Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

Когда собираетесь куда-то в поход или на отдых на долгое время то желательно иметь при себе повербанк или генератор электроэнергии для подзарядки смартфонов, приёмников и других гаджетов. Собрать такой походный электрогенератор с ручным приводом из шагового двигателя от принтера сможет каждый после прочтения данной статьи.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Данный тип электрогенератора хорош тем, что он может вырабатывать электроэнергию даже тогда, когда нет солнца или ветра, всего лишь покрутив ручку, мощности вполне будет достаточно для подзарядки и работы мелкой техники, например, светодиодного фонаря.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Необходимые детали для создания ручного электрогенератора:

  • Шаговый двигатель от принтера;
  • Зубчатые шестерни от принтера;
  • Ручка от стеклоподъёмника автомобиля;
  • Кусок фанеры толщиной около 1 см;
  • Коронки по дереву;
  • Болты, шайбы, гайки;
  • Диоды, конденсаторы, микросхема LM7805, USB гнездо.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Как сделать походный генератор напряжения, пошаговая инструкция:

Для начала нам понадобится небольшой отрезок фанеры, толщиной около 1 см, она имеет достаточную жесткость и отлично послужит основанием для ручного электрогенератора, на ней будут крепиться все остальные части.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Сердцем генератора будет служить биполярный шаговый двигатель от принтера, его преимущество в том, что даже на медленных оборотах он выдаёт неплохую энергию. Дополнительным плюсом есть то, что у него есть два ушка для крепления.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Чтобы увеличить мощность электрогенератора при меньших оборотах то нам понадобится большая шестерня от того же принтера.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

В качестве ручки для генератора подойдёт ручка стеклоподъёмника машины.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

С помощью коронки по дереву в основании из фанеры нужно вырезать отверстие под двигатель. Кроме того, вставив двигатель в просверленное отверстие и приложив шестерню, где она будет стоять в будущем, отмечаем место, где будет центр оси этой шестерни на основании и сверлим в этом месте в фанере отверстие.

Вставляем в отверстие болт, на него накручиваем гайку с обратной стороны, надеваем шайбу и кусочек трубки, которая отодвигает шестерню на нужное для правильного сцепления с шестерёнкой двигателя место (в дальнейшем я болт перевернул и пару гаек закрутил с обратной стороны фанеры, это увидите на дальнейших фото).

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Надеваем на болт большую шестерню, ручку и скручиваем всё вместе гайкой, прокладывая между всеми частями шайбы. Кроме того, просверлил через ручки и шестерню отверстие и вкрутил небольшой болт, чтобы ручка передавала ход шестерни.

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Двигатель к основанию я прикрепил двумя саморезами.

У двигателя есть две пары контактов, на которых будет вырабатываться напряжение, вот для примера к одной паре подпаял лампу накаливания на 12 вольт, даже при небольших оборотах она светит очень ярко.

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Так как сейчас с генератора идёт переменное напряжение то нам нужно его выпрямить, применив к каждой из пар выходов двигателя по диодному мосту (по 4 выпрямительных диода).

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Спаял схему и подключил к выходу небольшой вольтметр для того, чтобы узнать какое напряжение выдаёт наш самодельный ручной электрогенератор после выпрямления напряжения.

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

При средней скорости вращения ручки генератора, вольтметр показывал значение напряжения около 20В. Отличный показатель, но для современных устройств чаще требуется стабилизированное напряжение 5В, сейчас займёмся и этим.

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Добавим к предыдущей схеме линейный стабилизатор напряжения, собранный на микросхеме LM7805 или её аналогов, хотя ещё лучше решение будет применение импульсного понижающего DC-DC преобразователя/стабилизатора, что я и сделаю в будущем, а пока буду использовать имеющуюся у меня в наличие вышеуказанную микросхему. Вот полная схема такого электрогенератора:

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Собрал всю эту схему на небольшой макетной платке, в которую также впаял USB гнездо, на фото ниже видно, как она выглядит.

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Этот стабилизатор стабильно выдаёт напряжение 5В.

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

И в итоге мы с вами сделали своими руками отличный походный ручной электрогенератор напряжения для зарядки различной портативной техники, с которой она неплохо справляется, возможно выглядит это пока возможно для кого-то громоздко, но этот генератор можно дорабатывать и сделать ещё более компактным и удобным, а мощности его вполне хватит для многих задач и будет лучше многих промышленных механических ручных генераторов.

Ручной электрогенератор из шагового двигателя принтера

Видео с работой и сборкой ручного электрогенератора вы можете посмотреть ниже:

Забрать к себе:

Тестер-драйвер шагового двигателя

Когда я начал собирать свой первый самосборный 3D принтер (вариация на тему HyberCube Evolution, но об этом позже), то уже на одном из первых этапов возникла необходимость покрутить шаговые двигатели оси Z, а плата управления еще не пришла. Да и честно сказать, слишком много работы для такой простой задачи.

Ведь надо сконфигурировать и залить прошивку, подключить питание, дисплей, двайверы, все это временно подвесить на соплях, сильно повышая шансы на случайное замыкание и досрочный выход из строя самой дорогой запчасти.

Да и ждать не охота, вся работа встала из-за того, что мне нечем крутануть туда-сюда один или два движка для подстройки расположения механических компонентов. Руками? Не так быстро, а главное — не точно. Ну как вы крутанете одновременно два мотора, скажем на 100 оборотов (каждый оборот — 200 шагов), не ошибившись ни на шаг, т. к.

это вызовет перекос? И вообще, хочется «погонять» ось приближенно к «боевым условиям», чтобы оно само гудело и ездило. Ровно и быстро. В общем, пришлось что-то выдумывать.

Так как у меня уже была горсть дешевейших и надежнейших драйверов А4988, которые суют во все китайские 3D принтеры по-умолчанию, задачу я решил «в лоб». Что там нужно, чтобы этот драйвер крутил вот такой биполярный шаговик (у меня стандартные NEMA 17 48мм)? Всего лишь указать драйверу направление (вывод DIR) логическим уровнем и подать импульсы на вывод STEP.

Ну и подключить шаговик и питание, естественно. В итоге образовалась вот такая простая схема, оказавшаяся удобной и практичной. Все есть: «крутилка» скорости, тумблер «туда-сюда», тумблер «крутить/стоять».

Джамперами JP1…JP3 можно выставить микрошаг в диапазоне от полного шага до 1/16, хотя на практике оказалось достаточно полношагового режима, но лишняя возможность может пригодиться. Итак, схема.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

На популярном таймере 555 собран регулируемый генератор импульсов частотой примерно от 80 до 900 Герц (в режиме полного шага мотор крутится в диапазоне от «едва ползет» до «мчится со свистом»). Импульсы через тумблер SW1 попадают на вход STEP драйвера А4988, это режим «крутить». Если тумблер разомкнуть, драйвер перейдет в режим торможения (удерживания) мотора.

Читайте также:  Генераторный режим асинхронного двигателя принцип работы

Чтобы «отпустить» моторы, надо снять питание с драйвера. Тумблер SW2 переключает направление вращения шагового мотора. Резисторы R6 и R7 «подтягивают» соответствующие входы к «земле», на плате этих резисторов почему-то нет, хотя все прочие входы имеют «подтягивающие» к «земле» внутрисхемные резисторы.

Вообще номиналы резисторов могут варьироваться в достаточно широких пределах, плюс-минус процентов 30 точно, схема сохраняет работоспособность. Точно так же не критична емкость конденсаторов, в принципе от 10нФ до 1мкФ пойдет любая керамика. Исключение — конденсатор С1, который желательно использовать пленочный.

Значение емкости определяет диапазон частот, вместе с переменным резистором Р1. Номиналы С1 и Р1 можно изменять в широких пределах, сохраняя их произведение, как в исходной схеме. Скажем, можно взять емкость С1 0,47мкФ, но переменник Р1 тогда применить 20кОм. Диапазон частот, конечно, несколько сузится, но работать все будет нормально.

Стабилизатор 78L05 можно заменить любым подходящим на напряжение 3.3..5В. Входное напряжение не желательно применять менее 12В и более 24В, драйвер выдерживает ток обмоток мотора 1А длительно, превышать это значение не стоит.

Кто не в курсе — на драйвере А4988, как на многих других, установлен миниатюрный подстроечный резистор, которым выставляется максимальный ток шагового двигателя. Выбор максимального тока зависит от типа вашего шагового двигателя, сама же процедура многократно описана в сети, повторяться не вижу смысла. Кто не знает — гуглим «A4988 max current».

Таблица для выставления дробления шагов драйвера А4988 джамперами JP1..JP3

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

Схему собрал на второпях разведенной двусторонней платке размером 75х35мм, где верхний слой фольги играет роль общего провода (GND). Такой тип плат упрощает разводку, да и одностороннего стеклотекстолита под рукой не было.

Все «земляные» выводы компонентов паяются прямо на фольгу, без отверстий, на фото видно. Панелька драйвера сделана из двух половинок распиленной панельки под выводную микросхему DIP16, также видно на фото (кликабельно). Плату в формате LAY прилагаю ниже, как и пару фоток, снятых на тапок.

Номиналы деталей появляются при наведении на них курсора в программе Sprint Layout.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками Генератор импульсов для шагового двигателя своими рукамиГенератор импульсов для шагового двигателя своими руками

Печатная плата в формате Sprint Layout

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»).

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

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.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

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.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

  • 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.
Читайте также:  Заправочные объемы и марки гсм шкоды рапид

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

  • 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:

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

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.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

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

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками
Первая модификация силового блока. L293 вытащена.
Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками
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.

Читайте также:  6 цилиндровый рядный двигатель схема

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.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

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!!!

Все своими руками Простая схема управления шаговым двигателем | Все своими руками

     Схема управления шаговым двигателем приведена на рисунке 1. Схема реализована на микросхемах простой логики. В ней используются три микросхемы К561ЛА7 и одна К561ТМ2. В качестве мощных ключей для коммутирования обмоток шагового двигателя применены составные транзисторы КТ829А, способные выдерживать ток до семи ампер.

     При нажатии на одну из кнопок двигатель начинает вращаться в ту или иную сторону. Кнопки использованы двойные, поэтому при их отпускании размыкается и цепь питания обмоток шагового двигателя, что исключает протекание сквозных токов при остановке двигателя.

Но есть ситуации, когда для удержания ротора двигателя в нужном положении, необходимо, чтобы через одну из обмоток протекал удерживающий ток. В этом случае контроллер должен автоматически понизить напряжение питания обмоток двигателя до необходимой величины.

В данной схеме этой опции нет, здесь напряжение питания снимается с обмоток двигателя полностью.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

     На микросхеме DD1 собран генератор импульсов, изменение частоты этого генератора влечет за собой изменение частоты вращения шагового двигателя. Каждый импульс данного генератора поворачивает ротор на один шаг.

На микросхемах DD2 и DD3 собраны логические элементы «исключающие или» и совместно с двумя триггерами DD4.1 и DD4.2, микросхемы К561ТМ2, образуют схему двухразрядного кольцевого счетчика для коммутации обмоток. Схема обеспечивает работу шагового двигателя в полушаговом режиме.

Осциллограммы импульсных последователей полушагов показаны на скриншоте 1. Все обмотки двигателя зашунтированы демпфирующими диодами, устраняющими коммутационные выбросы напряжения. Микросхемы питаются через стабилизатор напряжения DA1 — КР142ЕН8Б.

Максимальное входное напряжение этой равно35В. Так что и максимальное напряжение питания двигателя будет равно 35В.

Генератор импульсов для шагового двигателя своими руками

Почти все элементы схемы смонтированы на печатной плате. На плате нет микросхемного стабилизатора напряжения, демпфирующих диодов, кнопок и конденсаторов фильтра. При необходимости их можно разместить на плате, изменив немного ее топологию. Скачать схему и рисунок печатной платы можно здесь.

Скачать “простая схема управления шаговым двигателем” Shema-upravl-shagov-dvigatel.rar – Загружено 2527 раз – 31 КБ

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector