Шаговый двигатель 24в схема

Схема шагового двигателя

Схема управления шаговым двигателем. » Портал инженера

Эта схема является частью схемы опубликованной в журнале «РадиоХобби» №1 за 2001г. Стр. 44 в статье Юрия Сафонова из Киева «Система Дистанционного Управления для High — End УМЗЧ».

На элементах микросхемы DD1.3, DD1.4. выполнен задающий генератор. Элементы C1 и R1 – времязадающие цепи генератора, обуславливают скорость вращения двигателя. Когда на одном из входов DD1.1 появится уровень «0» (команды «Вперед» и «Назад»), то на выходе этого элемента появится уровень «1», который разрешит работу задающего генератора, а через инвертор DD1.2 и работу дешифратора, что приведет к формированию ключами DD4, DD5 импульсов питающего напряжения двигателя.

При отсутствии команды (уровня «0») на выводах «Вперед» и «Назад», питание на двигатель не подается. Направление вращения вала задает сигнал на выходе 10 реверсивного счетчика DD2. Концевые выключатели ставят по надобности.

Двигатель подключается методом «научного втыка», потому, что скорее всего цветовая маркировка не совпадёт. Всё зависит от производителя конкретного двигателя. В первую очередь находим тестером в режиме омметра средние выводы шагового двигателя, соединив их вместе, подключаем к +12 вольтам схемы. Затем, схему управления шагового двигателя подключаем к блоку питания. Подключаем любой вход управления (вперед — назад) к общему проводу и по очереди оставшиеся выводы двигателя, получаем нормальное вращение. В качестве : DD1 — К561 ЛА7, DD2 — К561 ИЕ14, DD3 — К555 ИД7, DD4,DD5 — К155 ЛИ5.

Обсудить на форуме

Крутим шаговый двигатель — Как подключить — AVR project.ru

Шаговые двигатели достаточны распространены в устройствах, в которых необходимо добиться точного перемещения механизмов. Существует много типов шаговых двигателей, но самыми дружелюбными в плане управления являются 2-х фазные униполярные двигатели. Этот тип двигателей имеет две независимые обмотки с выводами от середины. Их можно встретить преимущественно в старой технике: принтерах, копирах, дисководах (5-и дюймовых) и еще много где.

В зависимости от от того как соединены средние обмотки внутри, из двигателя могут выходить 5 или 6 проводов. Разницы никакой нет, все равно средние выводы обмоток соединяются вместе. Характерной особенностью шаговых двигателей является дискретность поворота ротора, тоесть если взять и покрутить вал двигателя можно ощутить как он фиксируется в определенных моментах. Это и есть шаги двигателя. При запитывании одной из половины обмоток происходит фиксирование вала двигателя в определенном положении. Если снять напряжение с этой обмотки и запитать другую, ротор повернется и зафиксируется в другом положении. Таким образом, если запитывать обмотки в определенной последовательности можно добиться вращения вала двигателя.

Существует несколько алгоритмов управления питанием обмоток двигателя. Самым простым является полношаговое управление, когда в любой момент времени запитана только одна из половинок обмоток. Для наглядности накидал табличку показывающую последовательность включения обмоток:

Ротор при таком управлении принимает естественное положение относительно статора. Есть еще способ управления шаговиком в полношаговом режиме, когда одновременно запитываются две фазы, таким образом удается увеличить момент на валу на 40%.

Главным недостатком полношагового управления являются аццкие вибрации двигателя и малая дискретность шага, равная паспортному значению.

Для того чтобы уменьшить вибрации и добится более плавного и точного вращения вала существует более продвинутый способ — управление в полушаговом режиме, алгоритм включения половинок обмоток приведен ниже:

При такой работе вал двигателя за один цикл совершает половину шага и фиксируется между двумя естественными состояниями равновесия. Таким образом дискретность поворота вала увеличивается в 2 раза.

Есть еще способ увеличить дробленеи шага ротора двигателя — микрошаговое управление — когда обмотка не просто запитывается, а запитывается определенным током. И от отношения тока в соседних обмотках зависит положение ротора — чем больший ток течет в обмотке по отношению к соседней, тем ближе к ней смещается ротор и наоборот. Это позволяет увеличить дробление шага в десятки и сотни (!) раз.

С теорией немного разобрались, теперь нужно выбрать в каком режиме будет управляться двигатель. Полный шаг слишком убог и не эффективен, микрошаг сложен, да и нужен он в основном в управлении приводом высокоточного ЧПУ станка. Поэтому крутить будем в полушаге 🙂

Схема базируется на микроконтроллере attiny2313 и имеет две кнопки. При нажатии на одну вал двигателя будет крутиться в одну сторону, при нажатии другой — в другую. В качестве ключевых транзисторов выбраны КТ829, способные протащить через себя до 8 Ампер.

К клемме Udvig подключаются выводы от середин обмоток и туда же подводится напряжение для питания обмоток. Величина напряжения зависит от самого двигателя, для моего например по документации максимальный ток в обмотках 1,5 Ампера, измерив сопротивление обмоток получил 2 Ома, отсюда вывод что напряжение питания не должно превышать 3 В ну или немного больше, учитывая что запитываться будет индуктивная нагрузка. Кстати диоды D2-D5 стоят для того, чтобы гасить скачки обратного напряжения после закрытия транзистора. Иначе есть вероятность что ЭДС самоиндукции возникающая во время выключения питания обмотки пробъет транзистор.

Плата управления в сборе:

Красный светодиод загорается при нажатии одной из кнопок. Разъем подключения контроллера по UART сделал опционально, на случай если нужно будет приделать управление шаговиком с компа.

Код в Bascom-AVR:

$regfile = «2313def.dat»$crystal = 4000000

Dim S As Byte ‘эта переменная следит за номером шага двигателя

On Int0 Knopka1 ‘даем имена обработчикам внешних прерыванийOn Int1 Knopka2

Config Portb = Output ‘конфигурируем порт на выходConfig Portd.5 = Output ‘конфигурируем ногу для подключения светодиодаLed Alias Portd.5 ‘присваиваем имя LED выводу 5 порта D

‘прерывания будут генерироваться пока на ноге низкий уровень, то есть пока кнопка будет нажатаConfig Int0 = Low LevelConfig Int1 = Low Level

‘разрешаем прерыванияEnable InterruptsEnable Int0Enable Int1

‘основной цикл программы, просто ждем прерыванияDo

Knopka1: ‘обработчик прерывания первой кнопки

Led = 1 ‘зажигаем светодиод

Incr S ‘увеличим номер шага

If S = 9 Then ‘максимально возможный номер шага = 8 S = 1 End If

Select Case S ‘выбираем какие обмотки включать в зависимости от номера шага

Case 1 : Portb = &B00000001Case 2 : Portb = &B00000011Case 3 : Portb = &B00000010Case 4 : Portb = &B00000110Case 5 : Portb = &B00000100Case 6 : Portb = &B00001100Case 7 : Portb = &B00001000Case 8 : Portb = &B00001001

Waitus 1000 ‘задержка между шагами

Led = 0 ‘гасим светодиод

Knopka2: ‘обработчик прерывания второй кнопки

Led = 1 ‘зажигаем светодиод

Decr S ‘тут все тоже самое, только в обратном направлении

If S = 0 Then ‘минимально возможный номер шага = 1 S = 8 End If

Case 1 : Portb = &B00000001Case 2 : Portb = &B00000011Case 3 : Portb = &B00000010Case 4 : Portb = &B00000110Case 5 : Portb = &B00000100Case 6 : Portb = &B00001100Case 7 : Portb = &B00001000Case 8 : Portb = &B00001001

Led = 0 ‘гасим светодиод

Изменяя величину задержки между шагами, можно в больших пределах регулировать скорость вращения вала. При выбранной мной задержке в 1000 мкс с шаговиком имеющем 200 шагов на оборот (400 полушагов) скорость вращения получается примерно 2,5 оборота в секунду.

Скачать файлы к проекту

UPD: Здесь допилил программу, теперь стало возможным управление шаговым двигателем с компьютера.

Управление шаговым двигателем — СХЕМЫ — Каталог статей

Как работает шаговый двигатель?

Шаговые двигатели отличаются от регулируемых двигателей постоянного тока. Вместо того чтобы вращаться как двигатели постоянного тока, шаговый двигатель совершает дискретное вращение под воздействием серии импульсов. В нашем примере двигателю необходимо 48 импульсов чтобы совершить полный оборот в 360 градусов.

Другое преимущество шаговых двигателей — то, что их скорость вращения может быть достигнута почти мгновенно при изменении направления вращения на противоположное.

Шаговый двигатель состоит из ротора — постоянного магнита, который вращается внутри, и статор — четыре катушки (север, восток, юг, запад), которые являются частью корпуса и не перемещаются. Ротор совершает вращение посредством последовательных импульсов напряжение постоянного тока подаваемого к одной или двум катушкам одновременно.

Устройство Шагового двигателя.

Чтобы управлять шаговым двигателем необходим контроллер. Контроллер — схема, которая подает напряжение к любой из четырех катушек статора. Устройство может быть построено с использованием интегральной микросхемы типа ULN2003 (отечественный аналог К1109КТ22) состоящая из набора мощных составных ключей с защитными диодами на выходе. Наличие защитных диодов позволяет подключать индуктивные нагрузки без дополнительной защиты от выбросов обратного напряжения.

Подключения шагового двигателя.

Однополярный двигатель должен иметь пять или шесть контактов в зависимости от модели. Если двигатель имеет шесть контактов то необходимо соединить выводы 1 и 2 (красный) вместе и подключить их к плюсу 12-24V напряжения питание. Оставшиеся выводы a1 (желтый), b1 (черный), a2 (оранжевый), b2 (коричневый) подключить к контроллеру согласно схеме.

Есть несколько способов, которые вы можете использовать, чтобы управлять шаговым двигателем.

1. Одиночные импульсы — самый простой способ. Одновременно подключается только одна катушка. Необходимо 48 пульсов чтобы ротор совершил один полный оборот. Каждый пульс перемещает ротор на 7,5 градусов.

2. Двойной импульс — одновременное подключение двух соседних катушек. В этом случае также необходимо 48 пульсов чтобы ротор совершил один полный оборот. Каждый пульс перемещает ротор на 7,5 градусов.

3. Комбинированные импульсы — чередование первого и второго способа. Двигатель нуждается в 96 пульсах, чтобы совершить один оборот. Каждый пульс перемещает ротор приблизительно на 3,75 градуса.

Программное обеспечение контроллера шагового двигателя.

Для управления работой шагового двигателя используем компьютер и программу. При использовании компьютера вы будете в состоянии сделать намного больше с вашим шаговым двигателем и наиболее важно — визуализировать, как ток течет через катушкиВ программе понятный графический интерфейс, который позволяет точно управлять скоростью двигателя и направлением вращения в реальном времени, а также позволяет выбирать способы управления. Программа работает с версией Windows (98/ME/2000/XP). и скачать ее можно тут

Сайт для радиолюбителей — это сайт, где начинающий или уже опытный радиолюбитель может найти и бесплатно скачать любые понравившиеся принципиальные или электрические схемы большинства интересных устройств

Компании, продающие электронику во Владивостоке, можно найти здесь! Компании, товары и услуги Владивостока

Сайт радиолюбителей — Самодельный станок с ЧПУ

Самодельный станок с ЧПУ New!

Радиолюбительская технология — Самодельный станок с ЧПУ
(Автор: Роман Ветров, vetrovroman&mаi1‚ru)

Введение
Разработанный и изготовленный самостоятельно станок с ЧПУ может осуществлять механическую обработку (сверление, фрезерование) пластмасс, текстолита. Гравировка по стали. Также может использоваться как графопостроитель, можно рисовать печатные платы.

=Самодельный станок с ЧПУ
Рис.1. Самодельный станок с ЧПУ (внешний вид)
Точность станка 0.0025 мм на 1 шаг, но по факту (с учетом неточности изготовления узлов станка, зазоры в узлах, в паре винт- гайка) точность составляет 0.1мм. Станок без обратной связи, т.е. положение инструмента отслеживается программно, за точность перемещения отвечают шаговые двигатели.
Станок подключается к компьютеру через LPT порт, работает под Windows 98 и XP.
Механическая часть

=Самодельный станок с ЧПУ
Рис.2. Самодельный станок с ЧПУ (механическая часть)
Корпусные части станка выполнены из винипласта б=10мм. Направляющие – круглые, шлифованные прутки. Суппорта выполнены из текстолита (с отверстиями под направляющие). Винт – шпилька с резьбой М6 (шаг t=1мм). Гайки фторопластовые (позднее были заменены на бронзовые т.к. при таких размерах убытки на трение в бронзовой гайке меньше).
Электрика
Электрику можно разделить на три части:
Блок питания; Контроллер; Драйвер.

=Самодельный станок с ЧПУ
Рис.3. Самодельный станок с ЧПУ (электрическая часть)
Блок питания: 12в 3А – для питания шаговых двигателей и 5в 0.3А для питания микросхем контролера.
Контроллер: Разработанный контроллер может обслуживать до 32 (в моей схеме 3) шаговых двигателей последовательно, т.е. одновременно может работать только один мотор. Параллельная работа двигателей обеспечивается программно. Контроллер менеджмента шаговыми двигателями собран на микросхемах 555TM7 серии (3шт). Не требует прошивки.
Электрическая схема контролера показана на рис. 4

=Самодельный станок с ЧПУ
Рис.4. Самодельный станок с ЧПУ (электрическая часть)
выв. Название Направление Описание 1 STROBE ввод и вывод устанавливается PC после завершения каждой передачи данных 2/9 DO-D7 вывод 8 линий данных 10 АСК ввод устанавливается в «0» внешним устройством после приема байта 11 BUSY ввод устройство показывает, что оно занято, путем установки этой линии в 1 12 Paper out ввод для принтеров 13 Select ввод устройство показывает, что оно готово, путем установки на этой линии 1 14 Autofeed Ввод и вывод 15 Error ввод индицирует об ошибке 16 Initialize Ввод и вывод 17 Select In Ввод и вывод 18-25 Ground GND общий провод
Для опыта был использован шаговый мотор от старого 5,25-дюймов
8 бит идущих от LPT разделяем на две группы по 4бит: данные и управляющие. При получении сигнала одним из трех триггеров, данные записываются в триггер ТМ7 и соответственно поступают на драйвер шагового двигателя. При снятии с ТМ7 разрешающего сигнала данные в триггере сохраняются (триггер с защелкой) и т.д.
Биты LPT 0 1 2 3 4 5 6 7 данные Управляющий сигнал –определяет на какой мотор придет сигнал
Т.е. для подачи на второй мотор сигнала 0101 надобно подать разрешающий сигнал на второй ТМ7 т.е. выдать в порт LPTсигнал:
Биты LPT 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 0 1 0 1 0 0 Предаваемые данные на шаговый двигатель Данные идут на 2 двигатель
В моей схеме 7 бит не используется т.к. применено 3 двигателя. На него можно повесить ключ включение главного двигателя (фреза или сверло).
Для подключения к схеме 32 двигателей надобно на управляющие биты установить дешифратор 4бит=32 в десятичной системе.
Драйвер: Драйвер шагового двигателя (не путать с компьютерными драйверами) представляет собой 4х канальный усилитель или 4 ключа. Собран на 4х транзисторах КТ 917 . Схема драйвера показана на рис. 5.

=Самодельный станок с ЧПУ
Рис.5. Самодельный станок с ЧПУ (электрическая часть)
Также можно использовать серийные микросхемы (stepper motor driver), например ULN 2004 (9 ключей) на 0.6А.

=Самодельный станок с ЧПУ
Рис.6. Самодельный станок с ЧПУ (электрическая часть)
Печатные платы в формате AutoCad: (на платете контроллера дополнительно разведен стабилизатор +5в на КРЕН5)

=Самодельный станок с ЧПУ
Рис.7. Самодельный станок с ЧПУ (электрическая часть)

Шаговые двигатели
Используемые в станке шаговые двигатели от 3,5″ дисководов (12в, 0.6А), но можно (и нужно) использовать более мощные, например от принтеров (24в, 5А). Схем подключения шаговых двигателей (распайка) в Интернете навалом, а также описание принципа их работы вы найдете сами. Хотя можно посмотреть здесь.
Мне попались двигатели с 5 концами (униполярный см. рис.8-б) их подключение проще. Управление биполярным двигателем (рис. 8-а) сложнее, в настоящий момент ведется разработка и испытание драйвера для него.

=Самодельный станок с ЧПУ
Рис.8. Самодельный станок с ЧПУ (электрическая часть)
Soft
Программа для менеджмента станком с ЧПУ (программа для менеджмента шаговыми двигателями) также является моей собственно разработкой. Опять выражаю благодарность Кичаеву Константину за то, что поставил меня на путь истинный, а именно объяснил что такое Delphi, а первая программа была разработана под Q-Basic и работала только в Win 98. Предлагаемая программа работает и под Win 98 (95) и под XP. Драйвер (программный) для обслуживания LPT под XP я взял в этом месте.

=Самодельный станок с ЧПУ
Рис.9. Самодельный станок с ЧПУ (Soft)
Принцип работы: Рисуется в AutoCad рисунок только линиями (lines) , круги, полигинии, дуги не поддерживаются. Для прорисовки кругов надобно их обвести маленькими линиями. Файл сохраняется в формате DXF. Запускается программа, открывается сохраненный файл. Рабочий инструмент (перо, сверло и т.п.) выставляется в ноль — вкладка ручное перемещение.

Название: Самодельный станок с ЧПУ New!

Кроме этой схемы устройства Самодельный станок с ЧПУ New! , Вы можете скачать или просмотреть бесплатно ещё другие схемы из нашей коллекции схем, воспользовавшись нашей поисковой строкой, в начале страницы.

Motor Shield

Хотите подключить мотор к Arduino или Iskra JS?! К сожалению микроконтроллер установленный на управляющих платформах не сможет без посторонней помощи управлять большой нагрузкой. Motor Shield поможет микроконтроллеру управлять коллекторными моторами и шаговыми двигателями.

Motor Shield — это плата расширения, предназначенная для двухканального управления скоростью и направлением вращения коллекторных двигателей постоянного тока, напряжением 5–24 В и максимальным током до двух ампер на канал.

Плата расширения также сможет управлять одним биполярным шаговым двигателем.

Видеообзор

Подключение и настройка

Примеры работы для Arduino

Управление коллекторными двигателями

Подключите два коллекторных мотора к клеммникам M1 и M2 соответственно.

Схема устройства

Код программы

Для начала покрутим каждый мотор в одну, а затем другую сторону.

Код программы

Усложним задачу. Будем плавно увеличивать скорость первого мотора до максимальной скорости, а потом понижать до полного выключения. Аналогично проделываем со вторым мотором.

Управление биполярным шаговым двигателем

Драйвер моторов может на себя также взять управления шаговым двигателем. В качестве примера подключим шаговый двигатель 42STH47-0406A.

Схема устройства

Управление без библиотек

Motor Shield поддерживает три режима управления биполярным шаговым двигателем:

Код программы

Протестируем по очереди три режима управления.

Скорость вращения шагового двигателя очень сильно влияет на развиваемый мотором момент. Убедитесь сами. Запустите этот же пример с разными значениями delayTime .

Обратите внимание, что двигатель в однофазном полношаговом режиме позволяет развить гораздо меньший момент, чем в двухфазном полношаговом режиме.

Управление через готовую библиотеку

Для лёгкого и быстрого управления шаговым двигателем мы написали библиотеку AmperkaStepper. Она скрывает в себе все тонкости работы с мотором и предоставляет удобные методы.

Пример работы в различных режимах

Пример работы для Espruino

Управление коллекторными двигателями

Подключите два коллекторных мотора к клеммникам M1 и M2 соответственно.

Схема устройства

Код программы

Для начала покрутим каждый мотор в одну, а затем другую сторону.

Код программы

Усложним задачу. Будем плавно увеличивать скорость первого мотора до максимальной скорости, а потом понижать до полного выключения. Аналогично проделываем со вторым мотором.

Элементы платы

Драйвер двигателей

Сердце и мускулы платы — микросхема двухканального H-моста L298P.

Термин «H-мост» появился благодаря графическому изображению схемы, напоминающему букву «Н». H-мост состоит из четырёх ключей. В зависимости от текущего состояние переключателей возможно разное состояние мотора.

S1	S2	S3	S4	Результат
1	0	0	1	Мотор крутится вправо
0	1	1	0	Мотор крутится влево
0	0	0	0	Свободное вращение мотора
0	1	0	1	Мотор тормозит
1	0	1	0	Мотор тормозит
1	1	0	0	Короткое замыкание источника питания
0	0	1	1	Короткое замыкание источника питания

Ключи меняем на транзисторы для регулировки скорости мотора с помощью ШИМ-сигнала.

H-мост с силовыми ключами — основная начинка микросхемы L298P для управления скоростью и направлением двигателей.

Питание

На плате расширения Motor Shield два контура питания.

Если отсутствует хотя бы один из контуров питания — Motor Shield работать не будет.

Силовое питание подключается через клеммник PWR . Диапазон входного напряжения:

При подключении питания соблюдайте полярность. Неправильное подключение может привести к непредсказуемому поведению или выходу из строя платы или источника питания.

Джампер объединения питания

Motor Shield использует два контура питания: силовое и цифровое. По умолчанию для питания всей конструкции необходимо два источника напряжения:

При установки джампера в положение PWR JOIN , происходит объединение контакта Vin управляющей платформы и положительного контакта клеммника PWR . Режим объединённого питания позволяет запитывать управляющую платформу и силовую часть драйвера от одного источника питания.

При объединённом режиме напряжение может быть подано двумя способами:

При работе двигателей по цепи питания может проходить очень большой ток, на который цепь Vin управляющей платформы не рассчитана. Поэтому выбор для питания клеммника PWR предпочтительнее.

В режиме совместного питания управляющей платформы и Motor Shield, используйте входное напряжение в диапазоне 7–12 вольт. Напряжение более 12 вольт убьёт управляющую платформу. Если вы хотите работать с Motor Shield в диапазоне 5–24 вольта, используйте два отдельных источника питания.

Источник питания должен быть способен обеспечить стабильное напряжение при резких скачках нагрузки. Даже кратковременная просадка напряжения может привести к перезагрузке управляющей платформы. В итоге программа начнётся сначала и поведения двигателей будет неадекватным.

При объединённом питании используйте литий-ионные и никель-металлгидридные аккумуляторы. Если вы используете другие источники питания, лучше воспользуйтесь раздельной схемой питания управляющей платформы и Motor Shield.

Нагрузка

Нагрузка разделена на два независимых канала. К каждому каналу можно подключить один коллекторный мотор. Первый канал на плате обозначен шёлком M1 , второй канал — M2 .

Обозначения «+» и «−» показывают воображаемые начало и конец обмотки. Если подключить два коллекторных двигателя, чтобы их одноимённые контакты щёточного узла соответствовали одному и тому же обозначению на плате, то при подаче на Motor Shield одинаковых управляющих импульсов, моторы будут вращаться в одну и ту же сторону.

Светодиодная индикация

Имя светодиода	Назначение
PWR	Индикация состояния силового питания. Есть питание — светодиод горит, нет питания — не горит.
H1	Индикация состояния направления первого канала M1 . При высоком логическом уровне светится зелёным светом, при низком — красным.
H2	Индикация состояния направления второго канала M2 . При высоком логическом уровне светится зелёным светом, при низком — красным.
E1	Индикация скорости первого канала M1 . Яркость светодиода пропорциональна скорости вращения двигателя.
E2	Индикация скорости второго канала M2 . Яркость светодиода пропорциональна скорости вращения двигателя.

Пины управления скоростью вращения двигателей

Для запуска двигателя на первом или втором канале установите высокий уровень на пинах скорости E1 или E2 соответственно. Для остановки моторов установите на соответствующих пинах низкий уровень.

Управление скоростью происходит при помощи ШИМ, за счёт быстрого включения и выключения нагрузки.

Пины управления направлением вращения двигателей

Пины направления H1 или H2 отвечают за направление вращения двигателей. Смена направления вращения коллекторных двигателей достигается за счёт изменения полярности приложенного к ним напряжения.

Контакты выбора управляющих пинов

По умолчанию Motor Shield для управления скоростью и направлением вращения моторов использует пины управляющей платы:

Назначение	Канал 1	Канал 2
Скорость	5	6
Направление	4	7

Если в вашем устройстве эти пины уже заняты, например используются для управления Relay Shield), вы можете использовать другой свободный пин.

Контакты отвечающие за направления — H1 и H2 можно заменять на любые другие. А вот контакты управляющие скоростью моторов — E1 и E2 , можно перебрасывать только на пины с поддержкой ШИМ.

Для переброски пинов снимите джампер напротив занятого пина и припаяйте проводок между луженым отверстием рядом со снятым джампером и луженым отверстием напротив нужного пина. На этой картинке мы перекинули:

Можно ли использовать драйвер двигателя на 5 В для двигателя на 24 В?

user16307

Я управляю двигателем 5 В с помощью Arduino, но мне нужно больше крутящего момента, что означает более мощный двигатель. Вот моя схема. (Я взял это из учебника):

Здесь Arduino управляет однополярным шаговым двигателем 5 В через транзистор Дарлингтона.

У меня вопрос: если я просто заменю этот двигатель на 24 В и буду питать новый двигатель внешним источником питания 24 В и останусь неизменной конфигурацией покоя, будет ли двигатель по-прежнему управляться? Или мне нужна другая конфигурация?

Брайан Карлтон

user16307

Мэтт Янг

Крис К

HikeOnPast

Из таблицы данных UNL2803A имеет Vce (поддерживающий) 50 В. При условии, что максимальный ток для вашего шагового устройства 24 В составляет 500 мА или менее, и вы осторожны с заземлением, оно должно работать на вас. Обязательно подайте на двигатель и 2803 только +24 В (а не Arduino!).

РЕДАКТИРОВАТЬ: ваша схема будет выглядеть примерно так. Обратите внимание, что есть только одно место, где возврат 24 В и цифровое заземление соединены вместе. Проводка 24 В будет передавать больше тока, чем цифровая; принять это во внимание. Кроме того, комментарии Ричмана о рассеянии мощности являются точными. Вы должны будете принять это во внимание при выборе двигателя.
(Извинения за взломать диаграмму)

user16307

HikeOnPast

user16307

HikeOnPast

user16307

Крис Страттон

Вообще говоря, шаговые устройства 24 В не являются устройствами с высоким крутящим моментом — большинство из них от дешевых принтеров. Большинство шаговых устройств с высоким крутящим моментом на самом деле имеют довольно низкие номинальные напряжения (и высокие токи), потому что они имеют короткие обмотки, предназначенные для уменьшения индуктивного сопротивления при высоких скоростях шага. Для поддержания крутящего момента при увеличении скорости шага используются прерыватели, которые многократно подают номинальное напряжение катушки, чтобы пропустить ток через индуктивность обмотки, но используют регулировку ширины импульса, чтобы ток не превышал номинальные / безопасные характеристики.

Некоторые маломощные встроенные мостовые (и, вероятно, однополярные) драйверы работают в режимах прерывания до 40 или 50 В. Для более высоких напряжений, используемых на станках и т. Д., Обычно используются дискретные N МОП-транзисторов.

Очевидно, что существует множество разрушительных режимов отказа схемы такого типа.

user16307

Крис Страттон

Тони Э. Ракетолог

Пакет ULN2xxx может иметь мощность 500 А на порт. Выход Darlington имеет преимущество в 1000х усиления по току в этом пакете, но гораздо выше, чем Vce, поэтому насыщение рассеивается. Определите температуру перехода на основе P = Vce * Ic * n, для n активных фаз одновременно. Состояние упаковки 55 ° C / W и 125 ° C — абсолютный максимум. (pref 80’C max)

Это хорошая часть, но ограничена в мощности. Это легко вычисляется, если вы знаете, что ток двигателя под нагрузкой.

Драйвер шагового двигателя своими руками

Шаговый двигатель используется в машинах для точного перемещения. Наладим управление шаговым двигателем через USB с компьютера своими руками. Нам потребуется:

1) Шаговый двигатель, возьмем — Nema23 76 мм, вместо него может быть другой, управлять будем биполяным методом, любой гибридный и биполярный шаговый двигатель будет работать с таким же управлением.

2) Блок питания, возьмем — импульсный блок питания мощностью 360W с выходным напряжением 24V / 15A, может использоваться любой другой блок питания, если будет достаточно мощности и напряжения для работы двигателя. Более мощному двигателю будет нужно больше напряжения. Предел напряжения нашего драйвера ограничивается максимальным напряжением, которое выдерживают транзисторы, это 100V, у нас блок питания на 24V. В случае большего напряжения транзисторы в схеме необходимо заменить на более мощные, также при увеличении напряжения, транзисторы могут начать греться, если такое случилось, необходимо дополнительно обдувать их куллером (у меня все в порядке и куллер не требуется). Для подключения блока питания к сети 220V также нужен шнур и нужно определить где в вашей розетке ноль, а где фаза. Контакт блока N подключается к нулю, а L к фазе, также можно подключить заземление (но не обязательно). Определение возможно при помощи индикаторной отвертки, у меня определилось, что слева ноль, а справа фаза.

Как крутить шаговый двигатель

Шаговый двигатель работает от подачи комбинаций напряжения в разных направлениях на его обмотки, у этого шагового двигателя 2 обмотки — 4 провода, первая обмотка — черный (A) и зеленый (A*) провод, вторая обмотка — красный (B) и синий (B*). За одну смену комбинаций делается 1 шаг — 1,8 градусов. Если комбинации быстро менять, то двигатель будет быстро и точно позиционироваться — крутиться. Смена комбинаций возможна в двух направлениях, соответственно двигатель будет крутиться вперед или назад.

Чтобы крутить шаговый двигатель, надо:

1) Собрать устройство — USB контроллер шагового двигателя на микроконтроллере AVR и драйвер шагового двигателя, 2 в 1. Перед тем как собирать это сложное устройство, рекомендую сначало отдельно собрать и проверить работу только USB контроллера, его я уже собрал вот тут — контроллер USB. Если USB связь работает нормально, то можно приступать к изготовлению драйвера.

2) Написать программу для компьютера, которая будет посылать USB команды устройству.

3) Написать программу для микроконтроллера AVR, которая будет принимать USB команды и крутить двигатель.

USB контроллер шаговых двигателей и USB драйвер шагового двигателя

Взятый нами двигатель является гибридным и поддерживает несколько вариантов управления. Управлять двигателем будем биполярным методом и соответственно собираем мы драйвер биполярного шагового двигателя с USB контроллером. Сначало покажу готовый результат, а потом подробно рассмотрим его. Вот фото собранного драйвера шагового двигателя с USB управлением, который я собрал:

Драйвер шагового двигателя с USB управлением своими руками

Схема драйвера биполярного шагового двигателя и USB контроллера (схема длинная и нуждается в прокрутке для просмотра):

Драйвер шагового двигателя USB на микроконтроллере AVR своими руками

Дополнительно нужно (нет в наличии):

1) Модуль питания DC-DC SMAU01L-12 (вместо него пойдет любой конвертер DC-DC с 5V до 10V-15V) — 1 шт., возможно можно без него, от 5V питать (не проверено)

Главным компонентом схемы является программируемый микроконтроллер AVR — ATmega16A, если вы не знаете как с ними работать (записывать программу), сначало ознакомьтесь с основами такой работы, которые подробно описаны в первой статье
управление машиной. Для устройства можно использовать и другой микроконтроллер AVR, я выбрал ATmega16A, т.к. в нем с запасом имеется много памяти и контактов для подключения нескольких двигателей и большого количества рабочих инструментов.

Слева от ATmega16A находятся компоненты для организации связи по протоколу USB — к выводам XTAL подключен внешний кварцевый резонатор с USB-совместимой частотой 12 МГц. Для сглаживания сигнала у него есть 2 конденсатора по 20 пФ, все это соединяется с минусом питания. К контактам, через которые идет обмен сообщениями с USB, подключены 2 резистора по 68 Ом, как того требует протокол USB. Резистор на 1.5 кОм, подключенный к D- линии задает низкоскоростной режим работы USB устройства. Диоды Зенера 3V6 понижают напряжение на линиях, через которые идет обмен данными USB с 5 до 3.6V.

Управление двигателем подключается к контактам PB0, PB1, PB2, PB3, на остальные свободные P-контакты можно в будующем подключить еще двигатели и рабочие инструменты, но пока они пустуют. Микроконтроллер ATmega16 отдает команды и обрабатывает USB сигналы после того как в него записана программа (ниже она будет написана). После него идет конструкция из микросхем IR2102 и транзисторов IRF540N (2 так называемых H-моста) — она приводит шаговый двигатель в движение.

Драйвер IR2101 нужен для преодаления большой емкости затвора транзистора IRF540N, что позволяет открывать и закрыть транзистор с большой скоростью (например принимать сигнал ШИМ, которым может регулироваться скорость двигателя при необходимости — об этом сигнале дальше напишу), что нам и нужно. К сожалению для питания этого драйвера необходимо 10-15V, у нас есть только 5V от USB. Поэтому пришлось поставить компонент DC-DC SMAU01L-12, который преобразует 5V в 12V, вместо него можно использовать любой другой способ получения такого напряжения, например, при помощи трансформатора или любым другим путем. К VCC подключается +12V, к COM -12V. Один драйвер работает с 2мя транзисторами — верхним (H) и нижним (L). Контакты HIN и LIN — входной сигнал с микроконтроллера для верхнего и нижнего транзистора, по этому сигналу транзисторы открываются и закрываются. HO и LO — это выходные сигналы, транзисторы подключаются гейтами (G) к этим контактам. Они подключаются не просто так — справа на линиях 2 резистора 10/100 Ом и диод, они нужны для нормальной работы транзисторов — чтобы они замедлялись при открытии и не замедлялись при закрытии, эти транзисторы слишком быстро открываются и это может вызвать проблемы. Диод и конденсаторы 3300 пФ — нужны для работы драйвера IR2101 согласно документации на эту микросхему.

Каждая обмотка (фаза) двигателя (у двигателя 2 обмотки A и B — 4 контакта) подключается к H-мосту из транзисторов IRF540N. H-мост — это специальная схема соединения транзисторов, которая позволяет подавать через них напряжение высокого уровня (24V) в разных направлениях. Один мост изготавливается из 4-х транзисторов. В итоге здесь вы видите 2 H-моста, которые позволяют гонять разнонаправленное напряжение высокого уровня по 2м обмоткам двигателя и тем самым крутить его.

Обратите внимание, что в мосту — HIN верхнего драйвера соединяется с LIN нижнего драйвера, а LIN верхнего с HIN нижнего. Это сделано для одновременной подачи сигналов. Если вы включили HIN сверху, то обязаны включить LIN с низу, иначе произойдет короткое замыкание. Такое подключение позволяет автоматом включать пару. Впрочем короткое замыкание все же возможно, если вы откроете и HIN и LIN на одном мосте, поэтому не допускайте этого. На контактах PB0 — PB3 допустимы только значения 0000, 1010, 0110, 0101, 1001. Их перебор крутит двигатель. Подача других значений скорей всего приведет к короткому замыканию моста.

Мощные резисторы с низким номиналом 0.1 Ом и высокой мощностью (3-5 Вт) нужны для защиты от высокого тока — это шунты. Если что их можно снять и заменить простым соединением с минусом питания, если например не будет хватать мощности. Для слабых резисторов мощность берется от тока USB: 0.05 А * 5 V = 0.25 Вт (ток USB задается программно, по умолчанию в нашей программе стоит 0.05). Черная полоска на диодах соответствует вертикальной линии на схеме.

Шаговый двигатель и блок питания подключаются к H-мостам, как показано на схеме. Минусы питания 24V, 12V и 5V соединяются. Между плюсом и минусом 24V линии ставится сглаживающий пленочный конденсатор.

Отдельное крупное фото драйвера шагового двигателя: