Taxivsamare.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Драйвер шаговых двигателей SMD; ver. 2

SMD-4.2DIN ver.2 является драйвером шаговых двигателей нового поколения. Драйвер предназначен для управления двух и четырехфазными гибридными шаговыми двигателями с током фазы до 4,2А. Блок предусматривает крепление на DIN рейку, что является удобным для размещения его в условиях производства. Принципиальным отличием от предыдущего исполнения драйвера SMD-4.2 является новая улучшенная схемотехника, дающая возможность подерживать большой крутящий момент двигателя на высоких скоростях.

Благодаря улучшенной конструкции SMD-4.2DIN ver.2 обеспечивает такую динамику, при которой шаговый двигатель разгоняется до скорости более 1000 об/мин за доли секунды и с легкостью достигает рабочих скоростей более 4000 об/мин с поддержанием крутящего момента, достаточного для выполнения полезной работы.

Для случаев работы шагового двигателя с высокоинерционной нагрузкой предусмотрен разъем для подключения внешнего тормозного резистора.

Драйвер SMD-4.2DIN ver.2 предусматривает как импульсное управление положением, так и аналоговое регулирование скорости или угла поворота.

Для питания блока могут использоваться стабилизированные и нестабилизированные источники питания постоянного тока. Для снижения общей стоимости возможно использование нескольких приводов с одним источником питания.

Драйвер позволяет дробить шаг двигателя до 1/128, устанавливать ток удержания в процентах от значения рабочего тока.

Линейный разгон в режиме драйвера.

С различной интенсивностью ускорения.

Габаритные размеры драйвера шаговых двигателей SMD‑4.2DIN ver.2

Габаритные размеры драйвера шаговых двигателей SMD‑4.2DIN ver.2

Схема подключения драйвера шаговых двигателей SMD‑4.2DIN ver.2

Схема подключения драйвера шаговых двигателей SMD‑4.2DIN ver.2

Управление шаговым двигателем

SMD-4.2DIN ver.2 предусматривает три типа управления шаговым двигателем:

  • Импульсное управление положением внешними сигналами
  • Аналоговый режим управления скоростью
  • Аналоговый режим управления углом поворота

В зависимости от поставленной задачи блок может использоваться в одном из трех режимов управления — импульсное управление положением для решения задач позиционирования, управление скоростью аналоговым сигналом — для задач точного поддержания и регулирования скорости, задание угла поворота в зависимости от внешнего входного сигнала (напрмер, для реализации функции слежения или позиционирования антенн).

В режиме импульсного управления положением есть возможность инверсии сигнала разрешения EN.

В режиме аналогового управления предусмотрена возможность задания плавности разгона и торможения.

Драйвер предусматривает два варианта коммутации обмоток шагового двигателя:

  • Токовое регулирование
  • Вольтовое регулирование

При токовом режиме управления контролируется максимальный ток, подаваемый на фазу двигателя. Для управления в этом режиме можно использовать любой шаговый двигатель с установкой максимального тока в настройках контроллера. Этот режим управления характеризуется большим крутящим моментом, высокой скоростью вращения, но ограничен максимальной величиной дробления до 1/16 от основного углового шага ШД.

Вольтовый режим управления характеризуется большей плавностью хода и возможностью дробления шага двигателя до 1/128 от величины основного углового шага. Однако, скорость и крутящий момент на выходном валу двигателя в этом режиме управления ниже по сравнению с токовым режимом. Режим вольтового управления может использоваться только с теми шаговыми двигателями, список параметров которых сохранен в памяти блока.

Типы электродвигателей

в электродвигатели можно выделить следующие типы:

  • Двигатель постоянного или постоянного тока: Двигатели постоянного тока работают с этим типом тока, как следует из названия. Они могут иметь мощность от нескольких мВт до нескольких мВт в самых мощных и крупных, которые используются в промышленных приложениях, транспортных средствах, лифтах, конвейерах, вентиляторах и т. Д. Его скорость вращения (об / мин) и крутящий момент можно регулировать в соответствии с подачей.
  • Двигатель переменного или переменного тока (асинхронный и с фазным ротором): они работают с переменным током, с очень специфическим ротором, который работает благодаря фазам, которые этот тип тока вносит, чтобы генерировать вращение посредством магнитного отталкивания электромагнита аналогично тому, как это делают роторы постоянного тока. Они очень дешевые и доходят до нескольких кВт. У них можно регулировать скорость вращения, но элементы регулирования дороже, чем у постоянного тока. Их часто используют для бытовой техники.
  • Шаговый двигатель— Также известные как степперы, они во многом похожи на DC, но с низкими скоростями вращения и мощностью. Здесь выделяется позиционирование осей, то есть точность их установки в определенное положение. Их угол поворота и скорость можно сильно контролировать, поэтому раньше они использовались в дисководах для гибких дисков, жестких дисках (HDD), роботах, в системах автоматизации процессов и т. Д.
  • Серводвигатель: можно сказать, что это эволюция шагового двигателя, работающего с малой мощностью и скоростью, в некоторых случаях доходящей до 7000 об / мин. Этот двигатель включает в себя редукторную коробку и цепь управления. Они обладают той же точностью позиционирования, что и шаговые, и очень стабильны с точки зрения приложенного крутящего момента, что делает их идеальными для некоторых роботов и промышленных приложений.

Шаговые двигатели и серводвигатели

ротор и статор

Вы уже знаете, что это за два типа электронных двигателей, но я хотел бы кое-что сказать. больше о степперах. Они делают поворот не непрерывно, а небольшими шагами, отсюда и их название. Ротор (часть, которая вращается) имеет форму зубчатого колеса, а статор (часть, которая не вращается) состоит из чередующихся поляризованных электромагнитов. Таким образом, когда кто-то «активирован», те, что на его сторонах, не активируются, что притягивает зуб ротора к нему, обеспечивая точное продвижение, которым они характеризуются.

В зависимости от зубья ротора, можно будет более-менее продвигаться по очереди. Если у вас больше зубов, для завершения поворота потребуется больше шагов, но шаги будут короче, поэтому это будет более точный двигатель. Если у вас мало зубов, шаги будут более резкими и не столь точными. Следовательно, шаги, которые должен будет сделать шаговый двигатель для завершения поворота, будут зависеть от угловых шагов.

Читать еще:  Mlt 3000 электронный прибор проверки и регулировки света фар

Эти шаги угловые стандартизированы, хотя встречаются и моторы с нестандартным шагом. Углы обычно составляют: 1.8º, 5.625º, 7.5º, 11.25º, 18º, 45º и 90º. Чтобы вычислить, сколько шагов нужно шагому двигателю, чтобы совершить полный оборот (360º), вам просто нужно разделить. Например, если у вас шаговый двигатель 45º, у вас будет 8 шагов (360/45 = 8).

отжим с уклоном (фаза)

Среди этих двигателей у вас есть однополярный (самый популярный) с 5 или 6 кабелями или биполярный с 4 кабелями. В соответствии с этим будет осуществляться то или иное поляризационные последовательности пропускающий ток через его катушки:

  • Поляризация для биполярный:
  • Для униполярный:

Операция в обоих случаях одинакова: поляризация катушек притягивает ротор к тому месту, где вы хотите разместить ось. Если ты хочешь держите его в одном положении, вы должны поддерживать поляризацию для этой позиции и вуаля. И если вы хотите, чтобы он двигался вперед, вы поляризуете следующий магнит, и он сделает еще один шаг, и так далее .

Если вы используете серводвигатель, вы уже знаете, что это в основном шаговый двигатель, поэтому все сказанное работает и для них. Единственное, что включает в себя эти редукторы, чтобы получить намного больше шагов за оборот и, следовательно, иметь гораздо более высокую точность. Например, вы можете найти двигатель с 8 ступенями на оборот, если бы у него была коробка передач 1:64, поскольку это означает, что каждая ступень из этих восьми подразделяется на 64 меньших шага, что дает максимум 512 шагов на оборот. То есть каждый шаг будет около 0.7º.

Также добавьте, что вам следует использовать контроллер с помощью которого можно управлять поляризацией, скоростью и т. д., например, с помощью H-моста. Некоторые модели — L293, ULN2003, ULQ2003 и т. Д.

Dónde Comprar

Вы купить на различных интернет-сайтах или в специализированных магазинах электроники. Также, если вы новичок, вы можете использовать комплекты, включающие все необходимое и даже тарелку. Arduino UNO и руководство, чтобы начать экспериментировать и создавать свои проекты. Эти комплекты включают в себя все, что вам нужно, от самого двигателя, контроллеров, плат, макетов и т. Д.

Биполярный контроллер шаговых двигателей

Схема представляет собой дешевую, и прежде всего легко собираемую альтернативу доступным микропроцессорным биполярным контроллерам шаговых двигателей. Рекомендуется там, где точность управления играет меньшую роль, чем цена и надежность.

Простой драйвер шагового двигателя

Простой драйвер шагового двигателя

Принципиальную схему можно разделить на следующие блоки:

  1. последовательный чип, генерирующий битовые строки,
  2. локальный генератор тактового сигнала,
  3. схема управления питанием катушек,
  4. выходные буферы Н-моста,
  5. схемы защиты входных сигналов управления.

Контроллер должен питаться постоянным напряжением, хорошо отфильтрованным, желательно стабилизированным.

Простой драйвер шагового двигателя

Теперь пару слов про H-мосты, которые будут работать с этим драйвером. Они должны принимать на своих входах все возможные логические состояния (00, 01, 10, 11), без риска какого-либо повреждения. Просто в некоторых конфигурациях мостов построенных из дискретных элементов, запрещается одновременное включение двух входов — их естественно нельзя использовать с этим контроллером. Мосты выполненные в виде интегральных микросхем (например L293, L298), устойчивы к этому.

Простой драйвер шагового двигателя

И в завершение третий вариант контроллера, на микросхемах STK672-440, имеющий все необходимые защиты и функции смотрите по ссылке.

Электроприводы шаговых двигателей для транспортных систем

Основные требования, предъявляемые к электродвигателям, используемым в транспортерах:

  • Низкий уровень вибрации
  • Точность/повторяемость останова
  • Способность работать в запыленных, влажных и т. п. средах
  • Параметры разгона/торможения

В качестве приводов транспортных систем традиционно используются шаговые двигатели и двигатели переменного тока (сервоприводы).

Принцип действия сервопривода

Управляющее устройство в соответствии с заданной программой подает напряжение на сервопривод, который соединен с порталом станка. Двигатель перемещает рабочий орган. При этом энкодер вырабатывает импульсы, поступающие на контроллер. Подсчет их числа осуществляет управляющее устройство. Количество импульсов пропорционально перемещению портала. При достижении рабочим органом заданного положения на электромотор перестает поступать напряжение. Портал фиксируется. Пока число импульсов, зафиксированных контроллером с датчика, не достигнет запрограммированной величины, двигатель будет осуществлять перемещение рабочего органа.

Шаговый сервопривод можно также настроить на поддержание постоянной частоты вращения вне зависимости от нагрузки или постоянного момента при разной скорости.

К достоинствам сервоприводов относятся точность позиционирования, динамика разгона и отсутствие снижения момента при высоких скоростях. Ограничивает применение сервопривода, как правило, достаточно большая стоимость.

Шагового двигателя — Информация, Преимущества, дом шагового двигателя контроллер

Шагового двигателя

Шаговые двигатели (также называемые шаговые двигатели) представляют собой электронные двигатели, которые предлагают точный контроль вращения. Шаговые двигатели отличаются высокой точностью (в среднем шаговый двигатель может превратиться в 0,9 до 1,8 градусов в каждую сторону) и в относительно высокой скорости вращения.

Шаговые двигатели могут быть найдены в различных типах аппаратных компонентов: принтеры (головка принтера перемещается влево и вправо с помощью шагового двигателя), сканеры, компьютерные жесткие диски, и так далее.

Демонстрация шагового двигателя

В этом видео вы можете увидеть короткая демонстрация возможностей движение шаговым двигателем. Обратите внимание на точную регулировку скорости и направления — это достигается за счет способности двигатели для перемещения в очень малых шагов.

Характеристики и преимущества шаговых двигателей

Есть несколько характеристик шаговых двигателей, которые сделали их привода выбора в большом числе приложений:

  1. Устройство может работать как в открытом цикле с точностью позиционирования + -1 шаг. Таким образом, чтобы вращаться в определенном угловом расстоянии, двигатель может быть приказано повернуть определенное количество шагов и механический элемент связан с валом будет двигаться требуемое расстояние.
  2. Шаговые двигатели обладают высокой крутящий момент на малых угловых скоростей. Это полезно для ускорения полезную нагрузку до скорости.
  3. Шаговые двигатели имеют высокую удерживающий момент-они имеют свойство быть «самостоятельной блокировки», когда ротор находится на стоянке.
  4. Шаговые двигатели непосредственно совместим с цифровыми методами контроля, и может быть легко сопряжен с цифровыми Шаг Направление контроллер, микропроцессор или компьютер.
  5. Шаговые двигатели демонстрируют великолепную точность позиционирования, а тем более важно, ошибки не являются кумулятивными.
  6. Двигатель конструкция проста и надежная. Есть правило, только два подшипника и двигателя в целом имеет длительную необслуживаемые жизни. По этой причине, это экономически эффективным приводом.
Читать еще:  Рулевая рейка солан регулировка

Многие из этих преимущества делают двигатель шаговый полезно в некоторых типах роботов или машин. Разница в цене Серводвигатели также дает шаговых двигателей преимущество.

Недостатки шаговых двигателей

Основным недостатком шаговые двигатели разомкнутой операции — отсутствие обратной связи на должность двигателя (сигнал обратной связи) и его скорость (скорость обратной связи). Этот недостаток имеет критическое влияние на способность достигать высокой точности, и это снижает общий «безопасности» системы.

Как шагового двигателя построены?

Шаговые двигатели имеют много катушки помещены в круг форму. Когда ток проходит через одну из катушек, она становится магнитных (электромагнитных принцип) и, следовательно, перемещает вал двигателя, чтобы это направление. Например анимации:

Одноместный Возбуждение катушки

Типы шаговых двигателей

Существуют два основных вида шаговых двигателей: униполярный и биполярный. Разница между двумя видами заключается в способе электромагнитов связаны между собой. Преимущество однополярного двигатели их упрощенному контролю, но, с другой стороны, их крутящего момента (силы) меньше, чем у биполярного motors.The преимущество биполярных двигателей больше крутящего момента для того же размера двигателя, но с другой стороны более сложные схемы управления необходимо, тот, который может изменить направление тока в каждом шаге.

Существуют гибридные двигатели, которые могут работать как в униполярных и биполярных режимов, с помощью проводов двигателя по-разному.

Управление шагового двигателя

В отличие от регулярных двигатели постоянного тока, управления шаговых двигателей является гораздо более сложным. Здесь Есть не два провода, которые должны быть подключены к источнику питания для того, чтобы спина двигателя. Для того чтобы перейти двигателя в определенном направлении, Stepping последовательности должен быть сформирован. Степпинг последовательность управляемой коммутации обмоток двигателей. Когда катушка, ток течет через катушки провода, и это становится электромагнита. Затем глава двигателя в настоящее время намагниченных до катушки, и движение будет создан.

Пошаговое Последовательности

Есть 4 вида активизации последовательности: Полный Stepping (также называемый пошагового, Double Stepping, Half степпинг, и Micro степпинг.

Управление шагового двигателя с помощью «пошаговое» степпинг метод

Это самый основной метод — включение одного электромагнита каждый раз.

Шаг номер
Катушка 1
Катушка 2
Катушка 3
Катушка 4
1НаОтОтОт
2ОтНаОтОт
3ОтОтНаОт
4ОтОтОтНа

הנעת מנוע צעד בשיטת צעד מלא

Эта последовательность требует наименьшего количества энергии и генерирует гладкую движения.

Управление шаговым двигателем с помощью «Дважды Шаг» степпинг метод

В этом методе две катушки включены одновременно.

מספר צעדКатушка 1
Катушка 2
Катушка 3
Катушка 4
1НаНаОтОт
2ОтНаНаОт
3ОтОтНаНа
4НаОтОтНа

Этот метод не создает плавное движение, как и предыдущий метод, и он требует удвоить текущий, но и как вернуть его порождает двойные крутящего момента.

Управление шаговым двигателем с помощью «Half-Шаг» степпинг метод

מספר צעדКатушка 1
Катушка 2
Катушка 3
Катушка 4
1НаОтОтОт
2НаНаОтОт
3ОтНаОтОт
4ОтНаНаОт
5ОтОтНаОт
6ОтОтНаНа
7ОтОтОтНа
8НаОтОтНа

Этот метод двойников Основная погрешность (в градусах) двигатель может двигаться. Например, является ли двигатель может двигаться в 1,8 градуса за каждый шаг, чем при использовании Half-Stepping можно двигать мотор в 0,9 градуса / шаг. Недостатком в этом способе управления является то, что в половине последовательности, дважды тока требуется (когда две катушки находятся на вместо одной).

Строительство шагового двигателя Контроллер цепи

Самый простой способ для управления шаговым двигателем использует Шаг / Направление контроллера. Такой контроллер получает только два входа — нужное направление вращения (1 = по часовой стрелке, 0 = против часовой стрелки), а также указание о том, чтобы шаг или остаться в текущей позиции (шаг = 1, шаг = 0, соответственно). Сам контроллер генерирует активизации последовательности, как описано в предыдущем разделе.

Контроллер использует мощные транзисторы MOSFET для переключения тока в катушках.

Контроллер имеет 5 входов и 6 выходов:

  • 2 входа для логики источник напряжения (5 В, земля)
  • 2 входа для источника напряжения двигателей (до 50V 10ampere, земля)
  • 2 входа для контроля шага и направления
  • 5 выходов для подключения шаговых двигателей

Электронная схема Схема для шагового двигателя Контроллер цепи

Контроллер шагового двигателя Схемы

CAD-модель

Здесь вы можете увидеть простой компьютер CAD модель контроллера — для этого используется простой микроконтроллер, который генерирует последовательность активизации и 4 мощных транзисторов MOSTFET.

Обзор драйвера шагового двигателя A4988

Драйвер шагового двигателя A4988

Сегодня расскажу о драйвере A4988, данный драйвер подойдет тем, кто планирует создать свой собственный 3D-принтер или станок ЧПУ с управлением шаговым двигателям.

Технические параметры

► Напряжения питания: от 8 до 35 В
► Установка шага: 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16
► Напряжение логики: 3 В или 5.5 В
► Защита от перегрева: Есть
► Максимальный ток на фазу: 1 А без радиатора, 2 А с радиатором.
► Габариты модуля: 20 мм х 15 мм х 10 мм
► Габариты радиатора: 9 мм х 5 мм х 9 мм

Общие сведения о драйвере A4988

Основная микросхема модуля это драйвер от Allegro — A4988, которая имеет небольшие размеры (всего 8 мм х 6 мм), хоть микросхема и маленькая, но она может работать с выходным напряжение до 35 В с током до 1 А на катушку без радиатора и до 2 А с радиатором (дополнительным охлаждением). Для управления шаговым двигателем, необходимо всего два управляющих контакта (по сравнению с L298N необходимо четыре), один используется для управления шагами, второй для управления вращения двигателем.
Драйвер позволяет использовать пять вариантов шага, полный шаг, полшага, четверть шага, восьмой шаг и шестнадцатый шаг.

Драйвер шагового двигателя A4988

Распиновка драйвера A4988:
На драйвере A4988 расположено 16 контактов, назначение каждого можно посмотреть ниже:

Назначение контактов драйвера A4988

EN — включение и выключение модуля (0 — включен, 5 В — выключен).
MS1, MS2 и MS3 — выбор режима микро шаг (смотрите таблицу ниже).
RST — сброс драйвера.
SLP — вывод включения спящего режима, если подтянуть его к низкому состоянию драйвер перейдет в спящий режим.
STEP — управляющий вывод, при каждом положительном импульсе, двигатель делает шаг (в зависимости от настройки микро шага), чем быстрее импульсы, тем быстрее вращаться двигатель.
DIR — управляющий вывод, если подать +5 В двигатель будет вращается по часовой стрелке, а если подать 0 В против часовой стрелки.
VMOT & GND — питание шагового двигателя двигателя от 8 до 35 В (обязательное наличие конденсатора на 100 мкФ ).
2B, 2A, 1B, и 1A — подключение обмоток двигателя.
VDD & GND — питание внутренней логики от 3 В до 5,5 В.

Если не планируете использовать вывод RST необходимо подключить его к выводу SLP, чтобы подтянуть его к питанию, тем самым включить драйвер.

Настройка микрошага
Драйвер A4988 может работать микрошаговом режиме, то есть может подавать питание на катушки с промежуточным уровням. Например, если взять двигатель NEMA17 с шагом 1.8 или 200 оборотов, в режиме 1/4, двигатель будет выдавать 800 шагов за оборот
Дня настройки микрошагов, драйвер A4988 имеет три выхода, а именно MS1, MS2 и MS3. Установив соответствующие логические уровни для этих выводов, можно выбрать режим микрошага.

Настройка микрошага драйвера A4988

Вывода MS1, MS2 и MS3 в микросхеме A4988 подтянуты резистором к земле, поэтому, если не подключать их, двигатель будет работать в режиме полного шага.

Система охлаждения A4988
При интенсивной работе микросхемы A4988 начинает сильно греется и если температура превысит придельные значение, может сгореть. По документации A4988 может работать с током до 2 А на катушку, но на практике микросхема не греется если ток не превышает 1 А на катушку. Поэтому если ток выше 1 А необходимо устанавливать радиатор охлаждения, который идет в комплекте.

Система охлаждения драйвера A4988

Настройка тока A4988
Перед использованием мотора нужно сделать небольшую настройку, необходимо ограничить максимальную величину тока, протекающего через катушки шагового двигателя и ограничить его превышение номинального тока двигателя, регулировка осуществляется с помощью небольшого потенциометра.
Существует два способа настройки:
1. Замерить ток, для этого возьмем амперметр и подключим его в разрыв любой из обмоток (двигатель должен работать в полношаговом режиме), так же, при настройки ток должен составлять 70% от номинального тока двигателя.
2. Расчет значение напряжения Vref, согласно документации на A4988, есть формула I_TripMax = Vref / (8 × Rs), из которой мы можем получить формулу.

Vref = I_TripMax x 8 x Rs

где,
I_TripMax — номинальный ток двигателя
Rs — сопротивление на резисторе.

В моем случаи на драйвере A4988 установлены резисторы Rs = 0,100 Ом (R100), а номинальный ток двигателя 17HS4401 равняется 1,7 А.

Vref = 1,7 х 8 х 0,100 = 1,36 В

Мы рассчитали максимальное значение для двигателя 17HS4401, но при таком напряжение двигатель будет греться в режиме ожидания, необходимо уменьшить это значение на 70%, то есть:

Vref х 0,7 = 0,952 В

Осталось только настроить, берем отвертку и вольтметр, плюсовой шуп вольтметра устанавливаем на потенциометр, а шуп заземления на вывод GND и выставляем нужное значение.

Настройка тока драйвера A4988

Подключение драйвера шагового двигателя A4988 к Arduino UNO

Необходимые детали:
Arduino UNO R3 x 1 шт.
► Драйвер шагового двигателя A4988 x 1 шт.
► Шаговый двигатель 17HS4401 x 1 шт.
► Комплект проводов DuPont 2.54 мм, 20 см x 1 шт.

Подключение:
Теперь, можно приступить к сборке схемы. Первым делом, подключаем VDD и GND к 5 В и GND на Arduino. Контакты DIR и STEP подключим к цифровым контактам 2 и 3 на Arduino. Подключение шагового двигатель к контактам 2B, 2A, 1A и 1B.

Предупреждение: Подключение или отключение шагового двигателя при включенном приводе может привести к его повреждению.

Затем необходимо подключить контакт RST к соседнему контакту SLEEP, чтобы включить драйвер. Так-же контакты выбора микрошага необходимо оставить не подключенными, чтобы работал режим полный микрошаг. Теперь осталось подключить питание двигателя к контактам VMOT и GND, главное не забудьте подключить электролитический конденсатор на 100 мкФ, в противном случаи при скачке напряжение, модуль может выйти из строя.

Подключение драйвера A4988 к Arduino

Программа:
Теперь можно приступки к программной части и начать управлять шаговым двигателем с помощью драйвера A4988, загружайте данный скетч в Arduino.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector