Простий біполярний кроковий двигун своїми руками. Управління кроковим двигуном. Програмне забезпечення та управління контролером

У мене багато різної оргтехніки, яка вийшла з ладу. Викидати я її не наважуюсь, а раптом знадобиться. З її частин можливо зробити що-небудь корисне.
Наприклад: кроковий двигун, який так поширений, зазвичай використовується самодельщикамі як міні генератор для ліхтарика або ще чого. Але я практично ніколи не бачив, щоб його використовували саме як двигун для перетворення електричної енергії в механічну. Воно й зрозуміло: для управління кроковим двигуном потрібна електроніка. Його просто так до напруги не підключений.
І як виявилося - я помилявся. Кроковий двигун від принтера або ще від якого пристрою, досить просто запустити від змінного струму.
Я взяв ось такий двигун.

Схема крокової двигуна

• Конденсатор ємністю 470-3300 мкФ.
• Джерело змінного струму 12 В.

зморив відео

Для роботи практично всіх електричних приладів, необхідні спеціальні приводні механізми. Пропонуємо розглянути, що таке кроковий двигун, його конструкцію, принцип роботи і схеми підключення.

Що таке кроковий двигун?

Кроковий двигун являє собою електричну машину, призначену для перетворення електричної енергії мережі в механічну енергію. Конструктивно складається з обмоток статора і магнітомягкого або магнітотверді ротора. Відмінною особливістю крокової двигуна є дискретне обертання, при якому заданому числу імпульсів відповідає певне число скоєних кроків. Найбільше застосування такі пристрої отримали в верстатах з ЧПУ, робототехніці, пристроях зберігання і зчитування інформації.

На відміну від інших типів машин кроковий двигун здійснює обертання не безупинно, а кроками, від чого і походить назва пристрою. Кожен такий крок становить лише частину від його повного обороту. Кількість необхідних кроків для повного обертання валу буде відрізнятися, в залежності від схеми з'єднання, марки двигуна і способу управління.

Переваги та недоліки крокового електродвигуна

До переваг експлуатації крокової двигуна можна віднести:

• У крокових електродвигунах кут повороту відповідає числу поданих електричних сигналів, при цьому, після зупинки обертання зберігається повний момент і фіксація;
• Точне позиціонування - забезпечує 3 - 5% від встановленого кроку, яка не накопичується від кроку до кроку;
• Забезпечує високу швидкість старту, реверсу, зупинки;
• Відрізняється високою надійністю за рахунок відсутності труться компонентів для струмознімання, на відміну від колекторних двигунів;
• Для позиціонування шаговому двигуну не потрібно зворотного зв'язку;
• Може видавати низькі обороти для безпосередньо підведеної навантаження без будь-яких редукторів;
• Порівняно менша вартість щодо тих же;
• Забезпечується широкий діапазон управління швидкістю обертів вала за рахунок зміни частоти електричних імпульсів.

До недоліків застосування крокового двигуна відносяться:

• Може виникати резонансний ефект і прослизання крокової агрегату;
• Існує ймовірність втрати контролю через відсутність зворотного зв'язку;
• Кількість витрачається електроенергії не залежить від наявності або відсутності навантаження;
• Складнощі управління через особливості схеми

Пристрій і принцип роботи

На малюнку 1 зображені 4 обмотки, які відносяться до статора двигуна, а їх розташування влаштовано так, що вони знаходяться під кутом 90º відносно один одного. З чого випливає, що така машина характеризується розміром кроку в 90º.

У момент подачі напруги U1 в першу обмотку відбувається переміщення ротора на ті ж 90º. У разі послідовної подачі напруги U2, U3, U4 в відповідні обмотки, вал продовжить обертання до завершення повного кола. Після чого цикл повторюється знову. Для зміни напрямку обертання досить змінити черговість подачі імпульсів до відповідних обмотки.

Типи крокових двигунів

Для забезпечення різних параметрів роботи важлива як величина кроку, на який буде зміщуватися вал, так і момент, що додається для переміщення. Варіації даних параметрів досягаються за рахунок конструкції самого ротора, способу підключення і конструкції обмоток.

За конструкцією ротора

Обертається елемент забезпечує магнітне взаємодія з електромагнітним полем статора. Тому його конструкція і технічні особливості безпосередньо визначають режим роботи і параметри обертання крокового агрегату. Щоб на практиці визначити тип крокової мотора, при знеструмленій мережі необхідно провернути вал, якщо відчуваєте опір, то це свідчить про наявність магніту, в іншому випадку, це конструкція без магнітного опору.

реактивний

Реактивний кроковий двигун не оснащується магнітом на роторі, а виконується з магнитомягких сплавів, як правило, його набирають з пластин для зменшення втрат на індукцію. Конструкція в поперечному розрізі нагадує шестерню з зубцями. Полюса статорних обмоток живляться протилежними парами і створюють магнітну силу для переміщення ротора, який рухається від поперемінного протікання електричного струму в обмотувальних парах.

Вагомим плюсом такої конструкції крокової приводу є відсутність стопорящего моменту, утвореного полем по відношенню до арматури. По факту це той же, в якому поворот ротора йде відповідно до полем статора. Недоліком є \u200b\u200bзниження величини крутного моменту. крок для реактивного двигуна коливається від 5 до 15 °.

З постійними магнітами

В цьому випадку рухомий елемент крокової двигуна збирається з постійного магніту, В якому може бути два і більше кількістю полюсів. Обертання ротора забезпечується тяжінням або відштовхуванням магнітних полюсів електричним полем при подачі напруги до відповідних обмотки. Для цієї конструкції кутовий крок становить 45-90 °.

гібридні

Був розроблений з метою об'єднання кращих якостей двох попередніх моделей, за рахунок чого агрегат володіє меншим кутом і кроком. Його ротор виконаний у вигляді циліндричного постійного магніту, який намагнічений по поздовжній осі. Конструктивно це виглядає як два круглих полюса, на поверхні яких розташовані зубці ротора з магнітомягкого матеріалу. Таке рішення дозволило забезпечити відмінний утримує і крутний момент.

Переваги гібридного крокової двигуна полягати в його високій точності, плавності і швидкості переміщення, малим кроком - від 0,9 до 5 °. Їх застосовують для висококласних верстатів ЧПУ, комп'ютерних та офісних приладах і сучасної робототехніки. Єдиним недоліком вважається відносно висока вартість.

Для прикладу розберемо варіант гібридних ШД на 200 кроків позиціонування вала. Відповідно кожен з циліндрів матиме по 50 зубців, один з них є позитивним полюсом, другий негативним. При цьому кожен позитивний зубець розташований навпроти паза в негативному циліндрі і навпаки. Конструктивно це виглядає так:

Через що на валу крокового двигуна виходить 100 перемежовуються полюсів з відмінною полярністю. Статор також має зубці, як показано на малюнку 6 нижче, крім проміжків між його компонентами.

За рахунок такої конструкції можна досягти зміщення того ж південного полюса щодо статора в 50 різних позицій. За рахунок відмінності положення в полупозіціі між північним і південним полюсом досягається можливість переміщення в 100 позиціях, а зсув фаз на чверть ділення надає можливість збільшити кількість кроків за рахунок послідовного збудження ще вдвічі, тобто до 200 кроків кутового вала за 1 оборот.

Зверніть увагу на малюнок 6, принцип роботи такого крокової двигуна полягає в тому, що при попарной подачі струму в протилежні обмотки відбувається підтягування різнойменних полюсів ротора, розташованих за зубами статора і відштовхування однойменних, що йдуть перед ними по ходу обертання.

По виду обмоток

На практиці кроковий двигун являє собою багатофазних мотор. Плавність роботи в якому безпосередньо залежить від кількості обмоток - чим їх більше, тим плавні відбувається обертання, але і вище вартість. При цьому крутний момент від числа фаз не збільшується, хоча для нормальної роботи їх мінімальне число на статорі електродвигуна має становити хоча б дві. Кількість фаз не визначає числа обмоток, так двофазний кроковий двигун може мати чотири і більше обмотки.

уніполярний

Уніполярний кроковий двигун відрізняється тим, що в схемі підключення обмотки є відгалуження від середньої точки. Завдяки чому легко змінюються магнітні полюси. Недоліком такої конструкції є використання тільки однієї половини доступних витків, через що досягається менший крутний момент. Тому вони відрізняються великими габаритами.

Для використання всієї потужності котушки середній висновок залишати не підключеним. Розгляньте конструкції уніполярних агрегатів, вони можуть містити 5 і 6 висновків. Їх кількість буде залежати від того, виводиться серединний провід окремо від кожної обмотки двигуна або вони з'єднуються один з одним.

біполярний

Біполярний кроковий двигун підключається до контролера через 4 виведення. При цьому обмотки можуть з'єднуватися всередині як послідовно, так і паралельно. Розгляньте приклад його роботи на малюнку.

У конструктивній схемі такого двигуна ви бачите з декількома обмотками збудження в кожній фазі. Через це зміна напрямку струму вимагає використовувати в електронній схемі спеціальні драйвери (електронні чіпи, призначені для управління). Домогтися такого ефекту можна за допомогою включення Н-моста. У порівнянні з попереднім, біполярний пристрій забезпечує той же момент при набагато менших габаритах.

Підключення крокової двигуна

Щоб живити обмотки, буде потрібно пристрій здатне видати керуючий імпульс або серію імпульсів в певній послідовності. В якості таких блоків виступають напівпровідникові прилади для підключення крокової двигуна, мікропроцесорні драйвера. В яких є набір вихідних клем, кожна з них визначає спосіб харчування і режим роботи.

Залежно від схеми підключення повинні застосовуватися ті або інші висновки крокової агрегату. при різних варіантах підведення тих чи інших клем до вихідному сигналу постійного струму виходить певна швидкість обертання, крок чи мікрошаг лінійного переміщення в площині. Так як для одних завдань потрібна низька частота, а для інших висока, один і той же двигун може задавати параметр за рахунок драйвера.

Типові схеми підключення ШД

Залежно того, яка кількість висновків представлено на конкретному шаговом двигуні: 4, 6 або 8 висновків, буде відрізнятися і можливість використання тієї чи іншої схеми їх підключення Подивіться на малюнки, тут показані типові варіанти підключення крокової механізму:

За умови заживлення основних полюсів крокової машини від одного і того ж драйвера, за даними схемами можна відзначити наступні відмінні риси роботи:

• Висновки однозначно підводяться до відповідних клем пристрою. При послідовному з'єднанні обмоток збільшує індуктивність обмоток, але знижує струм.
• Забезпечує паспортне значення електричних характеристик. При паралельній схемі збільшується струм і знижується індуктивність.
• При підключенні по одній фазі на обмотку снижется момент на низьких оборотах і зменшує величину струмів.
• При підключенні здійснює всі електричні та динамічні характеристики згідно паспорта, номінальний струми. Значно спрощується схема управління.
• Видає куди більший момент і застосовується для великих частот обертання;
• Як і попередня призначена для збільшення моменту, але застосовується для низьких частот обертання.

Управління кроковим двигуном

Виконання операцій кроковим агрегатом може здійснюватися кількома методами. Кожен з яких відрізняється способом подачі сигналів на пари полюсів. Всього виділяють тир методу активації обмоток.

хвильовий - в такому режимі відбувається збудження тільки одній обмотці, до якої і притягуються роторні полюса. При цьому кроковий двигун не здатний витягати велику навантаження, так як видає лише половину моменту.

Полношаговий - в такому режимі відбувається одночасна комутація фаз, тобто, порушуються відразу обидві. Через що забезпечується максимальний момент, в разі паралельного з'єднання або послідовного включення обмоток буде створюватися максимальна напруга або струм.

Полушаговий - являє собою комбінацію двох попередніх методів комутації обмоток. Під час реалізації якого в шаговом двигуні відбувається почергова подача напруги спочатку в одну котушку, а потім відразу в дві. Завдяки чому забезпечується краща фіксація на максимальних швидкостях і більшу кількість кроків.

Для більш м'якого управління і подолання інерції ротора використовується мікрошаговий управління, коли синусоїда сигналу здійснюється мікроступенчатимі імпульсами. За рахунок чого сили взаємодії магнітних ланцюгів в шаговом двигуні отримують більш плавну зміну і, як наслідок, переміщення ротора між полюсами. Дозволяє в значній мірі знизити ривки крокової двигуна.

без контролера

Для керування безколекторними двигунами застосовується система Н-моста. Який дозволяє перемикати полярність для реверсу крокової двигуна. Може виконуватися на транзисторах або мікросхемах, які створюють логічний ланцюжок для переміщення ключів.

Як бачите, від джерела живлення V напруга подається на міст. При попарном включенні контактів S1 - S4 або S3 - S2 буде відбуватися рух струму через обмотки двигуна. Що і зумовить обертання в ту чи іншу сторону.

З контролером

Пристрій контролера дозволяє здійснювати управління кроковим двигуном в різних режимах. В основі контролера лежить електронний блок, Яка формує групи сигналів і їх послідовність, що посилаються на котушки статора. Для запобігання можливості його пошкодження в разі короткого замикання або іншій надзвичайній ситуації на самому двигуні кожен висновок захищається діодом, яка не пропусти імпульс в зворотну сторону.

Популярні схеми управління ШД

Є одним з найбільш перешкодозахисних способів роботи. При цьому прямий і інверсний сигнал безпосередньо підключається до відповідних полюсів. У такої схеми має застосовуватися екранування сигнального провідника. Чудово підходить для навантаження з низькою потужністю.

В даній схемі відбувається об'єднання позитивних вводів контролера, які підключаються до позитивного полюса. У разі живлення вище 9В потрібно включення в схему спеціального резистора для обмеження струму. Дозволяє задавати необхідну кількість кроків зі строго встановленою швидкістю, визначити прискорення і т.д.

Найпростіший драйвер крокової двигуна своїми руками

Щоб зібрати схему драйвера в домашніх умовах можуть стати в нагоді деякі елементи від старих принтерів, комп'ютерів та іншої техніки. Вам знадобляться транзистори, діоди, резистори (R) і мікросхема (RG).

Для побудови програми керуйтеся наступним принципом: при подачі на один з висновків D логічної одиниці (інші сигналізують нуль) відбувається відкриття транзистора і сигнал проходить до котушки двигуна. Таким чином, виконується один крок.

На основі схеми складається друкована плата, яку можна спробувати виготовити самостійно або зробити на замовлення. Після чого на платі впаюються відповідні деталі. Пристрій здатний управляти кроковим пристроєм від домашнього комп'ютера за рахунок підключення до звичайного USB порту.

Корисне відео

У цій статті я опишу весь цикл виготовлення драйвера крокової електромотора для експериментів. Це не кінцевий варіант, він розрахований на управління одним електромотором і необхідний тільки для дослідницьких робіт, схема кінцевого драйвера крокової двигуна буде представлена \u200b\u200bв окремій статті.

Для того щоб виготовити контролер крокової двигуна, необхідно зрозуміти принцип роботи самих кроковий електричних машин і чим вони відрізняється від інших типів електромоторів. А різновидів електричних машин існує величезна безліч: постійного струму, змінного струму. Електродвигуни змінного струму діляться на синхронні і асинхронні. Описувати кожен тип електродвигунів я не стану так-як це виходить за рамки даної статті, скажу лише що кожен тип двигуна має свої переваги і недоліки. А що ж таке кроковий електродвигун і як їм управляти?

Кроковий електродвигун - це синхронний бесщеточний електродвигун з декількома обмотками (зазвичай з чотирма), в якому струм, що подається в одну з обмоток статора, викликає фіксацію ротора. Послідовна активація обмоток двигуна викликає дискретні кутові переміщення (кроки) ротора. Принципова електрична схема крокової мотора дає уявлення про його устрій.

В якості силових ключів я застосував транзистори IRF634B максимальна напруга витік-стік 250В, струм стоку 8,1А, цього більш ніж достатньо для мого випадку. Зі схемою більш менш розібралися будемо малювати друковану плату. Малював в вбудованому в Windows редакторі Paint, скажу це не найкраща витівка, в наступний раз буду використовувати який-небудь спеціалізований і простий редактор друкованих плат. Нижче представлений малюнок готової друкованої плати.

Далі це зображення в дзеркальному відображенні роздруковуємо на папері за допомогою лазерного принтера. Яскравість друку найкраще зробити максимальною, а папір потрібно використовувати не звичайну офісну а глянсову, підійдуть звичайні глянцеві журнали. Беремо лист і друкуємо поверх наявного зображення. Далі отриману картинку прикладаємо до заздалегідь підготовленого шматку фольгованого склотекстоліти і гарненько пропрасовуємо праскою протягом 20 хвилин. Праска потрібно нагріти до максимальної температури.
Як підготувати текстолит? По-перше його потрібно відрізати за розміром зображення друкованої плати (за допомогою ножиць по металу або ножівкою по металу), по-друге зашкуріть краї дрібним наждачним папером, щоб не залишилося задирок. Також необхідно пройтися наждачкою по поверхні фольги, зняти оксиди, фольга придбає рівний червонуватий відтінок. Далі поверхню оброблену наждаковим папером потрібно протерти ваткою змоченою в розчинник (використовуйте 646 розчинник він менше смердить).
Після прогріву праскою, тонер з паперу запікається на поверхню фольгованого склотекстоліти у вигляді зображення контактних доріжок. Після цієї операції плату з папером необхідно остудити до кімнатної температури і покласти в ванночку з водою приблизно на 30 хвилин. За цей час папір раскиснет і її потрібно акуратно скачати подушечками пальців з поверхні текстоліту. На поверхні залишаться рівні чорні сліди у вигляді контактних доріжок. Якщо у вас не вийшло перенести зображення з паперу та у вас є огріхи, тоді слід змити тонер з поверхні текстоліту розчинником і повторити все заново. У мене все вийшло з першого разу.
Після отримання якісного зображення доріжок, необхідно витравити зайву мідь, для цього нам знадобиться травильний розчин який ми приготуємо самі. Раніше для травлення друкованих плат я використовував мідний купорос і звичайну кухонну сіль у співвідношенні на 0,5 літра гарячої води по 2 столові ложки з гіркою мідного купоросу і повареної солі. Все це ретельно розмішують у воді і розчин готовий. Але в цей раз спробував інший рецепт, дуже дешевий і доступний.
Рекомендований спосіб приготування травильного розчину:
У 100 мл аптечної 3% перекису водню розчиняється 30 г лимонної кислоти і 2 чайні ложки кухонної солі. Цього розчину повинно вистачити для травлення площі 100 см2. Сіль при підготовці розчину можна не шкодувати. Так як вона грає роль каталізатора і в процесі травлення практично не витрачається.
Після приготування розчину, друковану плату необхідно опустити в ємність з розчином і спостерігати за процесом травлення, тут головне не перетримати. Розчин з'їсть непокриту тонером поверхню міді, як тільки це станеться плату необхідно дістати і промити холодною водою, далі її потрібно просушити і зняти з поверхні доріжок тонер за допомогою ватки і розчинника. Якщо у вашій платі передбачені отвори для кріплення радіодеталей або кріплення, саме час просвердлити їх. Я опустив цю операцію через те що це всього лише модельний драйвер крокової двигуна, призначений для освоєння нових для мене технологій.
Приступаємо до лужению доріжок. Це необхідно зробити щоб полегшити собі роботу при пайку. Раніше я лудив за допомогою припою і каніфолі, але скажу це "брудний" спосіб. Від каніфолі багато диму і шлаку на платі який потрібно буде змивати розчинником. Я застосував інший спосіб, лудіння гліцерином. Гліцерин продається в аптеках і коштує копійки. Поверхня плати необхідно протерти ваткою змоченою в гліцерині і наносити припій паяльником точними мазками. Поверхня доріжок покривається тонким шаром припою і залишається чистою, зайвий гліцерин можна видалити ваткою або промити плату в воді з милом. На жаль у мене немає фотографії отриманого результату, після лудіння, але вийшло якість вражає.
Далі необхідно припаяти все радіодеталі на плату, для пайки SMD компонентів я використовував пінцет. Як флюс використовував гліцерин. Вийшло дуже навіть акуратно.
Результат не забарився. Звичайно після виготовлення плата виглядала краще, на фото вона вже після численних експериментів (для цього вона і створювалася).

Дана керуюча програма змушує робити один повний оборот валу крокового двигуна, після перерви тривалістю в одну секунду, повторюється до нескінченності. Можна поекспериментувати зі швидкістю обертання, напрямком обертання а також кутами поворотів.

Драйвер крокової двигуна на транзисторах

Уявляю Вашій увазі драйвер біполярного крокової двигуна на біполярних транзисторах серії «КТ».

Драйвер працює за принципом емітерного повторювача. Сигнал управління надходить на каскад посилення зібраного на транзисторі КТ315. Після чого потрапить на Н міст з комплементарної пари КТ815 і КТ 814.

Каскад посилення необхідний, так як потужності струму на виході з мікроконтролера недостатньо для відкриття силових транзисторів. Після силових транзисторів встановлені діоди гасіння самоіндукції мотора.

Так само в схемі передбачено гасіння перешкод у вигляді конденсаторів на 3 на 0,1 мкф і 1 на 100 МКФ. Так як драйвер проектувався для роботи з двигуном від CD приводу на 150 ват, охолодження на транзисторах НЕ

Кроковий двигун з CD приводу підключений до драйверу на транзисторах

встановлювалося, але максимальний струм емітера транзисторів КТ814 і КТ815 становить 1,5 а, завдяки чому даними драйвером можна крутити мотори і по могутніше. Для цього необхідно встановити пластини охолодження на силові транзистори.

У статті наводяться принципові схеми варіантів простого, недорогого контролера крокового двигуна і резидентное програмне забезпечення (прошивка) для нього.

Загальний опис.

Контролер крокового двигуна розроблений на PIC контролері PIC12F629. Це 8 вивідний мікроконтролер вартістю всього 0,5 $. Незважаючи на просту схему і низьку вартість комплектуючих, контролер забезпечує досить високі характеристики і широкі функціональні можливості.

• Контролер має варіанти схем для управління як уніполярним, так і біполярним кроковим двигуном.
• Забезпечує регулювання швидкості обертання двигуна в широких межах.
• Має два режими управління кроковим двигуном:
  • полношаговий;
  • полушаговий.
• Забезпечує обертання в прямому і реверсивному напрямках.
• Завдання режимів, параметрів, управління контролером здійснюється двома кнопками і сигналом ВКЛ (включення).
• При виключенні живлення всі режими і параметри зберігаються в незалежній пам'яті контролера і не вимагають переустановлення при включенні.

Контролер не має захисту від коротких замикань обмоток двигуна. Але реалізація цієї функції значно ускладнює схему, а замикання обмоток - випадок вкрай рідкісний. Я з таким не стикався. До того ж механічна зупинка валу крокового двигуна під час обертання не викликає небезпечних струмів і захисту драйвера не вимагає.

Про режими і способи управління кроковим двигуном можна почитати, про дайвери.

Схема контролера униполярного крокової двигуна з драйвером на біполярних транзисторах.

Пояснювати в схемі особливо нічого. До PIC контролера підключені:

• кнопки "+" і "-" (через аналоговий вхід компаратора);
• сигнал ВКЛ (включення двигуна);
• драйвер (транзистори VT1-Vt4, захисні діоди VD2-VD9).

PIC використовує внутрішній генератор тактирования. Режими і параметри зберігаються у внутрішньому EEPROM.

Схема драйвера на біполярних транзисторах КТ972 забезпечує струм комутації до 2 А, напруга обмоток до 24 В.

Я спаяв контролер на макетної платі розмірами 45 x 20 мм.

Якщо струм комутації не перевищує 0,5 А, можна використовувати транзистори серії BC817 в корпусах SOT-23. Пристрій вийде зовсім мініатюрним.

Програмне забезпечення та управління контролером.

Резидентне програмне забезпечення написано на асемблері з циклічної перевстановлення всіх регістрів. Програма зависнути в принципі не може. Завантажити програмне забезпечення (прошивку) для PIC12F629 можна.

Управління контролером достатньо просте.

• При активному сигналі "ВКЛ" (замкнутий на землю) двигун крутиться, при неактивному (відірваний від землі) - зупинений.
• При працюючому двигуні (сигнал ВКЛ активний) кнопки "+" і "-" змінюють швидкість обертання.
  • Кожне натискання на кнопку "+" збільшує швидкість на мінімальну дискретність.
  • Натискання кнопки "-" - зменшує швидкість.
  • При утриманні кнопок "+" або "-" швидкість обертання плавно збільшується або зменшується, на 15 значень дискретності в сек.
• При зупиненому двигуні (сигнал ВКЛ не активний).
  • Натискання кнопки "+" задає режим обертання в прямому напрямку.
  • Натискання кнопки "-" переводить контролер в режим реверсивного обертання.
• Для вибору режиму - полношаговий або полушаговий необхідно при подачі живлення на контролер утримувати кнопку "-" в натиснутому стані. Режим управління двигуном буде змінений на інший (проінвертірованний). Досить витримати кнопку - утримуючи протягом 0,5 сек.

Схема контролера униполярного крокової двигуна з драйвером на MOSFET транзисторах.

Низькопорогових MOSFET транзистори дозволяють створити драйвер з більш високим параметрами. Застосування в драйвері MOSFET транзисторів, наприклад, IRF7341 дає наступні переваги.

• Опір транзисторів у відкритому стані не більше 0,05 Ом. Значить мале падіння напруги (0,1 В при струмі 2 А), транзистори ми гріються, не вимагають радіаторів охолодження.
• Струм транзисторів до 4 А.
• Напруга до 55 В.
• В одному 8 вивідному корпусі SOIC-8 розміщені 2 транзистора. Тобто на реалізацію драйвера потрібно 2 мініатюрних корпусу.

Такі установки можуть досягти на біполярних транзисторах. При струмі комутації понад 1 А настійно рекомендую варіант утройства на MOSFET транзисторах.

Підключення до контролера уніполярних крокових двигунів.

У уніполярному режимі можуть працювати двигуни з конфігураціями обмоток 5, 6 і 8 проводів.

Схема підключення униполярного крокової двигуна з 5 і 6 проводами (висновками).

Для двигунів FL20STH, FL28STH, FL35ST, FL39ST, FL42STH, FL57ST, FL57STH з конфігурацією обмоток 6 проводів висновки промарковані наступним квітами.

Конфігурація з 5 проводами це варіант, в якому загальні дроти обмоток з'єднані всередині двигуна. Такі двигуни бувають. Наприклад, PM35S-048.

Документацію по шаговому двигуну PM35S-048 в PDF форматі можна завантажити.

Схема підключення униполярного крокової двигуна з 8 проводами (висновками).

Те ж саме як і для попереднього варіанту, тільки все з'єднання обмоток відбуваються поза двигуном.

Як вибирати напругу для крокової двигуна.

Згідно із законом Ома через опір обмотки і допустимий струм фази.

U \u003d Iфази * Rобмоткі

Опір обмотки постійному струму можна виміряти, а струм треба шукати в довідкових даних.

Підкреслю, що мова йде про простих драйвери, які не забезпечують складну форму струму і напруги. Такі режими використовуються на великих швидкостях обертання.

Як визначити обмотки крокових двигунів, якщо немає довідкових даних.

У уніполярних двигунах з 5 і 6 висновками, середній висновок можна визначити, вимірявши, опір обмоток. Між фазами опір буде в два рази більше, ніж між середнім виводом і фазою. Середні висновки підключаються до плюса джерела живлення.

Далі кожен з фазних висновків можна призначити фазою A. Залишиться 8 варіантів комутацій висновків. Можна їх перебрати. Якщо врахувати, що обмотка фази B має інший середній провід, то варіантів стає ще менше. Попутка обмоток фаз не веде до виходу з ладу драйвера або двигуна. Двигун деренчить і не крутиться.

Тільки треба пам'ятати, що до такого ж ефекту призводить занадто висока швидкість обертання (вихід з синхронізації). Тобто треба швидкість обертання встановити свідомо низьку.

Схема контролера біполярного крокової двигуна з інтегральним драйвером L298N.

Біполярний режим дає дві переваги:

• може бути використаний двигун з майже будь-якою конфігурацією обмоток;
• приблизно на 40% підвищується крутний момент.

Створювати схему біполярного драйвера на дискретних елементах - справа невдячна. Простіше використовувати інтегральний драйвер L298N. Опис російською мовою є.

Схема контролера з біполярним драйвером L298N виглядає так.

Драйвер L298N включений за стандартною схемою. Такий варіант контролера забезпечує фазні струми до 2 А, напруга до 30 В.

Підключення до контролера біполярних крокових двигунів.

В цьому режимі може бути підключений двигун з будь-якою конфігурацією обмоток 4, 6, 8 проводів.

Схема підключення біполярного крокової двигуна з 4 проводами (висновками).

Для двигунів FL20STH, FL28STH, FL35ST, FL39ST, FL42STH, FL57ST, FL57STH з конфігурацією обмоток 4 дроти висновки промарковані наступним квітами.

Схема підключення біполярного крокової двигуна з 6 проводами (висновками).

Для двигунів FL20STH, FL28STH, FL35ST, FL39ST, FL42STH, FL57ST, FL57STH з такою конфігурацією обмоток висновки промарковані наступним квітами.

Така схема вимагає напруги харчування в два рази більшого в порівнянні з уніполярним включенням, тому що опір обмоток в два рази більше. Швидше за все, контролер треба підключатися до мережі 24 В.

Схема підключення біполярного крокової двигуна з 8 проводами (висновками).

Може бути два варіанти:

• з послідовним включенням
• з паралельним включенням.

Схема послідовного включення обмоток.

Схема з послідовним включенням обмоток вимагає в два рази більшої напруги обмоток. Зате не збільшується струм фази.

Схема паралельного включення обмоток.

Схема з паралельним включенням обмоток збільшує в 2 рази фазні струми. До переваг цієї схеми можна віднести, низьку індуктивність фазних обмоток. Це важливо на великих швидкостях обертання.

Тобто вибір між послідовним і паралельним включенням біполярного крокової двигуна з 8 висновками визначається критеріями:

• максимальний струм драйвера;
• максимальна напруга драйвера;
• швидкість обертання двигуна.

Програмне забезпечення (прошивка) для PIC12F629 можна завантажити.