Шаговый двигатель дисковод схема

Шаговый двигатель дисковод схема

Эта схема использовалась только для экспериментов с двигателями, в приводе моего телескопа установлен немного другой вариант (для двигателя ДШИ-200-1-1), но принципы управления остались те же.

Есть и более современное решение — вместо транзисторов можно использовать специализированную микросхему (вариант 2). Выпускается много типов подобных микросхем (драйверов двигателей), в большинстве импортных.
Саму четырехфазную последовательность (импульсы A, B, C, D) удобно формировать не логическими элементами, как это показано на верхнем рисунке, а с помощью какого-либо программируемого микроконтроллера. При этом попутно решается проблема формирования стабильной частоты шагов, значение которой может быть любым, в зависимости от использованной механики. В этом случае все устройство оказывается состоящим из двух микросхем — микроконтроллера и драйвера двигателя..

У Бартелса нарисованы именно стабилитроны (правда, мощные, они реже встречаются), а не диоды Шоттки. Просто западное схемное изображение стабилитрона (с двумя «ушками») очень похоже на изображение диода Шоттки по нашему стандарту.
Убирать стабилитроны из схемы не стоит, но можно заменить на маломощный стабилитрон+транзистор (это показано у Бартелса на той же странице) или даже на резистор, как показано у меня на первой схеме.

Сильно греться шаговики будут, только если поставите такие же, как у Бартелса, а не маломощные от дисководов. Кстати, все компоненты у Бартелса рассчитаны на мощные ШД, а по сути, его выходные каскады тождественны каскадам моей первой схемы.

TIP 120 — мощный составной транзистор, 4А, 60В, вроде нашего КТ829.

Потребление ДШИ-200-1 можно значительно уменьшить.

Двигатель ДШИ-200-1-1 стоит в приобретенной мной монтировке ТАЛ-3. Двигатель слишком мощный даже для довольно тяжелого телескопа (труба — 20кг), сам бы я его туда ни за что не поставил. Потреблял он со штатной схемой более 2А от 12В, что меня не устраивало (220В рядом нет, питаюсь от аккумулятора). Можно было бы увеличить скважность импульсов, но тогда пришлось бы отказаться от режима полушагов, пожертвовав плавностью хода.
Я пошел по другому пути — запитал обмотки от импульсного преобразователя со стабилизированным током, установив ток обмоток сравнительно небольшим (600мА). Развиваемый двигателем момент остался вполне достаточным, а потребляемый от 12В ток уменьшился до 150мА (более чем на порядок!).
Если есть интерес, эту схему тоже могу выложить. Просто я считаю, что ДШИ-200 избыточен для большинства любительских конструкций, а для менее мощных двигателей от дисководов такие ухищрения ни к чему.

На рис.1 показана последовательность импульсов в точках A,B,C,D. Импульсы должны быть одинаковые, но сдвинутые по фазе на четверть периода.
На рис.2 показан один из этих импульсов в увеличенном масштабе, а также форма напряжения на соответствующей обмотке двигателя. Участок 1 кривой должен быть более — менее ровным и напряжение там не должно превышать 1-2В. Участок 2 может быть более сложной формы, при вращении двигателя на нем появляются дополнительные выбросы и провалы, но для всех четырех обмоток форма кривой должна быть примерно
одинаковой.

В ролях: A-Павел Бахтинов, Q-Денис Саква

Аналоги шаговых двигателей от дисковода можно посмотреть тут, цена на них всего 307 рублей.

Полный модельный ряд шаговых двигателей можно посмотреть тут, устройств управления шаговыми двигателями — тут.

Готовые приводы на основе шаговых двигателей — тут.

Комплектные шаговые приводы

В данном разделе приведены наиболее популярные комплекты шаговых приводов.

Шаговый двигатель, блок управления (драйвер и/или контроллер), а также источник питания подбираются исходя из требований к необходимому крутящему моменту привода, диапазону рабочих скоростей вращения, точности позиционирования, внешних ограничений по частотам управляющих сигналов, и т.д.

Обратитесь в нашу компанию, и наши специалисты помогут Вам подобрать лучшее техническое решение вашей задачи, а также сделают Вам самое интересное предложение по ценам на оборудование.

Шаговый привод для 4-х осевого станка с ЧПУ — FL57STH56

Максимальный крутящий момент — 12 кг*см
Источник питания — 24..30 В (350 Вт)
Режим рабoты — микрoшаг (1/10 шага)
Функции морфинга и подавления резонанса

Читать еще:  Шевроле лачетти какой двигатель выбрать

Шаговый привод для 4-х осевого станка с ЧПУ — FL57STH76

Максимальный крутящий момент — 19 кг*см
Источник питания — 24..30 В (350 Вт)
Режим рабoты — микрoшаг (1/10 шага)
Функции морфинга и подавления резонанса

Шаговый привод — FL86STH65

Максимальный крутящий момент — 34 кг*см
Источник питания — 48 В (350 Вт)
Режим — целый шаг, 1/2, 1/5 и 1/10 шага
Функции морфинга и подавления резонанса

Шаговый привод — FL86STH80

Максимальный крутящий момент — 46 кг*см
Источник питания — 48 В (350 Вт)
Режим — целый шаг, 1/2, 1/5 и 1/10 шага
Функции морфинга и подавления резонанса

Шаговый привод — FL110STH99

Максимальный крутящий момент — 114 кг*см
Источник питания — 48 В (350 Вт)
Режим работы — микрошаг (1/10 шага)
Функции морфинга и подавления резонанса

Шаговый привод — FL130BYG2503

Максимальный крутящий момент — 500 кг*см
Питание — сеть 220В (АС)
Режимы работы — микрошаг до 1/512
Функции подавления резонанса и вибраций

Купить шаговый привод в нашей компании можно, сделав заказ через «Корзину товаров» либо позвонив нам по любому из телефонов, которые указаны у нас на сайте. Также Вы можете написать нам письмо на электронный адрес отдела продаж — sales@npoatom.ru.

Тел: +7 (812) 716-28-88
Факс: +7 (812) 622-05-40

Сервопривод

Сервопри́вод (от лат. servus — слуга, помощник, раб), или следя́щий при́вод — механический привод с автоматической коррекцией состояния через внутреннюю отрицательную обратную связь, в соответствии с параметрами, заданными извне.

Содержание

  • 1 Описание
  • 2 Состав сервопривода
  • 3 Сравнение с шаговым двигателем
  • 4 Виды сервопривода
  • 5 Применение
    • 5.1 Серводвигатель
  • 6 См. также
  • 7 Ссылки

Описание [ править | править код ]

Сервоприводом является любой тип механического привода (устройства, рабочего органа), имеющий в составе датчик (положения, скорости, усилия и т. п.) и блок управления приводом (электронную схему или механическую систему тяг), автоматически поддерживающий необходимые параметры на датчике (и, соответственно, на устройстве) согласно заданному внешнему значению (положению ручки управления или численному значению от других систем).

Проще говоря, сервопривод является «автоматическим точным исполнителем» — получая на вход значение управляющего параметра (в режиме реального времени), он «своими силами» (основываясь на показаниях датчика) стремится создать и поддерживать это значение на выходе исполнительного элемента.

К сервоприводам, как к категории приводов, относится множество различных регуляторов и усилителей с отрицательной обратной связью, например, гидро-, электро-, пневмоусилители ручного привода управляющих элементов (в частности, рулевое управление и тормозная система на тракторах и автомобилях), однако термин «сервопривод» чаще всего (и в данной статье) используется для обозначения электрического привода с обратной связью по положению, применяемого в автоматических системах для привода управляющих элементов и рабочих органов.

Сервоприводы в настоящее время применяются в высокопроизводительном оборудовании следующих отраслей: машиностроение; автоматические линии производства: напитков, упаковки, стройматериалов, электроники и т. д., подъемно-транспортная техника; полиграфия; деревообработка, пищевая промышленность. [ источник не указан 1452 дня ]

Состав сервопривода [ править | править код ]

  1. Привод — например, электромотор с редуктором, или пневмоцилиндр,
  2. Датчик обратной связи — например, датчик угла поворота выходного вала редуктора (энкодер),
  3. Блок питания и управления (он же преобразователь частоты / сервоусилитель / инвертор / servodrive).
  4. Вход/конвертер/датчик управляющего сигнала/воздействия (может быть в составе блока управления).

Простейший блок управления электрического сервопривода может быть построен на схеме сравнения значений датчика обратной связи и задаваемого значения, с подачей напряжения соответствующей полярности (через реле) на электродвигатель. Более сложные схемы (на микропроцессорах) могут учитывать инерцию приводимого элемента и реализовывать плавный разгон и торможение электродвигателем для уменьшения динамических нагрузок и более точного позиционирования (например, привод головок в современных жёстких дисках).

Для управления сервоприводами или группами сервоприводов можно использовать специальные ЧПУ-контроллеры, которые можно построить на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК).

Мощность двигателей: от 0,05 до 15 кВт.
Крутящие моменты (номинальные): от 0,15 до 50 Н·м.

Сравнение с шаговым двигателем [ править | править код ]

Другим вариантом точного позиционирования приводимых элементов без датчика обратной связи является применение шагового двигателя. В этом случае схема управления отсчитывает необходимое количество импульсов (шагов) от положения репера (этой особенности обязан характерный шум шагового двигателя в дисководах 3,5″ и CD/DVD при попытках повторного чтения). При этом точное позиционирование обеспечивается параметрическими системами с отрицательной обратной связью, которые образуются взаимодействующими между собой соответствующими полюсами статора и ротора шагового двигателя. Cистема управления шаговым двигателем, активизирующая соответствующий полюс статора, формирует cигнал задания для соответствующей параметрической системы .

Читать еще:  Что такое капитальный ремонт двигателя внутреннего сгорания

Так как датчик обычно контролирует приводимый элемент, электрический сервопривод имеет следующие преимущества перед шаговым двигателем:

  • не предъявляет особых требований к электродвигателю и редуктору — они могут быть практически любого нужного типа и мощности (а шаговые двигатели, как правило, маломощны и тихоходны);
  • гарантирует максимальную точность, автоматически компенсируя:
    • механические (люфты в приводе) или электронные сбои привода;
    • постепенный износ привода, шаговому же двигателю для этого требуется периодическая юстировка;
    • тепловое расширение привода (при работе или сезонное), это было одной из причин перехода на сервопривод для позиционирования головок в жестких дисках;
    • обеспечивая немедленное выявление отказа (выхода из строя) привода (по механической части или электронике);
  • большая возможная скорость перемещения элемента (у шагового двигателя наименьшая максимальная скорость по сравнению с другими типами электродвигателей);
  • затраты энергии пропорциональны сопротивлению элемента (на шаговый двигатель постоянно подаётся номинальное напряжение с запасом по возможной перегрузке);

Недостатки в сравнении с шаговым двигателем

  • необходимость в дополнительном элементе — датчике;
  • сложнее блок управления и логика его работы (требуется обработка результатов датчика и выбор управляющего воздействия, а в основе контроллера шагового двигателя — просто счётчик);
  • проблема фиксирования: обычно решается постоянным притормаживанием перемещаемого элемента либо вала электродвигателя (что ведёт к потерям энергии) либо применение червячных/винтовых передач (усложнение конструкции) (в шаговом двигателе каждый шаг фиксируется самим двигателем).
  • сервоприводы, как правило, дороже шаговых.

Сервопривод, однако, возможно использовать и на базе шагового двигателя или в дополнение к нему до некоторой степени совместив их достоинства и устранив конкуренцию между ними (сервопривод осуществляет грубое позиционирование в зону действия соответствующей параметрической системы шагового двигателя, а последняя осуществляет окончательное позиционирование при относительно большом моменте и фиксации положения).

Проблемы фиксирования никакой нет в сервоприводе в отличие от шагового. Высокоточное позиционирование и удержание в заданной позиции обеспечивается работой электрической машины в вентильном режиме, суть которого сводится к её работе в качестве источника силы. В зависимости от рассогласования положения (и других координат электропривода) формируется задание на силу. При этом несомненным преимуществом сервопривода является энергоэффективность: ток подается только в том необходимом для того объеме, чтобы удержать рабочий орган в заданном положении. В противоположность шаговому режиму, когда подается максимальное значение тока, определяющее угловую характеристику машины. Угловая характеристика машины аналогична при малых отклонениях механической пружине, которая пытается «притянуть» рабочий орган в нужную точку. В шаговом приводе чем больше рассогласование положения, тем больше сила при неизменном токе.

Виды сервопривода [ править | править код ]

1. Сервопривод вращательного движения

2. Сервопривод линейного движения

  • Плоский
  • Круглый

Синхронный сервопривод — позволяет точно задавать угол поворота (с точностью до угловых минут), скорость вращения, ускорение. Разгоняется быстрее асинхронного, но во много раз дороже.

Асинхронный сервопривод (Асинхронная машина с датчиком скорости) — позволяет точно задавать скорость, даже на низких оборотах.

Линейные двигатели — могут развивать огромные ускорения (до 70 м/с²).

3. По принципу действия

  • Электромеханический
  • Электрогидромеханический

У электромеханического сервопривода движение формируется электродвигателем и редуктором.

У электрогидромеханического сервопривода движение формируется системой поршень-цилиндр. У данных сервоприводов быстродействие на порядок выше в сравнении с электромеханическими.

Применение [ править | править код ]

Сервоприводы применяются для точного (по датчику) позиционирования (чаще всего) приводимого элемента в автоматических системах:

  • управляющие элементы механической системы (заслонки, задвижки, углы поворота)
  • рабочие органы и заготовки в станках и инструментах

Сервоприводы вращательного движения используются для:

Сервоприводы линейного движения используются, например, в автоматах установки электронных компонентов на печатную плату.

Читать еще:  Характеристика двигателей патрол 160

Серводвигатель [ править | править код ]

Серводвигатель — сервопривод с мотором, предназначенный для перемещения выходного вала в нужное положение (в соответствии с управляющим сигналом) и автоматического активного удержания этого положения.

Серводвигатели применяются для приведения в движение устройств управляемых поворотом вала — как открытие и закрытие клапанов, переключатели и так далее.

Важными характеристиками сервомотора являются динамика двигателя, равномерность движения, энергоэффективность.

Серводвигатели широко применяются в промышленности, например, в металлургии, в станках с ЧПУ, прессо-штамповочном оборудовании, автомобильной промышленности, тяговом подвижном составе железных дорог.

В основном в сервоприводах использовались 3-полюсные коллекторные двигатели, в которых тяжелый ротор с обмотками вращается внутри магнитов.

Первое усовершенствование, которое было применено — увеличение количества обмоток до 5. Таким образом, вырос вращающий момент и скорость разгона. Второе усовершенствование — это изменение конструкции мотора. Стальной сердечник с обмотками очень сложно раскрутить быстро. Поэтому конструкцию изменили — обмотки находятся снаружи магнитов и исключено вращение стального сердечника. Таким образом, уменьшился вес двигателя, уменьшилось время разгона и возросла стоимость.

Ну и наконец, третий шаг — применение бесколлекторных двигателей. У бесколлекторных двигателей выше КПД, так как нет щёток и скользящих контактов. Они более эффективны, обеспечивают большую мощность, скорость, ускорение, вращающий момент.

Вторая жизнь DVD

Александр Чечин

Не спешите выбрасывать свой старый СD или DVD-привод, даже если он разучился читать диски. В его конструкции есть несколько очень интересных деталей, которые можно использовать в своих проектах. Чаще всего из CD/DVD извлекают двигатели. Особенно ценным является механизм точного позиционирования головки чтения/записи, содержащий биполярный шаговый двигатель.

В интернете легко найти массу примеров плоттеров, лазерных граверов, станков с программным управлением или даже 3d принтеров на базе нескольких конструктивов CD/DVD. Например, вот такой супер дешевый 3d принтер:

Однако скетчей и необходимого софта для управления всем этим хозяйством у авторов подобных самоделок найти практически невозможно. Сложно найти даже схему подключения таких моторов.

Сегодня мы научимся подключать шаговый двигатель от CD/DVD привода и управлять им при помощи Arduino. Использовать будем только стандартные средства, которые легко приобрести: Arduino UNO, «адафрутовский» моторшилд и беспаечную макетку. У любого «ардуинщика» подобные средства всегда в наличии.

Разобираем DVD и извлекаем из него механизм передвижения головок. Шаговый двигатель подсоединяется к материнской плате привода плоским шлейфом, который можно просто отрезать. Искомая деталь выглядит приблизительно так.

Разобираем DVD и извлекаем из него механизм передвижения головок. Шаговый двигатель подсоединяется к материнской плате привода плоским шлейфом, который можно просто отрезать. Искомая деталь выглядит приблизительно так.

Припаяем к контактам двигателя провода, если провода одного цвета, то условные начала обмоток, чтобы далее не запутаться, отметим красным маркером.

Соберем схему. Моторшилд может управлять двумя биполярными шаговиками, которые подключают к винтовым клемникам М1/М2 или М3/М4, каждая из обмоток — к своему «М». Если вы случайно перепутаете обмотки или подключите свой двигатель к клемникам иначе, ничего страшного не произойдет, возможно, двигатель изменит направление вращения или просто не запустится. Исправьтесь.

Максимальная величина тока через обмотки шагового двигателя данного типа может достигать 500 мА, поэтому для мотора нужно использовать отдельный блок питания соответствующей мощности, а перемычку на плате моторшилда нужно обязательно снять! Напряжение питания шагового двигателя 5В. Соблюдайте полярность при подключении блока питания к моторшилду.

Скетч для «подвигать мотором» очень простой. Используем только стандартную библиотеку AFMotor и ее возможности. Скорости и настройки подбираем экспериментально.

//создаем экземпляр класса AF_Stepper под названием motor_1

//задаем число шагов на оборот двигателя (200) и

//клемник (2 — М3/М4), к которому подключен двигатель

AF_Stepper motor_1(200, 2);

//задаем скорость хода каретки привода

motor_1.setSpeed(10);

//двигаем каретку привода на 250 шагов вперед

motor_1.step(250, FORWARD, MICROSTEP);

//двигаем каретку привода на 250 шагов назад

motor_1.step(250, BACKWARD, MICROSTEP);

delay(100);

Запускаем и наслаждаемся работой механизма.

Первый шаг к домашнему станку с программным управлением, граверу или 3d принтеру сделан. Поздравляю!

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector