Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Драйвер шагового двигателя TB6560 V2

Драйвер шагового двигателя TB6560 V2

TB6560 V2 — драйвер управления двухфазными шаговыми двигателями выполнен на специализированном чипе Toshiba TB6560AHQ с питанием 10В – 35В постоянного напряжения, предназначен для использования с двигателями типа NEMA17 – NEMA23 с максимальным током фазы до 3А. Широко используется в ЧПУ системах.

· Напряжение питания 10В – 35В постоянного напряжения;

· Оптоизолированные входы сигналов управления;

· Делитель шага (микрошаг) – 1,2,8,16;

· Установка максимального тока – 14 ступеней.

Основные характеристики:

10-35В постоянного напряжения

0.3A~3A (в пике 3.5А макс.)

Не допускать конденсат и капли воды

Не допускать проводящих газов и защищать от пыли

Описание:

Разьемы

Маркировка

Описание

Положительный и отрицательный выводы входа тактового сигнала

Положительный и отрицательный выводы входа управления направлением вращения

Положительный и отрицательный выводы входа разрешения работы

Положительный и отрицательный выводы подключения питания

Выводы подключения I фазной обмотки двигателя

Выводы подключения II фазной обмотки двигателя

Назначение выводов TB6560.

Номер выводаВход
/выход
ОбозначениеНазначение
TB6560AHQTB6560AFG
142входTQ2Входы установки крутящего момента (рабочего тока)
243входTQ1
345входCLKТактовый вход (STEP) . Импульс инициирует один шаг.
447ВходENABLEВысокий уровень разрешает работу драйвера. Низкий уровень – отключает все выходы.
548ВходRESETНизкий уровень вызывает сброс.
650, 51SGNDСигнальная земля.
753OSCВход подключения конденсатора RC генератора, задающего частоту дискретизации выходов.
855, 56ВходVmbНапряжение питания двигателя (фаза B)
961, 62выходOUT_BMВыход фазы B (отрицательный)
1064PGNDBСиловая земля
112, 4NfbТоковый выход фазы B для датчика тока (резистора).
126, 7выходOUT_BPВыход фазы B (положительный)
1310, 11выходOUT_AMВыход фазы A (отрицательный)
1413, 14NfaТоковый выход фазы A для датчика тока (резистора).
1516PGNDAСиловая земля
1619, 20выходOUT_APВыход фазы A (положительный)
1723выходMoВыход индикации начального состояния диаграммы. Открытый коллектор, в начальном состоянии замкнут.
1825, 26ВходVmaНапряжение питания двигателя (фаза A)
1928выходProtectВыход индикации срабатывания защиты по перегреву. Открытый коллектор, при перегреве замкнут.
2030, 31ВходVddПитание управляющей части.
2133ВходCW/CCWВыбор направления вращения (DIR). Низкий уровень прямое, высокий – реверсивное.
2235ВходM2Выбор режима (шаг, полушаг, микрошаг).
2336ВходM1
2438ВходDCY2Выбор режима спада тока обмоток.
2539входDCY1

Схемы подключения

Управляющие входы можно подключить к портам контроллера двумя способами. Зависит от конфигурации и исполнения портов контроллера (Рис.1, Рис.2).

Пример подключения драйвера при исполнении порта контроллера на NPN ключах с открытым коллектором.

Пример подключения драйвера при исполнении порта контроллера на PNP ключах с открытым коллектором.

Значение сопротивлений R_CLK, R_CW и R_EN зависят от питающего напряжения VCC:

· При VCC=5В, R_CLK = R_CW = R_EN = 0;

· При VCC=12В, R_CW = R_EN = 1кОм, R_CLK = 1.5кОм;

· При VCC=24В, R_CW = R_EN = 2кОм, R_CLK = 3кОм.

Принципиальная схема драйвера шагового двигателя TB6560-V2.

Оптоизоляция входных сигналов выполнена на оптопарах 4Т35, 6N137 и PC817. Для сигнала STEP используется быстродействующий оптрон 6N137. Частота сигнала STEP может достигать 15 кГц. Остальные сигналы такого быстродействия не требуют.

Блок установки номинального тока подключает параллельно до трех резисторов, тем самым задавая разное сопротивление датчиков токов фаз (резисторы NF).

Единственная функция модуля TB6560-V2, которой нет в микросхеме TB6560 – это снижение тока при остановке двигателя. Очень удобная функция. Когда двигатель останавливается, нет необходимости держать на его обмотках полный рабочий ток. Выключать драйвер нельзя, так как ротор может повернуться от механического воздействия или притянуться к ближайшей фазе при микро шаговом режиме. Т.е. ток в фазах надо оставить, только снизить до уровня удерживающего тока.

Блок определения остановки двигателя реализован на одновибраторе 74HC123 (74HC23.pdf). Сигнал STEP перезапускает одновибратор по каждому отрицательному фронту. Когда импульсы сигнала STEP прекращаются, т.е. двигатель останавливается, одновибратор заканчивает отрабатывать последний выходной импульс и переходит в состояние высокого уровня (вывод 4). Время импульса одновибратора задано элементами R1, C1 и составляет 45 мс. Таким образом, если импульсы сигнала STEP следуют с периодом не реже приблизительно 50 мс, то вывод 4 одновибратора 74HC123 находится в низком состоянии, и рабочий ток определяется переключателем S1. Когда импульсы сигнала STEP прекращаются, вывод 4 переходит в высокий уровень и устанавливает на входах TQ1 и TQ2 микросхемы TB6560 режим пониженного тока.

В схеме драйвера удивляет отсутствие защитных диодов. Если покрутить двигатель в выключенном состоянии драйвера, то он будет работать как генератор и микросхема может выйти из строя. Для защиты выходных ключей драйвера обычно используется простая схема из диодных ограничителей. На каждый из четырех выходов микросхемы TB6560 необходимо подключить по два диода: к земле и напряжению питания (сигнал 24 V). С учетом того, что в драйвере используется ШИМ выходных сигналов, диоды должны быть высокочастотными.

Схема подключения к контроллеру

3. Настройка DIP переключателей

Микрошаг — режим управления шаговым двигателем, под которым понимают режим деления шага. Микрошаговый режим отличается от простого режима полношагового управления двигателем тем, что в каждый момент времени обмотки шагового мотора запитаны не полным током, а некими его уровнями, изменяющимися по закону SIN в одной фазе и COS во второй. Такой принцип позволяет фиксировать вал в промежуточных положениях между целыми шагами. Количество таких положений задается настройками драйвера. Скажем, режим микрошага 1:16 означает, что с каждым поданным импульсом STEP драйвер будет перемещать вал примерно на 1/16 полного шага, и для полного оборота вала потребуется подать в 16 раз больше импульсов, чем для режима полного шага.

Читать еще:  16 valve двигатель что это такое

Делитель шага (микрошаг) устанавливают переключателями S3, S4 в соответствии с таблицей:

Что такое драйвер шагового двигателя описание

Плата расширения Arduino Motor

Плата расширения Arduino Motor R3 — вид спередиПлата расширения Arduino Motor R3 — вид сзади

Общие сведения

Плата расширения Arduino Motor построена на базе микросхемы L298 (datasheet), представляющей собой двойной мостовой драйвер для управления различной индуктивной нагрузкой, такой, как реле, соленоиды, шаговые двигатели и двигатели постоянного тока. Плата расширения позволяет Ардуино управлять двумя двигателями постоянного тока, контролируя скорость и направление вращения каждого из них независимо друг от друга. Среди прочих возможностей устройства можно выделить возможность измерения тока, потребляемого каждым двигателем. Плата расширения Arduino Motor совместима с устройствами TinkerKit, что позволяет быстро собирать проекты, просто подключив готовые модули TinkerKit к плате.

Характеристики

Рабочее напряжениеот 5В до 12В
Драйвер двигателяL298P, позволяет управлять 2 двигателями постоянного тока либо 1 шаговым двигателем
Максимальный выходной ток2А на каждый канал или 4А максимум (при условии использования внешнего источника питания)
Измерение тока1.65В/А
Возможность естественной остановки и принудительного торможения

Схема и исходный проект

Питание

Микросхема L298, расположенная на плате расширения, имеет два вывода питания — один из них предназначен для питания цифровых цепей, другой — для питания двигателей. Ток, потребляемый двигателем, зачастую превышает максимальный выходной ток USB, поэтому для питания платы расширения необходимо использовать только внешние источники питания.

В качестве внешнего источника питания (не USB) может использоваться сетевой AC/DC-адаптер либо аккумулятор. Штекер адаптера (диаметр — 2.1мм, центральный контакт — положительный) необходимо вставить в соответствующий разъем питания на основной плате Ардуино, к которой подключена плата расширения, либо подсоединить провода от источника питания к клеммам Vin и GND, соблюдая необходимую полярность.

Для предотвращения выхода из строя Ардуино, через который запитана плата расширения, рекомендуется использовать внешний источник питания, выходное напряжение которого лежит в пределах от 7 до 12В. В том случае, если для работы подключенного двигателя требуется напряжение больше 9В, рекомендуется организовать раздельное питание Ардуино и платы расширения. Для этого достаточно разомкнуть перемычку «Vin Connect», расположенную на обратной стороне печатной платы. Максимальное напряжение Vin, которое можно подавать на винтовые клеммники, составляет 18В.

Ниже перечислены выводы питания, предусмотренные на винтовом клеммнике:

  • Vin. Напряжение Vin используется для питания двигателей, подключенных к плате расширения. Напряжение, поступающее на этот вывод от внешнего источника питания, также используется для питания Ардуино, к которому подключена плата расширения. Для того, чтобы данный источник использовался только для питания двигателей, необходимо разомкнуть перемычку «Vin Connect».
  • GND. Выводы земли.

Максимальный выходной ток, который способна обеспечить плата расширения, составляет 4А (по 2А на каждый канал).

Входы и выходы

Для управления двигателями в Arduino Motor предусмотрено два независимых канала, A и B, каждый из которых связан с 4 выводами Ардуино. Соответственно, для управления платой расширения всего задействовано 8 выводов. Каждый канал можно использовать отдельно (например, для управления двумя двигателями постоянного тока), либо функционально объединить их в один канал для управления шаговым двигателем.

В нижеследующей таблице перечислены выводы, относящиеся к каждому каналу Arduino Motor:

Функциявыводы канала Aвыводы канала B
Направление вращенияD12D13
Скорость вращения (ШИМ)D3D11
Остановка двигателяD9D8
Измерение токаA0A1

Иногда установка платы расширения приводит к нехватке выводов для реализации требуемой задачи. Если в вашем проекте не используются функции остановки или измерения тока, то нехватку свободных выводов можно компенсировать за счет отключения неиспользуемых функций. Для этого достаточно разомкнуть соответствующие перемычки на обратной стороне платы расширения.

Ниже перечислены дополнительные разъемы, присутствующие на плате расширения:

  • Винтовой клеммник для подключения двигателей и источника питания для них.
  • 2 белых разъема TinkerKit — два аналоговых входа; соединены с линиями A2 и A3.
  • 2 оранжевых разъема TinkerKit (по центру) — два аналоговых выхода; соединены с ШИМ-выходами D5 и D6.
  • 2 белых разъема TinkerKit (четырехконтактных) — интерфейс TWI; один разъем используется в качестве входа, другой — в качестве выхода.

Подключение двигателей

Коллекторный двигатель постоянного тока. Arduino Motor позволяет управлять двумя коллекторными двигателями постоянного тока. Для подключения каждого двигателя к каналу A или B необходимо подсоединить его провода к клеммам (+) и (-) соответствующего канала. При правильном подключении устройство позволяет контролировать направление и скорость вращения каждого двигателя. Для изменения направления вращения достаточно подать высокий (HIGH) или низкий (LOW) уровень сигнала на выводы DIR A или DIR B. Изменение скорости вращения двигателей осуществляется путем изменения коэффициента заполнения ШИМ-сигнала на выводах PWM A и PWM B. Для резкой остановки каждого двигателя необходимо подать высокий уровень сигнала (HIGH) на выводы Brake A и Brake B. Для медленной остановки — достаточно просто прекратить подачу питания. Чтобы узнать величину постоянного тока, потребляемого каждым двигателем, необходимо считать напряжение на выводах SNS0 и SNS1. Для этого можно применить функцию analogRead(), указав ей в качестве параметра аналоговый вход A0 или A1. Напряжение на этих выводах будет пропорционально току, протекающему через каждый канал платы расширения, и ограничено величиной в 3.3В, которое соответствует максимальному току в 2А.

Читать еще:  Что то цокает в двигателе змз 406

Физические характеристики

Максимальная длина и ширина печатной платы Arduino Motor составляет 6.9 см и 5.4 см соответственно. Четыре крепежных отверстия позволяют закрепить плату в корпусе или на какой-либо поверхности. Обратите внимание, что расстояние между цифровыми выводами 7 и 8 не кратно традиционным 2.54 мм и составляет 4 мм.

ДРАЙВЕР ДВИГАТЕЛЕЙ L293D

Для управления двигателями робота необходимо устройство, которое бы преобразовывало управляющие сигналы малой мощности в токи, достаточные для управления моторами. Такое устройство называют драйвером двигателей.

Существует достаточно много самых различных схем для управления электродвигателями. Они различаются как мощностью, так и элементной базой, на основе которой они выполнены.

Мы остановимся на самом простом драйвере управления двигателями, выполненном в виде полностью готовой к работе микросхемы. Эта микросхема называется L293D и является одной из самых распространенных микросхем, предназначенных для этой цели.

L293D содержит сразу два драйвера для управления электродвигателями небольшой мощности (четыре независимых канала, объединенных в две пары). Имеет две пары входов для управляющих сигналов и две пары выходов для подключения электромоторов. Кроме того, у L293D есть два входа для включения каждого из драйверов. Эти входы используются для управления скоростью вращения электромоторов с помощью широтно модулированного сигнала (ШИМ).

L293D обеспечивает разделение электропитания для микросхемы и для управляемых ею двигателей, что позволяет подключить электродвигатели с большим напряжением питания, чем у микросхемы. Разделение электропитания микросхем и электродвигателей может быть также необходимо для уменьшения помех, вызванных бросками напряжения, связанными с работой моторов.

Принцип работы каждого из драйверов, входящих в состав микросхемы, идентичен, поэтому рассмотрим принцип работы одного из них.

К выходам OUTPUT1 и OUTPUT2 подключим электромотор MOTOR1.
На вход ENABLE1, включающий драйвер, подадим сигнал (соединим с положительным полюсом источника питания +5V). Если при этом на входы INPUT1 и INPUT2 не подаются сигналы, то мотор вращаться не будет.

Если вход INPUT1 соединить с положительным полюсом источника питания, а вход INPUT2 — с отрицательным, то мотор начнет вращаться.

Теперь попробуем соединить вход INPUT1 с отрицательным полюсом источника питания, а вход INPUT2 — с положительным. Мотор начнет вращаться в другую сторону.

Попробуем подать сигналы одного уровня сразу на оба управляющих входа INPUT1 и INPUT2 (соединить оба входа с положительным полюсом источника питания или с отрицательным) — мотор вращаться не будет.

Если мы уберем сигнал с входа ENABLE1, то при любых вариантах наличия сигналов на входах INPUT1 и INPUT2 мотор вращаться не будет.

Представить лучше принцип работы драйвера двигателя можно, рассмотрев следующую таблицу:

ENABLE1INPUT1INPUT2OUTPUT1OUTPUT2
1
111
111
11111

Теперь рассмотрим назначение выводов микросхемы L293D.

  • Входы ENABLE1 и ENABLE2 отвечают за включение каждого из драйверов, входящих в состав микросхемы.
  • Входы INPUT1 и INPUT2 управляют двигателем, подключенным к выходам OUTPUT1 и OUTPUT2.
  • Входы INPUT3 и INPUT4 управляют двигателем, подключенным к выходам OUTPUT3 и OUTPUT4.
  • Контакт Vs соединяют с положительным полюсом источника электропитания двигателей или просто с положительным полюсом питания, если питание схемы и двигателей единое. Проще говоря, этот контакт отвечает за питание электродвигателей.
  • Контакт Vss соединяют с положительным полюсом источника питания. Этот контакт обеспечивает питание самой микросхемы.
  • Четыре контакта GND соединяют с «землей» (общим проводом или отрицательным полюсом источника питания). Кроме того, с помощью этих контактов обычно обеспечивают теплоотвод от микросхемы, поэтому их лучше всего распаивать на достаточно широкую контактную площадку.

Характеристики микросхемы L293D

  • напряжение питания двигателей (Vs) — 4,5. 36V
  • напряжение питания микросхемы (Vss) — 5V
  • допустимый ток нагрузки — 600mA (на каждый канал)
  • пиковый (максимальный) ток на выходе — 1,2A (на каждый канал)
  • логический «0» входного напряжения — до 1,5V
  • логическая «1» входного напряжения — 2,3. 7V
  • скорость переключений до 5 kHz.
  • защита от перегрева

Примечание:
Об особенностях L293DNE — аналога микросхемы L293D — см. врезку в статье «Как сделать простейшего робота».

Микросхемы драйверов реверсируемых двигателей постоянного тока фирмы ROHM

В статье представлены драйверы реверсируемых двигателей постоянного тока общего назначения производства японской компании ROHM.

Японская компания ROHM представляет на рынке электронных компонентов драйверы реверсируемых двигателей постоянного тока общего назначения на основе технологии широко-масштабной интеграции LSI. Представленные драйверы могут быть трех видов: драйвер управления одним электродвигателем, двумя электродвигателями без стабилизации скорости, а также драйвер управ- ления одним электродвигателем с функцией стабилизации тока. Выбор необходимого драйвера и схемы включения можно сделать, основываясь на данных таблицы 1 и рис. 1–3. В основе всех драйверов реверсируемых двигателей постоянного тока лежит Н-мост на биполярных транзисторах, режим работы которого задается двумя логическими входами (табл. 2). При выборе драйвера необходимо руководствоваться величиной напряжения питания, мощностью электродвигателя, максимальным выходным током, рассеиваемой мощностью, наличием вспомогательной функции «термозащита» и «энергосбережение», возможностью установки выходного напряжения и работы с электронным регулятором скорости.

Читать еще:  Двигатель ваз 21099 инжектор схема двигателя

F — Forward (вперед), R — Reverse (реверсирование), S — Stop (стоп), B — Short brake (тормоз).

Рис. 1. Драйвер одного электродвигателя постоянного тока


Рис. 2. Драйвер двух электродвигателей постоянного тока


Рис. 3. Драйвер электродвигателя с регулятором скорости

Прибор BA6208 относится к группе простых драйверов одного реверсируемого двигателя постоянного тока и применяется в основном для управления двигателем кассетного магнитофона. Внутренняя схема драйвера BA6208 представлена на рис. 4. Управление драйвером осуществляется логическими сигналами, соответствующими ТТЛ-уровням.


Рис. 4. Внутренняя схема (типовая) драйвера BA6208

Таблица 2. Режимы работы драйвера одного реверсируемого двигателя постоянного тока

РежимАвх. (Fвх.)В вх. (Rвх.)Вых1 (Авых.)Вых2 (Ввых.)
Вперед11
Назад11
Тормоз11
ОтключениеZ*Z*

Z* — разомкнутое состояние ключевого транзистора (OPEN)

Два управляющих входа (табл. 2) определяют четыре возможных режима работы драйвера: вращение вперед, назад (реверсирование), стоп и тормоз. В режиме торможения выводы электродвигателя соединяются с общим проводом питания, и осуществляется быстрый останов. В режиме «стоп» выводы электродвигателя отключаются от источника питания и останов происходит произвольно.

Основные характеристики драйвера BA6208:

  • встроенные мощные (100 мА) транзисторы;
  • режим торможения при высоких уровнях логического сигнала на обоих входах;
  • встроенные диоды для защиты от бросков тока;
  • очень низкий ток потребления в режиме standby, когда на обоих входах низкий логический уровень;
  • широкий диапазон питающих напряжений 4,5–15 В;
  • управление непосредственно ТТЛ-уровнями.

Таблица 3. Максимальные значения BA6208 (T a =25 °С)

ПараметрОбозн.Макс.Ед.
Напряжение питанияVCC188
Мощность расс.BA6208Pd700*мВт
BA6208FPd450**мВт
Рабочая температураTopr–40 +60°C
Температура храненияTstg–55+125°C
Макс. выходной токIout500мА

* понижается на 7 мВт на каждый 1 °С выше 25 °С

** понижается на 4,5 мВт на каждый 1 °С выше 25

Драйвер BA6209 аналогичен предыдущему, за исключением отсутствия режима «стоп». Основная область применения BA6209 — это кассетные магнитофоны и видеомагнитофоны.

Основные характеристики драйвера BA6208:

  • мощные выходные транзисторы могут выдерживать ток до 1,6 А;
  • обязательный режим торможения при останове двигателя;
  • встроенные диоды для защиты от бросков тока;
  • наличие вывода управления скоростью двигателя;
  • низкий ток потребления в режиме standby (типовое значение Vcc=12 В, Io=5,5 мА);
  • идентичные характеристики при изменении направления вращения;
  • КМОП-уровни управления.


Рис. 5. Схема включения драйвера BA6209

Таблица 4. Максимальные значения (Ta=25 °С) BA6209

Таблица 5. Описание выводов драйвера BA6209

Номер выводаОбозначениеНазначение
1GNDОбщий провод
2OUT1Вывод подключения двигателя
3VZ1Вывод подключения конденсатора для предотвращения одновременного включения вых. транзисторов
4VrefВывод установки уровня «высокий».
5FINЛогический вход
6RINЛогический вход
7VCC1Питание внутреннего блока управляющей логики
8VCC2Питание выходного силового драйвера
9VZ2Вывод подключения конденсатора для предотвращения одновременного включения вых. транзисторов
10OUT2Вывод подключения двигателя

Рис. 6. Входной управляющий сигнал

Для уменьшения мощности, рассеиваемой микросхемой, и в целях защиты от пробоя необходимо к выводу питания силового драйвера обязательно подключать последовательно резистор величиной 3–10 Ом. Время нарастания и спада управляющего логического сигнала (рис. 7) должно быть менее 5 мс, иначе возможна некорректная работа и выход из строя микросхемы.


Рис. 7. Схема включения драйвера BA6218

Потенциал общего вывода микросхемы должен быть всегда ниже потенциала других выводов. На входы нельзя подавать напряжение, пока микросхема не запитана. После подключения питания к выводу Vcc, на другие выводы не может быть подан потенциал выше, чем на Vcc.


Рис. 8. Схема включения драйвера BA6219B

Драйвер BA6218 рассчитан на максимальный выходной ток 0,7 А. Логическая часть и силовая имеют отдельные «земляные» выводы. При подключении электронного регулятора микросхема может использоваться для управляемого реверса и в режиме регулятора скорости. Управление режимами осуществляется по двум входам логическими сигналами с ТТЛ-уровнями.

Драйверы BA6219B и BA6219BFP-Y позволяют управлять скоростью вращения двигателя, изменяя прикладываемое напряжение. Выходной ток может достигать 2,2 А. Имеется встроенная защита от перегрева.


Рис. 9. Схема включения драйвера BA6229

Драйвер BA6229 потребляет в статическом режим всего 1 мА при напряжении питания Vcc=12 В. Диапазон питающих напряжений составляет 8–23 В. Входные управляющие уровни — КМОП.


Рис. 10. Блок-схема драйвера BA6229


Рис. 11. Схема включения драйвера BA6238A

BA6950FS (рис. 12) является драйвером реверсируемого коллекторного двигателя. Два логических входа позволяют управлять четырьмя возможными режимами работы. Скорость вращения задается произвольно, и управлять ею можно по отдельному выводу микросхемы. Встроенная схема температурной защиты срабатывает при достижении 175 °С и возврат в рабочий режим происходит при снижении температуры на 20 °С. Встроенная функция стабилизации частоты вращения реализована посредством контроля и коррекции потребляемого тока. Контроль тока осуществляется измерением падения напряжения на последовательном шунте и усилением сигнала рассогласования.


Рис. 12. Схема включения драйвера BA6950FS

Таблица 6. Режимы работы драйвера двух реверсируемых двигателей постоянного тока

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector