Tilbakemeldinger driver trinnmotor driver krets Drivere fra TI: Kjør elektrisk motor. Funksjoner ved drift av kommutatormotorer

Da jeg designet den neste CNC-maskinen, men bare en 3-akset freseboringsmaskin for kretskort og små fresearbeider, hadde jeg et urolig ønske om å ordne alt.
Mange vil si at emnet ikke er nytt, det er mange prosjekter, mange tekniske og programvareløsninger. Men flytende i dette hav av informasjon, prøvde jeg å fjerne alt "vann" og få en "tørr rest".
Her er hva som kom av det ...

Oppgaven med å konstruere en maskin kommer vanligvis ned på tre underoppgaver - mekanikk, elektronikk, programvare. Tilsynelatende vil tre artikler også måtte skrives.
Siden vi har en journal med praktisk elektronikk, begynner jeg med elektronikk og litt med mekanikk!

  stasjonen

  Motor (motor)

Med en "normal" motor fungerer ikke tilbakemeldingen uten tilbakemelding. Uten å gå nærmere inn på detaljer, bør motorens kontrollkrets "vite" i hvilken vinkel aksen dreide. Du kan selvfølgelig sette girkassen - vi mister hastigheten, og fremdeles uten garanti, uten tilbakemelding i det hele tatt! En vinkelsensor er plassert på aksen. Denne løsningen er pålitelig, men dyr.

Et alternativ er en trinnmotor (hvordan den fungerer, les selv). Vi kan anta at den i en “kommando” vil vri sin akse i en viss grad, vanligvis er den 1,8 eller 0,9 grader (nøyaktigheten er vanligvis ikke dårligere enn 5%) - akkurat det du trenger. Ulempen med denne løsningen er at under tung belastning vil motoren hoppe over kommandoer - “trinn” og kan stoppe helt. Problemet avgjøres av installasjonen av en kjent kraftig motor. På trinnmotorer lages de fleste amatørmaskiner.

  Velg en trinnmotor

Konfliktive krav. Lav strøm betyr stor motstand, mange svinger av motorens viklingstråd, en stor induktans. Og et stort øyeblikk er en stor strøm og mange svinger. Vi velger mer strøm og mindre induktans. Og øyeblikket må velges ut fra belastningen, men mer om det senere.

Egenskapene til noen motorer er vist i tabellen:

  Stepper motor driver

Den enkleste løsningen er en kilde til en gitt strøm og to par transistorbrytere for hver vikling. Og fire beskyttelsesdioder. Og logikken for å endre retning. Og ... Denne avgjørelsen tas vanligvis på ULN2003A-brikken for lavstrømsmotorer, den har mange mangler, jeg vil ikke dvele ved dem.

Et alternativ er spesialiserte alt-i-ett-mikrokretser - med logikk, transistorer og beskyttelsesdioder inne (eller utenfor). Og også slike mikrokretser styrer strømmen til viklingene og regulerer den ved hjelp av PWM, og kan også implementere “halvtrinns” -modus, og noen modus er 1/4 av et trinn, og 1/8 av et trinn, etc. Disse modusene lar deg øke posisjonsnøyaktigheten , øke glattheten og redusere resonansen. Vanligvis er "halvtrinn" -modus tilstrekkelig, noe som vil øke den teoretiske nøyaktigheten til lineær posisjonering (i mitt eksempel, til 0,005 mm).

Hva er inne i steppmotordriverbrikken? Logikk og kontrollenhet, strømforsyninger, PWM med kretsløp for å generere klokkeslettet og tiden for å skifte viklingene, utgangsbrytere på felteffekttransistorer, tilbakemeldingskomparatorer - strømmen styres av spenningsfallet over motstandene (Rs) i viklingens strømforsyningskrets. Motorstrømmen stilles inn av referansespenningen.

For å implementere disse funksjonene er det andre kretsløsninger, for eksempel ved bruk av PIC- eller ATMEGA-mikrokontrollere (igjen med eksterne transistorer og beskyttelsesdioder). Etter min mening har de ikke en betydelig fordel i forhold til "ferdige" mikrokretser, og jeg vil ikke bruke dem i dette prosjektet.

  Valg av rikdom

Av de ferdige er de vanligste og rimelige driverne på Allegro A4988-brikker (opptil 2A), Texas Instruments DRV8825 (opptil 2,5A).
Siden modulene opprinnelig ble utviklet for bruk i 3D-skrivere som Rep-rap-prosjektet til Arduino-prosjektet, er de ikke komplette moduler (for eksempel trenger de også logikkraft (+ 5V), som leveres fra den såkalte rampen (Ramp).

Det finnes også løsninger for DRV8811 (opp til 1,9 A), A3982 (opp til 2 A), A3977 (opp til 2,5 A), DRV8818 (opp til 2,5 A) DRV8825 (opp til 2,5 A), Toshiba TB6560 (opptil 3 A) og andre.

Siden jeg er interessert i å gjøre noe selv, samt muligheten til å "smake" på mikrokretsene Allegro A3982 og A3977, bestemte jeg meg for å lage et par sjåfører selv.

Ferdige løsninger på A4988 likte ikke, først og fremst på grunn av miniatyriseringen av dimensjonene på kretskortet til skade for god avkjøling. Typisk motstand for åpne transistorer i A4388 ved en strøm på 1,5A er 0,32 + 0,43 ohm, pluss 0,1-0,22 ohm "måle" motstand - det viser seg omtrent 0,85 ohm. Og det er to slike kanaler, og selv om de opererer på pulserende basis, må 2-3 watt varme bort. Vel, jeg tror ikke på et flerlags brett og en liten kjøleradiator - et mye større brett er malt i databladet.

Motortrådene må være korte, føreren skal installeres ved siden av motoren. Det er to tekniske løsninger innen lydteknikk: en lang signalkabel til forsterkeren + korte ledninger til høyttalersystemet, eller en kort signalkabel til forsterkeren + lange ledninger, og høyttalersystemet. Begge løsningene har sine fordeler og ulemper. Med motorer - det samme. Jeg valgte lange kontrollledninger og korte ledninger til motoren.

Styresignalene er “step”, “direction” (dir), “enable” (enable), indikasjon på statusen til styresignalene. Noen kretser bruker ikke "Aktiver" -signalet, men i hvilemodus fører dette til unødvendig oppvarming av både mikrokretsen og motoren.

Én 12-24 volt strømforsyning, logisk strømforsyning (+ 5B) - på brettet. Dimensjonene på tavlen er tilstrekkelig for god avkjøling, tosidig utskrift med et stort område "kobber", evnen til å lime en radiator på brikken (brukes til å avkjøle minnet til skjermkort).

  Driver SD på Allegro A3982-brikken

  Driver SD på Allegro A3977-brikken

  Ordning og prototype

  Kretskort

Del 2. Kretsløp for kontrollsystemer

De viktigste generelle problemene med bruk av trinnmotorer, som vil hjelpe i deres utvikling, ble diskutert ovenfor. Men som vårt elskede ukrainske ordtak sier: “Jeg vil ikke tro det, ikke bekrefte det” (“Jeg vil ikke tro det, før jeg sjekker det”). Derfor henvender vi oss til den praktiske siden av saken. Som allerede nevnt er trinnmotorer ikke billige. Men de er tilgjengelige i gamle skrivere, diskett- og laserdisklesere, for eksempel SPM-20 (en trinnmotor for å plassere hodet i 5 "25 Mitsumi-stasjoner) eller EM-483 (fra en Epson Stylus C86-skriver), som du finner i din gamle søppel eller kjøp for en krone på radiomarkedet Eksempler på slike motorer er presentert i figur 8.

Det enkleste for første utvikling er unipolare motorer. Årsaken ligger i enkelheten og billigheten til deres svingete kontrollsjåfør. Figur 9 viser et praktisk diagram av driveren som ble brukt av forfatteren av artikkelen for en unipolar trinnmotor i P542-M48-serien.

Valget av transistortype for viklingskontrolltastene bør naturligvis ta hensyn til den maksimale koblingsstrømmen, og dens tilkobling skal ta hensyn til behovet for en ladning / utladning av portens kapasitans. I noen tilfeller kan det hende at en direkte forbindelse av MOSFET til bryteren IC ikke er akseptabel. Som regel er i portene installert seriekoblede motstander av små kirkesamfunn. Men i noen tilfeller er det også nødvendig å skaffe en passende driver for nøkkelstyring, som vil gi lading / utladning av deres innkapasitet. Noen løsninger foreslår å bruke bipolare transistorer som nøkler. Dette er bare egnet for motorer med svært lav effekt med lav viklingsstrøm. For motoren som er vurdert med driftsstrømmen til viklingene I \u003d 230 mA, må styrestrømmen på bunnen av nøkkelen være minst 15 mA (selv om det for normal drift av nøkkelen er det nødvendig at basestrømmen er lik 1/10 av arbeidet, dvs. 23 mA). Men en slik strøm kan ikke tas fra 74HCxx-serien med sjetonger, så det vil kreves ekstra drivere. Som et godt kompromiss kan IGBT-er brukes, og kombinerer fordelene med felteffekt og bipolare transistorer.

Fra synspunktet til forfatteren av artikkelen, er den mest optimale for å kontrollere bytte av motorviklinger med liten kraft bruken av ROS (ON) MOSFET som er egnet for strømmen og motstanden til den åpne kanalen, men under hensyntagen til anbefalingene beskrevet ovenfor. Effekten som avledes på tastene for motoren i P542-M48-serien valgt som et eksempel, når rotoren stopper helt, vil ikke overstige

P VT \u003d R DC (ON) × I 2 \u003d 0,25 × (0,230) 2 \u003d 13,2 mW.

Et annet viktig poeng er riktig valg av de såkalte forsyningsdiodene, som omgår motorviklingen (VD1 ... VD4 i figur 9). Hensikten med disse diodene er å undertrykke selvinduksjons-EMF som oppstår når kontrolltastene er slått av. Hvis dioden ikke er valgt riktig, vil transistoren bytte og enheten som helhet vil mislykkes. Vær oppmerksom på at i kraftige MOSFET-er er slike dioder, som regel allerede integrert.

Motorkontrollmodus stilles inn av bryteren. Som allerede nevnt ovenfor, er den mest praktiske og effektive kontrollen med faseoverlapping (figur 4b). Denne modusen implementeres enkelt ved hjelp av triggere. Det praktiske skjemaet for den universelle bryteren, som ble brukt av forfatteren av artikkelen både i en rekke feilsøkingsmoduler (inkludert de med ovennevnte driver) og for praktiske applikasjoner, er vist i figur 10.

Kretsen i figur 10 er egnet for alle typer motorer (unipolar og bipolar). Motorhastigheten stilles inn av en ekstern klokke (hvilken som helst driftssyklus), signalet som blir ført til STEPS-inngangen, og rotasjonsretningen settes gjennom DIRECTION-inngangen. Begge signalene har logiske nivåer, og hvis åpne kollektorutganger brukes til deres dannelse, vil det være nødvendig med passende opptrekksmotstander (de er ikke vist i figur 10). Tidspunktdiagrammet til bryteren er vist på figur 11.

Jeg vil trekke oppmerksomheten til leserne: på Internett kan du komme over et lignende skjema utført ikke på D-triggere, men på JK-triggere. Vær forsiktig! I noen av disse ordningene ble det gjort en feil i tilkoblingen til den integrerte kretsen. Hvis det ikke er behov for reversering, kan bryterkretsen forenkles betydelig (se figur 12), mens rotasjonshastigheten vil forbli uendret, og kontrollskjemaet vil være likt det som er vist i figur 11 (oscillogrammer før du bytter fasesekvensen).

Siden det ikke er spesielle krav til STEPS-signalet, kan en hvilken som helst generator som er egnet for utgangssignalnivåene, brukes til dets dannelse. For sine feilsøkingsmoduler brukte forfatteren en IC-basert generator (figur 13).

For å drive motoren selv kan du bruke kretsen vist i figur 14, og kretsen til bryteren og generatoren kan drives enten fra en egen +5 V strømforsyning eller via en ekstra laveffektstabilisator. Jordkraft og signaldeler må i alle fall skilles fra hverandre.

Kretsen i figur 14 gir tilførsel av to nivåstabile spenninger for å drive motorviklingene: 12 V i driftsmodus og 6 V i holdemodus. (Formlene som er nødvendige for å beregne utgangsspenningen er gitt). Driftsmodusen aktiveres ved å tilføre et høyt logisk nivå til "BRAKE" -stiften på kontakten X1. Tillateligheten for å redusere forsyningsspenningen bestemmes av det faktum at, som allerede nevnt i den første delen av artikkelen, holdetiden for trinnmotorene overskrider dreiemomentet. For den aktuelle P542-M48-motoren er opprettholdelsestiden med en gearkasse på 25: 6 19,8 N · cm, og rotasjonsmomentet er bare 6 N · cm. Denne tilnærmingen lar deg redusere strømforbruket når du stopper motoren fra 5,52 W til 1,38 W! Motoren er helt slått av ved å bruke et høyt logisk nivå på ON / OFF-pinnen på kontakten X1.

Hvis kontrollkretsen har en utgang på transistorer med en åpen kollektor, er det ikke behov for tastene VT1, VT2, og utgangene kan kobles direkte i stedet for de nevnte tastene.

Note:   I denne utførelsesformen er ikke bruk av opptrekksmotstander tillatt!

Forfatteren brukte en spole SDR1006-331K (Bourns) som en choke. Den generelle strømforsyningen til spenningsdriveren for motorviklingene kan reduseres til 16 - 18 V, noe som ikke vil påvirke driften. Nok en gang gjør jeg oppmerksom på: når du foretar en uavhengig beregning, ikke glem å ta hensyn til at shaperen gir en faseoverlappende modus, det vil si at det er nødvendig å legge på den nominelle strømmen til strømforsyningskretsen som tilsvarer det dobbelte av den maksimale strømmen til viklingene ved valgt forsyningsspenning.

Oppgaven med å kontrollere bipolare motorer er mer komplisert. Hovedproblemet i sjåføren. For disse motorene er det nødvendig med en driver av brotypen, og å gjøre det, spesielt i moderne forhold, på diskrete elementer er en utakknemlig oppgave. Ja, dette er ikke nødvendig, siden det er et veldig stort utvalg av spesialiserte IC-er. Alle disse IC-ene kan betinget reduseres til to typer. Den første er IC L293D, veldig populær blant robotinteresserte, eller dens varianter fra. De er relativt billige og egner seg til å kontrollere laveffektmotorer med viklingsstrømmer opp til 600 mA. IC-er har beskyttelse mot overoppheting; den må installeres med en varmeavleder som fungerer som folie på kretskortet. Den andre typen er allerede kjent for leserne ved publiseringen i LMD18245 IC.

Forfatteren brukte L293DD-driveren i kretsen for å kontrollere en 20M020D2B 12 V / 0.1 En bipolar motor med lav effekt mens han studerte problemet med bruk av trinnmotorer. Denne driveren er praktisk på den måten at den inneholder fire halvbrobrytere, så det kreves bare en IC for å kontrollere en bipolar trinnmotor. Det komplette diagrammet som er gitt og gjentatt mange ganger på nettstedene, er egnet for bruk som testtavle. Figur 15 viser inkludering av driver-IC (med henvisning til bryteren fra figur 10), siden denne delen er av interesse for oss nå, og figur 6 (Bipolar Stepping-Motor Control) fra spesifikasjonen er ikke helt klar for nybegynneren. Det er misvisende, for eksempel ved at det vises eksterne dioder, som faktisk er innebygd i IC og perfekt takler viklingene til motorer med lav effekt. Naturligvis kan L293D-driveren jobbe med hvilken som helst bryter. Sjåføren slår seg av med en logisk null ved inngang R.

Note:   IC L293, avhengig av produsent og suffikser som angir type innkapsling, har forskjeller i nummerering og antall konklusjoner!

I motsetning til L293DD, er ikke LMD18245 en fire-, men en to-kanals driver, derfor kreves det to IC-er for å implementere en kontrollkrets. LMD18245 driveren er produsert i henhold til DMOS-teknologi, inneholder beskyttelse mot overoppheting, kortslutning og er laget i en praktisk 15-pinners TO-220-pakke, som gjør det enkelt å fjerne overflødig varme fra kroppen. Som masteroscillator brukte vi kretsen vist tidligere i figur 13, men med motstanden til motstanden R2 økte til 4,7 kΩ. For å tilføre enkeltpulser brukes BH1-knappen, som lar deg skifte motorrotor med ett trinn. Rotorens rotasjonsretning bestemmes av stillingen til bryteren S1. Motoren slås av og på med S2-bryteren. I “OFF” -stilling frigjøres motorrotoren, og rotasjonen av denne med kontrollpulser blir umulig. Holdemodus reduserer den maksimale strømforbruket som motorviklingene bruker fra to til en ampere. Hvis det ikke leveres kontrollpulser, forblir motorens rotor i en fast stilling med et to ganger redusert strømforbruk. Hvis det leveres pulser, roteres motoren i denne modusen med et dreiemoment redusert ved lave hastigheter. Det skal bemerkes at siden med full-trinns kontroll " to-fase-on»Begge viklingene er slått på, motorstrømmen er doblet, og førerkretsen må beregnes ut fra kravene for å sikre gitt strøm av de to viklingene (motstandene R3, R8).

Kretsen inneholder den tidligere beskrevne to-fasede driveren på D-flip-flops (figur 10). Den maksimale driverstrømmen stilles inn av motstanden som er inkludert i kretsen til pinne 13 på LMD18245 IC (motstander R3, R8), og av den binære koden på kontaktene til strømstyringskretsen (pinner 8, 7, 6, 4). Formelen for beregning av maksimal strøm er gitt i sjåførspesifikasjonen. Strømmen er begrenset av pulsmetoden. Når den maksimale nåværende verdien er nådd, utføres dens "hakking". Parametrene for denne "skive" er satt av en parallell RC-krets koblet til pinne 3 på driveren. Fordelen med LMD18245 IC er at den strømfølende motstanden, som ikke er direkte koblet til motorkretsen, har en tilstrekkelig stor karakter og liten effektdispenasjon. For den aktuelle kretsen er maksimal strøm i ampere, i henhold til formelen:

V DAC REF - referansespenning til DAC (i den betraktede kretsen 5 V);
  D - DAC-bits involvert (i denne modusen brukes alle 16 bitene);
RS er motstanden til den strømbegrensende motstanden (R3 \u003d R8 \u003d 10 kOhm).

Følgelig, i holdemodus (siden 8 biter av DAC brukes), vil den maksimale strømmen være 1 A.

Som det kan sees av den foreslåtte artikkelen, er ikke trinnmotorer, selv om de er vanskeligere å kontrollere enn kommutatormotorer, så mye som å nekte dem. Som de gamle romerne sa: "Veien vil bli overmannet av den vandrende." Naturligvis er det i praksis for mange bruksområder tilrådelig å kontrollere trinnmotorer på basis av mikrokontrollere, som lett kan danne de nødvendige kommandoene for driverne og fungere som brytere.

{!LANG-9ca5882d92e50efd9ed50436db52564f!}

{!LANG-500f09728ac1baefd8ae9a7c22efe61e!}

{!LANG-59ad7c2c4b067a0ba1ba9ca17d2a543c!}

{!LANG-f219f8a09010cfe904a1bce3bfcbec82!}

{!LANG-f0b394e7e3e172b077648aae3d72299c!} {!LANG-54baf637e7c934294168fb6df489c916!}

Kretsen gir også undertrykkelse av interferens i form av kondensatorer på 3 til 0,1 mikrofarader og 1 til 100 mikrofarader. Siden driveren var designet for å jobbe med motoren fra en 150-watts CD-stasjon, gjør ikke kjøling på transistorer

Trinnmotor fra en CD-stasjon koblet til en transistordriver

ble installert, men den maksimale sendestrømmen til KT814 og KT815 transistorer er 1,5 A, slik at denne driveren kan gjøre motorene kraftigere. For dette er det nødvendig å installere kjøleplater på krafttransistorer.

En kort introduksjon til teorien og typer drivere, tips for å velge den beste driveren for stepper motor.

Hvis du vilkjøpe trinnmotordriver Klikk på informatøren til høyre

   Noe informasjon som kan hjelpe deg. velg trinnmotordriver.

  En trinnmotor er en motor med en kompleks kontrollkrets som krever en spesiell elektronisk enhet - en trinnmotordriver. Trinnmotordriveren mottar STEP / DIR logiske signaler ved inngangen, som som regel er representert av et høyt og lavt nivå av 5 V referansespenning og endrer i samsvar med de mottatte signalene strømmen i motorviklingene, noe som får akselen til å rotere i tilsvarende retning med en gitt vinkel. \u003e TRINN / DIR-signaler genereres av CNC-kontrolleren eller en personlig datamaskin som kjører et kontrollprogram som Mach3 eller LinuxCNC.

Sjåførens oppgave er å endre strømmen i viklingene så effektivt som mulig, og siden induktansen av viklingene og rotoren til hybrid trinnmotor konstant forstyrrer denne prosessen, er driverne veldig forskjellige fra hverandre i sine egenskaper og kvaliteten på den resulterende bevegelsen. Strømmen som strømmer i viklingene bestemmer rotorenes bevegelse: strømverdien stiller dreiemomentet, dens dynamikk påvirker ensartetheten, etc.

Typer (typer) ShD-drivere

   Drivere er delt inn i henhold til metoden for å pumpe strøm inn i viklingene i flere typer:

1) DC spenningsdrivere

Disse driverne leverer et konstant spenningsnivå i sving til viklingene, den resulterende strømmen avhenger av viklingenes motstand og med høye hastigheter på induktansen. Disse driverne er ekstremt ineffektive, og kan bare brukes i veldig lave hastigheter.

2) To-nivå drivere

I drivere av denne typen stiger strømmen i viklingen først til ønsket nivå ved bruk av høyspenning, deretter blir høyspenningskilden slått av, og den ønskede strømstyrken opprettholdes av lavspenningskilden. Slike drivere er ganske effektive, blant annet reduserer de oppvarmingen av motorene, og de kan fortsatt noen ganger finnes i high-end utstyr. Slike drivere støtter imidlertid bare trinn- og halvtrinnsmodus.

3) Drivere med PWM.

For øyeblikket er PWM-drivere for trinnmotorer de mest populære, nesten alle drivere på markedet er av denne typen. Disse driverne mater et meget høyspennings PWM-signal til viklingen av trinnmotoren, som er avskåret når strømmen når ønsket nivå. Størrelsen på strømmen som avkoblingen skjer innstilles enten med et potensiometer eller av en DIP-bryter, noen ganger er denne verdien programmert ved hjelp av spesiell programvare. Disse driverne er ganske intelligente, og er utstyrt med mange tilleggsfunksjoner, som støtter forskjellige tonehøydeinndelinger, noe som gjør det mulig å øke diskretiteten rundt posisjonering og jevn bevegelse. PWM-drivere er imidlertid også veldig forskjellige fra hverandre. I tillegg til slike egenskaper som forsyningsspenningen og den maksimale viklingsstrømmen, har de en annen PWM-frekvens. Det er bedre hvis driverfrekvensen er mer enn 20 kHz, og generelt, jo høyere den er, desto bedre. En frekvens under 20 kHz degraderer kjøreegenskapene til motorene og faller innenfor det hørbare området, trinnmotorer begynner å gjøre en ubehagelig skrik. Drivere av trinnmotorer som følger motorene selv er delt inn i unipolar og bipolar. Begynnere av maskinverktøybyggere anbefales på det sterkeste å ikke eksperimentere med stasjoner, men å velge de som du kan få maksimal teknisk support, informasjon for og produktene på markedet er mest representert for. Dette er driverne for bipolare hybrid trinnmotorer.

Hvordan velge en stepper motor driver

Første parameter, som det er verdt å være oppmerksom på når du bestemmer deg for å velge en trinnmotordriver - dette er strømstyrken som sjåføren kan gi. Som regel er det regulert innenfor et ganske bredt område, men hvis sjåføren trenger å velge en som kan produsere en strøm lik fasestrømmen til den valgte trinnmotoren. Det er selvfølgelig ønskelig at førerens maksimale strømstyrke er 15-40% mer. På den ene siden vil dette gi en margin i tilfelle du ønsker å få mer dreiemoment fra motoren, eller sette en kraftigere motor i fremtiden, og på den andre siden vil det ikke være overflødig: produsenter "passer" noen ganger på klassifiseringen av elektroniske komponenter til en eller annen type / størrelse på motorer derfor kan en altfor kraftig 8 A-driver som kontrollerer NEMA 17-motoren (42 mm) for eksempel forårsake unødvendige vibrasjoner.

Andre øyeblikk  Er spenningen. En veldig viktig og tvetydig parameter. Dens innflytelse er ganske mangefasettert - forsyningsspenningen påvirker dynamikken (dreiemoment ved høye hastigheter), vibrasjoner, oppvarming av motoren og driveren. Vanligvis er den maksimale forsyningsspenningen for føreren omtrent lik den maksimale strømmen I ganger 8-10. Hvis den maksimale spesifiserte driverforsyningsspenningen skiller seg kraftig fra disse verdiene - er det verdt å spørre i tillegg hva som er årsaken til denne forskjellen. Jo større induktans av motoren, desto større er spenningen som kreves for føreren. Det er en empirisk formel U \u003d 32 * sqrt (L), der L er induktansen til viklingen av en trinnmotor. Verdien på U oppnådd med denne formelen er veldig omtrentlig, men den lar deg navigere når du velger en driver: U skal tilnærmet lik maksimalverdien på førers forsyningsspenning. Hvis du får U lik 70, passerer driverne EM706, AM882, YKC2608M-H dette kriteriet.

Tredje aspekt  - tilstedeværelsen av optokopplede innganger. I nesten alle drivere og kontrollere produsert på fabrikker, spesielt merkevarer, er opto-isolasjon et must, fordi driveren er en kraftelektronikkanordning, og en nedbryting av nøkkelen kan føre til en kraftig puls på kablene som styresignalene leveres gjennom og utbrenthet av en kostbar CNC-kontroller. Hvis du imidlertid bestemmer deg for å velge en motorfører for en ukjent modell, er det verdt å be om tilstedeværelse av optoisolering av inngangene og utgangene.

Fjerde aspekt - tilstedeværelsen avr. Resonansen til en trinnmotor er et fenomen som alltid manifesterer seg, forskjellen er bare i resonansfrekvensen, som først og fremst avhenger av treghetsmomentet til lasten, spenningen til driveren og den installerte strømstyrken til motorfasen. Når det oppstår resonans, begynner trinnmotoren å vibrere og miste dreiemomentet, helt til akselen stopper helt. For å undertrykke resonans brukes en mikrostep og - innebygd resonanskompensasjonsalgoritmer. Rotoren til en trinnmotor som svinger i resonans genererer mikrosvingninger av induksjons-EMF i viklingene, og føreren bestemmer av sin art og amplitude om det er resonans og hvor sterk den er. Avhengig av de mottatte dataene, skifter føreren litt av trinnene i motoren i forhold til hverandre - en slik kunstig ujevnhet nivåer resonansen. Resonansdempingsmekanismen er integrert i alle\u003e Leadshine-drivere i DM-, AM- og EM-serien. Resonansdempede sjåfører er drivere av høy kvalitet, og hvis budsjettet tillater det, er det bedre å ta nettopp slike. Selv uten denne mekanismen forblir sjåføren imidlertid en fullstendig fungerende enhet - hoveddelen av solgte drivere er uten resonanskompensasjon, og likevel jobber titusenvis av maskiner uten problemer rundt om i verden og utfører sine oppgaver.

Femte aspekt  - protokolldel. Du må sørge for at driveren fungerer i henhold til den protokollen du trenger, og inngangssignalnivåene er kompatible med de logiske nivåene du trenger. Denne sjekken er det femte punktet, for med sjeldne unntak jobber de aller fleste drivere ved å bruke STEP / DIR / ENABLE-protokollen og er kompatible med signalnivået på 0,5 V, du trenger bare å sørge for i tilfelle.

Sjette aspekt  - tilstedeværelsen av beskyttelsesfunksjoner. Blant dem er beskyttelse mot overskuddsforsyningsspenning, strøm av viklingene (inkludert kortslutning av viklingene), omvendt polaritet av forsyningsspenningen og feil tilkobling av fasene til trinnmotoren. Jo flere slike funksjoner, jo bedre.

Syvende aspekt - tilstedeværelsen av mikrosteppemodus. Nå har nesten hver sjåfør mange mikro-trinnsmodus. Imidlertid er det unntak fra hver regel, og det er bare en modus i Geckodrive-driverne - å dele 1/10 trinn. Dette er motivert av at en større inndeling ikke gir mer nøyaktighet, noe som betyr at det ikke er nødvendig. Imidlertid viser praksis at en mikrostep ikke er nyttig i det hele tatt ved å øke posisjonsdiskretiteten eller nøyaktigheten, men av det faktum at jo større delingen av banen, desto jevnere blir motorens aksel bevegelse og mindre resonans. Følgelig er det verdt å bruke divisjon ceteris paribus, jo mer desto bedre. Den maksimalt tillatte trinninndelingen bestemmes ikke bare av Bradis-tabellene som er innebygd i driveren, men også av den maksimale inngangssignalfrekvensen - for en driver med en inngangsfrekvens på 100 kHz gir det ingen mening å bruke 1/256 divisjon, siden rotasjonshastigheten vil være begrenset til 100.000 / (200 * 256) * 60 \u003d 117 o / min, som er veldig liten for en trinnmotor. I tillegg kan en datamaskin heller ikke knapt generere signaler med en frekvens på mer enn 100 kHz. Hvis du ikke planlegger å bruke en maskinvare-CNC-kontroller, vil 100 kHz mest sannsynlig være taket ditt, som tilsvarer en divisjon på 1/32.

Åttende aspekt  - tilgjengeligheten av tilleggsfunksjoner. Det kan være mange av dem, for eksempel funksjonen til å bestemme “stall” - et plutselig akselstopp ved fastkjøring eller mangel på dreiemoment ved trinnmotoren, utganger for ekstern feilindikering, etc. Alle av dem er ikke nødvendige, men kan i stor grad lette livet når du bygger en maskin.

Det niende og viktigste aspektet- sjåførkvalitet. Det er praktisk talt ikke assosiert med egenskaper osv. Det er mange tilbud på markedet, og noen ganger er egenskapene til driverne til de to produsentene sammenfallende nesten til poenget, og etter å ha installert dem i sving på maskinen, blir det klart at en av produsentene tydeligvis ikke gjør jobben sin, og han vil være mer heldig i produksjonen av billige strykejern. Det er ganske vanskelig for en nybegynner å bestemme nivået på en sjåfør på forhånd av indirekte data. Du kan prøve å fokusere på antall intelligente funksjoner, for eksempel “stall detect” eller resonansundertrykkelse, samt bruke den velprøvde metoden for å målrette merkevarer.

Trinnmotorer er interessante ved at de lar deg rotere akselen i en viss vinkel. Følgelig er det med deres hjelp mulig å rotere skaftet med et visst antall omdreininger, fordi N-omdreininger også er en viss vinkel lik 360 * N, og inkluderer et helt antall omdreininger, for eksempel med 0,75 omdreininger, 2,5 omdreininger, med 3,7 omsetning m.m. Disse egenskapene til trinnmotorer bestemmer omfanget av bruken. De brukes hovedsakelig til å plassere forskjellige enheter: lese hoder i stasjoner, skrivehoder i skrivere og plottere, etc.

Slike muligheter kunne naturlig nok ikke gå forbi radioamatører. De bruker vellykket shagoviki i konstruksjon av hjemmelagde roboter, hjemmelagde CNC-maskiner, etc. Resultatene fra eksperimentene mine med en trinnmotor er beskrevet nedenfor. Jeg håper at dette kan være nyttig for noen.

Så, hva trenger vi for eksperimenter. For det første en stepper motor. Jeg tok et 5-volts kinesisk bipolært skritt med et mystisk navn, revet fra en gammel 3,5 "-drevet, analog med M20SP-GW15. For det andre siden motorviklingene bruker betydelig strøm (i dette tilfellet opptil 300 mA), er det ganske tydelig at det ikke er mulig å koble trinnstrinnet til kontrolleren direkte, vi trenger en driver.

Som driver for bipolare trinnmotorer brukes vanligvis en såkalt H-bridge-krets eller en spesiell mikrokrets (der en H-bridge fremdeles er integrert). Selvfølgelig kan du skulpturere deg selv, men jeg tok den ferdige mikruhu (LB1838) fra samme gamle kjøretur. Faktisk, i tillegg til alt det ovennevnte, vil vi for eksperimentene våre også trenge: en PIC-kontroller (PIC12F629 ble tatt som den billigste) og et par knapper.

Før vi går direkte til ordningen, la oss se litt på teorien.

Den bipolare trinnmotoren har to viklinger og er derfor koblet via fire ledninger. Du kan finne endene på viklingene med en enkel oppringing - endene på ledningene som hører til en vikling vil ringe sammen, men endene knyttet til forskjellige viklinger vil ikke. Endene av den første viklingen er betegnet med bokstavene "a", "b", og endene av den andre viklingen med bokstavene "c", "d".

I dette tilfellet er det en digital markering av kontaktene i nærheten av motoren og en fargemerking av ledningene (Gud vet, kanskje dette også er en slags standard): 1 - rød, 2 - blå - den første viklingen; 3 - gul, 4 - hvit - den andre svingete.

For at den bipolare trinnmotoren skal rotere, er det nødvendig å drive viklingene i den rekkefølgen som er angitt i tabellen. Hvis retningen for å gå rundt bordet velges fra topp til bunn i en sirkel, vil motoren rotere fremover, hvis fra bunn til topp i en sirkel - vil motoren rotere bakover:

I en hel syklus tar motoren fire trinn.

For riktig drift må koblingssekvensen som er angitt i tabellen, overholdes strengt. Det er for eksempel etter den andre kombinasjonen (når vi brukte + til utgangen fra "c" og minus til utgangen fra "d") kan vi enten gi den tredje kombinasjonen (koble fra den andre viklingen, og på den første - til "a" og + til " b "), så vil motoren vri et skritt frem, eller den første kombinasjonen (motoren vil dreie ett skritt bakover).

Kombinasjonen du vil starte rotasjonen med, bestemmes av den siste kombinasjonen som ble levert til motoren før den ble slått av (med mindre du selvfølgelig dreide den med hendene senere) og ønsket rotasjonsretning.

Det vil si, la oss si at vi vendte motoren 5 skritt fremover, brukte 2-3-4-1-2 kombinasjoner på den, så skrudde av strømmen og deretter ønsket å vri den et skritt videre. For å gjøre dette, må du sende inn en kombinasjon av 3 til viklingene. Anta at etter at vi igjen har strømforsynt den, og etter en tid vi ønsket å returnere den 2 skritt tilbake, så må vi bruke kombinasjon 2-1 til motoren. Og så videre i samme blodåre.

Denne tabellen lar deg blant annet vurdere hva som vil skje med trinnmotoren hvis vi blander sammen rekkefølgen på å koble viklingene eller endene i viklingene.

Det er her vi avslutter med motoren og går videre til LB1838-driveren.

Denne mikruha har fire kontrollben (IN1, IN2, EN1, EN2), som vi bare vil gi signaler fra kontrolleren, og fire utgangsben (Out1, Out2, Out3, Out4), som motorviklingene er koblet til. Viklingene er koblet som følger: ledning "a" er koblet til Out1, ledning "b" er koblet til Out2, ledning "c" er koblet til Out3, ledning "d" er koblet til Out4.

Nedenfor er sannhetstabellen for driverens mikrokrets (tilstanden til utgangene avhengig av tilstanden til inngangene):

La oss nå tegne på diagrammet hvilken form signalene IN1, EN1, IN2, EN2 skal ha for en full rotasjonssyklus (4 trinn), dvs. slik at alle 4 kombinasjoner av tilkobling av viklingene vises i serie ved utgangene:

Hvis du ser nøye på dette diagrammet (til venstre), blir det tydelig at signalene IN1 og IN2 kan lages nøyaktig de samme, det vil si at du kan bruke det samme signalet på begge disse bena. I dette tilfellet vil diagrammet vårt se slik ut:

Så det siste diagrammet viser hvilke kombinasjoner av signalnivåer som skal være på førerens kontrollinnganger (EN1, EN2, IN1, IN2) for å få de tilsvarende kombinasjonene av å koble motorviklingene, og pilene indikerer rekkefølgen av å endre disse kombinasjonene for å sikre rotasjon til ønsket side.

Det er i utgangspunktet hele teorien. De nødvendige kombinasjonene av nivåer på kontrollinngangene dannes av kontrolleren (vi vil bruke PIC12F629).

ordningen:

Klar enhet:

Kontrollprogrammet implementerer følgende algoritme: når KN1-knappen trykkes, roterer motoren ett trinn i en retning, og når KN2-knappen trykkes inn, roterer den ett trinn i den andre retningen.

Egentlig kan du skru den inn her og implementere kontroll fra en datamaskin (overføringshastighet, antall trinn og rotasjonsretning fra en datamaskin).