Avtoargon.ru

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

Опыт изучения Arduino

Опыт изучения Arduino. Подключение шагового двигателя. Часть аппаратная.

Идея подключить шаговый двигатель (ШД) к ардуино и заставить его работать появилась у меня достаточно спонтанно, когда я случайно купил два нерабочих DVD-RW привода за 100 р. на Юноне. После того как один из приводов был раскурочен, в руках у меня оказался вот такой шаговый двигатель.

Чем же отличается шаговый двигатель от обычного коллекторного или асинхронного? Если не вдаваться в детали, то задача обычного двигателя — вращать вал в определенную сторону с определенной частотой, а задача шагового двигателя — повернуть вал в определенную сторону на определенный угол и удерживать его в таком положении.

Покурив интернеты стало ясно, что просто подав питание на его обмотки, многого от него добиться не получится. Минимум что нужно, чтобы заставить ШД хоть как-то функционировать — это плата управления и источник питания. Забегая немного вперед отмечу, что источников питания понадобится два: для питания логической части и АЦП (3-5 В) и для питания силовой части (8-35 В). Кстати, плата очень боится пониженного напряжения в цепях питания двигателя. Я сначала подал 6 В. Пока разобрался в чем дело, спалил две платы. Данные приведены для платы управления на базе распространенного чипа 4988. Вот её схема подключения:

Тут ещё одно замечание. Выводов «в воздухе» быть не должно — все выводы должны быть подключены. Они имеют очень большую чувствительность к помехам.
Как видно на схеме, у двигателя две обмотки, чтобы подключить его к плате, надо определить какой вывод к какой обмотке относится. Я напаял 4 разноцветных провода поверх заводского шлейфа.

Делать нужно именно так. Сам шлейф можно обрезать или просто заизолировать, но отпаивать от выводов обмоток нельзя — выводы провалятся внутрь двигателя и он придёт в негодность.
Когда провода напаяны, приступаю к определению принадлежности выводов к той или иной обмотке. Проще всего это сделать мультиметром в режиме омметра.

В моем случае синий и зеленый провод это выводы одной обмотки, а оранжевый и белый — другой. Где начало и конец обмотки непринципиально — если двигатель пойдёт не в ту сторону, достаточно поменять местами выводы на любой обмотке.
Теперь проверяю двигатель на отсутствие замыканий между обмотками:

Тут тоже всё в порядке.
Для питания логической части собрал простейший стабилизатор на микросхеме LM7805 по такой схеме:

На выход добавил конденсатор 40 мкФ на 16 В. Стабилизатор и плату управления разместил на макетной плате.
В следующей записи опишу процесс настройки платы и программирование платы ардуино. На следующем фото небольшая превьюшка следующей части)

Модельный двигатель из CD привода. Миф или реально? ДОБАВИЛ ВИДЕО ОБЛЕТА!

И так добываем движок из CD привода, отслужившего свой срок.

Винтики под очень маленькую крестовую отвертку, пришлось высверлить

Освобождаем двигатель от металлической рамы, высверливаем заклепки

Отпаиваем провода от платы


Получаем голый двигатель


Сразу скажу, этот круговой магнит, является виновником всех неудачь.

Снял стандартную обмотку.
20 витков на полюс, провод 0.31мм.

Вот и исходный материал с которым и будем работать

В итоге надо спилить ровно столько, что бы разрезная шайба встала в паз вала

Теперь нам надо зафиксировать вал на роторе.
Чем я только не пытался это сделать .

Припаять, не вышло (((

Эпоксидка, не выдержала (((

Перед тем как фиксировать вал, его четко надо выставить относительно ротора.
Я просто намотал на статор самоклейки, так что бы ротор плотно (без перекосов) вошел в статор



Поставил пропсейвер и все это дело на TL-262 Фиксатор резьбы
Товар http://www.parkflyer.ru/product/10960/ Вроде держит )))

К стати некоторых приводах стоят сенсоры!
Так что движок то не простой а сенсорный )))
Во всяком случае пока он стоял на своём месте в приводе .

Читать еще:  Что означает значок ошибка двигателя

Пока Локтайт сохнет, сделаем мото раму

Отверстие в мото раме под статор 7,69 мм.
И хде такое сверло найти?

Выручит смекалка, сверлим отверстие 7 мм а дальше берем наждачную шкурку, сворачиваем в трубочку и получаем развертку !

Елозить в зад в перед такой разверткой не следует, только вращятельные движения!
И почаще примеряйте к детали а то проелозите размер, потом болтаться будет )))

Как делать такое крепление я подробно описал в статье Как довести до ума «колокольчик» +321
19 марта 2014 года в 06:27 &nbsp|&nbsp Иван Попов &nbsp Украина
Статья http://www.parkflyer.ru/blogs/view_entry/4618/

Вот, мото рама готова, вес 2 грамма, нормально.

Теперь пару слов о обмотке.
Как я только не мотал, проводом 0.5 мм.
Как я только не соеденял и звездой и треугольником, не хотел мотор стартовать и все тут (((

Меленький совет, для выравнивания витков я использую заточенную палочку или шпажку.
Не в коем случае не делайте это металлическим предметом, повредите изоляцию!

Заработал он у меня, когда я намотал ABCABCABC в три нитки по 0.25 мм и соединил их в ЗВЕЗДУ!
Треугольником не как не хотел работать. Видно это особенность кругового магнита о котором я писал выше.


Соединение трех концов на двигателе «ЗВЕЗДА»


Изоляция соединения

После тестов на работоспособность, заклеиваем мото раму намертво, эпоксидкой.

Контрольное взвешивание 21.6 гр.
Я планировал выжать из этого движка 100W 200 гр.тяги при 10А потребления тока на 2S LiPo
Контрольные замеры показали:
70W
140 гр.тяги
6А ток
HobbyKing HK-010 ваттметр и анализатор напряжения
Товар http://www.parkflyer.ru/product/100613/
Винты пробовал разные от 5х3″ до 9х4″
Наиболее подошел GWS 7035

140 грамм это явно очень мало для мото установки весом двигатель — батарея — регулятор 21+35+9 = 65 грамм.
Если честно то я разочарован, хотя на какой нибудь зальник думаю поставить можно.
А виной всему слабенький круговой магнит .
Если вместо него установить сегментные неодимовые магниты, то тягу можно поднять раза в два!
Вот такой миф из Ютуба.
Таблица перемотки движков.

Надеюсь кому то пригодится!

Взял самую легкую модель, вес полетный 207гр.
Прикрутил на неё своё творение и вот что из этого вышло .
Одной рукой снимал, другой рулил но все равно видно что движок не вытягивает даже такую легкую модель (((

При чем модель не виновата, в прочим как и пилот.
Тут же заменил двигатель на более мощьный и модель полетела )))


И на последок хочу сказать:
«Отрицательный результат — то же результат»

AVR Lab устройства на микроконтроллерах AVR

Форум по AVR

  • не работает программа из примера про пролистывания меню
  • sinaprog не работает
  • Пароль к архивам на сайте
  • Пароль
  • HDD и прерывания — доработка программы из статьи /node/220

Запускаем трехфазный двигатель от HDD (контроллер бесколлекторного двигателя)

  • BLDC
  • HDD
  • контроллер бесколлекторного двигателя
  • трехфазный двигатель

То о чем много спрашивают и никто толком не говорит. Разобрал жесткий диск, нарыл там двигатель интересной конструкции. Разобрать не получилось, да и особо не старался. Оказалось что есть такие двигатели, у которых три обмотки и которых необходимо как-то по особому питать чтобы они крутится начали.
В чем прелесть спросите?

Ответ: столько оборотов в минуту из известных мне двигателей дает только движок от формулы 1 🙂
Не зря трехфазные бесколлекторные двигатели нашли широкое применение в авиамоделизме.
Стандартный бесколлекторный двигатель выглядит примерно так:

Двигатели из CD-ROM/DVD-ROM приводов выглядят так:

В интернете есть даже статьи по переделке бесколлекторного двигателя от CD-ROM для дальнейшего его применения в авиамоделизме.
В переделку обычно входят:
— перемотка другим проводом(тоньше или толще диаметром),
— изменение схемы намотки (звезда или треугольник),
— замена обычных магнитов на ниодимовые.
После чего трехфазный двигатель приобретает дополнительные обороты и мощность.

Читать еще:  Что такое кпд теплового двигателя определение и формула

Я в эксперименте использовал обычный бесколлекторный двигатель от HDD привода, виглядит он так:

Предварительно конечно лучше закрепить его на чем-то, я использовал корпус от того самого HDD привода.

Сам двигатель, который я использовал имеет четыре вывода, что говорит о том, что схема намотки у него в виде звезды с отводом от центра, то есть что-то примерно такое:

Схема управления простая, и состоит из не большого числа элементов. В виде управляющего устройства использован микроконтроллер ATmega8. Схема устройства показана на рисунке:

В схеме использованы драйверы полевых транзисторов IR4427 и сами полевые транзисторы IRFZ44.
Управляющая программа была написана не мною, автор Дмитрий(Maktep) за что ему отдельное спасибо.
Как исключение программа написана на Си для CV-AVR.
ПРограмма транслирована под компилятор WIN GCC.
Частота кварца 8МГц, для устройств с связью по UART рекомендую использовать внешний кварц, так как при тактировании от внутреннего генератора могут появляться ошибки в виду его нестабильной работы при изменении температуры окружающей среды.

Алгоритм работы построен так, что при нажатии на клавиатуре кнопки «+» передается по UART в микроконтроллер, который увеличивает скорость коммутации обмоток. И при нажатии на кнопку «» все выполняется наоборот, то есть обороты двигателя уменьшаются. Для работы устройства дополнительно понадобится UART-RS232 конвертер.

Эксперимент показал что при данной программе и данной схеме включения можно разогнать двигатель до приличных оборотов, точное число не известно, думаю в пределах 30 000 оборотов в минуту. Но к сожалению сила двигателя недостаточная для раскручивания пластикового пропеллера, верней с пропеллером двигатель набирает обороты, но при нагрузке происходит сбой и остановка двигателя.

Для избежания данного недостатка применяются датчики Холла, устройства контролирующие положение ротора бесколлекторного двигателя. Это сделано для того, чтобы импульс на обмотку двигателя подавать именно в тот момент когда ротор проходит конец обмотки, то есть для смещения момента силы ближе к концу прохождения сектора обмотки. Это даст прирост мощности двигателя и он не будет глохнуть при нагрузках.

Видео работы устройства:

В видеоролике показано как я закрепил два кусочка пластика вырезанных из телефонной карточки в виде лепестка и прикрученных к ротору двигателя.

В планах попробовать применить ШИМ для коммутации обмоток. Рассчитываю на повышение мощности, улучшение характеристик разгона двигателя (в частности скорости разгона), повышение КПД.

УПРАВЛЕНИЕ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Шаговые двигатели присутствуют в автомобилях, принтерах, компьютерах, стиральных машинах, электробритвах и многих других устройствах из повседневного быта. Однако многие радиолюбители до сих пор не знают, как заставить такой мотор работать и что он вообще из себя представляет. Итак, давайте узнаем, как использовать шаговый двигатель.

Шаговые двигатели являются частью класса моторов, известных как безщеточные двигатели. Обмотки шагового двигателя являются частью статора. На роторе расположен постоянный магнит или, для случаев с переменным магнитным сопротивлением, зубчатый блок из магнитомягкого материала. Все коммутации производятся внешними схемами. Обычно система мотор — контроллер разрабатывается так, чтобы была возможность вывода ротора в любую, фиксированную позицию, то есть система управляется по положению. Цикличность позиционирования ротора зависит от его геометрии.

Типы шаговых двигателей

Существуют три основных типа шаговых двигателей: переменной индуктивности, двигатели с постоянными магнитами, и гибридные двигатели.

Двигатели переменной индуктивности используют только генерируемое магнитное поле на центральном валу, заставляющее вращаться и находиться на одной линии с напряжением электромагнитов.

Двигатели с постоянными магнитами похожи на них, за исключением того, что центральный вал поляризован у северного и южного магнитных полюсов, которые будут соответствующим образом поворачивать его в зависимости от того, какие электромагниты включены.

Гибридный мотор — это сочетание двух предыдущих. У его намагниченного центрального вала имеется два набора зубов для двух магнитных полюсов, которые затем выстраиваются в линию с зубами вдоль электромагнитов. В связи с двойным набором зубов на центральном валу, гибридный двигатель имеет наименьший доступный размер шага и поэтому является одним из наиболее популярных типов шаговых двигателей.

Читать еще:  Что такое асинхронный двигатель переменного тока

Униполярные и биполярные шаговые двигатели

Также существует ещё два типа шаговых двигателей: униполярные и биполярные. На фундаментальном уровне, эти два типа работать точно так же; электромагниты включены в последовательном виде, заставляя центральный вал двигателя вращаться.

Но униполярный шаговый двигатель работает только с положительным напряжением, а биполярный шаговый двигатель имеет два полюса — положительный и отрицательный.

То есть фактическая разница между этими двумя типами заключается в том, что для однополярных требуется дополнительный провод в середине каждой катушки, что позволит току проходить либо к одному концу катушки, либо другому. Эти два противоположных направления производят две полярности магнитного поля, фактически имитируя как положительные, так и отрицательные напряжения.

Хотя оба они имеют общий уровень питающих напряжений 5V, биполярный шаговый двигатель будет иметь больший крутящий момент, потому что ток течет через всю катушку, производя более сильное магнитное поле. С другой стороны, униполярные шаговые двигатели используют только половину длины катушки из-за дополнительного провода в середине катушки, а значит меньший крутящий момент доступен для удержания вала на месте.

Подключение шаговых двигателей

Разные шаговые двигатели могут иметь разное количество проводов, как правило, 4, 5, 6, или 8. 4-х проводные линии могут поддержать только биполярные шаговые двигатели, поскольку у них нет центрального провода.

5-ти и 6-ти проводные механизмы могут быть использованы как для однополярного, так и биполярного шагового двигателя, в зависимости от того, используется центральный провод на каждой из катушек или нет. 5-ти проводная конфигурация подразумевает, что центральные провода на два комплекта катушек соединены внутри между собой.

Способы управления шаговыми двигателями

Есть несколько различных способов управления шаговыми двигателями — полный шаг, полушаг, и микрошаговый. Каждый из этих стилей предлагают различные крутящие моменты, шаги и размеры.

Полный шаг — такой привод всегда имеет два электромагнита. Для вращения вала, один из электромагнитов выключается и далее электромагнит включен, вызывая вращение вала на 1/4 зуба (по крайней мере для гибридных шаговых двигателей). Этот стиль имеет самый сильный момент вращения, но и самый большой размер шага.

Полшага. Для вращения центрального вала, первый электромагнит находится под напряжением, как первый шаг, затем второй также под напряжением, а первый все еще работает на второй шаг. При третьем шаге выключается первый электромагнит и четвертый шаг — поворот на третий электромагнит, а второй электромагнит по-прежнему работает. Этот метод использует в два раза больше шагов, чем полный шаг, но он также имеет меньший крутящий момент.

Микрошаговый имеет наименьший размер шага из всех этих стилей. Момент вращения, связанный с этим стилем, зависит от того, как много тока, протекает через катушки в определенное время, но он всегда будет меньше, чем при полном шаге.

Схема подключения шаговых двигателей

Чтобы управлять шаговым двигателем необходим контроллер. Контроллер — схема, которая подает напряжение к любой из четырех катушек статора. Схемы управления достаточно сложны, по сравнению с обычными электромоторчиками, и имеют много особенностей. Подробно рассматривать тут мы их не будем, а просто приведём фрагмент популярного контроллера на ULN2003A.

В общем шаговые двигатели являются отличным способом для того, чтобы повернуть что-то в точный размер угла с большим количеством крутящего момента. Другое преимущество их в том, что скорость вращения может быть достигнута почти мгновенно при изменении направления вращения на противоположное.

Originally posted 2018-11-23 11:47:42. Republished by Blog Post Promoter

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector