Stepper Hard Disk Motor. Conectarea motorului HDD la microcontroler. Conceptul conexiunii motorului la microcircuitul LB11880

Microcircuitele de control ale motoarelor DC trifazate care nu sunt necesare senzori suplimentari (Senzorii sunt înfășurari de motor):
LB11880; TDA5140; TDA5141; TDA5142; TDA5144; TDA5145..
Există și alții, dar din anumite motive nu sunt în vânzare, unde căutam, dar nu-mi place să aștept de la 2 la 30 de săptămâni de ordine.

Schema schematică Conexiuni cu motor la chipul LB11880

Puțin mai multe informații despre LB11880 și nu numai

Cum se adaptează viteza de rotație?
Reglarea vitezei de rotație se face prin schimbarea tensiunii la ieșirea de 2 chipsuri, respectiv: VPIT - viteza maximă; 0 - Motorul este oprit.
Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că nu este posibilă ajustarea fără probleme a frecvenței pur și simplu prin aplicarea unui rezistor variabil, deoarece ajustarea nu este liniară și apare într-o limită mai mică decât VPIT - 0, pe acest lucru cea mai bună opțiune Va exista o conexiune la acest condensator la care, printr-un rezistor, de exemplu de la un microcontroler, este servit un semnal PWM.
Pentru a determina viteza curentă, trebuie utilizat ieșirea a 8 așchii, pe care sunt prezente impulsurile la rotirea arborelui motorului, 3 impulsuri pe o cifră de afaceri a arborelui 1.

Cum se stabilește curentul maxim în înfășurări?
Se știe că motoarele DC trifazate consumă un curent semnificativ în afara modurilor de funcționare (când sunt alimentate de un impuls de frecvență legat).
Pentru a seta curentul maxim în această schemă, rezistorul R1 este servit.
De îndată ce tensiunea picătură pe R1 și, prin urmare, ieșirea 20 va deveni mai mare de 0,95 volți, apoi driverul de ieșire al cipului întrerupe pulsul.
Alegerea valorii R1, considerați că pentru acest cip, curentul maxim nu este mai mare de 1,2 amperi, nominal 0.4 amp.

Parametri Chip LB11880.
Tensiunea de alimentare a etapei de ieșire (concluzie 21): 8 ... 13 volți (maximum 14,5);
Suprafața de alimentare (ieșire 3): 4 ... 6 volți (maximum 7);
Puterea maximă a microcircuitului de împrăștiere: 2.8 Watt;
Intervalul de temperatură de funcționare: -20 ... +75 grade.

Dar de fapt, pentru care am aplicat motorul de la HDD împreună cu microcircuitul specificat:


Acest disc (deși atunci când nu au existat șuruburi de cupru pe ea), se pare că motorul mic și rigid de la vechiul Winchester Seagate Barracuda, la 40 GB, proiectat pentru 7200 de revoluții / min (rpm) a reușit să overclock până la 15000 ... 17000 revoluții / min, dacă nu mi-am limitat viteza. Deci, zona de utilizare a motoarelor de la reglarea hard disk-urilor, cred că foarte extinse. Cu siguranță nu este de a face burghiul / bulgar, dar nici măcar nu gândește, dar fără o sarcină specială, motoarele sunt capabile de mult, de exemplu, dacă se rotesc tamburul cu oglinzi, pentru expandarea mecanică a fasciculului laser, etc.

Motorul rotativ al hard diskului (sau CD / DVD-ROM) este un motor DC trifazic sincron.

Puteți solicita un astfel de motor prin conectarea la trei cascade semi-pod, care sunt controlate de un generator trifazat, frecvența căreia este foarte mică când este pornită și apoi se ridică fără probleme la nominal. Aceasta nu este cea mai bună soluție la problemă, o astfel de schemă nu are feedback și, prin urmare, frecvența generatorului va crește în speranța că motorul are timp să câștige impuls, chiar dacă, de fapt, arborele sale este încă. Crearea unui sistem de feedback ar necesita utilizarea senzorilor poziției rotorului și mai multe EMS se bazează, fără a număra tranzistoarele de ieșire. CD / DVD-ROM conține deja senzorii Hall, de-a lungul semnalelor pe care le puteți determina poziția rotorului motorului, dar uneori nu contează exact poziția exactă și nu doriți să spălați "firele suplimentare".

Din fericire, industria produce drivere de control cu \u200b\u200bun singur cip gata, care, pe lângă aceasta, nu au nevoie de senzorii poziției rotorului, înfășurările motorului sunt acționate în rolul unor astfel de senzori.Microcircuitele de control ale motoarelor DC trifazate care nu necesită senzori suplimentari (senzori sunt înfășurarea motorului):TDA.5140; TDA.5141; TDA.5142; TDA.5144; TDA.5145 și, bineînțeles LIVRE.11880. (Există altele, dar un alt moment.)

Schema schematică a conexiunii motorului la microcircuitul LB11880.

Inițial, acest microcircuit este proiectat pentru a controla înregistrările video BVG motor, în cascade cheie, are tranzistoare bipolare și nu MOSFET.În structurile sale, am folosit acest cip particular, mai întâi, sa dovedit a fi în cel mai apropiat magazin, în al doilea rând, costul său a fost mai mic (deși nu prea mult) decât în \u200b\u200balte jetoane de deasupra listei.

De fapt, circuitul de putere al motorului:

Dacă motorul dvs. nu are brusc 3 ieșiri, atunci acesta trebuie conectat conform schemei:

Și o altă schemă vizuală adaptată pentru utilizare în mașină.

Puțin mai multe informații despre LB11880 și nu numai

Motorul conectat prin schemele specificate se va accelera până când limita de la frecvența de generare a cipului VCO, determinată de rapoartele condensatorului conectate la ieșirea 27 (modul în care capacitatea sa este mai mică, cu atât frecvența este mai mare) sau motorul nu vor fi distruse mecanic.Nu trebuie să fie prea redusă prin capacitatea condensatorului conectat la ieșire 27, deoarece poate face dificilă pornirea motorului.

Cum se adaptează viteza de rotație?

Reglarea vitezei de rotație se face prin schimbarea tensiunii la ieșirea de 2 chipsuri, respectiv: VPIT - viteza maximă; 0 - Motorul este oprit.

Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că nu este posibilă ajustarea fără probleme a frecvenței pur și simplu prin aplicarea rezistenței variabile, deoarece ajustarea nu este liniară și apare într-o limită mai mică decât un VPIT - 0, pe această opțiune cea mai bună va fi conectată la acest lucru condensator cu care printr-un rezistor, de exemplu de la un microcontroler. Semnalul PWM Ei bine sau regulator PWM pe cronometrul celebre mondialNe.555 (astfel de scheme de pe Internet sunt pe deplin)

Pentru a determina viteza curentă, trebuie utilizat ieșirea a 8 așchii, pe care sunt prezente impulsurile la rotirea arborelui motorului, 3 impulsuri pe o cifră de afaceri a arborelui 1.

Cum se stabilește curentul maxim în înfășurări?

Se știe că motoarele DC trifazate consumă un curent semnificativ în afara modurilor de funcționare (când sunt alimentate de un impuls de frecvență legat).Pentru a seta curentul maxim în această schemă, rezistorul R1 este servit.De îndată ce tensiunea picătură pe R1 și, prin urmare, ieșirea 20 va deveni mai mare de 0,95 volți, apoi driverul de ieșire al cipului întrerupe pulsul.Alegerea valorii R1, considerați că pentru acest cip, curentul maxim nu este mai mare de 1,2 amperi, nominal 0.4 amp.

Parametri Chip LB11880.

Tensiunea de alimentare a etapei de ieșire (concluzie 21): 8 ... 13 volți (maximum 14,5);

Suprafața de alimentare (ieșire 3): 4 ... 6 volți (maximum 7);

Puterea maximă a microcircuitului de împrăștiere: 2.8 Watt;

Intervalul de temperatură de funcționare: -20 ... +75 grade.

Acest disc (deși atunci când nu au existat șuruburi de cupru pe ea), ar părea un motor mic și rigid de la un hard disk vechi la 40 GB, conceput pentru 7200 de revoluții / min (rpm) a reușit să accelereze aproximativ 15.000 ... 17000 revoluții / min dacă nu limitați viteza sa. Deci, zona de utilizare a motoarelor de la reglarea hard disk-urilor, cred că foarte extinse. Ascuțirea / Drill / Bulgaria nu este cu siguranță făcută, nici măcar nu gândesc, dar fără o sarcină specială, motoarele sunt capabile de mult.

F. arhiva AL auto-asamblare Kacham.

Noroc !!

Am trecut de mult motor micpe care am trecut de un hard disk. Discul, apropo, este, de asemenea, păstrat de la el! Dacă adunați - acoperiți-o la următoarea etapă. Între timp, am decis să încerc pur și simplu să o reanimim. Acest motor este interesant în această teorie, (așa cum am înțeles - o persoană care nu știa nimic despre motoare) El este supapă. Și cum spunem Wikipedia: "Motoarele supapelor sunt proiectate pentru a combina cea mai bună calitate a motoarelor AC și a motoarelor DC". Și în detrimentul absenței contactelor electrice glisante (deoarece nodul periei se înlocuiește acolo pe comutatorul semiconductor fără contact), astfel de motoare au o fiabilitate ridicată și o durată de viață ridicată. Apoi, nu voi lista toate celelalte avantaje ale acestor motoare și, prin urmare, retell Wikipedia, dar doar voi spune că utilizarea unor astfel de lucruri este destul de largă, inclusiv în robotică și, prin urmare, a vrut să afle mai multe despre principiile muncii lor.

Principiul funcționării HDD-ului motorului.

În motor, trei înfășurări legate de principiul "stea". Punctul general al înfășurărilor este afișat pe plus. + 5V pentru muncă este potrivită perfect. Un motor de semnal Shim este controlat, ceea ce trebuie să fie alimentat cu înfășurarea sa cu o schimbare de fază 120 °. Cu toate acestea, este imposibil să se prezinte o dată frecvența dorită pe motor, trebuie să fie copleșită. Cel mai simplu mod Conectați trei înfășurări prin tranzistoare, alimentând semnalul PWM pe ele pe baza de la microcontroler.Faceți imediat o rezervare asupra tranzistorilor: este mai bine să luați câmpurile, deoarece curentul prin ele pare să fie decent, iar bipolar este foarte fierbinte. Mai întâi a luat 2N2222A. Încălzit în câteva secunde, a rezolvat temporar problema prin instalarea unui număr de răcitori, dar apoi a decis că a fost nevoie de ceva, adică mai mult de ☺ ca rezultat, am pus CT817. Al treilea nu sa dovedit, în schimb am CT815. În această schemă, ele pot fi înlocuite, dar KT815 este conceput pentru un curent de colectare permanentă de 1,5 amperi și KT817 - 3A. Observ că 2N2222A este, în general, până la 0,8a. Scrisoarea KT81 ... De asemenea, nu joacă roluri, deoarece avem doar 5 volți. În teorie, frecvența schimbării semnalului nu este mai rapidă decât 1 milisecundă, este cu adevărat mai lentă, astfel încât frecvența ridicată a tranzistoarelor să nu joace rolul. În general, bănuiesc că, în acest sistem, este posibil să se experimenteze în aproape orice tranzistori. n-p-n tip, cu un curent colector de cel puțin 1 amp.

Am atașat schema, rezistențele au fost, de asemenea, selectate experimental, 1 kiloma - funcționează destul de bine. Puneți un alt 4.7k - este foarte mult, motorul Glah.

În ieșirea motorului 4. La început, aflați care este comun. Pentru aceasta, multimetrul măsoară rezistența dintre toate concluziile. Rezistența între capetele înfășurărilor este de două ori mai mare decât între sfârșitul aceleiași înfășurări și punctul mijlociu total. Condiționat de 4 ohm față de 2. Ce fel de lichidare în cazul în care să se conecteze - nu contează, încă mai merg unul la celălalt.

Textul programului:

// Pornirea unui motor hard disk
#Define p 9100 // întârziere inițială pentru a overcloca motorul
#Define x 9 // pina număr la lichidare x
#Define y 10 // Numărul Pina la lichidare y
#Define z 11 // Numărul Pina la lichidarea z
nesemnat int p; // întârziere variabilă pentru overclockare
lung time_pass; // Temporizator
byte I \u003d 0; // ciclul ciclului de control al fazei motorului

{
p \u003d p; // atribuim valoarea inițială de întârziere pentru overclock

//Serial.begin (9600); // portul COM deschis pentru debag
pinmode (x, ieșire); // Pini instalate care lucrează cu un motor de ieșire de date
pinmode (y, ieșire);
pinmode (z, ieșire);
digitalwrite (x, scăzut); // instalat faza inițială a motorului, poate fi pornită cu oricare dintre cele 6 faze
digitalwrite (y, ridicat);
digital (Z, scăzut);
Time_pass \u003d micro (); // temporizator zero

buclă void ()
{

dacă eu< 7) && (micros () - time_pass >\u003d P)) // Dacă contorul are un număr de la 0 la 6, iar timpul de așteptare al schimbării de fază a trecut
{
Time_pass \u003d micro (); // resetați cronometrul
dacă (I \u003d\u003d 0) (digital (Z, High);) // set 0 sau 1 în funcție de numărul de fază de pe pinul dorit
dacă (i \u003d\u003d 2) (digital (y, scăzut);)
dacă (i \u003d\u003d 3) (digital (x, mare);)
dacă (i \u003d\u003d 4) (digital (z, scăzut);)
dacă (i \u003d\u003d 5) (digital (Y, High);)
dacă (i \u003d\u003d 6) (digital (x, scăzut);)

I ++; // plus contorul de fază
}
dacă (i\u003e \u003d 7) // Dacă contorul este aglomerat
{
i \u003d 0; // resetați contorul
dacă (P\u003e 1350) (P \u003d P-50;) // Dacă motorul nu a fost încă introdus viteza maxima - reducerea timpului de schimbare a fazei
//Serial.println (P); Timp de așteptare Debag
}

Ce este rezultat?

Ca rezultat, avem un motor care accelerează în câteva secunde. Uneori overclockarea este dezechilibrată, iar motorul se oprește, dar totul funcționează mai des. Cum să stabilizăm - încă nu știu. Dacă opriți motorul cu mâna, nu va începe din nou - aveți nevoie de o repornire a programului. Până în prezent, acesta este maximul care a reușit să se stingă din ea. Când coborâți P sub 1350, motorul zboară din overclockare. 9100 La început, a fost selectat și experimental, puteți încerca să vă schimbați, să vedeți ce se va întâmpla. Probabil, pentru un alt motor, numerele vor fi diferite - trebuia să mă iau pentru a mea. Cu sarcină ( disc original) Motorul încetează să mai rulează, astfel încât instalarea de ceva să necesită calibrarea firmware-ului. Se învârte relativ repede, așa că vă recomand atunci când începeți să purtați ochelari, mai ales dacă ceva este agățat în acest moment în acest moment. Sper să continue experimentele cu el. În timp ce totul este, noroc!

În hard disk-uri, sunt utilizate motoare fără fundal cu trei faze. Înfășurarea motorului este conectată de stea, adică obținem 3 ieșiri (3 faze). Unele motoare au 4 ieșiri, au retras suplimentar punctul mediu de legătură al tuturor înfășurărilor.

A promova motorul incoleonar, Este necesar în ordinea corectă și la anumite momente în timp, în funcție de poziția rotorului, de a furniza tensiune înfășurărilor. Pentru a determina momentul de comutare la motor, sunt instalate senzorii Hall, care joacă rolul de feedback.

În hard disk-uri, se utilizează o altă metodă de determinare a momentului comutatorului, două înfășurări sunt conectate la putere la putere, iar a treia tensiune este măsurată, pe baza comutatorului. Într-o versiune cu 4 fire, ambele ieșiri de înfășurare libere sunt disponibile pentru acest lucru și în cazul unui motor cu 3 ieșiri, este creat un punct mediu virtual, folosind rezistențele stea conectate și conectate paralel cu înfășurările motorului. Deoarece comutarea înfășurărilor este efectuată de poziția rotorului, există o sincronizare între frecvența rotativă a rotorului și câmpul magnetic creat de înfășurările motorului. Tulburarea de sincronizare poate duce la opritorul rotorului.


Există chips-uri specializate, cum ar fi TDA5140, TDA5141, 42.43 și alte destinate controlului prin motoare cu trei faze de descoperit, dar nu le voi lua în considerare aici.

În cazul general, diagrama de comutare este 3 semnal cu impulsuri de formă dreptunghiulară, deplasată cu o fază cu 120 de grade. În cea mai simplă versiune, puteți porni motorul fără feedback, pur și simplu hrăniți 3 semnale dreptunghiulare (meander), compensate între ele cu 120 de grade, pe care le-am făcut. Într-o perioadă de meandru, câmpul magnetic creat de înfășurări face ca o întoarcere completă în jurul axei motorului. Viteza de rotație a rotorului depinde de numărul de poli magnetici de pe el. Dacă numărul de poli este două (o pereche de poli), rotorul se va roti cu aceeași frecvență ca și câmpul magnetic. În cazul meu, rotorul motorului are 8 poli (4 perechi de poli), adică rotorul se rotește de 4 ori mai lent decât câmpul magnetic. Cele mai multe hard disk cu o frecvență de rotație de 7200 rpm, rotorul trebuie să aibă 8 poli, dar aceasta este doar ipoteza mea, deoarece nu am verificat grămada de winchesters.


Dacă motorul este aplicat motorului cu frecvența necesară, în conformitate cu viteza de rotație dorită de rotație, acesta nu va fi promovat. Aici aveți nevoie de procedură de overclocking, adică primim mai întâi impulsuri cu o frecvență joasă, apoi crește treptat la frecvența dorită. În plus, procesul de overclockare depinde de sarcina de pe arbore.

Pentru a porni motorul, am aplicat microcontrolerul PIC16F628A. În partea de putere există o punte trifazată asupra tranzistoarelor bipolare, deși este mai bine să utilizați tranzistoare de câmp pentru a reduce disiparea căldurii. Impulsurile dreptunghiulare sunt formate în subrutina de manipulator întrerupt. Pentru a obține 3 semnale deplasate cu faza, sunt efectuate 6 întreruperi, în timp ce obținem o perioadă de meandru. În programul Microcontroler, am implementat o creștere netedă a frecvenței semnalului la o valoare dată. Există doar 8 moduri cu frecvență specificată de semnal specificată: 40, 80, 120, 160, 200, 240, 280, 320 Hz. Cu 8 poli pe rotor, obținem următoarele viteze de rotație: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 rpm.

Accelerarea începe cu 3 Hz timp de 0,5 secunde, acest timp experimental necesar pentru promovarea inițială a rotorului în direcția corespunzătoare, deoarece se întâmplă că rotorul se transformă într-un unghi mic în direcția opusă, atunci începe să se rotească în direcția corespunzătoare. În același timp, momentul de inerție este pierdut, iar dacă începeți imediat o creștere a frecvenței, există o distanță, rotorul din rotația ei pur și simplu nu va avea timp pentru câmpul magnetic. Pentru a schimba direcția de rotație, trebuie doar să schimbați 2 faze motorii.

După 0,5 secunde, apare o creștere netedă a frecvenței semnalului la o valoare dată. Frecvența crește în conformitate cu legea neliniară, rata de creștere a frecvenței crește de-a lungul overclocking-ului. Timpul de accelerare a rotorului la vitezele specificate: 3.8; 7.8; 11,9; şaisprezece; 20.2; 26,3; 37,5; 48.2 sec. În general, fără feedback, motorul este accelerat strâns, timpul de accelerare necesar depinde de sarcina de pe arbore, am cheltuit toate experimentele fără a scoate discul magnetic ("naibii"), în mod natural fără ea, puteți accelera.

Comutarea modurilor este efectuată cu butonul SB1, indicarea modului este realizată pe LED-urile HL1-HL3, informațiile sunt afișate în codul binar, HL3 este zero bit, HL2 este primul bit, HL1 - al treilea lot. Când toate LED-urile sunt rambursate, obținem numărul de zero, acesta corespunde primului mod (40 Hz, 10 RD / s), dacă de exemplu, LED-ul HL1 este aprins, obținem numărul 4, care corespunde celei de-a cincea (200 Hz, 50 rd / s). Switch Sa1 Rulați sau opriți motorul, starea de contact închisă corespunde comenzii "Start".

Modul de viteză selectat poate fi înregistrat în EEPROM-ul microcontrolerului, pentru că trebuie să țineți apăsat butonul SB1 timp de o secundă, în timp ce toate LED-urile vor clipi, confirmând astfel intrarea. În mod implicit, în absența unei intrări în EEPROM, microcontrolerul intră în primul mod. Astfel, scriind în modul memorie și instalarea comutatorului SA1 în poziția "Start", puteți porni motorul pur și simplu prin alimentarea alimentării dispozitivului.

Cuplul motorului este mic, care nu este necesar atunci când lucrați pe hard disk. Cu o creștere a încărcăturii pe arbore, există o distanță și rotorul se oprește. În principiu, dacă trebuie să atașați senzorul revoluțiilor și în absența unui semnal, opriți alimentarea și re-promovați motorul.

Prin adăugarea a 3 tranzistoare într-o punte cu trei faze, puteți reduce numărul de linii de control ale microcontrolerului la 3, așa cum se arată în diagrama de mai jos.