Подключение шагового двигателя 6 проводов

Подключение шагового двигателя 6 проводов

Использование шаговых двигателей является одним из самых простых, дешевых и легких решений для реализации систем точного позиционирования. Эти двигатели очень часто используются в различных станках ЧПУ и роботах. Сегодня я расскажу о том, как устроены шаговые двигатели и как они работают.

Что такое шаговый двигатель?

Прежде всего, шаговый двигатель — это двигатель. Это означает, что он преобразует электрическую энергию в механическую. Основное отличие между ним и всеми остальными типами двигателей состоит в способе, благодаря которому происходит вращение. В отличие от других моторов, шаговые двигатели вращаются НЕ непрерывно! Вместо этого, они вращаются шагами (отсюда и их название). Каждый шаг представляет собой часть полного оборота. Эта часть зависит, в основном, от механического устройства мотора и от выбранного способа управления им. Шаговые двигатели также различаются способами питания. В отличие от двигателей переменного или постоянного тока, обычно они управляются импульсами. Каждый импульс преобразуется в градус, на который происходит вращение. Например, 1.8º шаговый двигатель, поворачивает свой вал на 1.8° при каждом поступающем импульсе. Часто, из-за этой характеристики, шаговые двигатели еще называют цифровыми.

Основы работы шагового двигателя

Как и все моторы, шаговые двигатели состоят из статора и ротора. На роторе установлены постоянные магниты, а в состав статора входят катушки (обмотки). Шаговый двигатель, в общем случае, выглядит следующим образом:

Здесь мы видим 4 обмотки, расположенные под углом 90° по-отношению друг к другу, размещенные на статоре. Различия в способах подключения обмоток в конечном счете определяют тип подключения шагового двигателя. На рисунке выше, обмотки не соединяются вместе. Мотор по такой схеме имеет шаг поворота равный 90°. Обмотки задействуются по кругу — одна за другой. Направление вращения вала определяется порядком, в котором задействуются обмотки. Ниже показана работа такого мотора. Ток через обмотки протекает с интервалом в 1 секунду. Вал двигателя поворачивается на 90° каждый раз, когда через катушку протекает ток.

Режимы управления

Теперь рассмотрим различные способы подачи тока на обмотки и увидим, как в результате вращается вал мотора.

Волновое управление или полношаговое управление одной обмоткой

Этот способ описан выше и называется волновым управлением одной обмоткой. Это означает, что только через одну обмотку протекает электрический ток. Этот способ используется редко. В основном, к нему прибегают в целях снижения энергопотребления. Такой метод позволяет получить менее половины вращающего момента мотора, следовательно, нагрузка мотора не может быть значительной.

У такого мотора будет 4 шага на оборот, что является номинальным числом шагов.

Полношаговый режим управления

Вторым, и наиболее часто используемым методом, является полношаговый метод. Для реализации этого способа, напряжение на обмотки подается попарно. В зависимости от способа подключения обмоток (последовательно или параллельно), мотору потребуется двойное напряжение или двойной ток для работы по отношению к необходимым при возбуждении одной обмотки. В этом случае мотор будет выдавать 100% номинального вращающего момента.

Такой мотор имеет 4 шага на полный оборот, что и является номинальным числом шагов для него.

Полушаговый режим

Это очень интересный способ получить удвоенную точность системы позиционирования, не меняя при этом ничего в «железе»! Для реализации этого метода, все пары обмоток могут запитываться одновременно, в результате чего, ротор повернется на половину своего нормального шага. Этот метод может быть также реализован с использованием одной или двух обмоток. Ниже показано, как это работает.

Используя этот метод, тот же самый мотор сможет дать удвоенное число шагов на оборот, что означает двойную точность для системы позиционирования. Например, этот мотор даст 8 шагов на оборот!

Режим микрошага

Микрошаговый режим наиболее часто применяемый способ управления шаговыми двигателями на сегодняшний день. Идея микрошага состоит в подаче на обмотки мотора питания не импульсами, а сигнала, по своей форме, напоминающего синусоиду. Такой способ изменения положения при переходе от одного шага к другому позволяет получить более гладкое перемещение, делая шаговые моторы широко используемыми в таких приложениях как системы позиционирования в станках с ЧПУ. Кроме этого, рывки различных деталей, подключенных к мотору, также как и толчки самого мотора значительно снижаются. В режиме микрошага, шаговый мотор может вращаться также плавно как и обычные двигатели постоянного тока.

Форма тока, протекающего через обмотку похожа на синусоиду. Также могут использоваться формы цифровых сигналов. Вот некоторые примеры:

Метод микрошага является в действительности способом питания мотора, а не методом управления обмотками. Следовательно, микрошаг можно использовать и при волновом управлении и в полношаговом режиме управления. Ниже продемонстрирована работа этого метода:

Хотя кажется, что в режиме микрошага шаги становятся больше, но, на самом деле, этого не происходит. Для повышения точности часто используются трапецевидные шестерни. Этот метод используется для обеспечения плавного движения.

Типы шаговых двигателей

Шаговый двигатель с постоянным магнитом

Ротор такого мотора несет постоянный магнит в форме диска с двумя или большим количеством полюсов. Работает точно также как описано выше. Обмотки статора будут притягивать или отталкивать постоянный магнит на роторе и создавать тем самым крутящий момент. Ниже представлена схема шагового двигателя с постоянным магнитом.

Обычно, величина шага таких двигателей лежит в диапазоне 45-90°.

Шаговый двигатель с переменным магнитным сопротивлением

У двигателей этого типа на роторе нет постоянного магнита. Вместо этого, ротор изготавливается из магнитомягкого металла в виде зубчатого диска, типа шестеренки. Статор имеет более четырех обмоток. Обмотки запитываются в противоположных парах и притягивают ротор. Отсутствие постоянного магнита отрицательно влияет на величину крутящего момента, он значительно снижается. Но есть и большой плюс. У этих двигателей нет стопорящего момента. Стопорящий момент — это вращающий момент, создаваемый постоянными магнитами ротора, которые притягиваются к арматуре статора при отсутствии тока в обмотках. Можно легко понять, что это за момент, если попытаться повернуть рукой отключенный шаговый двигатель с постоянным магнитом. Вы почувствуете различимые щелчки на каждом шаге двигателя. В действительности то, что вы ощутите и будет фиксирующим моментом, который притягивает магниты к арматуре статора. Ниже показана работа шагового двигателя с переменным магнитным сопротивлением.

Шаговые двигатели с переменным магнитным сопротивлением обычно имеют шаг, лежащий в диапазоне 5-15°.

Гибридный шаговый двигатель

Данный тип шаговых моторов получил название «гибридный» из-за того, что сочетает в себе характеристики шаговых двигателей и с постоянными магнитами и с переменным магнитным сопротивлением. Они обладают отличными удерживающим и динамическим крутящим моментами, а также очень маленькую величину шага, лежащую в пределах 0.9-5°, обеспечивая великолепную точность. Их механические части могут вращаться с большими скоростями, чем другие типы шаговых моторов. Этот тип двигателей используется в станках ЧПУ high-end класса и в роботах. Главный их недостаток — высокая стоимость.

Обычный мотор с 200 шагами на оборот будет иметь 50 положительных и 50 отрицательных полюсов с 8-ю обмотками (4-мя парами). Из-за того, что такой магнит нельзя произвести, было найдено элегантное решение. Берется два отдельных 50-зубых диска. Также используется цилиндрический постоянный магнит. Диски привариваются один с положительному, другой к отрицательному полюсам постоянного магнита. Таким образом, один диск имеет положительный полюс на своих зубьях, другой — отрицательный.

Смотрите так же:  Рулетка для провода

Два 50-зубых диска помещены сверху и снизу постоянного магнита

Фокус в том, что диски размещаются таким образом, что если посмотреть на них сверху, то они выглядят как один 100-зубый диск! Возвышения на одном диске совмещаются со впадинами на другом.

Впадины на одном диске выровнены с возвышениями на другом

Ниже показана работа гибридного шагового двигателя, имеющего 75 шагов на оборот (1.5° на шаг). Стоит заметить, что 6 обмоток спарены, каждая имеет обмотку с противоположной стороны. Вы наверняка ожидали, что катушки расположены под углом в 60° следом друг за другом, но, на самом деле, это не так. Если предположить, что первая пара — это самая верхняя и самая нижняя катушки, тогда вторая пара смещена под углом 60+5° по отношению к первой, и третья смещена на 60+5° по отношению ко второй. Угловая разница и является причиной вращения мотора. Режимы управления с полным и половинным шагом могут использоваться, впрочем как и волновое управление для снижения энергопотребления. Ниже продемонстрировано полношаговое управление. В полушаговом режиме, число шагов увеличится до 150!

Не пытайтесь следовать за обмотками, чтобы понаблюдать, как это работает. Просто сфокусируйтесь на одной обмотке и ждите. Вы заметите, что всякий раз, когда обмотка задействована, есть 3 положительных полюса (красный) в 5° позади, которые притягиваются по направлению вращения и другие 3 отрицательных полюса (синий) в 5° впереди, которые толкаются в направлении вращения. Задействованная обмотка всегда находится между положительным и отрицательным полюсами.

Подключение обмоток

Шаговые двигатели относятся к многофазным моторам. Больше обмоток, значит, больше фаз. Больше фаз, более гладкая работа мотора и более выокая стоимость. Крутящий момент не связан с числом фаз. Наибольшее распространение получили двухфазные двигатели. Это минимальное количество необходимых для того, чтобы шаговый мотор функционировал. Здесь необходимо понять, что число фаз не обязательно определяет число обмоток. Например, если каждая фаза имеет 2 пары обмоток и мотор является двухфазным, то количество обмоток будет равно 8. Это определяет только механические характеристики мотора. Для упрощения, я рассмотрю простейший двухфазный двигатель с одной парой обмоток на фазу.

Существует три различных типа подключения для двухфазных шаговых двигателей. Обмотки соединяются между собой, и, в зависимости от подключения, используется различное число проводов для подключения мотора к контроллеру.

Биполярный двигатель

Это наиболее простая конфигурация. Используются 4 провода для подключения мотора к контроллеру. Обмотки соединяются внутри последовательно или параллельно. Пример биполярного двигателя:

Мотор имеет 4 клеммы. Два желтых терминала (цвета не соответствуют стандартным!) питают вертикальную обмотку, два розовых — горизонтальную обмотку. Проблема такой конфигурации состоит в том, что если кто-то захочет изменить магнитную полярность, то единственным способом будет изменение направления электрического тока. Это означает, что схема драйвера усложнится, например это будет H-мост.

Униполярный двигатель

В униполярном двигателе общий провод подключен к точке, где две обмотки соединены вместе:

Используя этот общий провод, можно легко изменить магнитные полюса. Предположим, например, что мы подключили общий провод к земле. Запитав сначала один вывод обмотки, а затем другой — мы изменяем магнитные полюса. Это означает, что схема для использования биполярного двигателя очень простая, как правило, состоит только из двух транзисторов на фазу. Основным недостатком является то, что каждый раз, используется только половина доступных катушечных обмоток. Это как при волновом управлении двигателем с возбуждением одной обмотки. Таким образом, крутящий момент всегда составляет около половины крутящего момента, который мог быть получен, если бы обе катушки были задействованы. Другими словами, униполярные электродвигатели должны быть в два раза более габаритными, по сравнению с биполярным двигателем, чтобы обеспечить такой же крутящий момент. Однополярный двигатель может использоваться как биполярный двигатель. Для этого нужно оставить общий провод неподключенным.

Униполярные двигатели могут иметь 5 или 6 выводов для подключения. На рисунке выше продемонстрирован униполярный мотор с 6 выводами. Существуют двигатели, в которых два общих провода соединены внутри. В этом случае, мотор имеет 5 клемм для подключения.

8-выводной шаговый двигатель

Это наиболее гибкий шаговый мотор в плане подключения. Все обмотки имеют выводы с двух сторон:

Этот двигатель может быть подключен любым из возможных способов. Он может быть подключен как:

  • 5 или 6-выводной униполярный,
  • биполярный с последовательно соединенными обмотками,
  • биполярный с параллельно соединенными обмотками,
  • биполярный с одним подключением на фазу для приложений с малым потреблением тока

Как подключить шаговый двигатель

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Как подключить шаговый двигатель с 4, 5, 6 и 8 выводами к драйверу.

В предыдущих статьях мы рассматривали процесс выбора шагового электродвигателя (см. статью«Как выбрать шаговый двигатель») в зависимости от способа его применения. В данной статье мы подробно рассмотрим как подключить шаговый двигатель.

Шаговые электродвигатели могут поставляться с несколькими вариантами схем подключения. Выбор схемы будет определяться типом двигателя. Большинство наиболее распространенных шаговых двигателей имеют схемы, предполагающие использование 4-х, 5-ти, 6-ти или 8-ми проводов.

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С 4 ВЫВОДАМИ

Если в вашем распоряжении имеется шаговый двигатель, подключаемый при помощи только четырех проводов, это означает, что в нем две обмотки, это биполярный мотор и вы сможете использовать его только с биполярным драйвером. Обратите внимание на то, что каждая из фазных обмоток содержит пару проводов — для идентификации каждого провода используйте тестер (мультиметр).

Найдите замкнутые между собой провода(которые прозваниваются) и подключите их к шаговому двигателю. Лучше сразу свяжите их вместе, чтобы не повторять операцию постоянно

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ УНИПОЛЯРНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С 6 ВЫВОДАМИ

Для того, чтобы подключить шаговый двигатель с 6 выводами, с помощью тестера разделите все провода на три группы, замкнутые между собой, а затем найдите центральные выводы, измеряя сопротивление между проводами. Если вы хотите подключить ваш электродвигатель к униполярному драйверу, используйте все шесть проводов.

Подключение к биполярному драйверу(коих подавляющее большинство) потребует от вас использования только одного конца провода с одним выводом и одного центрального вывода для подключения к каждой обмотке.

Кроме того, определить обмотки можно только методом проб и ошибок; лучше всего попытаться найти центральный вывод, так как его сопротивление составляет половину от сопротивления других проводов.

Подключение шагового двигателя FL86STH65-2808A к микроконтроллеру.

Попал ко мне в руки на днях шаговый двигатель FL86STH65-2808A с драйвером SMD-4.2, задача была научиться управлять ним, используя микроконтроллер.

Первым делом надо подключить двигатель к драйверу, из двигателя выходит 8 проводов и их можно соединить двумя способами, как показано на картинке ниже.

При последовательном соединении обмоток максимального момента можно добиться только на низких скоростях, при этом энергопотребление будет низким, плюс параллельного соединения проявляется на высоких скоростях — момент падает медленнее чем при последовательном, минус — в более высоком энергопотреблении. Зависимость графика от момента показа на картинке ниже.

В моём случае важно чтобы двигатель обладал достаточным моментом на высоких скоростях, поэтому соединил обмотки параллельно.

Скручиваем провода между собой и зажимаем их в клеммнике.

Для получения нужного тока был специально приобретён блок питания на 48 вольт, но для тестов можно использовать обычный компьютерный блок питания.

Что имелось в виду под получением нужного тока?

Так как мы соединили обмотки двигателя параллельно, то ток, протекающий через двигатель, равен Iфазы * √2 или 1.4*Iфазы. Понять это очень просто,в документации указывается рабочий ток обмотки/фазы и её сопротивление. Максимальная мощность потребляемая двигателем, остаётся одинаковой при параллельном и последовательном включении обмоток и равна

При параллельном соединении обмоток, полное сопротивление двигателя в 2 раза меньше сопротивления обмотки, давайте подставим его в формулу

Что и требовалось доказать.

Силовые линии подключили, осталось подключить сигнальные. Для управления двигателем используются три сигнала: ENABLE, DIR и STEP, если перевести их названия, становится понятно какой за что отвечает. Для тех кто учил немецкий разъясню, уровень сигнала DIR определяет направление вращения, по каждому фронту сигнала STEP делается шаг. Отключение обмоток двигателя осуществляется при переходе сигнала ENABLE с низкого в высокое состояние. Ниже изображена осциллограмма управляющих сигналов.

Смотрите так же:  Заземление нейтрали 220 кв

Если посмотреть на драйвер, то можно увидеть, что под управляющие сигналы выделены 6 входов, вместо трёх, это сделано для того, чтобы можно было управлять вращением двигателя сигналами любой полярности.

Ток, протекающий через сигнальные линии может быть от 10 до 16mA, поэтому их можно напрямую подключать к выводам МК.

В качестве источника, управляющих сигналов, выберем схему с открытым коллектором, ниже изображена схема подключения драйвера к Atmega16.

Теперь давайте напишем код, чтобы при нажатии на одну кнопку двигатель вращался в одну сторону, при нажатии другой кнопки в другую.

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С 6 И 5 ВЫВОДАМИ

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С 6 ВЫВОДАМИ

Также, как и шаговый двигатель с четырехконтактным соединением (как подключить шаговый двигатель с 4 выводами?), двигатель с 6-контактным соединением имеет пару проводов для каждой обмотки.

Однако, он также имеет центральный вывод для каждой обмотки, что дает возможность подключать его как в качестве биполярного шагового двигателя, так и в качестве однополярного. Для того, чтобы подключить шаговый двигатель с 6 выводами, с помощью тестера разделите все провода на три группы, замкнутые между собой, а затем найдите центральные выводы.

Если вы хотите подключить ваш электродвигатель к однополярному драйверу, используйте все шесть проводов. Подключение к биполярному драйверу потребует от вас использования только одного конца провода с одним выводом и одного центрального вывода для подключения к каждой обмотке.

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С 5 ВЫВОДАМИ

Схема подключения шагового электродвигателя с 5-ю контактами очень похожа на схему подключения с 6-ю контактами. Главное ее отличие состоит в том, что центральные выводы замкнуты между собой внутри, соединяясь в один провод.

Это обеспечивает работу электродвигателя только по однополярной схеме. Кроме того, определить обмотки можно только методом проб и ошибок; лучше всего попытаться найти центральный вывод, так как его сопротивление составляет половину от сопротивления других проводов.

Как прозвонить шаговик?

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Есть какой-то шаговый двигатель, неизвестной породы. Двигаетль небольшой и у него 6 проводов. Я так понимаю, что если их шесть, то наверно униполярный. Верно?. А как правильно его прозвонить, чтобы понять как подключать?

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Писал бы в мою тему, про ШД и Stepper, кучнее будет.

Вобщем если на двигле есть маркировка SM? stepper motor или еще какие идентифицирующие знаки, говорящие о том что это шаговый двиг, то:

6 проводков говорят о том что либо это униполярный, либо это четырех обмоточный (что редко встречается).

значит смотрим дальше, исключим вариант с 4х обмоточным, главное найти общие. Визуально они среди всех цветных одинакового цвета либо черный и белый. Но это не факт. Тогда берем омметр и тэстим каждые два проводка. Например взял два проводка и у них например сопративление 100 ом, один отсоединяешь и помечаешь, оставляешь второй прицепленным к омметру, подключаешь остальные поочередно и находишь тот проводок где сопративление будет равно половине т.е для нашего примера это 50ом. Таким образом ты найдешь три проводка одной обмотки. Ну а дальше я просто методом тыка подсоеденяю.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

А есть ли хоть какие то букавки на поверхности мотора, этикетки, краска и т.п.?

Их чего хоть такой клад был достан? Там часто есть и микросхемы драйеров для них;)

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

не верь буквам, верь омметру))) Шучу. Не факт что буквы дадут распиновку. У мну 6 двиглов по 3 одинаковых и у всех разная маркировка выводов.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Вопрос снят, прозвонить не успел, моторчик забрал с концами братело.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Вот какой братэлло злостный. Чтож он так.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Есть масса барахла в котором часто живут шаговики. Так что вперед на поиски

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Передо мной однажды встал такой вопрос, вот как я его решил:

двигатель шаговый был от какого то старого матричного принтера EM-142 даташита я на него не нашел. Из разъема просто торчит 6 штырей, никаких цветовых обозначений нет. После изучения технической литературы по шаговикам, сделал вывод, что двигатель униполярный — две обмотки с отводами из середины, так оно и оказалось. Прозванивался он в моем случае так: выводы делятся на 2 группы, в каждой они прозваниваются между собой. в каждой группе есть два вывода, между которыми сопротивление было 26 ом — это выводы катушек, они через драйвер двигателя (я использовал К1128КТ3А ) подключаются к ардуине. Оставшийся вывод имеет сопротивление по отношению к остальным двум — 12-13 ом. Его надо подключить к питанию «силовой» части, я использовал 12 вольт. Итого: из 6 выводов 2 подключаются к питанию, в моем случае это был средние выводы: 3 и 4.

1, 2, 5, 6 выводы подключаются к драйверу.

Сперва после подключения двигатель вел себя странно: дергался, но не крутился. Поменял в скетче местами управляющие выводы — все заработало, стало быть я при подключении двигателя неверно подключил обмотки. Двигатель после некоторого времени прямо таки раскалился — скорее всего следовало начинать с 5 вольт напряжения.

Биполярные и униполярные шаговые двигатели

Современные шаговые двигатели, гибридые либо ШД на постоянных магнитах, как правило, производятся с двумя обмотками (4 вывода), с двумя обмоткми и центральными отводами (6 либо 5 выводов) и с четырьмя обмотками (8-ми выводные ШД). Биполярные двигатели имеют две обмотки и, соответственно, четыре вывода. Униполярные двигатели также имеют две по обмотки, но у каждой из них есть центральный отвод, что позволяет использовать для управления двигателем простой униполярный драйвер (т. е. переключать направление магнитного поля, создаваемого обмотками двигателя переполюсовкой половин обмоток двигателя). Иногда средние отводы могут быть объединены внутри двигателя, такой двигатель может иметь 6 или 5 выводов. В силу простоты униполярной схемы управления эти двигатели находят широкое применение в самых различнх областях промышленности.

Однако большинство драйверов предназначено для управления биполярными двигателями. При тех же габаритах биполярный шаговый двигатель обеспечивает больший момент по сравнению с униполярным.

Каким образом можно подключить 6-ти или 8-ми выводной мотор к биполярной системе управления и как при этом изменяются электрические характеристики двигателя?

6-ти выводные шаговые двигатели

Для подключения 6-ти выводного шагового двигателя к классическому биполярному драйверу может быть выбран один из двух способов — униполярное либо биполярное подключение обмоток двигателя.

Униполярное подключение

Если требуется вращать двигатель на средних и высоких скоростях (из диапазона рабочих скоростей), лучший тип подключения — использовать центральный отвод.

Электрические характеристики двигателя — ток обмотки, сопротивление обмотки, статический крутящий момент, индуктивность обмоток и др. — в этом случае равны данным, приведенным в каталоге.

Биполярное подключение

Если требуется вращать двигатель на низких скоростях (из диапазона рабочих скоростей), лучший тип подключения — биполярное.

При таком типе подключения нужно уменьшить ток, подаваемый на обмотки двигателя в √2 раз. Например, если номинальный рабочий ток двигателя составляет 2 А, то при последовательном включении обмоток требуемый ток — 1.4 А, то есть в 1.4 раза меньше.

Это можно легко понять из следующих рассуждений.

Смотрите так же:  Заземление кровли из профнастила

Номинальный рабочий ток, указанный в каталоге, рассчитан на сопротивление одной обмотки (R — именно оно приведено в каталоге). При последовательном включении обмоток сопротивление объединенной обмотки возрастает в два раза (2R).

Потребляемая мощность при униполярном включении — Iуниполяр. 2 * R

При последовательном включении обмоток потребляемая мощность становится Iбиполяр. 2 * 2 * R

Потребляемая мощность не зависит от типа подключения, поэтому Iуниполяр. 2 * R = Iбиполяр. 2 * 2* R, откуда

Так как крутящий момент двигателя прямо пропорционален величине магнитного поля, создаваемого обмотками статора, то он возрастает с увеличением числа витков обмотки и убывает с уменьшением ток, пропускаемого через обмотки. Но так как ток уменьшился в √2 раз, а число витков обмотки увеличилось в 2 раза, то крутящий момент возрастет в √2 раз.

ОБОРУДОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИИ
РАЗРАБОТКИ

Блог технической поддержки моих разработок

Главное меню

Простой контроллер шагового двигателя на PIC12F629

В статье приводятся принципиальные схемы вариантов простого, недорогого контроллера шагового двигателя и резидентное программное обеспечение (прошивка) для него.

Общее описание.

Контроллер шагового двигателя разработан на PIC контроллере PIC12F629. Это 8 выводной микроконтроллер стоимостью всего 0,5 $. Несмотря на простую схему и низкую стоимость комплектующих, контроллер обеспечивает довольно высокие характеристики и широкие функциональные возможности.

  • Контроллер имеет варианты схем для управления как униполярным, так и биполярным шаговым двигателем.
  • Обеспечивает регулировку скорости вращения двигателя в широких пределах.
  • Имеет два режима управления шаговым двигателем:
    • полношаговый;
    • полушаговый.
  • Обеспечивает вращение в прямом и реверсивном направлениях.
  • Задание режимов, параметров, управление контроллером осуществляется двумя кнопками и сигналом ВКЛ (включение).
  • При выключении питания все режимы и параметры сохраняются в энергонезависимой памяти контроллера и не требуют переустановки при включении.

Контроллер не имеет защиты от коротких замыканий обмоток двигателя. Но реализация этой функции значительно усложняет схему, а замыкание обмоток – случай крайне редкий. Я с таким не сталкивался. К тому же механическая остановка вала шагового двигателя во время вращения не вызывает опасных токов и защиты драйвера не требует.

Про режимы и способы управления шаговым двигателем можно почитать здесь, про дайверы здесь.

Схема контроллера униполярного шагового двигателя с драйвером на биполярных транзисторах.

Объяснять в схеме особенно нечего. К PIC контроллеру подключены:

  • кнопки «+» и «–» (через аналоговый вход компаратора);
  • сигнал ВКЛ (включение двигателя);
  • драйвер ( транзисторы VT1-Vt4 , защитные диоды VD2-VD9).

PIC использует внутренний генератор тактирования. Режимы и параметры хранятся во внутреннем EEPROM.

Схема драйвера на биполярных транзисторах КТ972 обеспечивает ток коммутации до 2 А, напряжение обмоток до 24 В.

Я спаял контроллер на макетной плате размерами 45 x 20 мм.

Если ток коммутации не превышает 0,5 А, можно использовать транзисторы серии BC817 в корпусах SOT-23. Устройство получится совсем миниатюрным.

Программное обеспечение и управление контроллером.

Резидентное программное обеспечение написано на ассемблере с циклической переустановкой всех регистров. Программа зависнуть в принципе не может. Загрузить программное обеспечение (прошивку) для PIC12F629 можно здесь.

Управление контроллером достаточно простое.

  • При активном сигнале «ВКЛ» (замкнут на землю) двигатель крутится, при неактивном (оторван от земли) – остановлен.
  • При работающем двигателе ( сигнал ВКЛ активен) кнопки «+» и «–» меняют скорость вращения.
    • Каждое нажатие на кнопку «+» увеличивает скорость на минимальную дискретность.
    • Нажатие кнопки «–» — уменьшает скорость.
    • При удержании кнопок «+» или «–» скорость вращения плавно увеличивается или уменьшается, на 15 значений дискретности в сек.
  • При остановленном двигателе ( сигнал ВКЛ не активен).
    • Нажатие кнопки «+» задает режим вращения в прямом направлении.
    • Нажатие кнопки «–» переводит контроллер в режим реверсивного вращения.
  • Для выбора режима – полношаговый или полушаговый необходимо при подаче питания на контроллер удерживать кнопку «–» в нажатом состоянии. Режим управления двигателем будет изменен на другой (проинвертирован). Достаточно выдержать кнопку – нажатой в течение 0,5 сек.

Схема контроллера униполярного шагового двигателя с драйвером на MOSFET транзисторах.

Низкопороговые MOSFET транзисторы позволяют создать драйвер с более высоким параметрами. Применение в драйвере MOSFET транзисторов, например, IRF7341 дает следующие преимущества.

  • Сопротивление транзисторов в открытом состоянии не более 0,05 Ом. Значит малое падение напряжения (0,1 В при токе 2 А), транзисторы не греются, не требуют радиаторов охлаждения.
  • Ток транзисторов до 4 А.
  • Напряжение до 55 В.
  • В одном 8 выводном корпусе SOIC-8 размещены 2 транзистора. Т.е. на реализацию драйвера потребуется 2 миниатюрных корпуса.

Таких параметров невозможно достичь на биполярных транзисторах. При токе коммутации свыше 1 А настоятельно рекомендую вариант утройства на MOSFET транзисторах.

Подключение к контроллеру униполярных шаговых двигателей.

В униполярном режиме могут работать двигатели с конфигурациями обмоток 5, 6 и 8 проводов.

Схема подключения униполярного шагового двигателя с 5 и 6 проводами (выводами).

Для двигателей FL20STH, FL28STH, FL35ST, FL39ST, FL42STH, FL57ST, FL57STH с конфигурацией обмоток 6 проводов выводы промаркированы следующим цветами.

Подключение разных типов ШД (униполярных и биполярных)

Драйверы работают с 2/4-х фазными (биполярными или униполярными) ШД имеющими 4, 6 или 8 выводов (обратите внимание, не поддерживается работа с униполярными 5-ти выводными ШД).

Длина проводов идущих к ШД от драйвера не должна превышать 10 метров. Более длинные провода могут привести к сбоям в работе драйвера (из-за мощных электромагнитных помех, создаваемых в момент коммутации обмоток ШД). Настоятельно рекомендуется пофазно переплести между собой провода ШД, полученные жгуты уложить в экранирующие металлические оплетки. Оплетки должны быть заземлены, корпус ШД должен быть заземлен. Под землей понимается масса станка, соединенная с заземленной шиной.

К драйверу можно подключить 4,6 и 8-ми выводные ШД. Схемы подключения таких шаговых двигателей приведены на рисунке. Рассмотрим по порядку преимущества и недостатки этих методов:

  • ШД с 4-мя выводами. Это биполярный ШД, подключение однозначно. Фазность подключения обмоток не имеет значения.
  • ШД с 6-ю выводами. Это либо биполярный ШД с отводом третьего проводника от середины обмотки, либо униполярный 4-х фазный ШД с внутренним объединением проводников двух соседних обмоток. Подключение типа А – момент ↑1.4 раза, момент более стабилен на низких частотах. Подключение типа В – ШД работает с характеристиками, заявленными в описании (момент, ток), момент более стабилен на высоких частотах.
  • ШД с 8-ю выводами. Это униполярный 4-х фазный ШД. Подключение типа А — ШД работает с характеристиками, заявленными в описании (момент, ток), момент более стабилен на высоких частотах. Подключение типа B – момент ↑1.4 раза, момент более стабилен на низких частотах (относительно А). Подключение типа C – момент ↑1.96 раза, момент более стабилен на высоких частотах (относительно А).

Похожие статьи:

  • Заземление вл 10 квМ Заземление вл 10 квМ ЗАЗЕМЛЕНИЕ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Для повышения надежности работы линий электропередачи, для защиты электроаппаратуры от атмосферных и внутренних перенапряжений, а также для обеспечения безопасности […]
  • Ауди 80 электрические схемы Ауди 80 электрические схемы СХЕМА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ АВТОМОБИЛЯ “АУДИ-80 1,8S” 1987-1991 гг. (с карбюраторным двигателем) А1 – блок управления обогащением смеси; А2 – коммутатор системы зажигания TSZ -H; А3 – стабилизатор напряжения; В […]
  • Mazda 6 высоковольтные провода ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ПРОВОДА MAZDA 6 I GG ХЭТЧБЕК Для идентификации автомобиля и достоверного подбора высоковольтные провода Mazda 6 I GG Хэтчбек, следует внимательно выбрать модификацию транспортного средства. Для этого используйте уточняющую […]
  • Электропроводка для таврии Электропроводка для таврии 1 - указатель поворота 2 - фара головного света 3 - реле включения электродвигателя вентилятора радіатора 4 - термовыключатель вентилятора радиатора 5 - электродвигатель вентилятора радиатора 6 - звуковой […]
  • Niva chevrolet схемы электрические Электросхема Шевроле Нива ВАЗ-2123 Схема электрических соединений ЭСУД АЗ-2123 1 – контроллер; 2 – электровентилятор системы охлаждения двигателя правый; 3 – электровентилятор системы охлаждения двигателя левый; 4 – модуль зажигания; 5 – […]
  • Электропроводка газ 2217 Электропроводка газ 2217 Газель Соболь. Электросхемы - часть 3 Схема электрооборудования автомобиля с двигателем ЗМЗ-4063 (панель приборов старого образца): 1 - боковой указатель поворота; 2 - указатель поворота; 3 - фара; 4 - лампа […]