Шаговый двигатель от жесткого диска как генератор

Шаговый двигатель от жесткого диска как генератор

Краткое описание конструкции современных HDD

В данной статье мы будем рассматривать наиболее распространенные накопители с интерфейсом АТА ( AT Attachment ), называемым также IDE ( Integrated Drive Electronic ), используемые в абсолютном большинстве персональных компьютеров. Итак, накопитель на жестких магнитных дисках состоит из собственно магнитных дисков (1, 2, 3, иногда 4 диска), собранных в пакет и установленных на оси шпиндельного двигателя, блока головок чтения-записи, заключенных вместе с дисками в пыленепроницаемый корпус (гермоблок), и платы управления.

Все выпускаемые HDD примерно с 1989-90 гг. имеют линейный (поворачивающийся вокруг оси под действием магнитного поля) привод блока головок. Такая конструкция позволяет достичь гораздо большей скорости позиционирования, чем дискретный механизм (с шаговым двигателем), но требует создания сервосистемы с обратной связью для определения фактического угла поворота позиционера. Поэтому позиционирование блока головок в HDD производится по записанной на диске сервоинформации. Подготовленная к работе поверхность диска содержит сервометки, служащие для позиционирования головок, так называемый низкоуровневый формат, включающий в себя разметку секторов с их адресами и идентификаторами, и логический формат операционной системы. Операционная система имеет доступ только к полям данных секторов, в которых и организует свою логическую структуру. На рабочих поверхностях накопителя организуется несколько тысяч (11550 для Quantum FB EX ) «физических» цилиндров (цилиндром называется совокупность одинаково расположенных треков на всех поверхностях пакета дисков), разделенных на несколько зон с разным числом секторов на трек. При работе в обычном пользовательском режиме физический формат преобразуется контроллером в стандартизованный логический, с которым и работает BIOS компьютера и операционная система.

Вся электронная часть HDD , за исключением микросхемы усилителя-коммутатора блока головок, расположена на плате электроники накопителя. Контроллер представляет собой специализированный микрокомпьютер, состоящий из управляющего процессора, ПЗУ (часто встроенного в процессор), ОЗУ, и микросхем для управления двигателем и катушкой позиционера, кодирования и декодирования данных, преобразования данных и сопряжения с внешним интерфейсом. Этот микрокомпьютер работает под управлением своего программного обеспечения, состоящего из нескольких модулей и образующего специализированную операционную систему. Рабочие программы контроллера хранятся частично в ПЗУ, а частично (во многих моделях HDD ) — на дисках в специально отведенной для этого служебной области, недоступной для пользователя. Работа накопителя без загрузки этих программ в ОЗУ контроллера невозможна. На служебных цилиндрах хранится также другая необходимая для работы HDD информация (таблицы скрытых дефектов поверхностей и т.п.). Считывание информации из служебной зоны производится при начальной инициализации накопителя, а также по мере необходимости в процессе его работы.

При выключении питания контроллер производит автоматическую парковку головок — перемещает их в специальную парковочную зону, не используемую для записи информации, где головки опускаются на поверхности дисков. Автоматическая парковка осуществляется за счет энергии вращения пакета дисков, при этом шпиндельный двигатель используется в качестве генератора.

Диагностика неисправностей HDD IDE .

Итак, «случилось страшное». Винчестер отказывается работать. Как правильно определить, в чем причина неисправности? Общий алгоритм первоначальной диагностики может быть примерно таким:

1. Подключить накопитель к кабелю питания, не подключая интерфейсный кабель. При включении питания должен быть слышен звук раскрутки шпиндельного двигателя, затем несколько секунд работы позиционера (инициализация, первоначальная калибровка), затем звук вращения дисков должен стать ровным, а светодиод выбора накопителя (если он есть) — погаснуть. Если все происходит именно так, то можно сразу переходить к пункту 2. Любое другое поведение накопителя говорит о возможной неисправности. Варианты этого поведения могут быть следующими:

а) Не происходит вообще ничего. Если двигатель не раскручивается при подаче питания (не издает совершенно никаких звуков), то это скорее всего означает неисправность платы электроники. Неисправными могут оказаться цепи питания, управления двигателем, а также любая из схем, связанных с управляющим процессором и микроконтроллером (процессор управляет кроме всего прочего запуском двигателя и стабилизацией скорости его вращения). Иногда неисправную деталь можно определить визуально — сгоревшая от перегрузки по напряжению или от перегрева микросхема может иметь вздутия и трещины. Подобное происходит чаще всего из-за неправильного подключения питания — перепутанных проводов 12 и 5 вольт или перегрузки по интерфейсному разьему при подключении накопителя «на ходу» (при включенном питании компьютера). Случаи неисправности шпиндельного двигателя (обрыва обмоток) крайне редки, но все же вероятность этого не нулевая. Убедиться в исправности обмоток двигателя можно, прозвонив их тестером на соответствующем разьеме. Сопротивление обмоток обычно составляет около 2-3 ом.

б) Раскрутки дисков не происходит, но слышны попытки раскрутки (гудение). К подобному эффекту приводит залипание головок (особенно на старых накопителях Seagate , WD , Conner , а также Quantum Sirocco ). В этом случае можно попробовать несколько раз резко крутнуть накопитель в плоскости дисков (держа его в руках и, естесственно, отключив все кабели). Это может помочь «отлепить» головки. Правда, этот дефект может скоро появиться опять, и совсем избавиться от склонности к залипанию головок на старых винчестерах часто не удается. Механические узлы имеют свойство необратимо изнашиваться. В новых HDD подобное встречается, если по какой-либо причине не сработала автоматическая парковка или головки вышли из парковочной зоны по другой причине — например, от тряски при перевозке.

в) Двигатель раскручивается, затем слышно несколько щелчков, и двигатель останавливается. Возможные варианты:

— Накопители Conner и родственные им Seagate ( ST 31276 A , ST 31277 A , ST 31722 A , ST 32122 A и другие): двигатель раскручивается, потом останавливается (без щелчков). И так много раз.

— Накопители Western Digital : двигатель раскручивается, и слышны частые равномерные удары позиционера об ограничитель (лучше сразу выключить, так как возможно повреждение головок и поверхностей дисков).

— HDD других изготовителей обычно раскручивают двигатель, затем слышно несколько щелчков, и двигатель останавливается. После этого может начать мигать светодиод (если он есть), сообщая код ошибки.

Наиболее часто встречающиеся неисправности с таким проявлением — обрывы головок, концентрические царапины на дисках (следствие износа) а также неисправность микросхем канала чтения/записи (чаще всего из-за всякого рода замыканий, устраиваемых любителями копаться во включенном компьютере). Причина щелчков — удары хвостовика блока головок об ограничитель из-за отсутствия чтения, т.е. неисправности блока головок, канала чтения, или разрушения сервометок на диске: система позиционирования не может найти крайнюю внешнюю дорожку, на которой записан соответствующий идентификационный код, и после нескольких безуспешных попыток управляющий процессор останавливает двигатель. В случае HDD фирмы Conner и тех Seagate , которые продолжают модельный ряд Conner , при отсутствии чтения с дисков вообще не происходит никаких перемещений блока головок, так как алгоритмом их работы предусмотрена стабилизация скорости вращения шпиндельного двигателя по сервометкам в зоне парковки, и если севометки там не обнаужены, поиск внешней до p ожки не п p оизводится.

г) Двигатель раскручивается, затем слышен один или несколько негромких щелчков, после чего двигатель продолжает вращаться, но накопитель не выходит в состояние готовности (не гасит индикатор занятости и не реагирует на обращение с компьютера). Или в готовность выходит, светодиод гасит, но BIOS ‘ом не определяется и на команды не реагирует. Это означает, что управляющий процессор накопителя «зависает» из-за неправильного считывания находящихся на дисках служебных программ. Эти программы могут оказаться разрушенными как из-за каких-либо сбоев в работе винчестера (в том числе некорректных попыток низкоуровневого форматирования), так и из-за износа поверхностей служебных цилиндров.

Читать еще:  Что означает если горит значок двигателя

д) Очень громкий и неприятный звук при раскрутке двигателя HDD (скрежет, свист, «вой» и т.п.). Либо неисправен сам двигатель, либо смещены диски (от удара), либо головки вышли за пределы поверхности диска из-за поломки ограничителей.

В описанных случаях накопитель явно неисправен, причем неисправность достаточно серьезна. В большинстве случаев справиться с такими неисправностями в домашних условиях невозможно. Более глубокая диагностика, а также ремонт обычно требуют наличия специального оборудования . Локализовать неисправность (плата или гермоблок?) можно заменой платы электроники.

2. Подключить накопитель к компьютеру (единственным на первичный или вторичный контроллер). При правильном подключении интерфейсного кабеля винчестер должен проинициализироваться так же, как описано в п.1. Далее нужно запустить BIOS Setup и проверить автоопределение параметров HDD . После кратковременного мигания индикатора HDD (чтения паспорта диска по команде identify drive , см. описание стандарта АТА) в соответствующей строке должны появиться его параметры, соответствующие написанным на крышке гермоблока, или хотя бы более-менее правдоподобные. Если определяется что-то непонятное, наподобие «-97889 цилиндров, 0 головок, 256 секторов», или параметры не определяются вовсе, надо проверить все контакты и исправность сигнального кабеля. Очень часто плохие контакты наблюдаются в переходниках для подключения 2″ накопителей. Такой переходник лучше сразу заменить на нормальный, так как добиться его надежной работы вряд ли удастся. Первый контакт 44-х контактного разьема IDE накопителей 2″ форм-фактора — обычно тот, который ближе к паре джамперов master / slave , а первый контакт переходника — тот, что дальше от провода питания (вид со стороны платы HDD ).

Если же все контакты надежны и исправны кабель и интерфейс со стороны компьютера, то неправильное определение параметров или отсутствие их определения означает обычно неисправность электроники накопителя (в частности, микросхемы микроконтроллера). К неправильной реакции на команды может также иногда привести частичное разрушение служебной информации, но вероятность такого случая достаточно низка. Исправный IDE винчестер, независимо от наличия на нем логического формата, должен быть доступен в системе как физическое устройство.

Обычно HDD — устройства достаточно надежные, и в них редко появляются трудноуловимые и неявные дефекты. Если запись и чтение работают на всем дисковом пространстве, накопитель можно считать исправным. Проблему в этом случае надо искать в программном обеспечении или несовместимости каких-либо из присутствующих в системе устройств. Одна из наиболее распространенных и очевидных неисправностей HDD — появление дефекных участков магнитных поверхностей ( bad blocks ) — результат естественного износа или неаккуратного обращения. Обнаруживаются дефекты тестами наподобие Checkit , PcCheck и др. H еобходимо помнить, что программы проверки файловой системы ( Ndd , Scandisk ) берут первоначальную информацию о дефектах поверхности из FAT , т.е. кластеры, обозначенные как bad в FAT (кодом F 7 FF ), могут и не быть дефектными на самом деле, и наоборот. Задержки в работе, сопровождаемые щелчками и «подвисанием» компьютера при обращении к HDD (при отсутствии явных дефектов поверхности) свидетельствуют о нестабильном чтении или записи на некоторых участках, т.е. о скором появлении bad blocks .

И еще одно замечание: одна из вероятных причин проблем в работе винчестера — плохой контакт в разьеме питания, а также некачественные блоки питания, не обеспечивающие необходимую стабильность питающих напряжений. Это особенно актуально для современных накопителей, которые представляют собой весьма точные и нежные электронно-механические устройства, и в то же время потребляют довольно большие токи, особенно в момент раскрутки пакета дисков. H естабильность электропитания может привести к серьезным неисправностям (достаточно вспомнить массовый выход из строя HDD Quantum новых серий именно по этой причине). Поэтому проверка надежности контактов и стабильности питания должна быть первым шагом при диагностике проблем, связанных с HDD .

Шаговый Двигатель Генератор импульсных сигналов/регулятор скорости/модуль контроллера драйвера

Цена не изменилась

Продавец надежный – 89%

Выше среднего, можно покупать, satisfyelectronics Store

  • На площадке более 4 лет
  • Высокий общий рейтинг (54938)
  • Покупатели довольны общением
  • Товары соответствуют описанию
  • Быстро отправляет товары
  • 2.4% покупателей остались недовольны за последние 3 месяца

Цены у других продавцов от 380.53 ₽

Найдено 39 похожих товаров

1 шт. tb6560 3a привод шагового двигателя cnc шаговый двигатель драйвер платы одноосный контроллер 10 файлов

Dc 12v 24v 48v 2000w макс 10-50v 40a контроллер скорости двигателя постоянного тока шим hho rc шим-регулятор модуль управления

Tb6560 3a шаговый двигатель драйверы регулятор скорости вращения двигателя чпу одноместный 1 ось контроллер с радиатора

10 шт. ne555 импульсный генератор частотный рабочий цикл регулируемый модуль квадратный/прямоугольный волновой шаговый двигатель светодиодный индикатор

Бесплатная доставка! гравировальный станок mach3/5-осевой интерфейс драйвера шагового двигателя/с изоляцией оптрона

Zk-pp2k шим dc 3,3

30 в 12 в 24 в регулятор скорости двигателя 8a 150 вт регулируемый светодиодный регулятор частоты импульса

1 шт. контроллер скорости двигателя 30 а постоянного тока 6-60 в, точечный регулятор скорости двигателя, контроллер вперед и назад светодиодный светодиодным цифровым экраном

10 шт./лот ne555 импульсная частота рабочий цикл регулируемый модуль генератор сигналов прямоугольной формы

5 шт., модуль драйвера шагового двигателя reprap a4988 + радиатор

Генератор часов для arduino, 1 шт., 3 в-5 в пост. тока, 5351 si5351a, si5351, i2c, модуль, генератор сигналов, часы, 8 кгц-160 мгц

Модуль контроллера скорости двигателя scr, 4000 вт, 220 в переменного тока, регулятор напряжения, регулятор температуры для электрической печи, водонагревателя, светодиодной подсветки

Бесщеточный регулятор скорости двигателя постоянного тока bldc, устройство для контроля скорости жесткого диска, переключатель управления скоростью двигателя, бесщеточный контроллер

Модуль драйвера шагового двигателя bts7960 bts7960b dc 43a, h-образный модуль шим для умного автомобиля

Модуль драйвера шагового двигателя a4988, красный stepstick, a4988 с радиатором, модуль шагового драйвера, 3d-принтер для arduino, 5 шт.

Плата драйвера двухканального мостового двигателя l298n, l298n модуль драйвера шагового двигателя постоянного тока 5 в 2 а для arduino, макс, 5 шт./лот 3 а

Генератор часового сигнала cjmcu 5351 si5351a si5351, разделочная плата для контроллера ide i2c, sma разъем 3,3 в ldo регулятор

Dc6-60v 30a цифровой светодиодный дисплей 0

100% регулируемый приводной модуль pwm контроллер скорости двигателя постоянного тока регулятор диммера

5 шт. reprap шаговый драйвер a4988 шаговый двигатель модуль драйвера плата для arduino 3d принтеров запчасти аксессуар с радиатором r

10 шт. ne555 импульсный частотный рабочий цикл регулируемый модуль генератор сигналов квадратной волны

2 шт., модуль переключателя скорости двигателя, 2000 вт, 50-220 в переменного тока, 25 а

Бесплатная доставка! минимум 1,25 в ty100 линейная плата регулятора напряжения lm317 модуль контроля скорости вентилятора

Читать еще:  Что такое крутящий момент в электро двигателях

16 кгц постоянного тока 6 в-30 в шим контроллер скорости двигателя постоянного тока регулируемый светодиодный регулятор скорости двигателя регулятор света вентилятора диммер переключатель управления 12 в 24 в 6a 8a

Двигатель переменного тока 4000 вт высокая мощность тиристорный электронный регулятор модуль/затемнения/скорость/регулирование температуры 220 в

Tb6560 3a драйвер шагового двигателя шаговый двигатель драйвер платы оси регулятор тока 10 файлов новый оригинальный tb6560ahq

Цифровой дисплей контроллер скорости двигателя постоянного тока pwm 0-100% plc, модуль переключателя регулятора управления max30a 6v-60v 6v 9v 12v 24v 36v 48v 60v

Плата драйвера двухканального двигателя h-bridge l298n, модуль драйвера шагового двигателя постоянного тока 5 в 2 а для arduino, 2 шт.

Tamkovich.com: Телеком/VoIP блог

Современные технологии: Asterisk, SIP, Kamailio, Linux, Cisco, Linksys

  • Home
  • Об Авторе

Рубрики

  • Android
  • Asterisk
  • ITSP
  • Linux
    • Desktop
  • Безопасность
  • Документация
  • Железо
    • Cisco
  • Книги
  • Мониторинг
  • Программирование
  • Путешествия
  • Разное
  • Роботы
  • Сделай сам

Метки

  • Регистрация
  • Войти
  • Лента записей
  • Лента комментариев
  • WordPress.org

Комментарии

    rius (2020-08-12 13:04): К примеру, тут http://vbp.maxnet.ru/files и https://www.thingiverse.com/ri us/designs или связаться со мной —.
    Dmitry (2019-04-30 19:08): В статье описано только то, что сделать для попадания сообщений о флуде в лог, но ведь нужно еще fail2ban на эти.
    Синхронист (2019-04-26 20:08): А где можно скачать готовые файлы для заливки в ЧПУ?
    Александр (2018-02-12 11:18): TDA5145 — это очень плохая микросхема сама по себе, и тем более, когда её пытаются использовать для моторчиков.
    Маэстро (2017-04-27 06:41): это не просто телек а чюдо ! шедевр технологий ! и сама фирма ( но если SONY теперь или на будущие начнет халтурить и.
    Джон Смит (2017-01-14 11:25): Здравствуйте, много лет прошло с написания этой статьи, но и по сей день она не потеряла актуальности, спасибо Вам.
    Simplew (2016-09-02 18:52): > А если нужно провести 10 тысяч регистраций в 4 потока, какие нужны опции? xml под это дело есть, а вот опции.
    techbird (2016-06-28 22:20): как вариант,залогиниться(root) по ssh к своему серверу набрать echo ’12 2 * * * root find /http/image/cache.
    Alexey (2016-06-10 19:41): Тут кто то еще этим занимается? Сейчас пытаюсь разобраться с данной темой но чет на такие подводные камни натыкаюсь(
    Den (2016-05-31 01:25): http://youtu.be/qIqfAQV-hCU тут самый простой способ пуска движка hdd от батарейки на простом мк

Устройство управления шаговым двигателем на базе ПЛИС Altera

17 апреля, 2011 by rius

В продолжение темы управления электромоторами, начатой в статье Управление мотором жесткого диска — сегодня мы поговорим о другой разновидности электромоторов — о шаговых двигателях. Сперва немного общих сведений о шаговых двигателях.

К достоинствам шаговых двигателей можно отнести:

  • угол поворота ротора определяется числом импульсов, которые поданы на двигатель
  • двигатель обеспечивает полный момент в режиме остановки (если обмотки запитаны)
  • прецизионное позиционирование и повторяемость. Хорошие шаговые двигатели имеют точность 3-5% от величины шага. Эта ошибка не накапливается от шага к шагу
    возможность быстрого старта/остановки/реверсирования
  • высокая надежность, связанная с отсутствием щеток, срок службы шагового двигателя фактически определяется сроком службы подшипников
  • однозначная зависимость положения от входных импульсов обеспечивает позиционирование без обратной связи
  • возможность получения очень низких скоростей вращения для нагрузки, присоединенной непосредственно к валу двигателя без промежуточного редуктора
  • может быть перекрыт довольно большой диапазон скоростей, скорость пропорциональна частоте входных импульсов

К недостаткам шаговых двигателей можно отнести:

  • возможна потеря контроля положения ввиду работы без обратной связи
  • потребление энергии не уменьшается даже без нагрузки
  • затруднена работа на высоких скоростях
  • невысокая удельная мощность
  • относительно сложная схема управления

Биполярные и униполярные шаговые двигатели
В зависимости от конфигурации обмоток двигатели делятся на биполярные и униполярные. Биполярный двигатель имеет одну обмотку в каждой фазе, которая для изменения направления магнитного поля переполюсовывается драйвером. Для такого типа двигателя требуется мостовой драйвер, или полумостовой с двуполярным питанием. Всего биполярный двигатель имеет две обмотки и, соответственно, четыре вывода (рис.1а).


Рис. 1. Биполярный двигатель (а), униполярный (б) и четырехобмоточный (в).

Униполярный двигатель также имеет одну обмотку в каждой фазе, но от середины обмотки сделан отвод. Это позволяет изменять направление магнитного поля, создаваемого обмоткой, простым переключением половинок обмотки. При этом существенно упрощается схема драйвера. Драйвер должен иметь только 4 простых ключа. Таким образом, в униполярном двигателе используется другой способ изменения направления магнитного поля. Средние выводы обмоток могут быть объединены внутри двигателя, поэтому такой двигатель может иметь 5 или 6 выводов (рис. 1б). Иногда униполярные двигатели имеют раздельные 4 обмотки, по этой причине их ошибочно называют 4-х фазными двигателями. Каждая обмотка имеет отдельные выводы, поэтому всего выводов 8 (рис. 1в). При соответствующем соединении обмоток такой двигатель можно использовать как униполярный или как биполярный. Униполярный двигатель с двумя обмотками и отводами тоже можно использовать в биполярном режиме, если отводы оставить не подключенными. В любом случае ток обмоток следует выбирать так, чтобы не превысить максимальной рассеиваемой мощности.

Преимущества биполярных шаговых двигателей
Если сравнивать между собой биполярный и униполярный двигатели, то биполярный имеет более высокую удельную мощность. При одних и тех же размерах биполярные двигатели обеспечивают больший момент. Момент, создаваемый шаговым двигателем, пропорционален величине магнитного поля, создаваемого обмотками статора. Путь для повышения магнитного поля – это увеличение тока или числа витков обмоток. Естественным ограничением при повышении тока обмоток является опасность насыщения железного сердечника. Однако на практике это ограничение действует редко. Гораздо более существенным является ограничение по нагреву двигателя вследствии омических потерь в обмотках. Как раз этот факт и демонстрирует одно из преимуществ биполярных двигателей. В униполярном двигателе в каждый момент времени используется лишь половина обмоток. Другая половина просто занимает место в окне сердечника, что вынуждает делать обмотки проводом меньшего диаметра. В то же время в биполярном двигателе всегда работают все обмотки, т.е. их использование оптимально. В таком двигателе сечение отдельных обмоток вдвое больше, а омическое сопротивление – соответственно вдвое меньше. Это позволяет увеличить ток в корень из двух раз при тех же потерях, что дает выигрыш в моменте примерно 40%. Если же повышенного момента не требуется, униполярный двигатель позволяет уменьшить габариты или просто работать с меньшими потерями. На практике все же часто применяют униполярные двигатели, так как они требуют значительно более простых схем управления обмотками. Это важно, если драйверы выполнены на дискретных компонентах. В настоящее время существуют специализированные микросхемы драйверов для биполярных двигателей, с использованием которых драйвер получается не сложнее, чем для униполярного двигателя. Например, это микросхемы L293E, L298N или L6202 фирмы SGS-Thomson, PBL3770, PBL3774 фирмы Ericsson, NJM3717, NJM3770, NJM3774 фирмы JRC, A3957 фирмы Allegro, LMD18T245 фирмы National Semiconductor. В моей работе была использована микросхема KР1128КТ4, которая является отечественным аналогом микросхемы L293D.

Читать еще:  Clja двигатель какое масло

Способы управления шаговым двигателем и соответствующие временные диаграммы
Существует несколько способов управления фазами шагового двигателя.
Первый способ обеспечивается попеременной коммутации фаз, при этом они не перекрываются, в один момент времени включена только одна фаза (рис 2а). Этот способ называют ”one phase on” full step или wave drive mode. Точки равновесия ротора для каждого шага совпадают с «естественными» точками равновесия ротора у незапитанного двигателя. Недостатком этого способа управления является то, что для биполярного двигателя в один и тот же момент времени иcпользуется 50% обмоток, а для униполярного – только 25%. Это означает, что в таком режиме не может быть получен полный момент.


Рис. 2. Различные способы управления фазами шагового двигателя.

Второй способ — управление фазами с перекрытием: две фазы включены в одно и то же время. Его называют ”two-phase-on” full step или просто full step mode. При этом способе управления ротор фиксируется в промежуточных позициях между полюсами статора (рис. 2б) и обеспечивается примерно на 40% больший момент, чем в случае одной включенной фазы. Этот способ управления обеспечивает такой же угол шага, как и первый способ, но положение точек равновесия ротора смещено на пол-шага.

Третий способ является комбинацией первых двух и называется полушаговым режимом, ”one and two-phase-on” half step или просто half step mode, когда двигатель делает шаг в половину основного. Этот метод управления достаточно распространен, так как двигатель с меньшим шагом стоит дороже и очень заманчиво получить от 100-шагового двигателя 200 шагов на оборот. Каждый второй шаг запитана лишь одна фаза, а в остальных случаях запитаны две (рис. 2в). В результате угловое перемещение ротора составляет половину угла шага для первых двух способов управления. Кроме уменьшения размера шага этот способ управления позволяет частично избавиться от явления резонанса. Полушаговый режим обычно не позволяет получить полный момент, хотя наиболее совершенные драйверы реализуют модифицированный полушаговый режим, в котором двигатель обеспечивает практически полный момент, при этом рассеиваемая мощность не превышает номинальной.

Еще один способ управления называется микрошаговым режимом или micro stepping mode. При этом способе управления ток в фазах нужно менять небольшими шагами, обеспечивая таким образом дробление половинного шага на еще меньшие микрошаги. Когда одновременно включены две фазы, но их токи не равны, то положение равновесия ротора будет лежать не в середине шага, а в другом месте, определяемом соотношением токов фаз. Меняя это соотношение, можно обеспечить некоторое количество микрошагов внутри одного шага. Вместе с тем, для реализации микрошагового режима требуются значительно более сложные драйверы, позволяющие задавать ток в обмотках с необходимой дискретностью. Полушаговый режим является частным случаем микрошагового режима, но он не требует формирования ступенчатого тока питания катушек, поэтому часто реализуется.

Моей задачей была реализация полношагового и полушагового режимов. Полушаговый режим запустить так и не удалось. Я склонен думать, что виноват двигатель: он был взят из старого трехдюймового дисковода. Это был единственный двигатель из 4 штук, который вообще удалось запустить.

Драйвер шагового двигателя.
Спроектированный мной драйвер шагового двигателя состоит из счетчика и генератора битовых последовательностей.


Рис. 3. Счетчик

Счетчик, используемый в моей работе имеет 16 разрядов, и является суммирующим. Существует возможность сбросить его значение в 0 с помощью сигнала RESET, однако в моей работе данная возможность не используется. Из шины выходных проводов мне нужен 16-й провод, соответствующий старшему разряду, сигнал которого имеет минимальную частоту. Назначение счетчика – поделить поступающую тактовую частоту 25 Мгц со встроенного тактового генератора. Значение полученной в результате деления частоты определяется разрядностью счетчика, и в данном случае она равна 381 Гц, что соответствует делению базовой частоты 25 МГц на число 216=65536. Они реализованы следующим образом на языке AHDL:

Если необходимо получить частоту, отличную от 381 Гц, то можно использовать на входе генератора битовых последовательностей вместо используемого в текущей конфигурации провода Result15 другой провод из шины Result. Например, если вывести провод Result13, то частота на входе генератора увеличится в 4 раза и станет равной 25000000 / 214 = 1524 Гц. Однако, таким образом нельзя получить частоту меньше 381 Гц. Для этого надо изменить размерность массива D-триггеров счетчика в строке:

VARIABLE count[15..0]: DFF;
Например, так можно сделать размерность массива триггеров равной 20
VARIABLE count[19..0]: DFF;
Тогда с провода Result19 можно получить частоту 25000000 / 220 = 24 Гц.

Генератор битовых последовательностей.
Генератор битовых последовательностей представляет собой автомат Мура, для которого сигнал на выходе зависит от текущего состояния автомата и входных сигналов.


Рис. 4. Генератор последовательностей

Автомат имеет 8 состояний. Зависимость значения на выходе от состояния приведено в таблице:

Декоративный ветряк с трещоткой


Крутящий момент у ветряка неплохой, он довольно чувствительный без трещотки. При вращении пробовал пальцем тормозить диск, ну трет так прилично, маленький генератор из моторчика он бы потянул. Лопасти, конечно узковатые, но профиль вполне нормальный. Перейдем к изготовлению!

Материалы и инструменты:

Список материалов:
— кусок сантехнической трубы (у меня на 50 мм);
— жесткий диск от компа (шикарная ось);
— брусок;
— кусок металла или СД-диски для хвоста;
— краска или пропитка для дерева;
— колесная ступица от велосипеда;
— саморезы по металлу (у меня гипсокартонные).

Шаг первый. Ось
Подготавливаем ось, я использовал старый жесткий диск, размечаем все маркером и далее вырезаем болгаркой часть корпуса, шлифуем, получается готовый кронштейн под моторчик. Также сверлим отверстия под саморезы, как итог, кронштейн можно легко прикрутить к бруску.









Шаг третий. Лопасти
Лопасти вырезал из куска трубы на 50 мм, трубу просто чертим на две равные части и режем болгаркой, ну а далее срезаем наплавления канцелярским ножом.

Лопасти прикручиваем к диску саморезами по металлу, диск алюминиевый и саморезы туда заворачиваются отверткой, держится все довольно прочно.







Диск разметил на 4 части и прикрутил параллельно линиям лопасти. Крутить нужно только края лопастей, чтобы получить нужный профиль, смотрите на фото. Торчащие части саморезов спиливаем болгаркой, чтобы не цеплялись за корпус.

Шаг четвертый. Вертикальная ось и хвост
Для того чтобы ветряк поворачивался по ветру, сделал ось из колесной ступицы. Тут лучше крепить ось так, чтобы хвостовая часть была как можно длиннее, так ветряку будет повернуть легче.



Хвост сперва сделал из дисков, работали нормально, но вот чего-то они мне не понравились, сделал в итоге из металла.

Шаг пятый. Трещотка и установка
Трещотку сделал из бутылки, тональность можно настроить длиной пластины, которая цепляется за ветряк.
Крепим ветряк на мачту и можно испытывать. Трещит достаточно громко, особенно во дворе, получается эхо.
Дальше уже буду мудрить что-то с генератором, но трубу надо потолще, быть может, в ход пущу на 110 или подобную.



Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector