Avtoargon.ru

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

Что такое бесколлекторный двигатель

Что такое бесколлекторный двигатель?

Типы моторов?

Двигатели/моторы в мультироторных аппаратах бывают двух типов:

  1. Коллекторные/Brushed (др. названия: DC)/Сoreless.
  2. Бесколлекторные/Brushless.

Их главное отличие в том, что у коллекторного двигателя обмотки находятся на роторе (вращающейся части), а у бесколлекторного — на статоре. Не вдаваясь в подробности скажем, что бесколлекторный двигатель предпочтительнее коллекторного поскольку наиболее удовлетворяет требованиям, ставящимся перед ним. Поэтому в этой статье речь пойдёт именно о таком типе моторов. Подробно о разнице между бесколлекторными и коллекторными двигателями можно прочесть в этой статье.

Несмотря на то, что применяться БК-моторы начали сравнительно недавно, сама идея их устройства появилась достаточно давно. Однако именно появление транзисторных ключей и мощных неодимовых магнитов сделало возможным их коммерческое использование.

Устройство БК — моторов

Конструкция бесколлекторного двигателя состоит из ротора на котором закреплены магниты и статора на котором располагаются обмотки. Как раз по взаиморасположению этих компонентов БК-двигатели делятся на inrunner и outrunner.

В мультироторных системах чаще применяется схема Outrunner, поскольку она позволяет получать наибольший крутящий момент.

Плюсы и минусы БК — двигателей

Плюсы:

  • Упрощённая конструкция мотора за счёт исключения из неё коллектора.
  • Более высокий КПД.
  • Хорошее охлаждение.
  • БК-двигатели могут работать в воде! Однако не стоит забывать, что из-за воды на механических частях двигателя может образоваться ржавчина и он сломается через какое-то время. Для избежания подобных ситуаций рекомендуется обрабатывать двигатели водоотталкивающей смазкой.
  • Наименьшие радиопомехи.

Минусы:

Из минусов можно отметить только невозможность применения данных двигателей без ESC (регуляторы скорости вращения). Это несколько усложняет конструкцию и делает БК-двигатели дороже коллекторных. Однако если сложность конструкции является приоритетным параметром, то существуют БК-двигатели с встроенными регуляторами скорости.

Как выбрать двигатели для коптера?

При выборе бесколлекторных двигателей в первую очередь следует обратить внимание на следующие характеристики:

  • Максимальный ток — эта характеристика показывает какой максимальный ток может выдержать обмотка двигателя за небольшой промежуток времени. Если превысить это время, то неизбежен выход двигателя из строя. Так же этот параметр влияет на выбор ESC.
  • Максимальное напряжение — так же как и максимальный ток, показывает какое напряжение можно подать на обмотку в течение короткого промежутка времени.
  • KV — количество оборотов двигателя на один вольт. Поскольку этот показатель напрямую зависит от нагрузки на вал мотора, то его указывают для случая, когда нагрузки нет.
  • Сопротивление — от сопротивления зависит КПД двигателя. Поэтому чем сопротивление меньше — тем лучше.

Как настроить Mach3, китайская синяя плата

Устанавливаем Mach3 на компьютер и обязательно (!) после установки программы производим перезагрузку компьютера. После этого на вашем рабочем столе появится несколько иконок Mach3 (Mach3Loader; Mach3Mill; Mach3Plasma). Для запуска фрезерного станка используется ярлык Mach3Mill.
После запуска программы может появиться окно, в котором ставим точку против «Normal Printer port Operation» и нажимаем «ОК». Если не появляется, то переходим дальше.

Следующим шагом выбираем основные единицы измерения. Заходим в меню «Config», нажимаем «Select Native Units» и выбираем либо дюймы, либо миллиметры, далее нажимаем ОК.

Теперь самое основное окно настройки: Заходим в меню «Config», нажимаем «Ports and Pins» и далее «Port Setup and Axis Selection». Устанавливаем все как на нижней картинке и нажимаем «ОК». Тут задается частота работы контроллера и адрес LPT порта. Максимальная частота для данного контроллера — 35000Hz. Частота может отличаться в зависимости от используемого контроллера.

Далее переходим на вкладку «Motor Outputs» или заходим в меню «Config», нажимаем «Ports and Pins» и далее «Motor Outputs». Устанавливаем все как на нижней картинке и нажимаем «ОК». И не забываем нажимать кнопку «Применить». Первый столбец «Signal» показывает настраиваемые выходы для приводов осей. «Enabled» — включен/выключен соответствующий выход. «Step Pin» — номер пина LPT порта соответствующий определенной оси, на этот пин подается частотный сигнал с определенным числом шагов для вращения шагового двигателя. «Dir Pin» — в этот пин LPT порта задается направление вращения шагового двигателя соответствующей оси.

Заходим в меню «Config», нажимаем «Ports and Pins» и далее «Input Signals». Устанавливаем все как на нижней картинке, далее движком находим строку «EStop» (картинка еще ниже) и тоже устанавливаем все как на ней. Далее нажимаем «ОК». В этой вкладке устанавливаются концевики (конечники), аварийная кнопка, то есть входящий сигнал.

Заходим в меню «Config», нажимаем «Ports and Pins» и далее «Input Signals». Устанавливаем все как на нижней картинке и нажимаем «ОК». На этой вкладке задается выходной сигнал для управления реле установленной на плате, например для включения / выключения шпинделя.

На этом основные настройки закончены, будем считать, что с установкой «пинов» закончено.

Настройка шаговых двигателей осей.

В процессе настройки надо вычислить необходимое количество подаваемых импульсов (шагов) на шаговый двигатель для перемещения управляющей гайки червячной передачи станка на заданную единицу измерения — 1мм.
Например, имеем шаговый двигатель с шагом 1.8 градуса, червячную передачу с шагом резьбы 1.25мм и контроллер, установленный на «полный шаг». Тогда при подаче на него 200 импульсов (шагов), его вал повернется на (1.8градуса х 200) = 360 градусов (полный оборот) и управляющая гайка червячной передачи сдвинется на 1.25мм.
Теперь, чтобы гайка сдвинулась на 1мм, надо соответственно уменьшить количество подаваемых на шаговый двигатель импульсов (шагов), которые определяются по формуле: 200/ 1.25мм = 160 импульсов (шагов). Т.е. при 160 импульсах(шагах) управляющая гайка при резьбе с ходом 1.25мм переместится на 1мм.
Если на контроллере установлен неполный шаг, например «полшага», то формула будет иметь следующий вид: 2х200/1.25мм = 320 импульсов (шагов).
Таким образом, изменяя степень «шага» в контроллере, а также зная ход резьбы червячной передачи, по аналогичной формуле можно в дальнейшем рассчитывать количество подаваемых на шаговый двигатель импульсов (шагов) для перемещения управляющей гайки на 1мм.
Учитывая, что наиболее оптимальная работа данного контроллера отмечена при установке «1/8 шага», возьмем за основу:
— шаг резьбы червячной передачи -1.25мм;
— контроллер установлен на «1/8 шаг», т.е. 1мм перемещения управляющей гайки будет соответствовать 8х200/1.25мм=1280 импульсов(шагов) шагового двигателя.
Примечание: перед началом «пусков» шаговых двигателей при выключенном питании на всех 3-х синих переключателях контроллера установим:

Читать еще:  Что такое детонация двигателя под нагрузкой

Current
Setting
(выходн
ой ток)

Decay
Mode
Settings

MicroSte
p
Settings (шаг)

Требуемые установки выделены жирным текстом с подчеркиванием — OF . В дальнейшем данные установки можно будет менять.

Заходим в меню «Config», нажимаем «Motor Tuning» и получаем следующую картинку:

Нажимаем «X Axis», набираем в «Steps per» значение шагов, которое мы вычислили — 1280. Передвигая ползунки «Accel» и «Velocity» подбираем скорость и ускорение двигателя оси Х. Для начала поставим «график» в значения скорости «Velocity» 200 мм в минуту, «Accel» — 0.1-0.2 сек., затем нажимаем «SAVE AXIS SETTINGS». Если кнопка «SAVE AXIS SETTINGS» не «подсвечивается», то немного двинем один из ползунков.
Аналогично поступаем с осями Y и Z, затем нажимаем «ОК».

Теперь переходим к пуску шаговых двигателей — «закрутке осей». Для этого заходим на главную страницу Mach и слева на клавиатуре компьютера нажимаем клавишу «Tab», после чего на экран справа выскочит пульт ручного управления «MPG MODE». Включаем питание контроллера, далее нажимаем на кнопку «RESET», при этом останавливается рядом находящаяся бегущая строка и должен появиться шум от подачи напряжения на шаговые двигатели. Затем левой кнопкой мыши нажимаем поочередно на кнопки осей X (+ -), Y(+ -), Z(+ -) пульта ручного управления, при этом шаговые двигатели данных осей должны начать вращаться.

1. Изменение направления вращения осей (реверс)

Заходим в меню «Config» и нажимаем «Homing/Limits». В
появившемся окне против нужной оси в графе «Reversed» меняем знак на птичку или крестик, затем нажимаем «ОК».

2. Загрузка программы с G-кодами и ее
запуск/остановка.

Заходим в меню «File» и нажимаем «Load G-Code». На появившемся окне выбираем нужную программу и нажимаем «Открыть».

Данная программа загружается и окно Mach приобретает следующий вид:

Далее останавливаем (при необходимости) бегущую строку кнопкой «Reset» и запускаем работу программы кнопкой «Cycle Start», остановка производится кнопкой «Stop».

3. Калибровка станка.

Это важная операция по настройке точности станка. В силу различных
технических причин, связанных с возможной неточностью механического хода осей станка, возможно возникновение погрешности, которое программа Mach позволяет откорректировать на программном уровне. Для этого на главном окне программы в управляющей строке нажимаем «Settings Alt 6», в новом окне нажимаем кнопку «Set Steps per Unit» (смотри картинки ниже).

Далее в появившемся окне «Axis Selection» выбираем точкой нужную для калибровки ось и нажимаем «ОК». Появляется следующее окно, в котором нужно установить заданное расстояние, например 150мм, и нажать «ОК». Станок включится и по этой оси «отъедет» на какое-то расстояние, которое потом надо будет точно измерить. Например, получилось 155мм. Это значит, что при задании станку расстояния 150мм, он фактически «проехал» 155мм. Это значение (155) вводим в открытое окно и нажимаем «ОК». Программа при этом автоматически определит погрешность и в дальнейшем начнет ее учитывать. «Учитывание» погрешности производится путем изменения количества подаваемых импульсов(шагов) на шаговый двигатель данной оси, проконтролировать изменение можно в окне «Steps per» меню «Config», далее «Motor Tuning».
Такую операцию надо провести в отношении каждой оси.

4. Подбор скорости оборотов шаговых двигателей и
режимов резания.

Скорость оборотов шаговых двигателей подбирается индивидуально к
каждому станку, исходя из следующего принципа — определяется максимальная скорость, при которой он начинает «запираться» (останавливаться) при работе, затем она уменьшается на 30-40%. При необходимости можно использовать и более низкие скорости, например при резке прочных материалов (металлов).
Подбор режимов резания тоже подбирается от минимальных значений до постепенного их повышения (скорость движения фрезы и ее заглубление). Появление излишнего «натужного» шума (рывков) при работе станка обычно свидетельствует о наступлении предельного режима.
Примерные режимы резания:
— при работе с деревом — скорость перемещения фрезы 3-5мм в сек, заглубление 2-3мм;
— с алюминием — скорость перемещения фрезы 3-4мм в сек, заглубление 0.1-0.3мм.

Это в целом все, что необходимо знать для первоначального запуска станка с Mach, остальное рекомендуется изучать по официальному Руководству этой программы.

Читать еще:  Ваз один цилиндр не работает на холодном двигателе

Самостоятельное
подключение (коммутирование) контроллера, блока
питания и шаговых
двигателей.

Подключение шаговых двигателей к контроллеру.

Шаговые двигатели (ШД) обычно имеют следующую внутреннюю разводку своих проводов:

В практике чаще всего встречаются ШД с 4-мя или 6-ю проводами и соответственно они имеют разводку, которая указана в верхнем ряду рисунка, цвета проводов при этом тоже имеют стандартный вид.
Если ШД имеет 4 провода, то цвета следующие:
А+ — красный
А- — синий
В+ — черный
В- — зеленый
Если ШД имеет 6 проводов, то цвета следующие:
А+ — красный
средняя точка — белый
А- — синий
В+ — черный
средняя точка — желтый
В- — зеленый
Примечание: на всякий случай перед подключением ШД требуется проверить его внутреннюю разводку тестером.

Для подключения к контроллеру необходимо провода одного шагового двигателя ( А+, А- и В+, В-) подключить к соответствующим клеммам контроллера одной из осей, имеющим такое — же обозначение. Подключение к другим осям производится аналогично.
При подключении 6 проводного ШД, провода средних точек ( белый, желтый) обычно никуда не подключаются и «висят в воздухе». Иногда для обеспечения повышенной скорости вращения ШД, провода средних точек используют для подключения (смотри на рисунке схему «6Lead Higt Speed»), тогда оставшиеся 2 провода тоже должны «висеть в воздухе».
Обычно используются провода с внутренним сечением 0.35-0.75мм.

Подключение контроллера к блоку питания и сети.

Постоянное выходное питание с блока питания подключается:
(+) к клемме 12/36v, (-) к клемме GND контроллера.
Подключение блока питания к сети 220в производится обычно с заземлением (3 провода).

Подключение китайского шпинделя, представляющего собой двигатель постоянного тока 12-48в (300вт), производится на свободные клеммы выходного постоянного напряжения блока питания. Обычно напряжения 24в вполне хватает для первоначального запуска станка, а также резки дерева и пластмасс. В дальнейшем рекомендуется этот шпиндель использовать с отдельным регулируемым блоком питания, рекомендуемое напряжение 35-40в, мощность не менее 250вт.

Raspberry Pi в Киеве (Украина)

Arduino и многое другое купить в Киеве

В вашей корзине

Raspberry Pi. Урок 10. Шаговый двигатель

  • Опубликовано 18.05.2015
  • by leo
  • in Без рубрики

Шаговый двигатель — это что-то среднее между обычным электромотором (Урок 9) и сервоприводом (Урок 8). Их преимущество в том, что можно точно регулировать их положение, двигать вперед или назад на один «шаг» за раз, а также они могут вращаться непрерывно.

В этом уроке мы узнаем, как управлять шаговым двигателем с помощью Raspberry Pi и все того же чипа управления мотором L293D, который мы использовали с электромотором в Уроке 9.

Кроме того, Вы также узнаете узнаете как использовать альтернативный чип драйвера ULN2803.

В этом проекте не сильно важно, используете Вы L293D или ULN2803. Если у Вас нет ни одного из чипов, то, возможно, лучше выбрать ULN2803, поскольку его стоимость ниже и в комплекте к нему четыре запасных детали.

Двигателю требуется меньше питания и менее чувствителен к перепадам напряжения, чем электродвигатели и сервоприводы. Питания 5В от Raspberry Pi будет достаточно, если Pi имеет хороший источник питания как минимум 1А.

Детали

Для этого проекта Вам понадобятся следующие детали:

Шаговый двигатель 5В

Интегральная схема L293D

Макетная плата половинного размера

Аппаратное обеспечение (L293D)

У шагового двигателя есть пять проводов, поэтому в этот раз мы будем использовать обе части L293D. Это значит, что нужно будет сделать много соединений на макетной плате.

У двигателя есть пятисторонний сокет. Подключите джампера к сокетам, чтобы затем подключить двигатель к макетной плате.

Обратите внимание, что красный провод шагового двигателя ни к чему не подключен.

Ориентируйтесь по цветам, а не по позиции откуда идет провод.

Аппаратное обеспечение (ULN2803)

Если Вы используете ULN2803, тогда используются все пять проводов.

У шагового двигателя есть пять проводов, поэтому в этот раз мы будем использовать обе части L293D. Это значит, что нужно будет сделать много соединений на макетной плате.

Установка не может быть использована с 5-пиновыми (однополюсными) шаговыми двигателями.

Шаговые двигатели

В шаговых двигателях используются зубчатое колесо и электромагниты, которые толкают колесо на «шаг» за раз.

Подача питания на катушки в правильном порядке заставляет работать двигатель. Количество шагов шагового двигателя в одном полном вращении — это количество зубчиков колеса.

Двигатель, который мы используем имеет 8 шагов, но поскольку в нем есть понижающий редуктор 1:64, то шагов 512 (8х64).

В этом уроке мы не используем красный провод. Этот провод нужен только если Вы используете другой тип схемы управления, который не позволяет току в каждой катушке менять направление. Подключение к каждой из катушек по центру означает, что Вы можете подавать питание на левую либо правую сторону катушки, чтобы изменить направление тока без использования для этого схемы.

Поскольку мы используем L293D, который отлично справляется с изменением направления тока, мы не будем использовать красный провод. Мы можем подавать ток в любом направлении на все катушки.

Читать еще:  Что такое тепловой баланс двигателя аналитическое выражение

ULN2803

В уроке 9 мы уже рассматривали L293D. ULN2803 — очень полезный чип.

В то время как у L293D есть четыре вывода, полярность которых может быть изменена, у ULN2803 таких выводов 8, что позволяет усилить слабые сигналы с разъемов GPIO raspberry Pi и переключить их на более высокие показатели тока.

Однако в отличии от L293D, вывод ULN2803 может только поглощать ток, поэтому используется позитивный красный провод шагового двигателя. Поэтому вместо использования всей катушки между, например, розовым и оранжевым проводами, только половина катушки между красным и розовым проводами получает питание.

Программное обеспечение

В этом проекте используется библиотека Rpi.GPIO. Если Вы не использовали ее раньше, Вам нужно установить это.

Чтобы установить код, подключитесь к Pi через SSH и откройте окно редактора с помощью команды:

Затем скопируйте код ниже в окно редактора и сохраните (CTRL-X, затем Y).

GPIO . setmode ( GPIO . BCM )

GPIO . setup ( enable_pin , GPIO . OUT )

GPIO . setup ( coil_A_1_pin , GPIO . OUT )

GPIO . setup ( coil_A_2_pin , GPIO . OUT )

GPIO . setup ( coil_B_1_pin , GPIO . OUT )

GPIO . setup ( coil_B_2_pin , GPIO . OUT )

GPIO . output ( enable_pin , 1 )

def forward ( delay , steps ):

for i in range ( 0 , steps ):

setStep ( 1 , 0 , 1 , 0 )

time . sleep ( delay )

setStep ( 0 , 1 , 1 , 0 )

time . sleep ( delay )

setStep ( 0 , 1 , 0 , 1 )

time . sleep ( delay )

setStep ( 1 , 0 , 0 , 1 )

time . sleep ( delay )

def backwards ( delay , steps ):

for i in range ( 0 , steps ):

setStep ( 1 , 0 , 0 , 1 )

time . sleep ( delay )

setStep ( 0 , 1 , 0 , 1 )

time . sleep ( delay )

setStep ( 0 , 1 , 1 , 0 )

time . sleep ( delay )

setStep ( 1 , 0 , 1 , 0 )

time . sleep ( delay )

def setStep ( w1 , w2 , w3 , w4 ):

GPIO . output ( coil_A_1_pin , w1 )

GPIO . output ( coil_A_2_pin , w2 )

GPIO . output ( coil_B_1_pin , w3 )

GPIO . output ( coil_B_2_pin , w4 )

delay = raw_input ( «Delay between steps (milliseconds)?» )

steps = raw_input ( «How many steps forward? « )

forward ( int ( delay ) / 1000.0 , int ( steps ))

steps = raw_input ( «How many steps backwards? « )

backwards ( int ( delay ) / 1000.0 , int ( steps ))

Настройка и тестирование

Программу нужно запустить от имени администратора, поэтому введите следующую команду в сессию SSH.

Задайте значение delay (5 подойдет), а затем количество шагов (number of steps) (512 — полный оборот).

Поэкспериментируйте со значением delay, чтобы достичь максимальной скорости двигателя.

Поддержка протокола диагностики Toyota T-OBD1

Начиная с 09 марта 2009 г. бортовые компьютеры Multitronics поддерживают диагностический протокол автомобилей Toyota, выпущенных до 1998 года и не имеющих в салоне колодки диагностики OBD-2.

Для работы по протоколу T_OBD1 необходимо надежно перемкнуть контакты TE2-E1 в диагностическом разъеме DLC1. При правильном подключении лампа CheckEngine начинает часто моргать при включении зажигания и гаснет после заводки двигателя — ЭБУ машины находится в режиме диагностики.

Контакт К-линии бортового компьютера Multitronics необходимо соединить с контактом VF1 диагностического разъема DLC1 под капотом или VF1(ENG) диагностического разъема DLC2 в салоне.

Если в авто установлены оба разъема, то контакт ТЕ2 в разъеме DLC1 может отсутствовать.

В зависимости от типа используемых на автомобиле датчиков, показания некоторых параметров могут отличаться от реальных. В этом случае необходимо вручную указать тип используемого датчика.

  • В случае некорректных показаний температуры охлаждающей жидкости необходимо выбрать установку «Вар. ТОЖ до92» или «Вар. ТОЖ с92».
  • В зависимости от типа датчика расхода воздуха необходимо выбрать установку «Тип МАР1», «Тип МАР2» или «Тип VAF».
  • В зависимости от комплектации а/м шаговым двигателем или электромагнитным клапаном необходимо выбрать установку «Вар.ШД ШгДв» или«Вар.ШД ЭМК»

При выборе установок «Тип VAF», «Вар.ШД ЭМК» необходимо вручную выбрать в «Дисплее пользователя 1…3″ вместо параметров «Давление в ВК» и «Положение Шг.Дв» соответствующие параметры: «VAF сенсор» и «Эл.Магн клапан».

При изменении активности флага дросселя а/м при индикации параметра дроссель большая буква «Д» изменяется на малую, например вместо «0Д» индицируется «0д».

Внимание! Диагностический протокол «Т_OBD1» не предусматривает чтение ошибок по линии диагностики.

Коды ошибок возможно считать только с помощью самодиагностики. Для проведения данной процедуры необходимо обратиться к документации на автомобиль.

Предварительная проверка автомобиля на поддержку протокола T_OBD1:

  1. При выключенном зажигании установить перемычку между контактами ТЕ2 и Е1 в диагностическом разъеме DLC1 (под капотом) или в разъеме DLC2 (в салоне).
  2. Включить зажигание и измерить напряжение между контактами VF1 и E1 в диагностическом разъеме DLC1 (между контактами Eng и E1 в разъеме DLC2).

— если напряжение изменяется в диапазоне

1…4 вольта, то протокол T_OBD1 в автомобиле поддерживается.

— если в диагностических разъемах отсутствует контакт ТЕ2 либо измеренное напряжение не изменяется и близко к 0, то протокол T_OBD1 в автомобиле не поддерживается. В этом случае бортовой компьютер Multitronics сможет работать только в универсальном режиме (кроме дизельных двигателей).

Не гарантируется корректная работа бортового компьютера Multitronics по протоколу T_OBD1 со следующими автомобилями:

  • Toyota Carina E с двигателем 4A-FE STD с системой управления Bosch Motronic
  • Toyota Mark2, Chaser и др. с двигателем 1JZ-GE 90 кузов.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector