У дома Двигател Схеми и дъски за стъпване на двигатели. Какъв е стъпков двигател? Изберете стъпков двигател

Двигател

Схеми и дъски за стъпване на двигатели. Какъв е стъпков двигател? Изберете стъпков двигател

Кратко въведение в теорията и видовете драйвери, съвети за избора на оптималния драйвер за стъпков двигател.

Ако искашкупете симпатичен двигател , кликнете върху информатора вдясно

Някаква информация, която може да ви помогне изберете стъпков двигател.

Стъпков двигател със сложна контролна схема, която изисква специални електронно устройство - Шофьор на стъпков диск. Водачът на мотора получава етап / режима логически сигнали, които по правило са представени от високо и ниско ниво на опорно напрежение 5 V и в съответствие с получените сигнали променят тока в намотките на двигателя, принуждавайки вала да завъртете в подходящата посока към посочения ъгъл. \u003e Стъпка / DIR сигналите се генерират от CNC контролер или персонален компютър, който управлява програмата за управление на MACH3 или LinuxCNC.

Задачата на водача е възможно най-ефективно да променя текущата в намотките и тъй като индуктивността на намотките и ротора на хибридния стъпков двигател постоянно се намесва в този процес, водачите са много различни един от друг с техните характеристики и качество на полученото движение. Токът, който тече в намотките, определя движението на ротора: текущата стойност поставя въртящия момент, динамиката му засяга еднаквост и т.н.

Типове (типове) Шофьори на SD

Шофьорите са разделени по метода за изтегляне на ток в намотката на няколко вида:

1) Драйвери за сухо напрежение

Тези драйвери захранват нивото на постоянно напрежение последователно от намотката, полученият ток зависи от съпротивлението на намотката и при високи скорости - и от индуктивност. Тези драйвери са изключително неефективни и могат да се използват само при много ниски скорости.

2) Дуплексни драйвери

В драйверите от този тип, токът в намотката е първоначално се повишава до желаното ниво с високо напрежение, след това източникът на високо напрежение е изключен и желаният ток се поддържа чрез източник на ниско напрежение. Такива драйвери са доста ефективни, наред с други неща, те намаляват отоплението на двигателите и все още могат да се срещат с висококачествено оборудване. Въпреки това, такива драйвери се поддържат само по стъпка и полуетап.

3) Пшенични драйвери.

В момента, PWM драйверите на стъпкови двигатели са най-популярни, почти всички шофьори на пазара - този тип. Тези драйвери са подложени на навиване на стъпков двигател PWM сигнал за много високо напрежение, което се отрязва за постигане на текущото ниво. Стойността на тока, за която е зададена прекъсване, се настройва или чрез потенциометър или потапящ превключвател, понякога тази стойност е програмирана с помощта на специален софтуер. Тези шофьори са доста интелектуални и са оборудвани с различни допълнителни функции, поддържат различни разделения на терена, което дава възможност за увеличаване на дискретичната позиция и гладкост. Въпреки това, драйверите на PWM също са много различни един от друг. В допълнение към характеристиките, като например захранващото напрежение и максималния текущ на намотката, те се различават по честотата на PWM. По-добре е честотата на водача да е повече от 20 kHz, а като цяло, отколкото е по-добре. Честотата под 20 kHz уврежда шофьорските характеристики на двигателите и попада в звуковия диапазон, стъпките започват да правят неприятщ връх. Водачите на стъпкови двигатели след самите двигатели са разделени в униполар и биполярно. Неизползващи машини Силно препоръчвайте да не експериментирате с дискове, но изберете тези, на които можете да получите максималния размер на техническата поддръжка, информацията и за които продуктите на пазара са представени най-широко. Такива са двигателите на биполярни хибридни стъпкови двигатели.

Как да изберем моторно шофьор (SD)

Първи параметъркоето си струва да се обърне внимание, когато решите да изберете стъпков двигател - това е силата на тока, която драйверът може да осигури. Като правило, той е регулируем до доста широк диапазон, но си струва водачът да избере такъв, който може да произвежда ток, равен на текущата фаза на избрания стъпка двигател. Желателно е, разбира се, че максималният драйвер за водача е още 15-40% повече. От една страна, тя ще даде акции в случай, ако искате да получите по-голям момент от двигателя, или в бъдещето поставете повече от мощен двигателОт друга страна, тя няма да бъде прекомерна: производителите понякога "персонализират" рейтингите на радио-електронните компоненти към един или друг тип / размер на двигателите, така че твърде мощен драйвер за 8 A, контролиране на NEMA 17 двигател (42 mm ), може например да причини ненужни вибрации.

Втори момент - Това е захранващото напрежение. Много важен и двусмислен параметър. Неговото влияние е доста многостранно - захранващото напрежение засяга динамиката (момента на това високи революции), вибрации, отопление на двигателя и драйвери. Обикновено максималното захранващо напрежение е приблизително равно на максималния ток, който се умножал по 8-10. Ако максималното зададено напрежение на захранването на водача е рязко различно от тези стойности - е необходимо да попитате по-нататък каква е причината за такава разлика. Колкото по-голяма е индуктивността на двигателя - за водача се изисква повече напрежение. Налице е емпирична формула U \u003d 32 * SQRT (L), където L е индуктивността на намотката на мотора. Стойността на U, получена съгласно тази формула, е много приблизителна, но ви позволява да навигирате, когато драйверът е избран: u трябва да бъде приблизително равен на максималната валидна стойност на водача. Ако сте получили U до 70, тогава драйверите на EM706, AM882, YKC2608M-H преминават по този критерий.

Трети аспект - наличието на прояви входове. В почти всички драйвери и контролери, произведени във фабриките, цялата марка е необходима, защото драйверът е устройство за електроенерност, а ключовото прекъсване може да доведе до мощен импулс на кабелите, за които се подават контролни сигнали, и Burnout скъп CNC контролер. Въпреки това, ако решите да изберете сравнителен модел SD драйвер, е необходимо да попитате наличието на входовете и изходите.

Четвърти аспект - Наличието на механизми за резонанс. Резонансът на стъпков двигател е феноменът, който винаги се проявява, разликата е само в резонансната честота, която главно зависи от момента на инерцията на товара, захранващото напрежение на водача и монтираната сила на фазата на двигателя. Ако възникне резонанс, стъпков двигател започва да вибрира и губи въртящ момент, до пълната спирка на вала. За потискане на резонанса се използват микроби и - вградени резонансни компенсационни алгоритми. Стъпващият двигател на стъпков двигател генерира микроключването на индукцията на ЕМП в намотките и по техния характер и амплитуда, водачът определя дали има резонанс и колко силен е. В зависимост от получените данни, водачът плъзга леко моторни стъпки с течение на времето един спрямо друг - такива изкуствени нива на неравномерност резонанс. Механизмът за подтискане на резонанс е вграден във всички\u003e водещи драйвери DM, AM и EM. Водачите с резонансна потискане са висококачествени драйвери и ако бюджетът ви позволява по-добре да го вземете. Въпреки това, без този механизъм, водачът остава доста работещо устройство - по-голямата част от продадените шофьори - без компенсация на резонанс, и въпреки това десетки хиляди машини работят без никакви проблеми по света и успешно изпълняват задачите си.

Пети аспект - протокол. Трябва да се уверите, че драйверът работи на протокола, от който се нуждаете, а нивата на входни сигнали са съвместими с необходимите логически нива. Тази проверка е пета позиция, защото с рядко изключение, преобладаващият брой драйвери работи чрез стъпка / dir / активиране и е съвместима със сигнала на 0..5 V, трябва само да се уверите.

Шести аспект - наличието на защитни функции. Сред тях, защита срещу излишък на захранващото напрежение, ток на намотките (вкл. От късо съединение на намотките), от обръщане на захранващото напрежение, от неправилно свързване на фазите на стъпалния двигател. Колкото повече такива функции - толкова по-добре.

Седми аспект - Наличието на микро-превключващи режими. Сега почти във всеки водач има много режими на микрокред. Въпреки това, от всяко правило има изключения, а в бакводерките само една стъпка 1/10. Това е мотивирано от факта, че повече разделение не носи по-голяма точност, което означава, че няма нужда. Въпреки това, практиката показва, че изобщо на Microsgge не увеличава дискретността на позиционирането или точността, но от факта, че по-голямото разделение на стъпалото, гладкото движение на вала на двигателя и по-малко резонанс. Съответно, всички други неща са равни условия, заслужава да се използва разделение, отколкото повече, толкова по-добре. Максималното допустимо разделение на стъпалото ще бъде определено не само на таблиците на Брейди, вградени в драйвера, но и максималната честота на входните сигнали - така, за водача с входна честота от 100 kHz, няма смисъл да се използва дивизията 1 / 256, тъй като скоростта на въртене ще бъде ограничена до 100,000 / (200 * 256) * 60 \u003d 117 rpm, която за стъпков двигател е много малък. Освен това персоналният компютър също така едва ли ще може да генерира сигнали с честота над 100 kHz. Ако не планирате да използвате хардуерния CNC контролер, тогава 100 kHz най-вероятно ще бъде вашият таван, който съответства на дивизията 1/32.

Осми аспект - Наличието на допълнителни функции. Може да има много от тях, например, функцията за определяне на "разбивка" - внезапна спирка на вала, когато въртящият момент е заседнал или без стъпков двигател, изходи за индикация за външна грешка и др. Всички те не са необходими, но могат значително да облекчат живота при изграждането на машина.

Девети и най-важен аспект- Качествен драйвер. Практически не се свързва с характеристики и т.н. На пазара има много предложения, а понякога характеристиките на шофьорите на двама производители съвпадат почти до запетая, и ги поставят на свой ред на машината, става ясно, че един от производителите очевидно не се занимава с техния бизнес и В производството на евтини ютии той е по-щастлив. Определете нивото на водача предварително за някои видове индиректни данни, които са доста трудни за новодошлия. Можете да се опитате да се съсредоточите върху броя на интелигентните функции, като например "Stall detect" или подтискане на резонанс, както и използвайте доказан метод - за навигация в марки.

Статията представя основните схеми на възможностите за прост, евтин моторно контролер и жител софтуер (фърмуер) за него.

Общо описание.

Контролерът за стъпване е проектиран на PIC PIC12F629 контролер. Това е 8 изходен микроконтролер на стойност общо $ 0.5. Въпреки простата схема и ниска цена на компонентите, контролерът осигурява доста високи характеристики и широка функционалност.

Контролерът има опции за контролиране на еднополярни и биполярни ходещ двигател.
Осигурява регулиране на скоростта на двигателя над широк диапазон.
Той има два режима на управление:
- пълна стъпка;
- полусфан.
Осигурява въртене в директни и обърнати посоки.
Режими на настройка, параметри, контролерът на контролера се извършва от два бутона и при (включващ) сигнал.
Когато захранването е изключено, всички режими и параметри се запазват в нелетлената памет на контролера и не изискват преинсталиране, когато е включено.

Контролерът няма защита срещу къси схеми на намотките на двигателя. Но прилагането на тази функция усложнява значително усложняването на схемата и затварянето на намотките е случаят е изключително рядък. Аз не се приближих. В допълнение, механичната спирка на стъпков вал по време на въртене не причинява опасни токове и защитата на водача не изисква.

За режимите и методите за управление на стъпков двигател може да се прочете за водолазите.

Диаграмата на Unipolar Steper Motor контролер с водача на биполярни транзистори.

Обяснете в схемата особено нищо. Към PIC контролера свързан:

бутони "+" и "-" (чрез аналогов вход на сравнение);
на сигнал (мощност на двигателя);
шофьор (VT1-VT4 транзистори, VD2-Vd9 защитни диоди).

PIC използва вътрешен такт генератор. Режимите и параметрите се съхраняват във вътрешния EEPROM.

Диаграмата на водача на биполярни транзистори KT972 осигурява превключващ ток до 2 A, напрежението на намотките до 24 V.

Запазих контролера на размерите с размери 45 x 20 mm.

Ако превключването на тока не надвишава 0,5 A, транзисторите на серията BC817 могат да се използват в SOT-23 заграждения. Устройството ще се окаже доста миниатюрно.

Контрол на софтуер и контролер.

Резидентният софтуер е написан на асемблер с циклично преинсталиране на всички регистри. Програмата няма да зависи по принцип. Изтегляне на софтуер (фърмуер) за PIC12F629.

Контролът на контролера е достатъчен.

С активния сигнал "ON" (затворен на земята) двигателят се върти, с неактивен (отрязан от земята) - спря.
Когато двигателят работи (сигналът е активен), бутон "+" и "-" променя скоростта на въртене.
- Всяко натискане на бутона "+" увеличава скоростта до минимална дискретност.
- Натискането на бутона "-" - намалява скоростта.
- Когато държите бутоните "+" или "-", скоростта на въртене се увеличава безпроблемно или намалява с 15 специфични стойности в сек.
Когато двигателят бъде спрян (сигналът не е активен).
- Натискането на бутона "+" задава режима на въртене в посоката напред.
- Натискането на бутона "-" превежда контролера към реверсивен режим на въртене.
За да изберете режима, пълната стъпка или полуетапната необходима, когато захранването се приложи към контролера, задръжте бутона "-" е натиснат. Режимът за управление на двигателя ще бъде променен на друг (обърнат). Достатъчно е да издържите бутона - натиснат за 0.5 секунди.

Диаграма на Unipolar Steper Motor контролер с водач на MOSFET транзистори.

MOSFET транзистори с нисък праг ви позволяват да създадете драйвер с по-високи параметри. Приложението в двигателя на MOSFET транзисторите, например, IRF7341 дава следните предимства.

Устойчивост на транзистори в отворено състояние не повече от 0,05 ома. Това означава малък спад на напрежението (0.1 V при ток 2 а), транзисторите не се загрява, не изискват охлаждащи радиатори.
Транзисторен ток до 4 А.
Напрежение до 55 V.
В един 8, изходният случай SOIC-8 постави 2 транзистора. Тези. Изпълнението на водача ще изисква 2 миниатюрни сгради.

Такива параметри не могат да бъдат постигнати върху биполярни транзистори. С превключващ ток, над 1, аз силно препоръчвам версиите на транзисторите на MOSFET.

Свързване към контролера на Unipolar Steper Motors.

В Unipolar режим, двигатели с конфигурации 5, 6 и 8 проводници могат да работят.

Схема на свързване на еднополюсен стъпков двигател с 5 и 6 проводника (изходи).

За FL20sth, FL28STH, FL35st, FL39st, FL42STH, FL57ST, FL57STH, FL57sth с конфигуриране на намотки 6 Проводници, заключенията са маркирани със следните цветове.

Конфигурацията с 5 проводника е опция, в която общите ликвидни проводници са свързани вътре в двигателя. Такива двигатели са. Например, PM35S-048.

Документацията на стъпков двигател PM35S-048 в PDF формат може да бъде изтеглен.

Схема на връзката на Unipolar стъпков двигател с 8 проводника (изходи).

Същото като за предишната версия, само всички връзки на намотките възникват извън двигателя.

Как да изберем напрежение за стъпков двигател.

Според закона на ома чрез съпротивлението на намотката и допустимия фазов ток.

U \u003d iphazy * robs

Може да се измерва DC съпротивлението на намотката и токът трябва да бъде подписан в референтни данни.

Подчертаваме, че говорим за прости драйвери, които не осигуряват сложна форма на ток и напрежение. Такива режими се използват при високи скорости на въртене.

Как да се определят намотките на стъпкови двигатели, ако няма референтни данни.

В униполарни двигатели с 5 и 6 заключения може да се определи средният изход, измерване, устойчивост на намотки. Между фазите, съпротивата ще бъде два пъти по-голяма между средното заключение и фаза. Средните заключения са свързани с електрозахранването плюс.

Освен това, всеки от фазовите заключения може да бъде присвоен на фаза А. 8 Ще има 8 варианта за начертаване. Можете да минете през тях. Ако смятаме, че намотката на фаза В има различен среден проводник, тогава опциите става още по-малко. Челото на намотките на фазата не води до неуспех на водача или двигателя. Двигателят дръпне и не се върти.

Необходимо е само да се помни, че скоростта на въртене е твърде висока до същия ефект (изход от синхронизация). Тези. Необходимо е да се монтира скоростта на въртене.

Биполярна стъпка на моторна контролер с L298N интегриран драйвер.

Биполярният режим дава две предимства:

двигател може да се използва с почти всяка конфигурация на намотките;
около 40% увеличава въртящия момент.

Създайте биполярна схема на водача на дискретни елементи - неблагодарна причина. По-лесно е да се използва вътрешният двигател на L298N. Описанието на руски език е.

Контролерът с биполярен водач на L298N изглежда така.

Шофьорът на L298N е включен в стандартната диаграма. Такава опция на контролера осигурява фазови токове до 2 A, напрежение до 30 V.

Свързване към контролера на биполярни стъпкови двигатели.

В този режим двигател може да бъде свързан с всяка конфигурация на намотки 4, 6, 8 проводника.

Схема на свързване на биполярен стъпков двигател с 4 проводника (изходи).

За двигатели FL20sth, FL28STH, FL39STH, FL39st, FL42STH, FL57ST, FL57stH с конфигуриране на намотки 4 проводници, заключенията са маркирани със следните цветове.

Схема на свързване на биполярен стъпков двигател с 6 проводника (изходи).

За двигатели FL20sth, FL28STH, FL35STH, FL39ST, FL42STH, FL57ST, FL57STH с такава конфигурация на намотките, заключенията са маркирани със следните цветове.

Такава схема изисква захранващо напрежение два пъти в сравнение с еднополското включване, защото Устойчивостта на намотките е два пъти повече. Най-вероятно администраторът трябва да бъде свързан с 24 V.

Схема на свързване на биполярен стъпков двигател с 8 проводника (изходи).

Възможно е да има две възможности:

с последователно включване
с паралелно включване.

Схема на серийно включване на намотките.

Схемата с последователно завъртане върху намотките изисква два пъти повече напрежение на намотките. Но фазовият ток не се увеличава.

Диаграма на паралелно включване на намотките.

Схемата с паралелно завъртане върху намотките увеличава 2 пъти фазови течения. Предимствата на тази схема могат да бъдат приписани, ниската индуктивност на фазовите намотки. Това е важно при високи скорости.

Тези. Изборът между последователното и паралелно включване на биполярен стъпков двигател с 8 проводници се определя от критериите:

максимален ток на задвижване;
максимално напрежение на водача;
скорост на въртене на двигателя.

Софтуер (фърмуер) за PIC12F629 може да бъде изтеглен.

Така че, мислейки от шофьора на дървесините за биполарникства, не мислех, че темата ще предизвика такъв интерес и ще трябва да напишете малка статия за сглобяването и конфигурацията. Тук ще се счита за драйвер като отделен блок. Като Използвам блок дизайн. Тези. Три шофьори, интерфейс, захранване. Първо, когато не успеете на един шофьор, водачът просто се променя в резервното, а във второто (и най-важното) се планира да бъде обновен, за мен е по-лесно да премахна един драйвер и да сложа модернизирана версия за бягане. "Единичен пакет" вече е развитието на темата и мисля, че ще отговоря на въпроси относно конфигурацията на UPSDJ _ Smart. И също така допълнение и коригиране на работата ми. И сега на случая ...

Първият елемент (не можете да прочетете таксатаЙ. ). След ецване, мецани и тренировки, внимателно проверете цялата дъска за Джама. Snot, гравирани пътеки и др. Може сериозно да прекъсне целия шум. След това хранете таксата, първо всички джъмпери, тогава съпротива, диоди, панели, контейнери и биполярни транзистори. Искам да рисувам специално внимание За вашето внимание, съжалявам за ... не бъдете мързеливи преди Pripa да провери елемента за доброта. Transvelca понякога спестява от дим ... Знам цвето, кодиране на резистори с взрив, разтърси няколко пъти и със специални. Ефекти. Когато използвате резистори от пчелната пита, годините са паднали от всичко, което ще падне под ръката, забравяте, че когато червеното отопление може да стане оранжево, и оранжево - жълто ... намаляваме захранването + 5V, стъпка,GND. и контролни проводнициVref. . По този начин изглежда:

Точка втора (настройка на работа и режими на задържане). 555 Аз лично отивам на таксата, която поставя панела, което означава, че дисплеят трябва да бъде изключен. Стриптизьорки за средата. Етап на доставка чрез затваряне на общ (режим на подчинен режим). Ник + 5V верига и ако не и кратко, ние включваме властта. Тестер, свързан с контролни точкиVref (добре направено dj _ smart , предоставени на борда), ако цените на ударите и съпротивата между тях съответстват на схемата, тогава робът е инсулт. Режимите могат да регулират напрежението около 0 - 1V и.е. Ток 0 - 5А. Знам на 1a. Всичко е просто тук.R. промяната Имаме 0,2 ома. Нуждаем се от 1а. 0.2х1 \u003d 0.2V. Тези. Ако инсталирамеVref. - 0.2V, токът в намотката ще бъде 1А. Ако се нуждаем от ток в намотката, кажете 2,5A, тогаваVref \u003d 0.2х2.5 \u003d 0.5V.

Накратко, поставихме 0.2V.

Сега миришеша стъпка и общество. Ако всички елементи са нормални и според схемата, след това след отварянето на около половин секундаVref. капки два пъти (ако вторият тример в средата) е настроенVref. Задържане. Имам 50%. От работник:

Основното е да се обърне внимание на задължителното закъснение при превключване. Когато стъпката е затворена за общия, режимът на работа трябва незабавно да бъде включен и при отваряне трябва да се запази със закъснение от 0.5 ° С. Ако няма забавяне, потърсете проблеми, в противен случай няма да има сериозни проблеми при работа. Ако не започнете, отидете на темата на форума, не организирайте пожариЙ.

Точка три (персонализирайте индикаторната единица). Печатът се развежда под 315-361, както иDJ _ Smarta. Също така има чанта, трябва да се припойка някъде ... но по принцип можете да споянете всяка двойка, от нашите преживели 502 - 503, 3102 - 3107, всичко плугове, просто бъдете внимателни с кода! Ако всичко е правилно запоено и работи, тя работи без проблеми. Индикацията прави малка корекцияVref. Така че след свързването на индикацията, накрая регулирайте тока под вашия SHD (по-добре за стартиране на 70% от номиналната). Снимки като светодиоди не изгарят неЙ.

Клауза Четвърта, Важна (297) Изключването му от захранването до 327 на ваше място. Още веднъж проверяваме инсталацията, а елементите на лентата, ако всичко е наред (с всяко съмнение, проверяваме два пъти), даваме храна. Проверка на осцилоскопа Сигналът на първия крак е:

Или на 16 крака, това е:

Това означава, че PIEM започна, късметът с честотен метър може да измерва честотата, тя трябва много приблизително да съответства на 20 kHz.

Внимание !!! Важно е!!!Дори ако PWM не започне, логическата част 297 ще работи, т.е. Когато товарът е свързан, всички сигнали ще отидат ... но броят 24V без Shim 2. Така че е важно да се уверите, че микросирцирният генератор започва.

Точка пета. Отново изключвам силата и вмъквамIR. - ударихме дърва. Когато използвате SHD с ток на навиване над 2,5A, е необходимо да издържите скованията към радиатора. Моля, обърнете внимание, когато диодите са поръсени, те могат да варират. Наистина не се срещнах (имам вмъкване 522 и 1Н. 4148 (аналог) те имат кодонето на кодовете), но като се вземат предвид хоратаIR.

Помислете за електрически двигател на транзисторите и микроцирците L298, ние ще се справим с принципа на работа на H-Bridge. Ние научаваме чертите на свързването на драйвери на L298 различни двигатели и източници на енергия, ние ще извършим прости експерименти с стъпкови двигатели и постоянни двигатели на напрежение. Свързване към Raspberry Pi и най-простите програми за тест за контрол на водача.

Какво е H-мост

При проектирането на машини, роботи и други автоматизирани устройства има нужда да се контролира електрическият двигател постоянен ток или намотките на стъпков двигател. За да можете да контролирате намотката на двигателя и да направите неговия вал да се върти в различни посоки, е необходимо да се извърши превключване с откуп. За подобна цел се използва така нареченият "H-мост".

Защо е такова име? - Тъй като превключването на двигателя и превключващите превключватели за превключване се напомня на латинската буква H. Принципите на операцията H-Bridge се показват на Natrunk по-долу.

Фиг. 1. Как работи H-мостът, принципът на превключване на двигателя за въртене в различни посоки.

Както можем да видим, с помощта на 4 превключватели, можем да свържем двигателя към източник на енергия в различна полярност, която от своя страна ще доведе до завъртане на вала в различни посоки. Превключвателите могат да бъдат заменени с реле или на мощни електронни клавиши на транзистори.

Важно е да се отбележи, че е невъзможно да се използват два ключа от едната страна на H-Bridge, тъй като се оказва късо съединение, при проектирането на мостова верига е необходимо да се постави това правило в логиката и по този начин да се приложи защитата.

Схема на прост H-мост върху силиций транзистори

Съберете обикновен DC двигател на двигателя (или за навиване на стъпков двигател) върху обикновените силициеви транзистори.

Фиг. 2. Схематична схема Прост електрически двигател на силиций транзистори.

Такъв драйвер ви позволява да контролирате DC двигателя с захранващо напрежение до 25V (за CT817A, KT816A) и до 45V (за CT817B-G, KT816B-G) с не повече от 3А. С голям ток на натоварване на двигателя, изходните транзистори на KT817 и KT816 трябва да бъдат монтирани на достатъчно радиатори.

Необходима е инсталирането на VD-VD2 диоди, те са необходими за защита на изходните транзистори от задния ток. На тяхно място можете да поставите вътрешни CD105A или други за по-голям ток.

Като са събрали две такива схеми (2x6 транзистори), можете също да контролирате стъпковия двигател или два DC двигателя.

За да не се прави градина от 12 транзистора, можете да приложите специализирани чипове, по-долу, като погледнем пример с L298 MicroCham и завършен блок въз основа на него.

Чип L298, характеристики и характеристики

Интегралният чип L298 е мощен универсален двигател за мост за управление на DC двигатели, стъпкови двигатели, електромагнитни релета и електромагнити (соленоиди). Микросирките съдържат два H-моста, направени на мощни транзистори, както и логика, съвместима с TTL.

Фиг. 3. L298 чип в Multiwatt15 PowerSo20 заграждения.

Основни спецификации:

Работно напрежение - до 46V;
Максимален постоянен ток - 4А (с радиатор);
Ниско напрежение на насищане;
Защита от прегряване;
Логически "0" \u003d напрежение до 1.5V.

Къде мога да приложа драйвера на чипа L298? - Няколко идеи:

Контрол на двигателя;
Контрол на два DC двигателя (DC двигатели);
Превключване на намотки с мощни релета;
Контрол на соленоидите (електромагнити).

Ако погледнете блоковата диаграма на чипа L298, тогава можем да видим нещо за сходството на схемата на фигура 2, само с допълнителни логически елементи.

Фиг. 4. Вътрешна диаграма L298N Microcircuit е мощен двоен H-мост.

За всеки H-Bridge имаме 3 входа: In1 - за захранване на напрежение в една посока, в2 - в обратното, и друг en вход за захранване на изходните транзистори на моста.

По този начин можем да зададем посоката на преминаване и да го контролираме (активирана или забранена, както и PWM).

Директна верига на L298 чип

По-долу е проста схема за двигателя на двигателя на микросисния L298N. Управлението се извършва в четири жици (вместо шест в L298) чрез използване на допълнителни инвертори в чипа CD4011.

Фиг. 5. Схематична диаграма на шофьора на електрически двигатели на чипа L298N.

За да захранвате логиката на двете чипове, стабилизираното напрежение е + 5V (P2), можете да използвате интегрален стабилизатор, например L7805 или да захранвате логиката от съществуващата захранваща линия + 5V. За да захранвате напрежението на захранването към двигателите, се използва отделна P1 захранваща линия.

P4, P5 заключенията се използват за определяне на полярността на всеки от каналите, а P6, P7 заключенията се оставят да захранват захранването на каскадите (клавишите) на вътрешния H-мост за всеки канал.

CD4011 чипът може да бъде заменен с вътрешен K176L7. Шотки диоди могат да бъдат поставени още номинални, 35V / 4A или повече. Ако не планирате да ограничите текса за навиване на двигателя (двигатели), тогава ограничените резистори на ниско ниво R9-R10 могат да бъдат изключени от веригата, като ги замените на джъмперите.

В интернет можете да поръчате готов модул на L298, въпреки че той ще бъде 6 входа за контрол.

Фиг. 6. Готови модули на L298.

За моите нужди закупих готов модул по тип, както на снимката вляво. Той има L298 чип и малък стабилизатор за подаване + 5V към логиката на чипа.

За да свържете този шал, важно е ясно да разберете една функция:

Ако напрежението се използва за захранване на двигателите повече от 12V, след това джъмперът трябва да бъде отстранен и се обслужва отделно 5V на конектора, подчертан за това.
Ако силата на двигателите ще се извърши от напрежение 5-12V, тогава джъмперът трябва да се изкачва и допълнителната мощност не е необходима.

Ако се подчинявате на двигатели, например 20V и оставете инсталирания джъмпер, след това микрочип-стабилизаторът е деинсталиран на модула. Защо разработчиците не са създали интегрален стабилизатор с по-широк диапазон от входни напрежения - не е ясно.

За да запишете два входа, когато свързвате такъв блок към Arduino или Raspberry Pi, можете да добавите част от веригата на CD4001, както на фигура 5.

L298 + DC двигатели + малина Pi

За този експеримент два DC двигателя са свързани с модула L298. Силата на целия модул се извършва от една батерия до 6V. Тъй като това е напрежение по-малко от 12V (гледаме на описанието по-горе), тогава джъмперът на вътрешния стабилизатор е оставен на инсталираната и допълнителна мощност + 5V за логика няма да се изисква.

Jumpers "ENA" и "ENB", които позволяват захранването на изходните мостове, са останали инсталирани. Така, за да контролирате всеки от двигателите, ние използваме останалите четири входа: In1, In2, In3, In4.

След като свържете захранването, светодиодът ще включи модула, сега можем да кандидатстваме за всеки от входовете да последователно + 5V и да видим как ще се въртят нашите двигатели.

Къде да получите + 5V? в. \\ t този случай Това напрежение присъства на захранващия съединител, вдясно в близост до GND. За теста можете да използвате парче тел - джъмпер.

Сега свържете нашия модул към Raspberry Pi и напишете проста тестова програма на Python. За да свържете модула, аз използвах заключенията на GPIO тук в тази кореспонденция:

Фиг. 7. L298 + Maspberry Pi + DC електродвигатели.

Мини-компютърът се захранва чрез понижаващ се импулсен стабилизатор от втората батерия за 6V. Нека да се обърнем към писането на програма за нашия експеримент, нашата цел е да контролираме въртенето на вала на всеки двигатели, използвайки клавиатурата, която е свързана с малина Pi или дистанционно от SSH, VNC.

Сега опитайте проста програма, написана на Python, която ще спомогне за разбирането на принципа на контрол на електродвигателя на DC.

Заредете malinka, отворете терминала или се свържете с него дистанционно, използвайки SSH. Създайте нов файл и го отворете, за да редактирате, използвайки командата:

Nano /home/pi/l298_dc_motors_test.py.

Поставете кода на скрипта към Python кода към редактора, който е показан по-долу:

Оставяме редактора и запазваме файла. Ние правим скрипта и го стартираме:

Chmod + x /home/pi/l298_dc_motors_test.py /home/pi/l298_dc_motors_test.py

След стартиране на скрипта, един от двигателите ще започне да се върти в една посока за пет секунди, след което се изключва и след 10 секунди ще започне да се върти от другата страна за 5 секунди.

По-долу е по-сложен и функционален пример за програма, която ще взаимодейства с потребителя и ще ви позволи да контролирате интерактивно двата електродвигателя. Подобно на първия скрипт, програмата може да бъде запазена в същия файл или нов отделно създаден.

Важно е тиретата да последват този пример, вече съм писал за това преди.

#! / USR / BIN / ENV PYTHON # - * - Кодиране: UTF-8 - * - Импортиране на OS внос Sys внос на проклятия внос време внос rpi.gpio като gpio # инсталиране на номера на gpio pins, с което ще работим m1_right \u003d 4 m1_left \u003d 17 m2_right \u003d 27 m2_left \u003d 22 # Функция за приготвяне на PINS GPIO DEF настройка (* порта): gpio.cleanup () # pins mode режим по име, а не по номер на gpio.setmode платка (gpio.setmode дъска за порт в пристанища: # Монтаж на PINA на изхода + ниско ниво "0" gpio.setup (порт, gpio.out) gpio.output (порт, gpio.low) # функция за инсталиране ниско ниво На всички борове (изключване) def stop_all (): gpio.output (m1_left, gpio.low) gpio.output (m1_right, gpio.low) gpio.output (m2_left, gpio.low) gpio.output (m2_right, gpio.low ) Функция за управление на въртенето на DEF завърта двигателите (мотор \u003d 1, mode \u003d "s": # изключва всички pins stop_all () # за двигател 1, ако двигателят \u003d\u003d 1: if mode \u003d\u003d "R": # Инсталирайте високо ниво на M1_Right (4) Pine (M1_Right, Gpio.High) Elif Mode \u003d\u003d "L": # Инсталирайте високото ниво на M1_LEFT (17) PINE .OUTPUT (M1_LEFT, GPIO.HIGH) # за двигател 2 ELIF Motor \u003d\u003d 2: if mode \u003d\u003d "R": gpio.output (m2_right, gpio.high) elif mode \u003d\u003d "l": gpio.output (m2_left, gpio.high) # изпълнява инициализацията на spin gpio setup ( M1_right, m1_left, m2_right, m2_left) # stock инициализация (проклятие) stdscr \u003d curses.initscr () # реагира на натискане на клавишите без потвърждение с помощта на quarses.cbreak () # позволява използването на ареста на клавиатурата Stdscr.keypad (1 ) # Не блокирайте програмата във времето в OP Събития Събития STDSCR.NODELAY (1) # Показване на данните по подразбиране на STDSCR.ADSTR (0, 10, "Hit" Q "Q" To QUIT ") stdscr.adstr (2, 10," A - M1 наляво, D - M1 Дясно ") stdscr.addstr (3, 10,"< - M2 Left, > - m2 дясно ") stdscr.addstr (4, 10," s - стоп ") stdscr.refresh () # основен цикъл, докато е вярно: # да получите клавиша натискане на код и проверете бутона \u003d stdscr.getch (), ако е ключ! - 1: # Ако "arrow rost" след това завъртете двигателя 2 наляво, ако бутон \u003d\u003d curses.key_left: # показва низ "m2<---" в позиции 6, 10 stdscr.addstr(6, 10, "M2 <---") rotate(2, "l") # Если клавиша "стрелка вправо" то вращаем движок 2 вправо elif key == curses.KEY_RIGHT: stdscr.addstr(6, 10, "M2 --->") Завъртане (2," R ") # Ако ключът" А "завърта двигателя 1 към левия бутон на ELIF \u003d\u003d ORD (" A "): Stdscr.addstr (6, 10," M1<---") rotate(1, "l") # Если клавиша "d" то вращаем движок 1 вправо elif key == ord("d"): stdscr.addstr(6, 10, "M1 --->") Завъртане (1," R ") # Ако ключът" s ", спрете всички бутони за двигатели на ELIF \u003d\u003d ORD (" S "): Stdscr.addstr (6, 10," Стоп 12 ") Stop_all () # Ако ключът "s" след това тръгваме от клавиша ELIF \u003d\u003d ord ("q"): # възстановяване на предишните настройки на stdscr.keypad терминала (0) curses.echo () curses.endwin () # почистване и изход OS.System ("Clear") sys.exit () # актуализиране на текст на екрана и направете малка латентност на stdscr.refresh () time.sleep (0.01)

Чрез стартиране на скрипта можете да подкопавате стрелката на клавиатурата "Left" и "надясно", както и клавишите с буквите "А" и "D" - двигателите трябва да се въртят последователно и в различни посоки и програмата ще покаже текущия им режим на работа.

Фиг. 8. Програма на Python за управление на двигателите с помощта на L298 драйвер (терминален конол, KDE).

Кратка видео демонстрация на работата на този експеримент е показана по-долу:

Какво е стъпков двигател, видове глави

Стъпков двигател (За тези, които не знаят) - това е електрически двигател, в който няма четки и намотки на статора (котва), те присъстват на ротора и са поставени по такъв начин, че свързването на всяка от тях към захранването Източник Извършваме фиксирането на ротора (приемаме една стъпка). Ако поотделно захранвате напрежението към всяка от намотките с необходимата полярност, е възможно двигателят да се върти (за да се направят последователни стъпки) в желаната посока.

Steper Motors са надеждни, носещи стелажи и ви позволяват да контролирате въртенето до определен ъгъл, приложите в автоматизацията на процесите, в производството, в електронното изчислително оборудване (CD-DVD задвижвания, принтери, копирни машини) и други подобни.

Такива двигатели са следните видове:

Биполярно - 2 намотки, една от всяка фаза, могат да бъдат използвани за управление на веригата на 2 h-мост или един полу-мост с биполярна мощност;
Униполар - 2 намотки, всяка с кран от средата, удобно е да превключвате фазите чрез промяна на половинките на всяка от намотките, опростява диаграмата на водача (4 клавиша), както и използване като каплар без използването на намотка Кранове;
С маркирани намотки - Универсален, свързването на намотките може да се използва съответно като капларен или униполарен двигател.

Фиг. 9. Видове стъпкови двигатели: биполярни, униполарни, с четири намотки.

Възможно е да се определи вида на използвания двигател, като правило, по броя на заключенията по неговия случай и няма да навреди на всички заключения с тестер, за да се определи дали има нарушения между намотките.

L298 + стъпков двигател + малина pi

Сега нека свързваме стъпковия двигател, в моя случай се прилага биполярен мощен стъпков двигател, извлечен от стария матричен принтер.

За да свържете един биполярен двигател, ще ви трябват два изходи на водача на L298 (два H-моста). За този експеримент модулът L298 трябва да бъде свързан към малина Pi, както и в s.

Преди това можете да експериментирате без malinka - да обслужвате последователно на входа на L298 модул напрежение 5V и вижте как ще извърши двигателният вал.

По същество, с malinka, ние ще бъдем последователно и с известно забавяне, за да доставяме импулси на намотката на двигателя, отколкото да принудим вала да се въртят в посоката, от която се нуждаем и в правилната скорост.

Фиг. 10. Свързване на биполярен стъпков двигател към модула L298 за управление чрез малина Pi.

Ако всичко вече е свързано, ние се обръщаме към експерименти с проста тестова програма на Python, която ще ви помогне да разберете как да работите с стъпков двигател с помощта на L298 + малина pi.

Създайте файл за скрипта и го отворете, за да редактирате:

Nano /home/pi/l298_stepper_motor_test.py.

Поставете следния скриптов код на редактора на Python :

#! / USR / BIN / ENV PYTHON # - * - Кодиране: UTF-8 - * - Вход за внос RPI.GPIO като GPIO # Подгответе щифтове GPIO. Gpio.cleanup () gpio.setmode (gpio.bcm) gpio.setup (4, gpio.out) gpio.output (4, gpio.low) gpio.setup (17, gpio.out) gpio.output (17, gpio \\ t .Low) gpio.setup (27, gpio.out) gpio.output (27, gpio.low) gpio.setup (22, gpio.out) gpio.output (22, gpio.low) # време забавяне между стъпки, sec . step_timeout \u003d 0.0105 # Продължителност на импулса, сек. Impulse_timeout \u003d 0.008 # Стъпка 1. GPIO.OUTPOUT (4, gpio.high) time.sleep (Impulse_timeout) gpio.output (4, gpio.low) time.sleep (step_timeout) # стъпка 2. gpio.output (17, gpio \\ t .High) time.sleep (Impulse_timeout) gpio.Output (17, gpio.low) time.sleep (step_timeout) # стъпка 3. gpio.output (27, gpio.high) time.sleep (Impulse_timeout) gpio.output (27 , Gpio.low) time.sleep (step_timeout) # стъпка 4. gpio.output (22, gpio.high) time.sleep (Impulse_timeout) gpio.output (22, gpio.low) time.sleep (Step_timeout) # Ние сме Изчаквайте 10 секунди. Time.sleep (10) # 20 пъти 4 стъпки в цикъла. За i в диапазона (0.20): gpio.output (4, gpio.high) time.sleep (импулсен_ limeout) gpio.output (4, gpio.low) time.sleep (step_timeout) gpio.output (17, gpio. High) Time.sleep (Impulse_timeout) gpio.Output (17, gpio.low) time.sleep (step_timeout) gpio.output (27, gpio.high) time.sleep (Impulse_timeout) gpio.output (27, gpio.low) време. Sleep (step_timeout) gpio.output (22, gpio.high) time.sleep (Impulse_timeout) gpio.output (22, gpio.low) time.sleep (Step_timeout)

Правим файл със скрипт изпълним и го управляваме върху изпълнението:

Chmod + x /home/pi/l298_stepper_motor_test.py /home/pi/l298_stepper_motor_test.py

дъгата на скрипта се изпълнява, стъпковият двигател трябва да направи 4 стъпки (въртене в една посока), след това да изчака 10 секунди, тя отново ще започне въртенето и ще го направи 20 * 4 стъпки.

Сега разгледайте пример за интерактивна програма, която ви позволява да контролирате посоката и скоростта на въртене (последователни стъпки) на стъпков двигател с помощта на клавиатурата.

#! / USR / BIN / ENV PYTHON # - * - Кодиране: UTF-8 - * - Импортиране на OS импортиране SYS импортиране на проклятия импортиране на време внос rpi.gpio като gpio # функция за подготовка на pins gpio def настройка (* портове): gpio. Почистване () # Pins mode по име, а не по номер на борда gpio.setmode (gpi.bcm) за пристанище в пристанища: инсталиране на PINA до извеждане + ниско ниво "0" gpio.setup (порт, gpio.out) GPIO.OUTPUT (порт, gpio.low) # функция за подаване на импулс към щифт с определено закъснение (1 стъпка) defulse (порт \u003d 0): gpio.output (порт, gpio.high) # зададе стойността на изчакване Бъдете thieugh за една стъпка time.sleep (0.008) gpio.output (порт, gpio.low) time.sleep (изчакване) # извършваме инсталирането на настройката на щифтовете (4, 17, 27, 22) # Стъпките (по подразбиране) Timeout \u003d 0.0105 # Посока на въртене (по подразбиране) Посока \u003d "R" Инициализация на екрана (модул за проклятия) STDSCR \u003d CURSS.INITSCR () # реагира на натискане на клавишите без потвърждение с помощта на ENTER CURSES.CBREAK () # позволяват използването на ареста Keyboard STDSCR.KEYPAD (1) # Не блокирайте времето за време при избиране на stdscr.nodelay събитие (1) # дисплей на екрана по подразбиране STDSCR.ADDSTR (0, 10, "HIT" Q "TO QUIT") stdscr. ADDSTR (2, 10, "---\u003e") stdscr.addstr (3, 10, "Timeout:" + ул. (Timeout)) stdscr.refresh () # основен цикъл, докато е вярно: # набор от импулси за завъртане на вала двигател вдясно, ако посока \u003d\u003d "R": импулс (4) импулс (17) импулс (27) импулс (22) # набор от импулси за завъртане на вала на двигателя към лявата посока на ELIF \u003d\u003d "L": импулс (): 22) Импулс (27) Импулс (17) Импулс (4) # Прочетете бутона Натискащ код и проверете бутона \u003d STDSCR.GETCH (), ако е ключ! \u003d -1: # бутон "Ляв" промени посоката на въртене: ляво Ако бутон \u003d\u003d curses.key_left: # показва текста "<---" в позиции экрана 2, 10 stdscr.addstr(2, 10, "<---") # Изменим значение переменной с направлением вращения direction = "l" # Клавиша "вправо" меняет направление вращения: ВПРАВО elif key == curses.KEY_RIGHT: stdscr.addstr(2, 10, "--->") Посока \u003d" R "#" нагоре "ключ се ускорява нагоре по въртене на клавиша на елифа \u003d\u003d curses.key_up: # намаляване на закъснението между изчакване на стъпките \u003d изчакване - 0,0005 #" надолу "ключ се забавя въртенето на клавиша ELIF \u003d \u003d Curses.key_down: # Увеличете закъснението между изчакване на стъпките \u003d Timeout + 0.0005 # Q Клавиш Изпълнява изхода от клавиша ELIF \u003d\u003d ORD ("Q"): stdscr.keypad (0) curses.echo () curses.endwin () \\ t ) OS.SYSTEM ("CLEAR") SYS.EXIT () # изглежда, че времето за закъснение не е преминало границата 0, ако е време<= 0: timeout = 0.0005 # Обновляем текст на экране stdscr.addstr(3, 10, "Timeout: " + str(timeout)) stdscr.refresh() time.sleep(0.01)

Сега имаме левите клавиши със стрелки наляво и надясно и вижте как ще се промени посоката на въртене на вала на двигателя, и когато ключовете са натиснати нагоре и надолу, скоростта ще се увеличи и намалява съответно.

Ако двигателят не се върти, е възможно да се промени полярността на връзката на една от намотките към модула на L298.

Фиг. 11. Биполярна програма за управление на двигателя, L298, Raspberry Pi.

Видео демонстрация на работна работа на стъпков двигател:

Заключение

Надявам се, че имате отговор на въпроса "Какво е H-Bridge и как работи", от експериментите трябва да е ясно как да приложите драйвера на чипа L298 и да свържете различни двигатели към него.

Важно е да се отбележи, че в интернет можете да намерите готови библиотеки и скриптове на Python за лесни двигатели, използвайки H-Bridge на L298 с помощта на малина Pi.

- Въпреки че биполярните стъпкови двигатели са по отношение на пътя, за техните физически размери осигуряват висок въртящ момент. Въпреки това, за две намотки на двигателя са необходими осем контролни транзистора, свързани в четири H-мостове. Всеки транзистор трябва да издържа на претоварване и къси схеми и бързо да възстанови производителността. Водач, съответно, изисква сложни защитни схеми с голям брой пасивни компоненти.

Снимка 1.

Фигура 1. Един чип в повърхностния монтаж корпус и няколко пасивни компонента могат да контролират биполярен стъпков двигател.

Биполярно управление на стъпков двигател

Шофьор на стъпков диск със собствените си ръце - Фигура 1 показва алтернативна диаграма на драйвера на двигателя, базирана на аудио усилвател на Maxim. MAX9715 микроцирците в миниатюрния калъф за монтаж на повърхността може да се получи за 2,8 W в типичен товар от 4 или 8 ома. Всеки от двата чипта се оформя от H-мостове от мощни MOSFET, контролни двойки от смени +, насаждения и напречни линии. Всяка двойка генерира диференциална модулирана с географска импулсен сигнал с номинална честота на превключване от 1.22 MHz. Малко ниво на смущения, създадено от схемата, елиминира необходимостта от изходни филтри.

Кондензатори на кръстовището

Кондензатори С1, Сз, С4 и С6 сервират като обмен за захранване и офсет, и С5 и С7 извършват функции за съхранение на мощни изходни усилватели от клас D. capacitors C8 и C9 ограничават честотната лента на усилвателя до 16 Hz и ферита мъниста L2 и L3 отслабват електрически смущения, проверени на дълги кабели. P-образен филтър C1, C2, L1 потиска смущенията в входа на IC1 чипа. Входните сигнали на step_a и step_s, контрола, съответно, десните и левите канали на двигателя могат да бъдат оформени от всеки подходящ контролер. Вътрешните вериги предпазват усилвателя от къси схеми и прегряване в случай на неизправност на стъпков двигател или неправилно свързване на неговите заключения.

маса 1

Илюстрация на последователност от импулси

Таблица 1 илюстрира последователност от импулси step_a и sett_b контролиране на въртенето на типичен стъпков двигател в една посока чрез непрекъснато захранване на сигнални комбинации от 0 до 4. Етап 4 връща двигателния вал към първоначалното си положение, завършвайки оборота от 360 °. За да промените посоката на въртене на двигателя, започнете да образувате временна импулсна диаграма от дъното на масата и да се придвижите нагоре. Хранене на ниско логическо ниво на напрежение към SHDN входа на чипа (изход 8), можете да деактивирате и двата канала на усилвателя. Формите на сигнали на входовете и изходите на веригата са показани на фигура 2.