Как управлять шаговым двигателем вручную
Перейти к содержимому

Как управлять шаговым двигателем вручную

  • автор:

Управление шаговым двигателем

Рано или поздно, при постройке робота, возникнет нужда в точных перемещениях, например, когда захочется сделать манипулятор. Вариантов тут два — сервопривод, с обратными связями по току, напряжению и координате, либо шаговый привод. Сервопривод экономичней, мощней, но при этом имеет весьма нетривиальную систему управления и под силу далеко не всем, а вот шаговый двигатель это уже ближе к реальности.

Шаговый двигатель это, как понятно из его названия, двигатель который вращается дискретными перемещениями . Достигается это за счет хитрой формы ротора и двух (реже четырех) обмоток. В результате чего, путем чередования направления напряжения в обмотках можно добиться того, что ротор будет по очереди занимать фиксированные значения.
В среднем, у шагового двигателя на один оборот вала, приходится около ста шагов. Но это сильно зависит от модели двигателя, а также от его конструкции. Кроме того, существуют полушаговый и микрошаговый режим , когда на обмотки двигателя подают ШИМованное напряжение, заставляющее ротор встать между шагами в равновесном состоянии, которое поддерживается разным уровнем напряжения на обмотках. Эти ухищрения резко улучшают точность, скорость и бесшумность работы, но снижается момент и сильно увеличивается сложность управляющей программы — надо ведь расчитывать напряжения для каждого шага.

Один из недостатков шаговиков, по крайней мере для меня, это довольно большой ток. Так как на обмотки напруга подается все время, а такого явления как противоЭДС в нем, в отличии от коллекторных двигателей, не наблюдается, то, по сути дела, мы нагружаемся на активное сопротивление обмоток, а оно невелико. Так что будь готов к тому, что придется городить мощный драйвер на MOSFET транзисторах или затариваться спец микросхемами.

  • Биполярный — имеет четыре выхода, содержит в себе две обмотки.
  • Униполярный — имеет шесть выходов. Содержит в себе две обмотки, но каждая обмотка имеет отвод из середины.
  • Четырехобмоточный — имеет четыре независимые обмотки. По сути дела представляет собой тот же униполярник, только обмотки его разделены. Вживую не встречал, только в книжках.

Где взять шаговый двигатель.
Вообще шаговики встречаются много где. Самое хлебное место — пятидюймовые дисководы и старые матричные принтеры . Еще ими можно поживиться в древних винчестерах на 40Мб, если, конечно, рука поднимется покалечить такой антиквариат.
А вот в трехдюймовых флопарях нас ждет облом — дело в том, что там шаговик весьма ущербной конструкции — у него только один задний подшипник, а передним концом вал упирается в подшипник закрепленный на раме дисковода. Так что юзать его можно только в родном креплении. Либо городить высокоточную крепежную конструкцию. Впрочем, тебе может повезет и ты найдешь нетипичный флопарь с полноценным движком.

Схема управления шаговым двигателем
Я разжился контроллерами шаговиков L297 и мощным сдвоенным мостом L298N.

Лирическое отступление, при желании можно его пропустить

Именно на нем был сделан мой первый силовой блок робота. Кроме него там еще два источника питания на 5 и на 3.3 вольта, а также контроллер двух движков на L293 (такой же как и во второй реализации силового блока). В качестве контроллера тогда был выбран АТ89С2051. Это антикварный контроллер архитектуры MSC-51 в котором из периферии только два таймера, порты да UART, но я его люблю нежно и трепетно, так как первая любовь не проходит никогда =). К сожалению исходники его мега прошивки канули в Лету вместе с убившимся винтом, так что я не могу поделиться теми извращенскими алгоритмами, которые были туда засунуты. А там был и двухканальный ШИМ, и I2C Slave протокол, и контроль за положением шаговика с точным учетом его перемещения. Короче, знатный был проект. Ныне валяется трупом, т.к. все лень запустить Keil uVision и написать новую прошивку. Да и ассемблер С51 я стал уже забывать.

  • На вход CW/CCW подаем направление вращения — 0 в одну сторону, 1 — в другую.
  • на вход CLOCK — импульсы. Один импульс — один шаг.
  • вход HALF/FULL задает режим работы — полный шаг/полушаг
  • RESET сбрасывает драйвер в дефолтное состояние ABCD=0101.
  • CONTROL определяет каким образом задается ШИМ, если он в нуле, то ШИМ образуется посредством выходов разрешения INH1 и INH2 , а если 1 то через выходы на драйвер ABCD. Это может пригодится, если вместо L298 у которой есть куда подключать входы разрешения INH1/INH2 будет либо самодельный мост на транзисторах, либо какая-либо другая микросхема.
  • На вход Vref надо подать напряжение с потенциометра, которое будет определять максимальную перегрузочную способность. Подашь 5 вольт — будер работать на пределе, а в случае перегрузки сгорит L298 , подашь меньше — при предельном токе просто заглохнет. Я вначале тупо загнал туда питание, но потом передумал и поставил подстроечный резистор — защита все же полезная вещь, плохо будет если драйвер L298 сгорит.
    Если же на защиту пофигу, то можешь заодно и резисторы, висящие на выходе sense выкинуть нафиг. Это токовые шунты, с них L297 узнает какой ток течет через драйвер L298 и решает сдохнет он и пора отрубать или еще протянет. Там нужны резисторы помощней, учитывая что ток через драйвер может достигать 4А, то при рекомендуемом сопротивлении в 0.5 Ом, будет падение напряжения порядка 2 вольт, а значит выделяемая моща будет около 4*2=8 Вт — для резистора огого! Я поставил двухваттные, но у меня и шаговик был мелкий, не способный схавать 4 ампера.

  • Управляющий контроллер L297
  • Силовой мост L298N
  • Силовой мост L293
  • Управляющий контроллер с интегрированным силовым мостом L6208
  • Сводная таблица микросхем управления шаговыми двигателями

Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!

А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.

207 thoughts on “Управление шаговым двигателем”

sycore :

А можешь посоветовать шаговик из тех, которые сейчас можно купить?
Я не знаю как у всех, но я д аже двухдюймовые флопики повыкидывал лет пять назад, а 5-ти дюймовых и в помине не было.

DI HALT :
По продаваемым не в курсе. В нашей деревне их в продаже нету, а что там в Московии я даже не знаю.

Оппа, теперь самое время разбираться, что за шаговики у меня имеются по результатам годового потрошения CD-DVD ROM’ов. 🙂

DI HALT :

А в сидюках/дивдюках вроде бы стоят обычные коллекторники+синхронный на шпиндель. Хотя могут быть и шаговики, но я не встречал ни разу.

Mazayac :

Шаговики во многих CD/DVD приводах стоят — для таскания каретки с лазером (у меня минимум 3 таких экземпляра валяются). Но конструкция двигателя — как в трехдюймовых дисководах, для практического применения неудачная.

alexandr :

ну когда я расотрошил сиди ром там был безколлекторник + еще какойто на шпиндель
для безколлекторника я думаю применение в моделизме
http://forum.rcdesign.ru/index.php?showtopic=12183&st=560
может пригодится кому

alexandr :

http://forum.rcdesign.ru/index.php?showtopic=12183&st=560
может чем пригодится там модельный регултор хода
может управлять сдромным безколлекторником

nwanomaly :

работал с шаговыми движками на своей фирме.
ещё с нашими совеццкими и руссийскими. сколько раз коротыш верещал на источниках — не счесть ) единственное оправдание — я про них ещё тогда ничего не знал и доков не имел. работал методом тыка… всё хорошо, но нету обратной связи. зы! от постоянных замыканий избавлялись частыми переключениями обмоток, когда надо было застопорить двигло.

DI HALT :

. в смысле от постоянных замыкани? Как ты умудрялся его коротнуть? Одновременным замыканием ключей верхнего и нижнего плеча? Так там Dead Time надо ставить!

nwanomaly :

юзал четырёхконтактный.
помню, что если подавать на обмотки долгое время неизменный сигнал, то будет такое.
хотя потом, когда пришёл паспорт на движок, то там было сказано, что можно так стопорить его.

DI HALT :

Долгая подача напруги на обмотки это его нормальный рабочий режим. Главное чтобы напряжение было номинальным.

Полезно, спасибо. Мне в свое время довелось раскурочить 8″ дисковод. Два шаговика лежат дожидаются своего часа. Так, что информация может пригодиться.

cybertom :
У меня этих дисководов полтора десятка штук!
cybertom :

Есть интересная статья по использованию шаговых двигателей
Журнал Современная электроника Октябрь 2004 г. стр. 46-47
Автор: Олег Пушкарев, Омск, конструкция на базе PIC16F84 и
драйвера — ULN2003A. (WWW.SOEL.RU)
Журнал очень рульный, советую почитать, статьи высылают
по почте, по запросу или подписка (в том числе бесплатная).

cybertom :

Еще одна задача — управление двигателем
постоянного тока на 24 в (12В), реверс,
управление скоростью. Есть буржуйская схема,
но без регулятора, могу тиснуть, схема из
стриммера, реверс-технология схемы.

Privodchik :
Elementus :
кто знаком с драйвером шины ULN2804a b ULN2004a , какая разници между ними.

Кажется, один для КМОП, другой — для ТТЛ. Схема отличается только номиналом сопротивления от входного штырька до базы транзистора. В одном случае — 10ком (для КМОП), в другом — кажется, 1,5 ком, точно не помню. Ну, и входные уровни соответственно разные. В остальном — одинаково. Я сам года три назад выбирал, какие брать. А использую все же чаще ULN2003 (привычка, чтоли)…

У меня есть движок от древнего лазерного принтера. Двигатель фирмы CANON PM60-H418Z21B можно ли запустить таку вещь? Торчат из него по 3 провода с каждой обмотки. P.S. С шаговиками я делов не имел пока, но очень интересно.

DI HALT :

Думаю без проблем. Судя по признакам это униполярный двигатель. Так что определяй где у него середина обмотки и дальше как я описал. Тока замерь сопротивление, чтобы узнать максимальный ток.

ОК, попробую
ЭлизабетСуон :

Доброго времени суток!
Хорошо, что ведете такой интересный сайт
Добавил в избранное easyelectronics.ru.

Подскажите а какую микросхему-драйвер можно использовать для ШД с параметрами Uпит=2.5 В, I=2.5 A, Rоб=0.9 Ом?
Хочу использовать L6203. Подойдет ли?

На схеме наряду с L297 и L298N присутствует и L6208, только после нее есть выходы на обмотки движка, будет ли работать двигатель если его обмотки подключить непосредственно к выходам L298N (2, 3, 13, 14) без L6208?

DI HALT :
L298+L297=L6208 соответсвтенно можно юзать одну лишь 6208

Ребят, нам задали на курсач «схема управления трехфазным шаговым двигателем ШД-4М-У3». Короче, надо разработать схему для обеспечения вращения на 360 градусов вправо. ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА, может у кого готовые есть? аська 426-170-569,

DI HALT :

Ну вот тебе готовая схема. Бери и юзай. Тут всего то надо потом подать импульс на управление направлением вращения, и отсчитать нужно число шагов на тактовый импульс.

Я так понимаю, там приведена двухфазная схема, а нам для трех- надо.
DI HALT :

Униполярная. Как этим рулить ХЗ, не заморачивался. Но первая же попытка вывела на ссылку в Яндексе где человек его заюзал. МОжешь спросить у него: Ссылка на форум

Sae666 :

DI HALT, слушай на том форуме онлайн человек по 500, но на мой запрос про шаговый двигатель никто не отвечает. Может поможешь (тут ты походу один живой), ткни хоть куда-нибудь, я там пороюсь. Всего-то для начала надо схемку, которая создает напряжения на трех обмотках. Два месяца ищу-ищу, и нахожу только объявления о продаже готовых двигателей… Я убогий, помоги, если можешь =) Еще нужно устройство микроконтроллера русского К1830ВЕ51, но уж это потом.

DI HALT :
Знал бы я еще сам в каком порядке в этом трехфазном шаговике обмотки переключать…
Sae666 :

Это-то я сейчас объясню. Схема переключения такова: 1-21-2-23-3-31 Сначала напряжение (24В) есть на первой обмотке, потом на двух сразу — на первой и второй, потом только на второй, потом на второй и третьей, потом на третьей и так далее. Диаграммка вот: Обмотка 1: ПП___П вращение на 360 ПП___П
Обмотка 2: _ППП__ завершено, _ППП__
Обмотка 3: __ППП_ затем снова ___ППП Вроде бы, эти прямоугольные напряжения надо бы привязать с тактовыми импульсами, т.е. каждое «П» (символизирующее напряжение) длится 1 такт.

DI HALT :

Так сделай на МК. Поставь две L298 (вроде по току должно ее хватить) (у тебя одна пара ключей будет лишней)
и переключай обмотки программно из контроллера. А на вход контроллера можешь завести такты и направление. Вот у тебя и будет простейшее схематехническое решение.

Sae666 :
рисунок не удался немного… но, думаю, ясно =)
Yuriy S :

Мне нужно организовать плавную регулировку скорости вращения биполярного шагового двигателя (от принтера), при помощи например переменного сопротивления, т.е. вручную. Подскажите пожалуйста как осуществить?
Спасибо.

DI HALT :

Собираешь типовую конструкцию на L298+L297, а тактовые импульсы заводишь от МК который своим АЦП снимает напряжение с потенциометра твоего и в зависимости от этого меняет частоту тактовых импульсов. Можно и без МК обойтись. Собрать тактовую схему на базе таймера NE555 и вкручивать коэффициент ему. Можно и без таймера обойтись, собрать генератор на К155ЛА3 и также вкручивать частоту резистором. Схему могу дать, но позже. Сейчас убегаю.

Yuriy S :

Схему на 555 нашел и вроде разобрался.
Подскажи пожалуйста что делать с ногами reset sync и home?
Просто вывесить их в воздух?
Спасибо.

DI HALT :

Синк с хоумом можешь повесить — это выходы. А вот Reset надо подтянуть через 10к резистор к +5, чтобы не болтался.

Yuriy S :

Собрал L298+L297+NE555.
Ведет себя странно…
У меня мотор от принтера, я так понимаю биполярный, 4-ре вывода, звонятся по два.
Если подключаю как на схеме, одну обмотку на 2 и 3 выводы L297 а вторую на 13 и 14, то после подачи питания делает пару тройку серий из 5-6-ти «туда-сюда» пошагово и срабатывает защита в блоке питания (импульсник от того же принтера). Если подключаю первую обмотку 2 и 13 а вторую 3 и 14, то защита не срабатывает, и мотор просто делает поочередно шаг вперед шаг назад непрерывно, с частотой генератора, если попробовать придержать пальцами, упирается, т.е. шим работает…
Включены те выводы что на схеме висят в воздухе, следующим образом:
CW/CCW — на земле или +5 без разницы
CLOCK — импульсы из генератора (присутствуют и регулируются)
HALF/FULL — на земле или +5 без разницы
RESET — через 10к на +5в
ENABLE — +5 или в воздухе без разницы
VREF — +5
CONTROL — на земле или +5 без разницы
SYNC — в воздухе
HOME — в воздухе
Где я протупил? Наверное импульсы нужны не только на CLOCK… ?

DI HALT :

У меня второй вариант развития событий был. Помню вылечил его ускорив частоту импульсов. При этом я еще менял полярность обмоток и как то переключал, тоже не мог понять чего это он так. В итоге, схема таки зашагала. Но импульсы у меня только на клок. Остальные все статично стоят. У тебя стоят шунтирующие резисторы там? Которые ток мерят? Если стоят, то возьми и подай на VREF через потенциометр не +5, а поменьше напряжение. Будет внутреннее токоограничение. Где тов даташите на 298 была формула расчета тока в зависимости от Vref

Yuriy S :

Вобщем поставил делитель на VREF и теперь могу добиться устойчивого вращения в ту или иную сторону НО, стоит чуть изменить скорость, сбивается и опять нужно подстраивать VREF… Думаю ч в моём генераторе проблемы со скважностью…
Дай схемок генераторов, правильных с твоей точчки зрения…

DI HALT :

Отключи режим микрошага. Пусть идет в FULL режиме. Вряд ли тут дело в скважности. Осциллографа нет под рукой?

DI HALT :

Да, как у тебя срывается когда ты меняешь скорость? ВРЕФ тока задает токоограничение, это своего рода защита.

DI HALT :

Генератор на 555, имхо, идеальный вариант. Другое дело, что ты его мог неправильно настроить. Я тебе мылом калькулятор послал.

Yuriy S :

Срывает так: сначала начинает крутить мелкими сериями в нужную сторону, потом в разные стороны такими же сериями, а потом по шагу туда/сюда…
Причем поймать нормальную работу непросто, на многооборотном резисторе в пределах буквально полуоборота… Я так понимаю что накадывается время включения обмоток друг на друга, а при определенном ограничении тока, двиглу удается преодолевать встречное сопротивление, ну типа резонанс какой-то… вот и хочу со скважностью побаловаться. Проблема еще в том, что мне нужны реально низкие обороты, наиная примерно от 1-2 в минуту и примерно до 100-150, а в текущей ситуации, чем ниже скорось, тем сложнее поймать…

Евгений :

Yuriy S, проблема очень похожая на Вашу. Схема целиком по даташиту. Симптомы поведения следующие: движок шагает туда-сюда, причем в зависимости от величины напряжения на 0.5, 1 или несколько шагов. Регулировка Vref дает небольшие изменения на количество, но в целом картина та же. Не могу понять где грабли.

Yuriy S :

Спасибо за софтинки, классные…
Мне кажется что разгадка содержится вот в этом тексте из даташита:
The principal functions are a translator, which generates
the motor phase sequences, and a dual
PWM chopper circuit which regulates the current in
the motor windings. The translator generates three
different sequences, selected by the HALF/FULL
input. These are normal (two phases energised),
wave drive (one phase energised) and half-step
(alternately one phase energised/two phases energised).
Two inhibit signals are also generated by
the L297 in half step and wave drive modes. These
signals, which connect directly to the L298’s enable
inputs, are intended to speed current decay when
a winding is de-energised. When the L297 is used
to drive a unipolar motor the chopper acts on these
lines. Я только понял что доступны три режима работы, переключаемые на входе HALF/FULL…
Предполагаю что 0, 1 и импульсы, как то синхронизированые с клоком…
И не понял всего остального, включая разницу управления униполярником и биполярником этим драйвером…
Может растолкуешь?

DI HALT :

Речь идет о принципе полушагового режима. Т.е. на каждуй из обмотко подается такое напряжение (ШИМованное) которое задает устойчивое положение между шагами. Как бы каждая из обмоток тянет ротор в свою сторону, но с разной силой. И он встает между положений. Там в даташите график где то был. А в связке Л298-Л297 этот режим (шимовка входов) может задаваться по разному, в зависимости от входа Контрол. Если он в 0, то шим задается разрешающими сигналами на входах ИНХ1 и ИНХ2. А если в единице (это для связки Л297- что то другое, где нет входов разрешения, только ключи) то шим задается прямо на ногах АБСД. Тебе контрол надо загнать в 0

Собрана двухмодульная схемка, первый модуль -это Mega16+LCD+клавиатура, второй L298+L297+L6210. Режимы HALF/FULL, CW/CCW задаются с клавиатуры, с меги по шлейфу на L297, генератор clock тоже на базе atmega16. Силовая часть вроде собрана правильно, ШИМ на обмотках работает. L297 соединена с контроллером напрямую через шлейф. Питание обоих модулей от компьютерного ИБП. Вообщем проблема движок пищит, но не шагает, включена только одна обмотка, но стоит коснуться ноги МК отвечающей за тактирование, как включается вторая обмотка, если прижимать к ноге что-нибудь металлическое, то движок шагает в режиме 10 вперед пару назад. Осциллографа под рукой нету, до политеха хз когда доберусь, вообщем может подскажете в чем проблема может быть?

Yuriy S :

Все входы 297 повесь на +5 через 10к.
VREF — поиграй с напругой, очень чуствителен к этому делу.
У меня устойчиво заработал примерно на килогерце, но нуждается в пинке при старте…
Режимы задаются так:
HALF — импульсы на CLOCK и 1 на HALF/FULL
FULL — импульсы на CLOCK и на HALF/FULL нечетные импульсы
WAVE — импульсы на CLOCK и на HALF/FULL четные импульсы
Возможно нужна синхронизация остальных сигналов на входах…
Я это дело пока забросил, т.к. реально могу организовать только режим HALF(руками)
и мне нужна очень низкая скорость(от 2 оборотов в минуту), а писать программы для контроллеров я не умею… 🙁
Вот кстати ещё такое вычитал:
HOME – сигнал начального положения (ABCD = 0101). Он
используется для синхронизации переключения режимов HALF/FULL. В зависимости от момента
перехода в полношаговый режим микросхема может работать в режиме с одной включенной
фазой или с двумя включенными фазами.

Все заработало почти идеально. На 500гц движок запускается, пока не могу сказать пропускает ли шаги, надо подправить программу в МК, попытка сделать разгон при 12В с 500 Гц до 2000 Гц за 9 шагов оказалась слишком оптимистичной, стопорит намертво, тока в полушаге все же достигает положенных 2000 гц(хотя не факт, что ровно 2000), но шаги где-то теряет. Попробую сделать плавненький разгончик за пару тысяч шагов. Пока не разобрался что происходит с опорным напряжением, на одном движке после уменьшения тока в фазах резюком, движок начинает пропускать, другой движок крутится и вообще как то странно реагирует на изменение опорника. Кстати схема не хотела работать из-за JTAG, был уверен что отключил его, а он собака был включен, у меня на PORTC как раз все управление движком и висит.

есть ли аналоги L6208, т.к. её в продаже найти не удалось
newboy :

Можно ли на этой схеме организовать такую конструкцию желательно без мк:
нужно что бы шаговый двигатель делал 20-30 шагов вперед (или назад, но двигался только в одну сторону), останавливался ждал сигнала, потом делал столько же шагов в ту же сторону
.
P.S. L6208 тоже не нашел нигде (((

DI HALT :

Да не вопрос. Генератор — счетчик, немного логики и будет тебе счастье. Корпусов в 5-10 уложишься запросто. Только оно надо тебе? На МК проще, компактней и дешевле в разы.

newboy :

5-10! o_O
че то жестковато будет
там же в моем понимании только на CLOCK над определенное количество импульсов передавать и ради этого возиться с микроконтроллером
тем более я в них нешарю

DI HALT :

Ну так не забывай, что кроме клока есть направление. А еще тебе нужно отмерить число тактов. Дождаться управляющего сигнала, а потом отмерить еще порцию тактов. Тут на логике придется городить огород.

newboy :
И даж если поставить МК то для управления нужен будет комп?
DI HALT :

Нет, зачем? МК работает по программе зашитой в его память. Комп можно приделать, но это уже будет опция. Комп требуется МК только один раз, для зашивки программы в память.

newboy :

От МК все-таки придется отказаться : дорогое решение
нашел у друга не новый комп там оказался паралельный порт вот думаю вместо МК использовать
Но комп очень ответственен ( там какой-то оборудование к нему подрубается своеобразное).
Есть какие-нить способы максимально защитить порт, что бы не спалить?
(из опыта знакомый уже подрубал к LPT микроконтроллер и спалил мк, но с портом обошлось)

DI HALT :
Поставить любую буфферизирующую микросхему. АП6 вроде бы, ну или аналог ее.

>> К сожалению исходники его мега прошивки канули в Лету вместе с убившимся винтом, так что я не могу поделиться теми извращенскими алгоритмами, которые были туда засунуты. А там был и двухканальный ШИМ, и I2C Slave протокол, и контроль за положением шаговика с точным учетом его перемещения. Короче, знатный был проект. Я новичок в контроллерах, а разве нельзя прошивку скачать и дизассемблировать? PS. Спасибо за ваши статьи! Благодаря им я разобрался наконец то в электронике. До вас никому не удавалось вбить это в мою голову. Наилучшие пожелания!

DI HALT :
А в контроллере ее тоже давно нету. Там щас какая то экспериментальная хрень.
shvs75 :

Доброго времени суток! Извиняюсь за тупицизм, но хотелось бы разобраться с ШД.
По случайности перепал мне биполярный движок от старого матричника IBM.
Прежде чем городить L297+L298, надо понять рабочий ли движок. Есть возможность проверить? Спасибо. P.S. сайт реально прикольный. Куда надо ткнуть что бы спонсоры активизировались? ;-))

DI HALT :

Прозвони обмотки, попадавай на них 12 вольт. Если дергается — значит живой. Вот чо увидишь по периметру то и можно ткнуть где понравится. Тут все тыкательное 🙂

Kukumber :

Все собрал. По идее даже правильно. Но почему то движок работает когда подаешь на clock/dir землю. а когда +5, то молчит и не фурычит хотя должно быть наоборот.
Есть идеи, что могло повлиять на такое поведение? сижу, перепроверяю плату.. =( Сорри за глупость.. даташит надо было внимательней читать.
An active low pulse on this input advances the motor
one increment
Даже стыдно как то 🙂

У меня есть двигатель ЕМ-6/4 у4 1400 оборотов. У него 4 вывода: П1, П2, С1, С2. П1 подключен через катушку к конденсатору 4мкФ, П2 и С2 — ко второму контакту конденсатора, а С1 — к трансформатору. Действительно ли он шаговый биполярный? неужели я все-таки не сделаю вентилятор(((((

DI HALT :

Фиг знает. Это может быть как и шаговик(сомнительно) Может быть постоянного тока с якорем и обмоткой возбуждения, а может быть и трехфазный синхронный или асинхронный. Смотря откуда движок.

движок из старого бабинника Нота-304. Юзал гугл, ничего полезного по движку не нашел… Все только спрашивают, а никто нормально ответить не может…

DI HALT :

Щас выясним. У него как обмотки звонятся?
Если все четыре контакта показывают связь друг с другом, но с разным сопротивлением, то это асинхронный соединенный звездой. Его подключать как обычно дачники подключают асинхронники трехфазные в садовом верстаке — через конденсатор фазосдвигающий. Если синхронный — то проще выкинуть его в помойку. Если же обмотки звонятся между собой на две независимые, то скорей всего там просто постоянного тока с независимым возбуждением.

дома тестер накрылся. на днях поеду в общагу, прозвоню и отпишу. Но все равно спасибо большое!

Обычный асинхронник на 50 Гц с фазосдвигающей обмоткой. Возможно на 127V. (обычно напряжение и потребляемая мощность указаны на табличке). Напряжение подаешь на соединенные вместе пару концов и на один из тех, между которыми конденсатор. В зависимости от того, к какому из них прицепишь, направление вращения будет разным. В одну сторону может греться сильнее, чем в другую, если обмотки сильно отличаются. Иногда последовательно с конденсатором еще ставили проволочный резистор ом 100-500 ватт 10-25.

на табличке 220В, 50Гц и то оказался проволочный резистор на 130 Ом, а не катушка(иногда полезно разбуть глаза:))). Контакты слева на право: П1 П2 С1 С2. К П1 — питалово и через резистор на конденсатор; П2 — конденсатор и перемычка на С2; С1 — питалово; С2 — только перемычка на П2. Кинул шнур от розетки — все работает, крутит против часовой! Спасибо за помощь. осталось найти пропеллер и присобачить к спине)))

В авиации взлететь — не проблема. Шаг с крыши — и полетел… Главная проблема — посадка! Не забудь зонтик прихватить. Не спасет, но успокоит.
Кстати, однажды Карлсон, опьянев от прокисшего варенья, надел штаны наизнанку. Потом Малыш запатентовал электромясорубку…

Обычный однофазный асинхронник, не шаговый, 220 вольт питание в советских катушечных магнитофонах применялся.

xamillion :

<Респект DI ! Помню вставишь втихую в код строки DI HALT ,какому-нибудбь программеру, пока он кофе наливает, потом можно наблюдать весёлую реакцию :) Эх, было время.>6-й Курс, кафедра «Электромеханика». Диплом у меня такой: Надо сделать 2-х позиционный станок. В наличии 2 ШД 4-х проводные (я так понял биполярные) от принтера EPSON C482, ATMega 16/16PU, программатор с твоего сайта и немного мозгов.
На движках написано EM-463 и ЕМ-464, хотелось бы узнать рабочее напряжение и ток.
С чего начать ? Литературы в нете нормальной по микромашинам очень мало.

DI HALT :
Рабочее напряжение ориентировочно 12 вольт, а ток считается через сопротивление обмотки.
xamillion :

Вот здесь » http://depositfiles.com/ru/files/t4udatgom » есть МНОГО инфы про управление ШД. Использование L297 и L298N, их характеристики и довольно подробное описание, применение.
Буду делать 3-х позиционный станок для диплома. Результаты и особенности создания отпишу в эту тему 🙂

Ссылка ведёт на какой-то учмбник по шахматам )
ozzyman :

А одна ATMega8 справится с 3мя движками? Хочу станок 3х позиционный собрать. Комп будет слать меге координаты, а она будет уже распределять по движкам.
По идее нужно же только DIRECTION и CLOCK? HALF/FULL и RESET наверное можно делать массово на все 3 двигателя. Итого 2+2+2 = 6 (DIRECTION и CLOCK) и еще 2 на HALF/FULL и RESET и того 8 выводов. По моему 8 меги должно хватить?

MaxFloat :

Без проблем хватает. У меня такой самодельный станок дома стоит. сделан по простому, в лоб. 3 ШД по 4 ноги на каждый + 2 ноги на обычный движок. Помимо Atmeg-и 8 нужны, конечно К1109КТ22 и KP1128KT3 (или вражеские аналоги), а также max232 для общения с com-портом. Последнее ещё две лапы занимает…

celladon :

Может кому-нибудь будет интересно. Контролеры управления шаговыми и серводвигателями. http://www.imafania.narod.ru/contr.htm

AndryG :

Доброго. Хорошая статья. Спасибо за труд. Если можно, то поведайте, пжлст, о настройке драйвера под различные (по мощности) двигатели. Напряжение Vref. Что оно и для чего. Резисторы SENSE (0.5 Ом) это стандартный номинал? Или ими тоже можно подбирать параметры драйвера. Другими словами… как производится настройка драйвера для разных ШД. Вывод CONTROL. А что нам дает (в данной схеме) изменение варианта задания ШИМ? Или ничего, окромя самого метода? Тогда зачем вообще городить вывод INH1(2) ? Если их вывели, значит это чем то лучше? Чем?

DI HALT :

Vref, как я понял, определяет перегрузку по току.
А резисторы SENSE являются токовыми шунтами. Напряжение с них сравнивается с Vref и на основании этого дается решение крутить или стопроить и говорит что перегрузка. А дело в том, что необзятально будет использоваться L298+L297 может быть и L297+. и вот эта . может не иметь INH входов. Поэтому тут будет шимовка через АБСД.

AndryG :

По Vref … тогда уже не перегруз, а «напруга на обмотке достигла нужного значения — выключаемся и ждем спада напряжения на индуктивности обмотки» Получается, что Vref надо устанавливать по закону Ома беря в расчет сопр. тех самых 0,5 Ом ? По CONTROL. Я понял, что «. может не иметь INH» … но на схеме выше CONTROL никуда не подключен, значит предполагается его изменение. Вот и вопрос, чем так «INH-способ» хорош, что вообще этот вывод INH появился?

DI HALT :

С помощью INH можно переводить выводы драйвера в HIZ состояние, что равносильно обрыву питания двигла. Т.е. он будет вращаться свободно, без динамического торможения. Иногда бывает полезно. Vref считается так: Допустим у нас предельный ток через обмотку должен быть не более 5А
Тогда 0.5*5 = 2.5 вольта Вот и подаем на Vref 2.5 вольта и драйвер не позволит пускать такой ток через обмотки.

AndryG :

C Vref разобрались … я так и докумекал, как Вы описали 🙂 INH. Если закрыть/открыть все транзисторы … это ведь тоже будет равносильно обрыву питания. Так в чем разница?

DI HALT :

Так абсд это не одиночные транзисторы, это пары вентилей. Т.е. по логическому входу они могут быть либо вверх либо вниз, а чтобы закрыть их и сверху и снизу это возможно только через INH.

AndryG :

Не правильно сказал. Если подать на A и B единицу, то оба вывода обмотки повиснут на питании — ток не течет через обмотку.
Тоже самое можно сделать и через INH. Ток тоже течь не будет. Разница получается «обмотка на питании» и «обмотка в воздухе». Верно? Тогда получается, «на питании» дает нам торможение обмотками ?
почти рекуперация 🙂 (шутка)

DI HALT :

Ток не потечет, ага. Но оба вывода движка будут закороченны и это будет динамическое торможение на нагрузку (фактически движок будет работать генератором закороченным на свое сопротивление) Ну а когда INH, то это уже прсто выбег. Т.к. провода висят в воздухе.

AndryG :
Усё. Разобрался. Получил подтверждение своих мыслей.
Спасибо 🙂
mbIkuTka :

Всем добрый день!
Спасибо Автору за хороший сайт. Для начинающих очень полезный ресурс =) В раидоэлектронике я новичок, но сделать что-то интересное действительно хочется =)
Нашел в DVD шаговый двигатель, определить его модель — не получилось. Судя по портам — он биполярный (4 выхода A, A, B, B на плате помечены). Насколько я понимаю, микроконтроллер управляет биполярником, подавая на разные катушки различные уровни напряжений в различных комбинациях. Правильно ли я понял, что для управления биполярником нужен не только микроконтроллер (например, L6203 вместе со схемой питания — посмотрел в datasheet), но и генератор тактовой частоты с подачей импульсов. Вопрос вот какой: что можно использовать в качестве генератора импульсов (если я не ошибаюсь, это порт CLOCK)

mbIkuTka :

Хорошо, раз никто не отвечает на пред. пост, то может ответите на этот?
Какие есть возможные варианты подключения L6208 к COM порту и управления на компе?
Буду благодарен за любую помощь, спасибо =)

AndryG :
Сотворить преобразование уровней напряжений и можно подключать с COM. Линий на вывод у него хватит.
mexanik :

Разговор о шаговиках зашол, интересное дело…,тоже балуюсь. хорошие, более менее двигуны стоят в старых струйниках HP 510/610,а в связке с L297 , лучше подходит L298, нo L297 говорят капризная, подключают енто дело в основном к LPT..

megafanat :

Подскажите пожалуйста, а почему в качестве защитных диодов используются именно диоды Шоттки (L6210)?
В даташите написано, что нужно использовать быстрые диоды. Являются ли диоды Шоттки быстрыми? Вроде как существуют специальные быстродействующие диоды, которые не являются диодами Шоттки.
Почему нужны именно быстрые диоды?
Можно ли поставить в это место обычные выпрямительные диоды?

DI HALT :

Ну быстрей шоттки сложно что то найти. Тем более на такие токи. А закрываться они должны ОЧЕНЬ быстро.

newboy :

Диоды Шотки на сегодняшний день самые быстродействующие из доступных диодов, есть конечно арсенид-галевые но это в основном для военных и ученных.
Диоды нужны для шунтирования транзисторных ключей, что бы снизить бросок напряжения на транзисторе.
Если диод не успеет закрыться, а другой ключ откроется то будет КЗ. Вот поэтому над выбирать диоды, намного быстродействующие чем транзисторы.

neo_rage :

Добрый день!
Не подскажете, есть ли готовое (на уровне схемы-прошивки) решение по управлению трехфазовым бесколлекторным двигателем без датчиков холла? Желательно на AVR.
Двигатель сделан по принципу
http://www.aviamodelka.ru/technologies_fabricationengine.php

А разве в винчестерах посредственно шпиндель раскручивает не шаговый двигатель? По крайней мере выводов у него — четыре.

Шаговые двигатели. Принцип работы и управление.

Шаговые двигатели — это устройства, задача которых преобразование электрических импульсов в поворот вала двигателя на определённый угол, для совершения механической работы, приводящей в движение различные механизмы.

Принцип работы шаговых двигателей

Принцип работы шаговых двигателей можно изложить кратко. ШД, как и все типы двигателей, состоят из статора (состоящего из катушек (обмоток)) и ротора, на котором установлены постоянные магниты.

шаговый двигатель принцип работы

На картинке изображены 4 обмотки, расположенные на статоре под углом в 90 градусов относительно друг друга. Тип обмотки зависит от конкретного типа подключения шагового двигателя (как подключить шаговый двигатель).На примере выше обмотки двигателя не соединены, значит двигатель с такой схемой имеет шаг поворота в 90 градусов. Обмотки задействуются поочередно по часовой стрелке, а направление вращения вала двигателя обусловлено порядком задействования обмоток. Вал двигателя вращается на 90 градусов каждый раз, когда через очередную катушку протекает ток.

Шаговые двигатели — применение

шаговые двигатели принцип

Область применения шаговых двигателей довольно широка, они используются в промышленности, в принтерах, автоматических инструментах, приводах дисководов, автомобильных приборных панелях и других приложениях, требующих высокой точности позиционирования.

Принято различать шаговые двигатели и серводвигатели. Принцип их действия во многом похож, и многие контроллеры могут работать с обоими типами. Серводвигатели требуют наличия в системе управления датчика обратной связи по скорости и/или положению, в качестве которого обычно используется энкодер. Шаговые двигатели преимущественно используются в системах без обратных связей, требующих небольших ускорений при движении. В то время как синхронные сервомоторы обычно используются в скоростных высокодинамичных системах.

Шаговые двигатели (ШД) делятся на две разновидности: двигатели с постоянными магнитами (униполярные и биполярные) и двигатели с переменным магнитным сопротивлением (гибридные двигатели). С точки зрения контроллера отличие между ними отсутствует. Двигатели с постоянными магнитами обычно имеют две независимые обмотки, у которых может присутствовать или отсутствовать срединный отвод (см. рис. 1).

001.jpg

Биполярные шаговые двигатели с постоянными магнитами и гибридные двигатели сконструированы более просто, чем униполярные двигатели, обмотки в них не имеют центрального отвода (см. рис. 2).

002.jpg

Шаговые двигатели имеют широкий диапазон угловых разрешений. Более грубые моторы обычно вращаются на 90° за шаг, в то время как прецизионные двигатели могут иметь разрешение 1,8° или 0,72° на шаг. Если контроллер позволяет, то возможно использование полушагового режима или режима с более мелким дроблением шага (микрошаговый режим), при этом на обмотки подаются дробные значения напряжений, зачастую формируемые при помощи ШИМ-модуляции.

Для правильного управления биполярным шаговым двигателем необходима электрическая схема, которая должна выполнять функции старта, стопа, реверса и изменения скорости. Шаговый двигатель транслирует последовательность цифровых переключений в движение. «Вращающееся» магнитное поле обеспечивается соответствующими переключениями напряжений на обмотках. Вслед за этим полем будет вращаться ротор, соединенный посредством редуктора с выходным валом двигателя.

Каждая серия содержит высокопроизводительные компоненты, отвечающие все возрастающим требованиям к характеристикам современных электронных применений.

Управление биполярным шаговым двигателем требует наличия мостовой схемы. Эта схема позволит независимо менять полярность напряжения на каждой обмотке.

На рисунке 3 показана последовательность управления для режима с единичным шагом.

003.jpg

На рисунке 4 показана последовательность для полушагового управления.

004.jpg

Максимальная скорость движения определяется физическими возможностями шагового двигателя. При этом скорость регулируется путем изменения размера шага. Более крупные шаги соответствуют большей скорости движения.

В системах управления электроприводами для отработки заданного угла или перемещения используют датчики обратной связи по углу или положению вала двигателя.

Если в качестве исполнительного двигателя использовать синхронный шаговый двигатель, то можно обойтись без датчика обратной связи (Дт) и упростить систему управления двигателем (СУ), так как отпадает необходимость использования в ней цифро-аналоговых (ЦАП) и аналого-цифровых (АЦП) преобразователей.

Мощность шаговых двигателей лежит в диапазоне от единиц ватт до одного киловатта.

Шаговые двигатели различаются по конструктивным группам: активного типа (с постоянными магнитами), реактивного типа и индукторные.

005.jpg

Шаговые синхронные двигатели активного типа

Принцип действия шагового двигателя активного типа рассмотрим на примере двухфазного двигателя.

Различают два вида коммутации обмотки шагового двигателя: симметричная и несимметричная.

При симметричной системе коммутации на всех четырех тактах возбуждается одинаковое число обмоток управления.

006.jpg

При несимметричной системе коммутации четным и нечетным тактам соответствует различное число возбужденных обмоток управления.

007.jpg

Ротор у шагового двигателя активного типа представляет собой постоянный магнит, при числе пар полюсов больше 1, выполненный в виде «звездочки».

008.jpg

Число тактов KT системы управления называют количеством состояний коммутатора на периоде его работы T. Как видно из рисунков для симметричной системы управления KT=4, а для несимметричной KT=8.

В общем случае число тактов KT зависит от числа обмоток управления (фаз статора) mу и может быть посчитано по формуле:

где: n1=1 — при симметричной системе коммутации;

n1=2 — при несимметричной системе коммутации;

n2=1 — при однополярной коммутации;

n2=2 — при двуполярной коммутации.

009.jpg

При однополярной коммутации ток в обмотках управления протекает в одном направлении, а при двуполярной — в обеих. Синхронизирующий (электромагнитный) момент машины является результатом взаимодействия потока ротора с дискретно вращающимся магнитным полем статора. Под действием этого момента ротор стремится занять такое положение в пространстве машины, при котором оси потоков ротора и статора совпадают. Мы рассмотрели шаговые синхронные машины с одной парой полюсов (р=1). Реальные шаговые микродвигатели являются многополюсными (р>1). Для примера приведем двуполюсный трехфазный шаговый двигатель.

010.jpg

Двигатель с р парами полюсов имеет зубчатый ротор в виде звездочки с равномерно расположенными вдоль окружности 2р постоянными магнитами. Для многополюсной машины величина углового шага ротора равна:

Чем меньше шаг машины, тем точнее (по абсолютной величине) будет отрабатываться угол. Увеличение числа пар полюсов связано с технологическими возможностями и увеличением потока рассеяния. Поэтому р=4…6. Обычно величина шага ротора активных шаговых двигателей составляет десятки градусов.

Реактивные шаговые двигатели

У активных шаговых двигателей есть один существенный недостаток: у них крупный шаг, который может достигать десятков градусов.

Реактивные шаговые двигатели позволяют редуцировать частоту вращения ротора. В результате можно получить шаговые двигатели с угловым шагом, составляющим доли градуса.

Отличительной особенностью реактивного редукторного двигателя является расположение зубцов на полюсах статора.

011.jpg

При большом числе зубцов ротора Zр его угол поворота значительно меньше угла поворота поля статора.

Величина углового шага редукторного реактивного шагового двигателя определится выражением:

В выражении для KT величину n2 следует брать равной 1, т.к. изменение направления поля не влияет на положение ротора.

Электромагнитный синхронизирующий момент реактивного двигателя обусловлен, как и в случае обычного синхронного двигателя, разной величиной магнитных сопротивлений по продольной и поперечной осям двигателя.

Основным недостатком шагового реактивного двигателя является отсутствие синхронизирующего момента при обесточенных обмотках статора.

Повышение степени редукции шаговых двигателей, как активного типа, так и реактивного, можно достичь применением двух, трех и многопакетных конструкций. Зубцы статора каждого пакета сдвинуты относительно друг друга на часть зубцового деления. Если число пакетов два, то этот сдвиг равен 1/2 зубцового деления, если три, то — 1/3, и т.д. В то же время роторы-звездочки каждого из пакетов не имеют пространственного сдвига, т.е. оси их полюсов полностью совпадают. Такая конструкция сложнее в изготовлении и дороже однопакетной, и, кроме того, требует сложного коммутатора.

Индукторные (гибридные) шаговые двигатели. Стремление совместить преимущества активного шагового двигателя (большой удельный синхронизирующий момент на единицу объема, наличие фиксирующего момента) и реактивного шагового двигателя (малая величина шага) привело к созданию гибридных индукторных шаговых двигателей.

В настоящее время имеется большое число различных конструкций индукторных двигателей, различающихся числом фаз, размещением обмоток, способом фиксации ротора при обесточенном статоре и т.д. Во всех конструкциях индукторных шаговых двигателей вращающий момент создается за счет взаимодействия магнитного поля, создаваемого обмотками статора и постоянного магнита в зубчатой структуре воздушного зазора. При этом синхронизирующий момент шагового индукторного двигателя по природе является реактивным и создается намагничивающей силой обмоток статора, а постоянный магнит, расположенный либо на статоре, либо на роторе, создает фиксирующий момент, удерживающий ротор двигателя в заданном положении при отсутствии тока в обмотках статора.

По сравнению с шаговым двигателем реактивного типа у индукторного шагового двигателя при одинаковой величине шага больше синхронизирующий момент, лучшие энергетические и динамические характеристики

Линейные шаговые синхронные двигатели

При автоматизации производственных процессов весьма часто необходимо перемещать объекты в плоскости (например, в графопостроителях современных ЭВМ и т.д.). В этом случае приходится применять преобразователь вращательного движения в поступательное с помощью кинематического механизма.

Линейные шаговые двигатели преобразуют импульсную команду непосредственно в линейное перемещение. Это позволяет упростить кинематическую схему различных электроприводов.

Статор линейного шагового двигателя представляет собой плиту из магнитомягкого материала. Подмагничивание магнитопроводов производится постоянным магнитом.

012.jpg

Зубцовые деления статора и подвижной части двигателя равны. Зубцовые деления в пределах одного магнито-провода ротора сдвинуты на половину зубцового деления t/2. Зубцовые деления второго магнитопровода сдвинуты относительно зубцовых делений первого магнитопровода на четверть зубцового деления t/4. Магнитное сопротивление потоку подмагничивания не зависит от положения подвижной части.

Принцип действия линейного шагового двигателя не отличается от принципа действия индукторного шагового двигателя. Разница лишь в том, что при взаимодействии потока обмоток управления с переменной составляющей потока подмагничивания создается не момент, а сила FС, которая перемещает подвижную часть таким образом, чтобы против зубцов данного магнитопровода находились зубцы статора, т.е. на четверть зубцового деления t/4.

где Kt — число тактов схемы управления.

Для перемещения объекта в плоскости по двум координатам применяются двухкоординатные линейные шаговые двигатели.

В линейных шаговых двигателях применяют магнито-воздушную подвеску. Ротор притягивается к статору силами магнитного притяжения полюсов ротора. Через специальные форсунки под ротор нагнетается сжатый воздух, что создает силу отталкивания ротора от статора. Таким образом, между статором и ротором создается воздушная подушка, и ротор подвешивается над статором с минимальным воздушным зазором. При этом обеспечивается минимальное сопротивление движению ротора и высокая точность позиционирования.

Важными характеристиками шагового двигателя являются: шаг, предельная механическая характеристика и приемистость.

Режим отработки единичных шагов соответствует частоте импульсов управления, подаваемых на обмотки шагового двигателя, при котором шаговый двигатель отрабатывает до прихода следующего импульса заданный угол вращения. Это значит, что в начале каждого шага угловая скорость вращения двигателя равна 0.

При этом возможны колебания углового вала двигателя относительно установившегося значения. Эти колебания обусловлены запасом кинетической энергии, которая была накоплена валом двигателя при отработке угла. Кинетическая энергия преобразуется в потери: механические, магнитные и электрические. Чем больше величина перечисленных потерь, тем быстрее заканчивается переходный процесс отработки единичного шага двигателем.

013.jpg

В процессе пуска ротор может отставать от потока статора на шаг и более; в результате может быть расхождение между числом шагов ротора и потока статора.

Предельная механическая характеристика — это зависимость максимального синхронизирующего момента от частоты управляющих импульсов.

014.jpg

Приемистость — это наибольшая частота управляющих импульсов, при которой не происходит потери или добавления шага при их отработке. Она является основным показателем переходного режима шагового двигателя. Приемистость растет с увеличением синхронизирующего момента, а также с уменьшением шага, момента инерции вращающихся (или линейно перемещаемых) частей и статического момента сопротивления.

015.jpg

Приемистость падает с увеличением нагрузки.

Управление шаговым двигателем

Итак, вы определились, что для вашей системы нужен шаговый двигатель. Теперь пришло время решить, 2-фазный или 5-фазный. Кто сможет дать ответ? Благодаря тому, что японская компания ORIENTAL MOTOR производит как двухфазные (с шагом 1,8° / 0,9°), так и 5-фазные (с шагом 0,72° / 0,36°) шаговые двигатели и драйверы для них, их многосторонний опыт дает нам уникальную возможность провести сравнение функций, чтобы прояснить разницу между двухфазными и пятифазными двигателями. Мы остановимся на их сходстве и различии по таким параметрам как: разрешение, вибрация, крутящий момент, точность и синхронность.

2-фазный, 5-фазный, в чем разница?

Есть два основных различия в конструкции между 2-фазными и 5-фазными шаговыми двигателями. Первое — механическое: число полюсов статора. В 2-фазном двигателе статор состоит из 8 магнитных полюсов с маленькими зубцами, а 5-фазный двигатель — из 10 полюсов. Каждый полюс статора снабжен обмоткой и отсюда следует второе различие между 2-фазными и 5-фазными двигателями — электрическое, и оно заключается в количестве фаз.

Двухфазный двигатель имеет две фазы: фазу А и фазу В, а 5-фазный двигатель имеет пять фаз: A, B, C, D и E. А это значит, что переключения фаз в двигателях происходит в различных комбинациях, что влияет на их параметры.

Как эти различия влияют на производительность?

Существует несколько способов управления шаговым двигателем, и используемый драйвер сильно влияет на производительность двигателя. Однофазный режим, полношаговый, полушаговый и микрошаговый являются наиболее распространенными методами управления, и каждый из них обеспечивает различные значения характеристик. Однако независимо от метода управления, для 2-фазных и 5-фазных шаговых двигателей существуют различия в основных параметрах.

Разрешение

За исключением указанных отличий 5-фазный шаговый двигатель конструктивно практически не отличается от 2-фазного двигателя. Ротор в обоих моторах имеет 50 зубьев. Разница заключается в том, что, поскольку 5-фазный двигатель имеет 10 полюсов, по 2 на фазу, ротор должен двигаться только на 1/10 шага зуба, чтобы соответствовать следующей фазе. В двухфазном двигателе ротор должен двигаться на 1/4 шага зуба, чтобы соответствовать следующей фазе (8 полюсов, 4 на фазу). Это приводит к тому, что 2-фазный двигатель при каждом обороте совершает 200 шагов, по 1,8° на шаг, в то время как 5-фазный — 500 шагов, по 0,72° на шаг. Повышенная разрешающая способность 5-фазного двигателя — это следствие его конструкции. В сочетании с микрошаговым режимом управления 5-фазный двигатель может совершать шаги всего 0,00288°, однако точность и повторяемость положения ротора будут зависеть от механической точности двигателя.

Механическая точность двухфазного и пятифазного двигателя составляет ± 3 угловых минуты (0,05°).

Вибрация

Из-за меньшего угла шага в 5-фазных шаговых двигателях (0,72° против 1,8° в 2-фазном двигателе) вибрация в 5-фазном двигателе значительно меньше, чем в 2-фазном. На графике показана вибрация, создаваемая 5-фазным двигателем, в сравнении с вибрацией, создаваемой 2-фазным шаговым двигателем.

Как вы можете видеть, двухфазный двигатель производит гораздо большие вибрации. Эти графики были созданы путем присоединения генератора к валу двигателя. Когда двигатель вибрировал, генератор выдавал напряжение, пропорциональное величине вибрации.

Крутящий момент

Хотя между величиной выходного крутящего момента 2-фазного шагового двигателя и 5-фазного шагового двигателя нет почти никакой разницы, моментная характеристика 5-фазного двигателя имеет более гладкую форму. Это связано прежде всего с количеством пульсаций крутящего момента, создаваемых обоими двигателями.

В полушаговом и микрошаговом режимах 5-фазный шаговый двигатель фактически увеличивает крутящий момент до 10% из-за большего количества фаз, находящихся под напряжением. 2-фазные двигатели будут терять крутящий момент до 40% при полушаговом и микрошаговом режимах, однако, современные 2-фазные драйверы компенсируют эти потери увеличением тока в соседних обмотках.

Каждая фаза двигателя вносит синусоидальную кривую изменения крутящего момента в общий выходной крутящий момент двигателя (показано ниже). Разница между пиком и впадиной суммарного значения называется пульсацией крутящего момента.

Пульсация крутящего момента вызывает вибрацию, поэтому чем больше эта разница, тем больше вибрация. Разница между пиком и впадиной в 2-фазном двигателе может достигать 29%, тогда как 5-фазная составляет всего около 5%. Поскольку пульсация крутящего момента непосредственно влияет на вибрацию, 5-фазный двигатель работает более плавно, чем 2-фазный.

Точность / Повторяемость

На точность поворота вала влияют электрические и механические параметры. Электрическая ошибка обычно вызвана несбалансированностью фаз. Например, сопротивление обмотки двигателя имеет допустимое отклонение ± 10%, поэтому возможна ситуация, что хотя двигатель рассчитан на 10 Вт, одна фаза может выдавать 9,2 Вт, а другая — 10,6 Вт. Эта разница между фазами приведет к тому, что ротор будет больше повёрнут одной фазе, чем к другой.

Существует несколько компонентов механической ошибки, основной из которых является конфигурация зуба. Несмотря на то, что зубья на двигателе должны иметь прямоугольное сечение, неидеальность технологического процесса их нарезки может привести к закруглению некоторых зубьев или их частей. Из-за этого вместо того, чтобы магнитный поток протекал по прямым линиям от статора к ротору, он может протекать по изогнутым траекториям, изменяя при этом электромагнитную силу притяжения на этом зубе.

При использовании полношагового режима 2-фазный двигатель повторяет состояния на каждом 4-м шаге, а в 5-фазном двигателе состояния повторяются на каждом 10-м шаге. Поэтому электрическая ошибка, вызванная дисбалансом в фазах, обнуляется каждый 4-й шаг в 2-фазном и каждый 10-й шаг в 5-фазном двигателе.

А совершив целый оборот, тот же зуб окажется в исходной начальной точке, что устранит и механическую ошибку. Поскольку двухфазный двигатель совершает 200 шагов за оборот, его ошибки обнуляются (для конкретного положения) каждые 200 шагов, в то время как в 5-фазных двигателях через каждые 500 шагов.

Синхронность и потеря контроля положения

Поскольку 5-фазный шаговый двигатель перемещается только на 0,72° за шаг, для 5-фазного двигателя практически невозможно пропустить шаг из-за перерегулирования / недостаточного переключения.

Двигатель теряет синхронность или пропускает шаг, если зубья на роторе не совпадают с правильными зубцами на статоре. По какой причине зубья могут не выровняться должным образом? Это может случиться, если ротор проскочил мимо правильного зубца статора, либо не переместился достаточно далеко, чтобы выровняться с правильным зубцом статора на величину более чем на 3,6°. Почему именно 3,6°? Потому что расстояние между зубцами ротора составляет 7,2° (360 ° /50), а правильный зубец должен находиться менее чем на половине расстояния между зубьями статора для выравнивания (7,2° между зубьями ротора, разделенное на 2, дает 3,6°). Поэтому, когда ротор отклоняется от правильного зубца статора более чем на 3,6° вперёд, либо назад, следующий либо предыдущий зуб выровняется на своем месте, что заставит двигатель сделать лишний шаг или остаться на месте.

2-фазный двигатель имеет шаг 1,8°, который сопоставим с критическим углом 3,6°, и поэтому при некоторых условиях может происходить пропуск шага (из-за большой нагрузки при старте или при высокой скорости движения) или перескок на лишний шаг (при быстром торможении движения). 5-фазный двигатель имеешт шаг 0,72°, что значительно меньше критического угла, благодаря чему вероятность пропуска шага или перескока значительно снижается. При работе 5-фазного двигателя потеря контроля положения практически исключается.

Выводы

В зависимости от конкретного применения, вас вполне может устроить и 2-фазный шаговый двигатель. Однако если вам требуется более высокое разрешение, быстрый разгон и торможение, низкая вибрация и минимальная вероятность потери шага, то вам стоит остановить свой выбор на 5-фазном шаговом двигателе. Для применений, требующих высокую точность, низкие шум и вибрацию он будет лучшим выбором.

Если вы хотите подробнее ознакомиться с 2-фазными и 5-фазными шаговыми двигателями Oriental Motor, заходите на страничку Шаговые двигатели нашего сайта. Также вы можете скачать каталог 5-фазных шаговых двигателей по этой ссылке: Скачать каталог 5-фазные ШД Oriental Motor.

Информацию о ценах, наличии и технических параметрах шаговых двигателей Oriental Motor запрашивайте у специалистов компании Giden Electronics по телефону +7 (495) 225-54-52 или по почте, которую вы можете найти на главной странице сайта Giden Electronics.

Применение продукции Kinco в водоочистном оборудовании

ЯЗПВО «Экосервис» вот уже более 14 лет выполняет проектирование, изготовление, строительство, настройку и запуск локальных очистных сооружений. Клиентами компании являются более 150 предприятий Российской Федерации и стран СНГ, среди них можно выделить ОАО «Газпром», РАО ЕЭС, компания «Лукойл», ОАО «РЖД» и многие-многие другие.

Руководством компании была поставлена задача модернизировать морально устаревшие релейно-контакторные системы управления флотаторами серии ФДП на более современные и компактные, использующие микропроцессорные средства управления.

Исходя из поставленной задачи, нашими специалистами был подобран комплект оборудования, содержащий программируемый логический контроллер Kinco K506-24AR и панель оператора Kinco MT4414TE, частично разработаны алгоритмы управления, мнемосхемы, а также электрические схемы оборудования.

Система управления позволяет производить запуск установок в ручном и автоматическом режимах работы. Предусмотрены необходимые блокировки, а также мониторинг аварийных состояний с архивацией данных для последующего анализа.

При ручном режиме работы оператор может запустить и остановить все компоненты флотатора в отдельности. Как правило, такой режим используется для настройки и отладки системы.

Автоматический режим работы не требует вмешательства оператора в процесс управления. Все используемое на установке оборудование запускается в строго определенной последовательности при выполнении определенных условий, таких как, например, достижение заранее заданных уровней и другие. Кроме того, в установке предусмотрена функция автоматического ввода резервного оборудования, которая, по прошествии заранее определенного времени, автоматически запускает резервные насосы и останавливает основные с целью равномерности износа.

Для примера ниже приведены основные мнемосхемы системы управления флотатором ФДП-30.

Рис.1. Мнемосхема функциональных блоков флотатора ФДП-30

Рис. 2. Мнемосхема рабочего режима флотатора ФДП-30

Специалисты ЯЗПВО «Экосервис» продолжают тесное сотрудничество со специалистами нашей компании с целью увеличения функционала и улучшения потребительских свойств производимого ими оборудования.

Тестовый проект для панели Kinco

В промышленных панелях фирмы Kinco скрыто много возможностей. Здесь можно рисовать графики, настраивать и отслеживать передачу данных, создавать и редактировать таблицы и отчёты, скидывать их на SD-карту или USB- накопитель и многое другое.

Чтобы помочь нашим клиентам разобраться в том, на что способны панели Kinco, мы предлагаем вам демонстрационный проект, в котором задействованы все их функции.

Задача:

Показать большую часть функциональных возможностей панели оператора Kinco.

Комплект оборудования:

  1. Панель оператора Kinco, например, Kinco MT4414T.
  2. Кабель для программирования Kinco MT5000-USB.
  3. Источник питания, например, Giden S-60-24.

Описание оборудования:

  1. Панель оператора – панель оператора от Kinco может быть любой, поскольку ранее созданный проект легко подстраивается под конкретный тип панели.
  2. Кабель для программирования – программировать панели можно по интерфейсу RS232, USB, а также Ethernet (при наличии данного разъема у панели). В большинстве случаев Kinco рекомендует использовать кабель USB, поскольку загрузка и отладка программы с использованием данного интерфейса проще и быстрее.
  3. Источник питания – источник питания должен выдавать напряжение в диапазоне 12~28 В (нужно проверить по конкретной модели панели) – рекомендованное значение 24 В и мощностью не менее 20 Вт.

Необходимые инструкции и справки:

  1. Инструкция по программированию панели.
  2. Инструкция по подключению панели к устройствам.

Необходимое программное обеспечение: Kinco HMIWare Version 2.2.0.0 (Build 141210)

Схема подключения:

Последовательность действий:

  1. Подключить панель оператора к компьютеру при помощи кабеля RS232 или USB, предварительно подав на нее напряжение.
  2. Запустить программу Kinco HMIWare
  3. Загрузить демонстрационный проект
  4. Выбрать соответствующий проект
  5. Проверить тип используемой панели оператора:
  6. При необходимости можно поменять тип панели оператора (правая кнопка мыши на панель оператора и нажать Replace HMI Type).
  7. Скомпилировать проект
  8. Настроить параметры связи с панелью.
  9. Выбрать используемый интерфейс связи с панелью оператора – USB или Com.
  10. Закачать программу в панель оператора
  11. Если панели нет, а посмотреть, как она работает, хочется, то можно воспользоваться режимом эмуляции.

Вид основного экрана:

Программа:

Тестовый проект для контроллера Kinco

В качестве тестового проекта мы решили осуществить на платформе контроллера Kinco управление драйвером шагового двигателя по технологии STEP/DIR.

Задача:

Необходимо обеспечить бесконечное вращение двигателя по технологии Step/Dir с определенной скоростью. Предусмотреть возможность реверсирования двигателя, работу на двух заданных скоростях, с возможностью дистанционного переключения, а также отображение состояний.

Комплект оборудования:

  1. Двигатель.
  2. Драйвер двигателя, например DM556.
  3. Контроллер, например, K50624AT
  4. Кнопки управления.
  5. Токоограничивающие резисторы номиналом 2 кОм.

Описание оборудования:

  1. Двигатель – двигатель в поставленной задаче может быть любым – шаговый двигатель GD, Orienatalmotor, серводвигателем Kinco и т.д. В данном примере использовался шаговый двигатель GD57STH56-2804A.
  2. Драйвер двигателя – драйвер двигателя тоже может быть любым, но с одним условием, он должен поддерживать технологию управления Step/Dir – драйвер шаговых двигателей Leadshine или Orientalmotor, сервопреобразователь Kinco и т.д. В данном примере использовался драйвер шагового двигателя Leadshine DM556.
  3. Контроллер должен иметь высокочастотные выходы. Такими контроллерами являются линейка Kinco – K504Ex, K506, K508. В данном примере использовался контроллер Kinco K506-24AT.

Необходимые инструкции и справки:

  1. Паспорт шагового двигателя.
  2. Инструкция на драйвер шагового двигателя.
  3. Инструкция по «железу» контроллера.
  4. Инструкция по программированию контроллера.

Необходимое программное обеспечение: KincoBuilderV1.5.3.0

Распределение входов/выходов:
I0.0 – сигнал «запуск в работу».
I0.1 – реверс.
I0.2 – выбор скорости.
Q0.0 – сигнал Step.
Q0.2 – сигнал Dir.
Q0.4 – сигнал перемещение завершено.
Q0.5 – сигнал ошибки перемещения.

Схема подключения:

Последовательность действий:

  1. Подключить контроллер к компьютеру при помощи кабеля RS232, предварительно подав на него напряжение.
  2. Запустить программу Kinco Builder
  3. Загрузить демонстрационный проект
  4. Выбрать соответствующий проект
  5. Проверить тип используемого контроллера – двойное нажатие на Hardware:
  6. При необходимости можно поменять тип контроллера
  7. Проверить связь компьютера с контроллером
  8. Запустить автоматический поиск контроллера. В случае успеха можно переходить к следующему шагу.
  9. Закачать программу в контроллер
  10. При необходимости можно воспользоваться режимом отладки

Структура программы и основные положения:

Программа состоит из трех основных разделов:
Main– главная исполняющая программа
(SBR00) Input– опрос входных сигналов
(SBR01)Output– установка выходных сигналов

Изменение скорости вращения осуществляется в Network2 программы Main. Задание осуществляется в Герцах, т.е. в количестве импульсов на выходе за секунду.

Пример реализации программы:

Этикеровочный автомат (аппликатор)

Не секрет, что одним из основных факторов, влияющих на объёмы продаж того или иного изготавливаемого продукта, является правильное оформление упаковки товара.

Этикетка — один из основных элементов оформления упаковки. Качественная этикетка сильнее привлечёт внимание покупателя, взявшего упаковку в руки. Именно на этикетке потребитель знакомится со свойствами товара и получает другую, необходимую ему, информацию о продукте, его характеристиках и свойствах.

Здесь в пример можно привести — наклейку этикеток вручную. К ней нужно привлечь большое количество людей, необходимо обеспечить их рабочими местами, необходимо подвозить продукцию, увозить для складирования, убирать быстро накапливающийся мусор от подложки, немаловажный аспект — платить всем рабочим зарплату. В среднем один рабочий за час наклеивает от 800 до 1000 этикеток, рабочее время за смену 8 часов, т.е теоретически рабочий за смену делает 6400 — 8000 упаковок. Но человек не может работать беспрерывно, ему нужно отдохнуть, в начале рабочего дня он работает быстрее, в конце медленнее и таких нюансов при ручном труде очень много, не надо забывать, что человеку свойственно болеть, а также уходить в отпуск, а производство не стоит на месте оно не может ждать, когда работник будет готов к работе. Этикетировочная машина работает с производительностью 5000 — 6000 этикеток в час, т.е. она может заменить труд нескольких человек, причем наклеит этикетку точно в определенное место с минимальной погрешностью и при этом обслуживается только одним рабочим. Да и стоимость машины окупается очень быстро, т.е. при любом производстве машину более удобно и выгодно использовать в работе.

Принцип работы автоматического аппликатора прост, наклейка этикетки происходит за счет перегиба этикетки на ноже, движущаяся тара захватывает липкий край этикетки и тащит за собой, последующая доклейка этикетки происходит в специальных узлах. Машина работает от датчиков, один датчик фиксирует поступление упаковки на конвейер, другой датчик, сход этикетки

Использование современных высокоточных двигателей позволяет создавать экономичные, функциональные и качественные устройства для наклеивания этикеток — этикетировщики, или аппликаторы этикеток. Основная масса этикетировщиков построена на основе шаговых двигателей, так в большинстве случаев скорости и крутящего момента шагового привода более чем достаточно для достижения требуемой производительности аппликатора, а цена такого этикеровщика несравнимо ниже чем при использовании в качестве привода серводвигателя, что дает определенное конкурентное преимущество на рынке.

Перейти в катaлог шаговых двигателей

В качестве сиcтемы управления этикеровочным автоматом в основном программируемый логический контроллер(ПЛК), ввиду того что при малой серии не выгодно заниматься разработкой своей управляющей электроники или заказыать подобные разработки на стороне. Гораздо более разумным видится взять серийно выпускаемый и испытаный PLC, чем иметь проблемы с отладкой нового изделия и последующим его производством в очень малой серии.

Для ввода вывода информации, хранения рецептов и настройки аппликатора используются панели оператора, выбор которых в нынешние время довольно широк. В зависимости от производственного бюджета и конечной цены аппликатора можно использовать панели от дешевых 4-х строчных с кнопками до современных сенсорных с большой диагональю и очень широкими возможностями. В большинстве случаев в панели оператора имеют драйверы протоколов передачи данных практически всех известных производителей ПЛК.

Для регулировки натяжения ленты а также для подмотки отработанной ленты некоторые производители используют моментные моторы, которые позволяют точно регулировать момент и обеспечивать требуемое натяжение при намотке размотке.

Перейти в каталог ПЛК

Прейти в каталог панелей оператора

Компания Гиден электроникс предлагает всю необходимую комплектацию для производства аппликаторов, вся продукция имеется на складе в Москве. При неообходимости компания предоставляет технические консультации по продукции а также обеспечивает техническое сопровождение

Еще статьи.

  1. Снижение вибрации ШД при управление цифровым драйвером
  2. Примеры применения драйвера шагового двигателя с аналоговым входом
  3. Управление шаговым двигателем
  4. Сравнение работы драйверов шаговых двигателей Orientalmotor

Шаговые двигатели (подробный разбор 4 типов)

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

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

Виды шаговых двигателей по типу ротора:

По типу ротора, шаговые двигатели делятся на: двигатели с постоянными магнитами, реактивные двигатели и гибридные двигатели.

  • Двигатель с постоянными магнитами (ротор из магнитотвердого материала). На роторе установлен один, или несколько, постоянных магнитов. Количество полных шагов в одном обороте таких двигателей, зависит от количества постоянных магнитов на роторе, и количества электромагнитов на статоре. Обычно в одном обороте от 4 до 48 шагов (один шаг от 7,5° до 90° ).
  • Реактивный двигатель (ротор из магнитомягкого материала). Еще такие двигатели называют двигателями с переменным магнитным сопротивлением. Ротор не имеет постоянных магнитов, он выполнен из магнитомягкого материала в виде многоконечной звезды. Данные двигатели встречаются редко, так как у них наименьший крутящий момент, по сравнению с остальными, при тех же размерах. Количество полных шагов в одном обороте таких двигателей, зависит от количества зубцов на звезде ротора, и количества электромагнитов на статоре. Обычно в одном обороте от 24 до 72 шагов (один шаг от 5° до 15°.)
  • Гибридный двигатель (совмещает технологии двух предыдущих двигателей). Ротор выполнен из магнитотвердого материала (как у двигателя с постоянными магнитами), но имеет форму многоконечной звезды (как у реактивного двигателя). Количество полных шагов в одном обороте таких двигателей, зависит от количества постоянных магнитов на звезде ротора, и количества электромагнитов на статоре. Количество шагов в одном обороте таких двигателей может доходить до 400 (один шаг от 0,9°).

Какой тип шагового двигателя у меня?

Если вручную покрутить ротор отключённого двигателя, то можно заметить, что он движется не плавно, а шагами. После того, как Вы покрутили ротор, замкните все провода двигателя и покрутите ротор повторно. Если ротор крутится также, значит у Вас реактивный двигатель. Если для вращения ротора требуется прикладывать больше усилий, значит у вас двигатель с постоянными магнитами или гибридный. Отличить двигатель с постоянными магнитами от гибридного можно подсчитав количество шагов в одном обороте. Для этого не обязательно считать все шаги, достаточно примерно понять, их меньше 50 или больше. Если меньше, значит у Вас двигатель с постоянными магнитами, а если больше, значит у Вас гибридный двигатель.

Виды шаговых двигателей по типу соединения электромагнитов статора:

По типу соединения электромагнитов, шаговые двигатели делятся на: униполярные и биполярные.

Виды шаговых двигателей по типу статора

На рисунке представлено упрощённое, схематическое, представление обмоток.
На самом деле, каждая обмотка состоит из нескольких обмоток электромагнитов, соединённых последовательно или параллельно

  • Биполярный двигатель имеет 4 вывода. Выводы A и A питают обмотку AA, выводы B и B питают обмотку BB. Для включения электромагнита, на выводы обмотки необходимо подать разность потенциалов (два разных уровня), поэтому двигатель называется биполярным. Направление магнитного поля зависит от полярности потенциалов на выводах.
  • Униполярный двигатель имеет 5 выводов. Центральные точки его обмоток соединены между собой и являются общим (пятым) выводом, который, обычно, подключают к GND. Для включения электромагнита, достаточно подать положительный потенциал на один из выводов обмотки, поэтому двигатель называется униполярным. Направление магнитного поля зависит от того, на какой именно вывод обмотки подан положительный потенциал.
  • 6-выводной двигатель имеет ответвление от центральных точек обмоток, но обмотка AA не соединена с обмоткой BB. Если не использовать выводы центральных точек обмоток, то двигатель будет биполярным, а если эти выводы соединить и подключить к GND, то двигатель будет униполярным.
  • 8-выводной двигатель является наиболее гибким в плане подключения электромагнитов. Данный двигатель можно не только использовать как биполярный или униполярный, но и самим определять, как соединить электромагниты обмоток, последовательно или параллельно.

Какой тип шагового двигателя у меня?

Если у Вашего двигателя 4 вывода, значит он биполярный. Если у Вашего двигателя 5 выводов, значит он униполярный. Но если у Вашего двигателя 6 и более выводов, то это не значит что некоторые из них являются центральными выводами катушек электромагнитов. Дело в том, что есть двигатели, некоторые выводы которых (обычно крайние), электрически замкнуты, так биполярный двигатель может иметь 6 выводов. Точно определить тип соединений, для двигателей с 6 и более выводами, можно только измеряя сопротивление между выводами.

Режимы работы шаговых двигателей:

    Для работы шагового двигателя (вне зависимости от его вида) можно выбрать один из трех режимов работы:
  • Полношаговый режим — ротор поворачивается на 1 шаг за 1 такт.
  • Полушаговый режим — ротор поворачивается на ½ шага за 1 такт.
  • Микрошаговый режим — ротор поворачивается на ¼, ⅛ и т.д. шагов за 1 такт.

Ниже рассмотрены режимы работы, на примере биполярного двигателя с постоянным магнитом и полным шагом 90°.

Полношаговый режим (одна фаза на полный шаг). Номинальные значения шагового двигателя указываются именно для этого режима.

Полношаговый режим работы шагового двигателя - одна фаза

Полношаговый режим (две фазы на полный шаг). Этот режим позволяет увеличить крутящий момент почти в половину от номинального.

Полношаговый режим работы шагового двигателя - две фазы

Полушаговый режим. Этот режим позволяет увеличить количество шагов в полном обороте в два раза, при незначительном уменьшении крутящего момента.

Полушаговый режим работы шагового двигателя

Микрошаговый режим. Этот режим является наиболее распространённым, он позволяет увеличить количество шагов в полном обороте в четыре раза, благодаря неравномерному распределению токов в обмотках. Снижение токов можно достичь снижением напряжения (как показано на картинке) или подавать полное напряжение через подключаемую внешнюю нагрузку.

Микрошаговый режим работы шагового двигателя

Если подавать уровни не «0» — «½» — «1» (как на картинке), а «0» — «¼» — «½» — «¾» — «1», то количество шагов в полном обороте увеличится не в 4 раза, а в 8 раз. Можно увеличить количество шагов в 16, 32, 64 раза и т.д., а если заменить дискретные уровни сигналов на синусоиды, то мотор будет вращаться плавно (без шагов).

Режимы пониженного энергопотребления — доступны только для 8-выводных двигателей. Эти режимы отличаются от обычных тем, что используют только половину фазы (половину электромагнитов). Данные режимы используются редко, так как они значительно снижают крутящий момент двигателя.

Работа шагового двигателя в режимах пониженного энергопотребления

Пример работы шаговых двигателей с разными видами роторов:

Пример работы шаговых двигателей с разными видами роторов

Подключение шаговых двигателей к Arduino:

Электромоторы нельзя подключать к выводам Arduino напрямую, так как они потребляют значительные токи, шаговые двигатели не являются исключением, поэтому их подключают через драйверы.

Большинство драйверов работают либо с биполярными двигателями, либо с униполярными.

  • Биполярный двигатель можно подключить только к драйверу биполярных двигателей.
  • 6-выводной двигатель можно подключить к любому драйверу. Если не использовать выводы центральных точек обмоток, то двигатель будет биполярным, а если эти выводы соединить и подключить к GND, то двигатель будет униполярным.
  • 8-выводной двигатель является наиболее гибким в плане подключения. Данный двигатель можно не только использовать как биполярный или униполярный, но и самим определять, как соединить электромагниты обмоток внутри двигателя, последовательно или параллельно.
  • Униполярный двигатель, при необходимости, можно подключить и к драйверу биполярного двигателя по простой схеме из нескольких диодов (лучше использовать диоды Шоттки), но такое подключение гарантирует корректность работы униполярного двигателя только в полношаговом режиме.

Драйверы делятся на две категории:

  • Повторяющие форму сигналов. Этот тип драйверов не формирует импульсы, а лишь повторяет их форму для управления двигателем. Формирование импульсов отводится микроконтроллерам (например Arduino). К этой категории относятся такие драйверы как MotorShield на базе чипа L298.
  • Формирующие сигналы управления. Используя данный тип драйверов, можно обойтись без микроконтроллеров, так как для их работы достаточно подать меандр и выбрать режимы работы. К этой категории относятся такие драйверы как например A4988.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *