Шаговый двигатель как валкодер

Управление шаговым двигателем с помощью валкодера

Блоки управления шаговыми двигателями обычно содержат несколько логических микросхем или микроконтроллер. Однако в тех случаях, когда сложный закон управления двигателем не требуется, а достаточно лишь вращать его вал в одну или другую сторону, отсчитывая число шагов «на глаз», от сложной логики можно отказаться.

Для ручного управления шаговым двигателем, открывающим и закрывающим теплицу, я применил валкодер. Но не обычный, с двумя группами контактов, замыкающихся и размыкающихся со сдвигом на полшага, а специально изготовленный, имеющий четыре (по числу обмоток двигателя) группы чередующихся контактов, поочерёдно замыкающихся с подвижным контактом при вращении вала, на котором укреплён подвижный контакт. Неподвижные контакты валкодера соединены с обмотками двигателя через электронные ключи, коммутирующие обмотки.

Конструкция самодельного валкодера изображена на рис. 1. На кольцо 4 из изоляционного материала намотана обмотка 3, содержащая 28 витков, четырьмя сложенными вместе лакированными одножильными медными проводами. Размеры кольца 4 и диаметр проводов должны быть подобраны так, чтобы на внутренней поверхности кольца витки плотно, практически без зазоров, легли в один слой, а провода чередовались в порядке 1-2-3-4 без перехлёстов.

Рис. 1. Конструкция самодельного валкодера

К верхнему закруглённому срезу кольца 4 провода должны прилегать, по возможности, плотнее, зазоры между ними заливают эпоксидной смолой. Внутрь кольца 4 туго вставлена вырезанная из листового изоляционного материала центрирующая шайба 7 с отверстием для латунного вала 1. Шайбу 7 тоже крепят эпоксидной смолой. Такое же отверстие, как в центрирующей шайбе 7, сверлят в основании 2.

После затвердевания смолы кольцо 4 с обмоткой кладут верхним торцом на лист уложенной на гладкую поверхность мелкозернистой наждачной бумаги и равномерно сошлифовывают провода-контакты и эпоксидные перемычки между ними приблизительно на четверть диаметра провода. Так создают контактную поверхность, по которой скользит стальной шарик 6 подвижного контакта 5. Парасталь-медьобеспечи-вает надёжный контакт и лёгкое скольжение.

Упругий подвижный контакт 5 с отверстием для шарика 6 припаивают ближе к верхнему концу вала 1. На нижний конец вала 1 надевают две металлические шайбы 8 и пропускают вал через отверстие в центрирующей шайбе 7, затем сквозь кольцо 4 с обмоткой (повёрнутое контактной поверхностью вверх) и, наконец, через отверстие, просверленное в основании 2.

Подбирая оптимальное положение кольца 4 на основании 2, добиваются, чтобы вал 1 легко вращался, а шарик 6 скользил строго по оголённой поверхности контактов, равномерно прижимаясь к ней. В этом положении кольцо 4 фиксируют на основании 2 эпоксидной смолой. Остаётся только устранить осевое перемещение вала 1, прижав его кронштейном 9. Получился валкодер на 112 положений (рис. 2).

Он будет поочерёдно подключать к источнику питания обмотки униполярного шагового двигателя, который за один оборот вала валкодера станет делать 112 шагов. Направление шагов будет таким же, как у надетой на вал валкодера ручки управления, а их частота будет определяться скоростью её вращения.

На рис. 3 показана принципиальная схема блока управления униполярным шаговым двигателем M1 с помощью описанного валкодера, обозначенного на ней S1. Поскольку в блоке четыре одинаковых электронных ключа, рассмотрим только один из них, собранный на транзисторах VT1 и VT2.

Рис. 3. Принципиальная схема блока управления униполярным шаговым двигателем M1 с помощью валкодера

Предположим, что в момент подачи питания подвижный контакт валкодера не соединён ни с одним из неподвижных контактов группы A. Поэтому транзистор V71 открыт, а конденсатор C1 разряжен. Транзистор VT2 закрыт, ток через включённую в цепь его стока обмотку двигателя M1 не течёт. Светодиод HL1 погашен.

В момент соединения подвижного контакта с неподвижным контактом группы А транзистор VT1 закрывается. Конденсатор C2 начинает заряжаться через резисторы R3 и R4. Вызванное током зарядки падение напряжения на резисторе R4 открывает полевой транзистор УТ2 и удерживает его открытым. Через обмотку двигателя течёт ток, а светодиод HL1 включён, сигнализируя об этом. Но когда конденсатор C2 зарядится до такой степени, что напряжение на резисторе R4 упадёт ниже порога открывания транзистора VT2, он закроется. Это ограничит длительность импульсов тока в обмотке, что необходимо в тех случаях, когда ручку валкодера продолжительное время не вращают или делают это слишком медленно.

Имейте в виду, что отсутствие тока в обмотках двигателя в паузах между шагами экономит электроэнергию и снижает нагрев двигателя и транзисторов в электронных ключах, но ослабляет фиксацию его ротора в статических положениях. Это не имеет большого значения, если надёжная фиксация ротора двигателя в достигнутом положении не требуется или, например, в случаях, когда вращающий момент передают на перемещаемый объект через червячный редуктор.

При размыкании подвижного и неподвижного контактов транзистор W1 открывается. Через него и диод VD1 разряжается конденсатор C2. Если транзистор VT2 был открыт, он закроется и прекратит ток в обмотке двигателя, а светодиод HL1 погаснет.

Диод VD2 предназначен для подавления импульсов напряжения самоиндукции, возникающих на обмотке в моменты прекращения текущего через неё тока. Фильтр R1d необходим для предотвращения самовозбуждения устройства. Оно возможно, поскольку валкодер состоит, по существу, из четырёх катушек индуктивности, связанных между собой как индуктивно, так и через межвитковые ёмкости.

Я испытывал это устройство с шаговыми двигателями PM42L-EPAO и 103-550-0149 и получил хорошие результаты.

Рис. 4. Схема устройства управления биполярным шаговым двигателем

Общий вывод обмоток двигателя в рассматриваемом случае подключён к искусственной средней точке напряжения питания Uпит, созданной с помощью узла на транзисторах VT5-VT7. Это уменьшило в два раза подаваемое на обмотки двигателя напряжение, но избавило от необходимости применять дополнительные электронные ключи для коммутации вторых выводов каждой обмотки. Напряжение в точке Z, равное половине U^, устанавливают подборкой резистора R15. Учтите, что при изменении напряжения питания подборку резистора придётся повторить.

Читать еще: Давление в форсунках дизельного двигателя ямз 240

От узла на транзисторах VT5-VT7 можно отказаться, если применить для питания двигателя двухполярный источник с реальной средней точкой, которую следует соединить с цепью Z.

В любительских условиях паспортные данные на применяемые шаговые двигатели, как правило, отсутствуют. Нет и данных о назначении их выводов, число которых к тому же бывает разное. Я обычно выхожу из затруднительного положения следующим образом.

Приблизительно такую же процедуру я использую с униполярным двигателем. Он может иметь четыре обмотки с общим пятым выводом или две пары обмоток с отдельным общим выводом каждая (всего шесть выводов). В последнем случае общие провода пар я объединяю в один. Подключая источник питания плюсом к общему проводу всех обмоток, а минусом — поочерёдно к каждой обмотке, определяю их последовательность для шагов в нужном направлении.

Автор: С. Долганов, г. Барабинск Новосибирской обл.

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

#21. Подключаем к Arduino Шаговый двигатель 28BYJ-48 на драйвере ULN2003

Сегодня в уроке подключим шаговый двигатель 28BYJ-48 к Arduino и научимся вращать вал двигателя в разные стороны и изменять скорость вращения с помощью потенциометра и энкодера KY-040.

Кратко, что такое шаговый двигатель (ШД) — это двигатель, который способен осуществлять вращение на 1 шаг. Шаг — это угол, который обусловлен устройством каждого конкретного шагового двигателя.

Характеристики шагового двигателя 28BYJ-48:

Размера шагового двигателя 28BYJ-48. Необходимы при проектировании деталей для 3D печати.

Вот так выглядит схема шагового двигателя 28BYJ-48

Подавая сигналы в определённом порядке на выводы двигателя, двигатель можно вращать по часовой стрелке.

Для шагового режима.

Для полушагового режима.

Прямое подключение шагового двигателя 28BYJ-48 к Arduino.

В связи с тем, что двигатель 28BYJ-48 работает от 5в и при небольших токах, его можно подключить на прямую к Arduino.

Схема подключения к Arduino UNO будет следующая.

Для вращения ШД достаточно подавать сигналы по схеме, которую мы рассмотрели выше.

Для этого можно сделать массив подачи сигнала на пины микроконтроллера.

И в цикле выполнять каждую строчку массива. Но есть решение с более компактным кодом. Нашел я данный пример на канале Дмитрия Осипова. За что ему отельное спасибо!

Код для вращения в одну и в другую сторону будет вот таким.

ВНИМАНИЕ! Материалы для скачивания находятся внизу статьи!

Пример подключения шагового двигателя 28BYJ-48 (5V)с использованием драйвер ULN2003.

Также у Дмитрия Осипова есть код для изменения скорости вращения с помощью потенциометра. Я его немного доработал, сделал обработку нажатия кнопки без задержки в 500 мс. Сейчас двигатель стал вращаться в обратную сторону без видимой задержки.

Для подключения буду использовать модуль SBT0811 на драйвере ULN2003.

Драйвер устроен вот таким образом.

Соответственно, наш код будет работать и с данным драйвером.

Подключим все по схеме и загрузим код в Arduino NANO.

Схема подключения для Arduino UNO будет аналогичной.

Как видим, двигатель без проблем вращается по часовой стрелке и против часовой, при нажатии на кнопку вращается в противоположном направлении. При вращении потенциометра в одну сторону — скорость уменьшается, при вращении в противоположном направлении скорость увеличивается.

ВНИМАНИЕ! Материалы для скачивания находятся внизу статьи!

Пример управления шаговым двигателем 28BYJ-48 с помощью Энкодера.

Для уменьшения количества элементов в схеме решил заменить потенциометр и тактовую кнопку на энкодер вращения KY-040. Как подключить энкодер вращения к Arduino рассказывал в предыдущем уроке.

Подключаем шаговый двигатель 28BYJ-48 и энкодер к Arduino по схеме.

Проводим небольшую доработку кода и получим вот такой результат.

Если нажать на энкодер, меняется направление вращения. А при вращении энкодера по часовой стрелке — скорость увеличивается. Если вращать против часовой стрелки — скорость снижается.

ВНИМАНИЕ! Материалы для скачивания находятся внизу статьи!

Вы также можете без проблем воспользоваться примером из стандартной библиотеки Stepper, которая позволит сделать тоже самое и при меньшем объёме кода. Но библиотека не даст вам понять, как это все устроено.

А вот сам пример вращения в одну сторону, а затем в другую с использованием библиотеки Stepper.

На основе данного примера можно реализовать управление не только одним шаговым двигателем, а несколькими. Причем, каждый двигатель будет выполнять свои действия не зависимо от других. В планах сделать пару проектов с использованием данного шагового двигателя.

Пишите в комментариях, что бы вы хотели сделать на шаговых двигателях, и какие примеры вас интересуют. Чем больше будет откликов, тем чаше будут выходить проекты и уроки на сайте.

Не забывайте подписываться на канал Youtube и вступайте в группы в Вконтакте и Facebook.

Всем Пока-Пока.

И до встречи в следующем уроке

Понравилась статья? Поделитесь ею с друзьями:

Двигатели и контроллеры — приводные системы

Серводвигатели и контроллеры серводвигателей: сервоприводные системы

Контроллер серводвигателя CMMP-AS предназначен для динамичных перемещений и требовательных применений в производстве станков и оборудования. Являясь высокофункциональной сервоприводной системой он охватывает почти все приводные применения. Он обеспечивает простой и гибкий способ адаптации концепций модульных станков к пользовательским требованиям.

Читать еще: Датчик температуры двигателя вольво 440

Контроллер серводвигателя (сервоприводная система) CMMP-AS

CMMP-AS-MO как основной вариант со стандартными функциями
CMMP-AS-M3 с опцией расширения, например для соединения EtherCAT или модуля безопасности
Автоматический тормоз двигателя
Контроль скорости и положения, тока и крутящего момента
Безрывковое позиционирование
Бесступенчатое позиционирование при эксплуатации в замкнутом контуре
Плавающие измерения и электронный кулачковый диск
Гибкие программные концевые выключатели

Программные средства от Festo для интегрированной концепции от ввода в эксплуатацию до программирования и до параметризации, включая равномерное и легкое управление:

Festo Configuration Tool (FCT)
Профиль FHPP
Простая передача параметров и прошивки при помощи SD-карты

Встроенные функции безопасности:

Безопасный останов с блокировкой перезапуска
Функция безопасного отключения крутящего момента Safe Torque Off (STO) до категории 4, PLe

Совместим с серводвигателями EMMS-AS, EMME-AS

Постоянно возбужденные, бесщеточные серводвигатели
8 диапазонов крутящего момента
Однооборотный (стандарт) или многооборотный энкодер (опция)

Шаговые двигатели и контроллеры шаговых двигателей

Оба контроллера двигателей CMMO-ST и CMMS-ST являются сервоприводной системой с замкнутым контуром для шаговых двигателей. В качестве полноценной сервосистемы с замкнутым контуром они используют лучшие характеристики двигателя для обеспечения высочайшей эксплуатационной безопасности и быстрого динамического отклика. Кроме того, они могут использоваться в качестве недорогой разомкнутой системы с шаговым двигателем без энкодера. CMMO-ST предлагает простое конфигурирование системы и диагностику при помощи встроенного веб-браузера.

Контроллер шагового двигателя CMMO-ST

Интерфейс ввода/вывода (7 свободно задаваемых позиции через непосредственно выделенные вх/вых)
Ускорение с ограничением рывков
Мониторинг свободно задаваемых позиций и диапазонов крутящих моментов
Мониторинг различных переменных процесса, таких как крутящий момент, скорость, позиция и время
Режим позиционирования с дополнительным ограничением крутящего момента
Принудительный режим с дополнительным ограничением хода
Скоростной режим с ограничением хода и усилия

Контроллер шагового двигателя CMMS-ST

Автоматический тормоз двигателя
Внешний тормозной резистор (опция)
Безрывковое позиционирование
Бесступенчатое позиционирование
Цифровые входы и выходы защищены от короткого замыкания, перегрузки и переполюсовки напряжения
Разрешение шага: микрошаг, 4000 шагов на оборот

Festo Configuration Tool (FCT)
Профиль FHPP

Встроенные функции безопасности:

Функция безопасного отключения крутящего момента Safe Torque Off (STO) с категорией 3, PLd

Совместим с шаговым двигателем EMMS-ST

Двухфазная гибридная технология для длительного срока службы и бесперебойной работы
Дополнительный энкодер для замкнутой функции
Исполнения с дополнительным тормозом двигателя

Степень защиты:

Корпус двигателя и разъемы — IP65
Подшипник вала двигателя — IP54

Что есть валкодер… » Журнал практической электроники Датагор (Datagor Practical Electronics Magazine)

Приветик! Ща я вам как расскажу, как устроен валкодер. Да проще некуда. В самом простом механическом валкодере есть три контакта, один общий и два сигнальных. Валкодеры сейчас можно вст

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress
Полезные и проверенные железяки, можно брать
Немного о конструкции
Общие сведения:
EC11 (650 Kb)
Шаг 1: Что нам нужно
Пересчет таблиц экспозиции фотополимеров
Подпишитесь на автора
Примеры применений
Читательское голосование
Статью одобрили 19 читателей.
Tronxy XY-2 Pro: Установка BFPtouch. Подключение Raspberry Pi Zero W по UART к Chitu V6.
Подпишитесь на автора
Информация о фотографии “Валкодер приемника Грюндик Сателит 750 “
Шаг 4: Плата расширения CNC для Arduino Nano v4
Связанные материалы
Управление электроприводом
↑ Видео в работе
Настраиваем прошивку Marlin и заливаем её в 3D принтер
Подпишитесь на автора
Обзоры других радиосканеров и радиоприёмников Grundig от ЗАО “Вива-Телеком”
Аппаратный декодер на дискретной логике
Читательское голосование
Статью одобрили 129 читателей.
Тема: Валкодер из шагового двигателя
Драйверы делятся на две категории:
Шаг 12: Готово

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

Немного о конструкции

Энкодер имеет пылезащитный корпус. Он выполняется либо из капролона, либо из алюминия.

Питание и выходные сигналы подключаются через клеммный разъем. В случае необходимости энкодер может быть быстро заменен. Габариты, не считая вала — ВхШхГ 35х30х18 мм (модификация EN2424-2).

Общие сведения:

Шаговый двигатель — это бесколлекторный двигатель, ротор которого вращается не плавно, а шагами (дискретно). Полный оборот ротора состоит из нескольких шагов. Меняя форму сигнала, количество импульсов, их длительность и фазовый сдвиг, можно задавать скорость вращения, направление вращения и количество оборотов ротора двигателя.

Шаговые двигатели состоят из ротора (подвижная часть) и статора (неподвижная часть). На статоре устанавливают электромагниты, а части ротора взаимодействующие с электромагнитами выполняются из магнитотвердого (двигатель с постоянными магнитами) или магнитомягкого (реактивный двигатель) материала.

EC11 (650 Kb)

Compact and highly reliable type available in many varieties (ALPS)

О сайте.
Электронные устройства и модели,
обучение и консультация,
документация и средства разработки.
Принимаем на реализацию проекты,
услуги, идеи. Возмездная помощь.

Здесь может быть
ваша реклама

Читать еще: Что такое рейтинг главного двигателя

Понравилась конструкция,
но не можете собрать?
Обращайтесь, мы удовлетворим
ваши запросы и пожелания!
Напишите нам письмо.

Типа юмор:
Сидит на унитазе Змей Горыныч и размышляет: – До чего упрямый богатырь, этот Илья Муромец! Выходит – и то с трудом!!

Шаг 1: Что нам нужно

1 шт. х Плата расширения CNC для Arduino Nano v4;
1 шт. х Плата контроллера Arduino Nano;
2 шт. х Модуль драйвера шагового двигателя A4988;
2 шт. х Старые CD/DVD плееры;
1 шт. x Cерводвигатель SG90;
1 метр x Ленточный кабель провод 8P;
1 шт. x Алюминиевый уголок 20 x 20 x 1,4 мм – длина 120 мм;
1 шт. x Степлер;
1 шт. x Блок питания 12 В;
1 шт. x Алюминиевая муфта с гибким валом, размер внутреннего отверстия: 5 мм x 8 мм(или 8 мм x 8 мм);
2 шт. x Медные латунные столбы L-10мм;
2 шт. x Медные латунные столбы L-5мм;
2 шт. Болта + гайки + шайбы M4 x 50 мм;
3 шт. Болта + гайки + шайбы M4 x 25 мм;
2 шт. Болта + гайки + шайбы M4 x 20 мм;
1 шт. Болты + гайки + шайбы M2 x 40 мм;
2 шт. x Болты + гайки + шайбы M2 x 5 мм;
Небольшие кабельные стяжки.

Пильный станок;
Сверлильный станок;
Ручная шлифовальная машина;
Горячий клеевой пистолет;
Паяльная машина.

Прошивка MIGRBL;
INKSCAPE версия 0.48.5;
Расширение INKSCAPE MI-GRBL;
Универсальный отправитель Gcode.

Пересчет таблиц экспозиции фотополимеров

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Подбор режима печати на принтере незнакомым полимером для кого то на 10 минут, для кого то головная…

Примеры применений

Энкодер может иметь самое разнообразное применение: от устройств ввода заданий, уставок различных технологических процессов до рукояток ручного перемещения манипуляторов, несложных ЧПУ станков и т. п.

Читательское голосование

Статью одобрили 19 читателей.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.

Tronxy XY-2 Pro: Установка BFPtouch. Подключение Raspberry Pi Zero W по UART к Chitu V6.

Подпишитесь на автора

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

– Tronxy XY-2 Pro с платой Chitu V6 на борту и стеклом на столе;…

Информация о фотографии “ Валкодер приемника Грюндик Сателит 750 “

Размер фотографии:	420 x 475 px
Количество просмотров фото:	4708
Постоянный адрес страницы фото:	http://viva-telecom.org/7472/grundig/satellit-750/fotos/6022/
Код фото для вставки на сайт

Шаг 4: Плата расширения CNC для Arduino Nano v4

Плата расширения CNC v4 для Arduino Nano имеет 3 слота на печатной плате для модулей привода шаговых двигателей и один слот для Arduino Nano. Она может управлять 3 шаговыми двигателями от Arduino Nano. Плата расширения CNC V4.0 имеет несколько контактов GPIO, доступных для подключения к другим модулям, таким как концевой выключатель, а также к интерфейсу I2C или последовательной связи. Питание для 3 модулей привода шаговых двигателей и платы Nano подается через разъем внешнего питания (12 В постоянного тока).

Я купил плату расширения CNC для Arduino Nano v4 по низкой цене из Китая. По ссылкам я обнаружил, что мне нужно настроить как аппаратное, так и программное обеспечение, чтобы использовать прошивку GRBL и настроить режим микрошагов для A4988.

Все перемычки для настройки количества микрошагов подключены к GND, а их нужно подтянуть к VCC. Значение микрошага фиксировано на низком уровне и всегда переводит шаговый драйвер в полное разрешение шага.

Контакты, подключенные к входам «STEP» и «DIRECTION» драйверов шагового двигателя, неверны по сравнению с исходными определениями GRBL. Плата расширения CNC v4 использует Arduino Nano, поэтому мы можем исправить определения контактов «STEP» и «DIRECTION» в файле «cpu_map_atmega328p.h», расположенном в папке grbl, следующим образом:

#define X_STEP_BIT 5 // Uno Digital Pin 2

#define Y_STEP_BIT 6 // Uno Digital Pin 3

#define Z_STEP_BIT 7 // Uno Digital Pin 4

#define X_DIRECTION_BIT 2 // Uno Digital Pin 5

#define Y_DIRECTION_BIT 3 // Uno Digital Pin 6

#define Z_DIRECTION_BIT 4 // Uno Digital Pin 7

Связанные материалы

Это не новость и не статья. Это просто развёрнутый комментарий к датагосркой статье “Что есть…

Управление электроприводом

Валкодерами задается общая скорость машины и приращения по каждой приводной точке. Текущее значение параметра отображается на панели оператора в цифровом виде и в виде графической полоски. Положительное опережение — полоска зеленая, растет вверх, отрицательное опережение — полоска синяя, растет вниз.

Пульт системы управления приводом

Вертикальной кнопкой, перебором, задается величина шага (цена деления одного импульса) десятые сотые или тысячные заданной скорости. По сравнению с традиционным решением (кнопки «больше»/ «меньше») ввод скоростей и приращений энкодерами позволяет ускорить ввод параметров. Оператор получает возможность влиять не только на значение параметра, но и на характер (скорость) изменения параметра. В ряде случаев это позволяет избежать обрывов материала, лучше «чувствовать» технологический процесс.

Решение будет весьма кстати в бумажной промышленности — для управления приводами БДМ, КДМ, гофроагрегатов, ПРС. В цветной и черной металлургии — в прокатном производстве, на линиях финальной отделки листа, всевозможных линиях резки, также в производстве полимерных пленок, в производстве кабеля, в производстве нетканых материалов — практически везде, где есть многодвигательные приводные системы.

↑ Видео в работе

Жалко, что видео не передает тактильные ощущения на валу!