току до 1,5А, SLA7026M до 3А) – микросхема практически не грелась и легко управлялась микроконтроллером .

Печатная плата была разведена в двухстороннем варианте, но так как дорожки достаточно толстые – особых проблем при повторении не возникнет. Более подробное описание и алгоритм управления для серии SLA70xxx вы можете изучить в прилагаемом даташите.

На фото плат резисторы R4 и R5 подобраны под конкретные шаговые двигатели (см datasheet).

Схема в формате sPlan 6.0, разводка платы в формате Sprint Layout 4.0 под ЛУТ и даташит на серию микросхем SLA70xxx вы можете скачать ниже. Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера

Метки к статье: модуль, SLA7024M, драйвер двигателя, шаговый двигатель, ЧПУ

Использование двигателя от ксерокса

Вид двигателя и платы управленияВид двигателя и платы управления

Всем здравствуйте. Как-то задался вопросом вторичного использования двигателей от старых ксероксов. Поиски в интернете особо не приносили каких-либо действенных результатов. Ну так вот в свое время пришлось разбираться. В общем суть статьи для тех, кто пытается использовать вроде как отслуживший срок двигатель для своих поделок.

Вот такой двигатель с платой управления у меня присутствует в наличии, достаточно хорошо выполнен и имеет отличный крепеж для последующего использования.

Двигатель

В системе управления двигателем установлена микросхема LB1823 приведу и схему на нее из технической документации.

Схема включения микросхемы LB1823Схема включения микросхемы LB1823Микросхема управления

Плата, как и двигатель питаются от 24 вольт напряжения, но после экспериментов в моем варианте все устойчиво работает от напряжения 13,6 до 24 вольт. После подачи напряжения на разъем питания запуска двигателя не последовало что и следовало ожидать. Так как для запуска на штырь на разъеме ON надо подтянуть высокий логический уровень, говоря простым языком подать плюс напряжения питания.

Разъем питания

Вот так при некоторых манипуляций двигатель был запущен и показал себя с отличной стороны как по мощности и стабильности.

Но все же был небольшой недостаток так как планировалось использовать двигатель в самодельном настольном сверлильном станке двигатель вращался против часовой стрелки, а нужно по часовой.

Ну и эта задача была успешно решена, все оказалось просто после анализа и изучения даташит на микросхему LB1823.

Крепеж и основание

Изменять направление вращения очень просто, для этого второй вывод микросхемы LB1823 освобождаем от общего провода и подаем высокий логический уровень, подтягиваем к плюсу источника питания.

Таким образом двигатель начинает вращаться по часовой стрелке, для удобства второй вывод микросхемы LB1823 был выведен на переключатель с чем мы получили изменять направления вращения двигателем. Вот наверно вкратце все возможно кому-то эта небольшая статья будет полезной.

Да и дополнительно хотелось отметить что двигатель посажен на подшипник что тоже не мало важно. Да и еже добавлю на плате управления используется силовой драйвер SLA6024.

Драйвер установлен на радиатореДрайвер установлен на радиаторе