Электрическая схема драйвера двигателя

МИР ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ ПК

технический журнал для специалистов сервисных служб

  • Главная
  • О журнале
  • Архив
  • Контакты

Микросхема M56750FP и драйвер двигателя сканирующего зеркала принтера HP LaserJet 1100

Такой модуль лазерных принтеров, как двигатель сканирующего зеркала, дает достаточно высокий процент отказов и проблем, вызванных необходимостью проведения профилактической чистки и смазки. Поэтому рассказ о принципах функционирования этого блока в самых современных и самых распространенных моделях принтеров будет весьма актуален. Как показывает опыт некоторых специалистов, ремонт блока лазера не является такой уж безнадежной затеей, как это изображается в сервис-мануалах и во множестве около-ремонтных публикаций. Все упирается лишь в квалификацию и профессиональную подготовку сервисных специалистов.

Для вращения сканирующего зеркала лазерного принтера, которое представляет собой многогранную призму с полированными гранями, используется бесколлекторный двигатель постоянного тока (шпиндельный двигатель). Этот двигатель обеспечивает высокую и равномерную скорость вращения призмы. Обо всех достоинствах и преимуществах шпиндельных двигателей, об общих принципах управления ими, а также об их работе в отдельных моделях принтеров, мы уже рассказывали на страницах нашего журнала. Но пока еще нигде не рассказывалось о том, как работают шпиндельные двигатели в принтерах Hewlett Packard, точнее сказать в принтерах HP, начиная с модели LaserJet1100 . Во всех последующих моделях принтеров этой фирмы, для управления двигателями использовались схемы с точно таким же принципом действия. Кроме того, аналогично стали управляться и главные двигатели, обеспечивающие подачу и протяжку бумаги. Одним словом, разговор об управлении шпиндельными двигателями в принтерах Hewlett Packard назрел.

Классический вариант управления шпиндельным двигателем (рис.1) подразумевает достаточно типичный набор сигналов, а именно:

— сигнал START/STOP – для запуска и остановки двигателя;

— сигнал FREF – сигнал опорной частоты, задающий скорость вращения двигателя;

— сигнал FGOUT или READY – с помощью этих сигналов контролируется исправность двигателя и правильность его работы.

Однако в принтерах HP, начиная с модели LaserJet 1100, для управления шпиндельным двигателем стали использоваться всего два сигнала, обозначаемые на схемах, как ACC и DEC . Именно этот вариант управления двигателями нас и будет интересовать. Пример такой схемы показан на рис.2 на котором приводится электрическая принципиальная схема драйвера сканирующего двигателя (схема управления двигателем вращающейся призмы блока лазера).

Как это уже давно принято, управление двигателем осуществляется с помощью специализированной микросхемы- драйвера двигателя. В представленной схеме эту роль играет микросхема IC1 (M56750FP). К функциям драйвера двигателя относятся:

— коммутация фаз двигателя в заданной последовательности;

— контроль положения ротора двигателя с помощью внешних датчиков магнитного поля (датчиков Холла);

— контроль и ограничение тока фаз двигателя на заданном уровне;

— контроль и стабилизация скорости вращения ротора.

Однако в принтерах Hewlett Packard драйвером двигателя часть функций не выполняется. В первую очередь это относится к функции контроля скорости вращения ротора, т.е. входные контакты FG и выход FGOUT вообще не задействуются. Конструкторами HP (или Canon?) в блоках лазера применяется такое техническое решение, как контроль скорости вращения двигателя через датчик луча лазера ( Beam Detector ). Датчик луча является оптическим датчиком, на который попадает луч лазера, отраженный от поверхности вращающейся призмы (рис.3). В результате на выходе датчика BEAM формируются импульсы, частота которых прямопропорциональна скорости вращения призмы, хотя и выше реальной скорости двигателя в 4 или в 6 раз (в зависимости от количества граней на призме). Эти импульсы считываются процессором принтера и на их основе «принимается решение» о необходимости разогнать или притормозить ротор двигателя, т.е. функцию контроля и стабилизации скорости двигателя в принтерах HP сейчас выполняет процессор механизмов принтера (см. рис.3). Сигналами, позволяющими разогнать или притормозить двигатель, являются ACC и DEC.

В лазерных принтерах традиционно используются 3-х фазные двигатели, фазы которых на схемах принято обозначать U, V, W. Коммутацией тока этих фаз в определенной последовательности, создается вращающееся магнитное поле, воздействующее на постоянные магниты ротора. В результате, ротор начинает перемещаться вслед за магнитным полем статора, а, это значит, что ротор начинает вращаться. Для того чтобы магнитное поле (и ротор вслед за ним) вращалось равномерно и в заданном направлении, необходимо контролировать текущее положение ротора. Такой контроль осуществляется тремя датчиками Холла, обозначенными на схеме H1, H2 и H3. На выходе каждого из этих датчиков формируются дифференциальные сигналы, например HU+ и HU-, которые показывают силу и направление магнитного потока в том месте, где установлен датчик. Когда ротор вращается, сигналы от датчиков Холла представляют собой синусоидальные напряжения. На основе анализа сигналов от датчиков Холла, драйвер двигателя подключает ту или иную фазу статора.

Читать еще:  Шум при запуске двигателя на холодную фольксваген

Чтобы досконально разобраться в работе драйвера двигателя и понять, каким образом можно проводить его диагностику, необходимо рассмотреть главный элемент схемы – микросхему M56750FP.

Микросхема M56750FP разработки фирмы Renesas Technologies Corp. предназначена для управления 3-фазным бесколлекторным двигателем, и оптимизирована для применения в лазерных принтерах, о чем прямо и заявлено в описании этой микросхемы. К особенностям M56750FP можно отнести следующее:

— широкий диапазон рабочих напряжений: от 12 до 24 В;

— возможность работы с токами, величиной до 1А;

— наличие встроенной защиты от превышения тока;

— наличие встроенной схемы подкачки заряда;

— наличие встроенной схемы контроля датчиков Холла;

— наличие встроенной схемы сохранения энергии;

— наличие встроенного усилителя сигнала от датчика скорости вращения;

— наличие встроенной защиты от перегрева кристалла.

Внутренняя структурная схема драйвера M56750FP представлена на рис.4, а распределение сигналов по контактам микросхемы дается на рис.5. Назначение контактов микросхемы описано в таблице 1.

Таблица 1. Описание контактов микросхемы M56750FP

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ МОТОР ОТ DVD ИЛИ HDD

Как-то давно попалась мне на обозрение схема драйвера шагового двигателя на микросхеме LB11880, но поскольку такой микросхемы у меня не было, а двигателей валялось несколько штук, отложил интересный проект с запуском моторчика в долгий ящик. Прошло время, и вот сейчас с освоением Китая с деталями проблем нет, так что заказал МС, и решил собрать и протестировать подключение скоростных моторов от HDD. Схема драйвера взята стандартная:

Схема драйвера мотора

Далее идёт сокращённое описание статьи, полное читайте здесь. Двигатель, вращающий шпиндель жесткого диска (или CD/DVD-ROM) — это обычный синхронный трёхфазный мотор постоянного тока. Промышленность выпускает готовые однокристальные драйверы управления, которым к тому же не требуются датчики положения ротора, ведь в роли таких датчиков выступают обмотки двигателя. Микросхемы управления трёхфазными двигателями постоянного тока, которым не требуются дополнительные датчики, являются TDA5140; TDA5141; TDA5142; TDA5144; TDA5145 и конечно же LB11880.

Двигатель, подключенный по указанным схемам, будет разгоняться до тех пор, пока либо не наступит предел по частоте генерации VCO микросхемы, которая определяется номиналами конденсатора подключенного к выводу 27 (чем его ёмкость меньше, тем выше частота), либо двигатель не будет разрушен механически. Не следует слишком уменьшать ёмкость конденсатора подключенного к выводу 27, так как это может затруднить пуск двигателя. Регулировка скорости вращения производится изменением напряжения на выводе 2 микросхемы, соответственно: Vпит — максимальная скорость; 0 — двигатель остановлен. От автора имеется и печатка, но я развёл свой вариант, как более компактный.

Позже пришли заказанные мной микросхемы LB11880, запаял в две готовые платки и провёл тест одной из них. Всё прекрасно работает: скорость регулируется переменником, обороты определить трудно но думаю до 10000 есть точно, так как двигатель гудит прилично.

В общем, начало положено, буду думать куда применить. Есть мысль сделать из него такой же точильный диск как у автора. А сейчас тестировал на куске пластика, сделал типа вентилятора, дует просто зверски хоть на фото даже не видно как он крутится.

Поднять обороты выше 20000 можно переключением ёмкостей конденсатора С10 и подачей питания МС до 18 В (18,5 В предел). На этом напряжении у меня мотор свистел капитально! Вот видео с питанием в 12 вольт:

Видео подключения мотора HDD

Подключил ещё двигатель от CD, погонял при питании 18 В, поскольку в моём внутри шарики, разгоняется так, что прыгает всё вокруг! Жаль не отследить обороты, но если судить по звуку то она очень большая, до тонкого свиста. Куда применять такие скорости, вот вопрос? Приходит на ум мини болгарка, настольная дрель, точильный станок. Применений много — думайте сами. Собирайте, тестируйте, делитесь впечатлениями. В интернете есть множество обзоров с применением данных двигателей в интересных самодельных конструкциях. В интернете видео видел, там кулибины с этими моторами помпы мастерят, супер вентиляторы, точилки, покумекать можно куда такие скоростя применить, мотор тут разгоняется свыше 27000 оборотов. С вами был Igoran.

Читать еще:  Электрический ракетный двигатель принцип работы

Форум по обсуждению материала КАК ПОДКЛЮЧИТЬ МОТОР ОТ DVD ИЛИ HDD

Высококачественный усилитель для электрогитары — полное руководство по сборке и настройке схемы на JFET и LM386.

Варианты выполнения гальванической развязки USB порта. Современные микросхемы для емкостной, оптической и электромагнитной развязки.

Тонкомпенсированный регулятор громкости с адаптацией к регулятору тембра — теория и практика.

ДРАЙВЕР МОТОРА

Схемы для управления электрическими моторами, используемые в разных конструкциях (машинах, роботах), различаются как мощностью, так и радиоэлементами, на основе которых они выполнены. Естественно в последнее время предпочтение стали отдавать драйверам управления выполненных на специализированных микросхемах. Одна из наиболее распространённых — микросхема L293D, что содержит сразу два драйвера для управления электродвигателями небольшой мощности (четыре независимых канала, объединенных в две пары). Она имеет две пары входов для управляющих сигналов и две пары выходов для подключения электромоторов. Кроме того, у L293D есть два входа для включения каждого из драйверов. Эти входы используются для управления скоростью вращения электромоторов с помощью ШИМ. Даташит можно посмотреть по ссылке.

Характеристики микросхемы L293D

  • напряжение питания двигателей (Vs) — 4,5…36 В
  • напряжение питания микросхемы (Vss) — 5 В
  • допустимый ток нагрузки — 600 мА (на каждый канал)
  • максимальный ток на выходе — 1,2 A (на каждый канал)
  • логический «0» входного напряжения — до 1,5 В
  • логическая «1» входного напряжения — 2,3…7 В
  • скорость переключений до 5 кГц.
  • встроенная защита от перегрева

Схема сборки драйвера мотора

Схема управления двигателем постоянного тока подходит для моторов малой и средней мощности. Она позволяет контролировать до 6 двигателей. Контроллер может обеспечить ток до 600 мА на канал, а мост на транзисторах может обеспечить и более ампера на каждый канал.

Печатная плата для схемы

Принцип работы драйвера двигателя можно понять, рассмотрев таблицу.

Контроллер имеет следующие разъемы:

  • INPUT (A, B, C, D ,E, F). Прием аналоговых или дискретных сигналов, которые могут быть отправлены, например, от микроконтроллера.
  • ENABLE (E1-2, E3-4). Активация входов от L293D. Напряжение не может быть выше, чем 7В.
  • OUTPUT (+M1, -М1 +М2, М2, +М3, м3). Контакты, где двигатели должны быть подключены к схеме.
  • ПИТАНИЕ +9-12В. Напряжении питания двигателей. Этот вход по вольтажу должен быть максимум 36V.
  • ПИТАНИЕ +5V. Это напряжение питания для L293D. Вы можете сюда подключить питающее напряжение выше, чем 5V, потому что он подключен к регулятору напряжения LM7805.

Originally posted 2019-07-07 15:50:33. Republished by Blog Post Promoter

Драйвер (электроника)

Драйвер (англ. driver — управляющее устройство, водитель) — электронное устройство, предназначенное для преобразования электрических сигналов, целью которого является управление чем-либо. Драйвером обычно называется отдельное устройство или отдельный модуль, микросхема в устройстве, обеспечивающие преобразование электрических управляющих сигналов в электрические или другие воздействия, пригодные для непосредственного управления исполнительными или сигнальными элементами.

Под определение драйвера попадают многочисленные устройства:

  • Шинные формирователи, предназначенные для передачи сигналов с одного уровня цифрового устройства на другой с преобразованием уровня, усилением нагрузочной способности и другими особенностями. Такие устройства обеспечивают передачу данных между различными логическими блоками по общим линиям связи внутри вычислительных машин.
  • Формирователи сигналов интерфейсов цифровых электронных устройств, предназначенные для преобразования, приёма и передачи цифровых сигналов и согласования электрических параметров с особенностями линии связи. Наиболее известными представителями таких драйверов считаются формирователи интерфейсов RS-232 (COM — порт), RS-485, RS-422, CAN, LIN, Ethernet, USB, IEEE 1394 и т. д.
  • Устройства управления различными типами исполнительных устройств, такими как электромагниты, электродвигатели (в том числе шаговые), сигнальные лампы, дозаторы (в том числе печатающие головки принтеров), сервоприводы, звуковые сигналы и т. д. [1]
  • Модули питания и управления устройствами, требующими соблюдения определённых рабочих параметров в процессе включения, выключения и работы. Ярким примером можно считать драйверы светодиодов, поскольку к питанию светодиодных устройств предъявляются повышенные требования [2] .
  • Драйверы силовых транзисторов, MOSFET и IGBT-транзисторов. Затворы мощных полевых силовых транзисторов имеют большую электрическую ёмкость (тысячи пикофарад), для зарядки которых на высокой частоте нужен большой ток (амперы). Драйвер обеспечивает большой ток для быстрой зарядки затвора транзистора для его открытия. А также быстро разряжает затвор, когда транзистор нужно закрыть.
Читать еще:  Электрическая схема двигатель ларгуса

Содержание

  • 1 Драйверы светодиодов
  • 2 Драйверы исполнительных устройств
  • 3 См. также
  • 4 Примечания

Драйверы светодиодов [ править | править код ]

Светодиоды, в отличие от других излучающих свет приборов (ламп, светильников), не могут быть напрямую включены в бытовую сеть. Более того, светодиоды не могут питаться фиксированным напряжением, которое указано в паспорте. Устройство питания светодиода должно иметь элементы, ограничивающие ток через светодиод в соответствии с его характеристиками, или балласт. Именно поэтому диод называется «токовым прибором», и использование традиционных преобразователей напряжения неприменимо. Светодиод, как и любой полупроводниковый диод, имеет нелинейную вольт-амперную характеристику, которая меняется под воздействием температуры и, хоть и незначительно, но отличается у разных излучателей, даже выпущенных в одной партии. Поэтому ограничивающие ток элементы должны учитывать как разброс параметров светодиодов, температурный и временной уход, так и изменения питающего напряжения.

Известно множество схем питания светодиодов. Наиболее простым решением для ограничения тока светодиода является резистор, включённый последовательно с светодиодом, однако, такой вариант не слишком экономичен. Немалая часть подводимой мощности будет выделяться на этом резисторе в виде тепла. Можно уменьшить эту «паразитную» мощность снижением напряжения питания системы и уменьшением сопротивления резистора. Чем меньше выбрать сопротивление резистора, тем меньше он будет греться. Но и тем больше будет меняться ток светодиода при изменении его параметров, вызванных например, изменениями температуры, а при слишком малом сопротивлении резистора, ток может выйти из рабочего диапазона и снизить долговечность светодиода вплоть до выхода его из строя.

Наиболее популярные на данный момент эффективные схемы питания — на основе импульсных преобразователей (электронный балласт) и на основе реактивного сопротивления ёмкостных элементов (ёмкостной балласт).

Другой способ питания — стабилизация тока через светодиод с помощью электронной схемы. Для таких целей выпускаются специальные микросхемы, содержащие один или несколько стабилизирующих ток выходов. При использовании такого решения, напряжение питания может быть подобрано таким, что выделяемая на драйвере активная мощность была минимальной. Драйверы со стабилизацией тока и с управлением от микроконтроллера используются в электронных светодиодных табло, где требуется управлять не только включением, выключением и яркостью каждого пикселя, но и его цветом [3] .

В некоторых применениях, например батарейном питании, напряжения источника не хватает для включения светодиода. В таких устройствах используются повышающие преобразователи, специально разработанные для эффективного использования светодиодных излучателей [4] .

Для питания мощных белых светодиодов в осветительных устройствах применяются специальные блоки — электронные драйверы светодиодов, представляющие собой эффективные преобразователи питания, которые стабилизируют не напряжение на своём выходе, а ток [5] [6] .

Такие драйверы позволяют включить один или несколько светодиодов, соединённых в одну последовательную цепочку. Несколько параллельных цепочек таким драйвером питаться не могут, поскольку ток в отдельных цепочках может сильно отличаться [2] .

Драйверы исполнительных устройств [ править | править код ]

В современной автоматике, да и в бытовой технике, зачастую двигатель или электромагнит включается не выключателем, а контроллером. Скоростью вращения, направлением позволяют управлять логические устройства с формирователями на выходе — силовыми драйверами [7] . Входы такого драйвера совместимы с логическим устройством, а на выходе формируется необходимое напряжение нужной полярности и, в случае шагового двигателя, необходимая циклограмма возбуждения его обмоток.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector