Безкоштовна технічна бібліотека

Драйвер крокового двигуна з мікрокроковим режимом. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Електродвигуни

Коментарі до статті

У статті представлені схема та конструкція, описаний принцип дії драйвера біполярного крокового двигуна на базі мікроконтролера ATmega48. Він здатний працювати з багатьма двигунами, не містить спеціалізованих мікросхем для керування кроковими двигунами. Універсальність забезпечена оригінальним методом підтримання заданого струму в обмотках двигуна. Ця конструкція може послужити основою для створення аналогічних пристроїв, що містять додаткові елементи безпеки - опторазв'язку вхідних ланцюгів, захист від замикання навантаження та ін.

Метою розробки було створення простого та недорогого драйвера біполярного крокового двигуна універсального застосування. Все програмне забезпечення написане мовою асемблера AVRASM і оптимізовано за часом виконання, що дозволило вирішити завдання на наявній на момент розробки елементної бази.

Основні технічні характеристики

• Напруга живлення силової частини, .......27
• Напруга живлення логічної частини, .......12
• Максимальна амплітуда струму фази двигуна, А, щонайменше ....... 5
• Мінімальна амплітуда струму фази двигуна, А, не більше .......0,25
• Встановлюється коефіцієнт розподілу кроку ... .1/8, 1/4, 1/2, 1/1
• Автозниження струму в режимі утримання, %......65
• Затримка автозниження струму щодо останнього кроку, .......3,4
• Рівні сигналів, що управляють .......ТТЛ,5 В
• Максимальна частота кроків, кГц.......12
• Габарити, мм .......102x68x40

Принципова схема драйвера наведено на рис. 1 . В його основу покладено мостові формувачі струму фаз А і на польових транзисторах VT1-VT4, VT5-VT8 відповідно, керовані спеціалізованими мікросхемами-драйверами верхніх і нижніх ключів напівмоста DA5-DA8 IR2104S. Для підвищення стійкості до перешкод застосовано роздільне харчування силової частини (27 В) і логічної частини з драйверами силових ключів (12 В).

Рис. 1. Принципова схема драйвера (натисніть , щоб збільшити)

Далі розглянемо частину схеми, що відноситься до однієї з фаз (фазі А), оскільки частина, що відноситься до фази, діє аналогічно.

Миттєве значення струму фази пристрій визначає падіння напруги на резисторі R45, яке через інтегруючий ланцюг R5C6 надходить на неінвертуючий вхід підсилювача DA1.1 з регульованим коефіцієнтом посилення, що виконує також функцію ФНЧ першого порядку. З виходу підсилювача сигнал приходить на вхід, що інвертує, компаратора DA3.1. Компаратор порівнює сигнал, пропорційний поточному через фазу двигуна струму, зразковою напругою. Його формує у вигляді ступінчастої синусоїди (для мікрокрокового режиму роботи) Таймер 1 мікроконтролера, що працює в режимі "Швидка ШІМ" без попереднього розподілу. Сигнал з виходу таймера пропущено через багатоланковий фільтр R1C1R3C4R7C8. Період проходження широтно-модульованих імпульсів - 12,7 мкс, що відповідає частоті 78,4 кГц. Резистор R23 у робочому режимі у формуванні зразкової напруги не бере участі, оскільки вихід PB3 мікроконтролера, до якого він підключений, знаходиться у високоімпедансному стані.

У режимі утримання (після відсутності імпульсів на вході "Крок" протягом останніх 3,4 с) програма встановлює на виході мікроконтролера PB3 низький логічний рівень, і амплітуда зразкового сигналу знижується. З виходу компаратора DA3.1 з відкритим колектором, навантаженого резистором R25 результат порівняння надходить на вхід компаратора DA3.2. Вихід компаратора DA3.1 пов'язаний також із загальним дротом через конденсатор C22. Спільно R25 і C22 - ланцюг вузла стабілізації струму, що задає час. При падінні нижче деякого зразкового рівня відбувається зарядка конденсатора C22 через резистор R25. В інтервалі часу від початку зарядки до досягнення напругою на конденсаторі значення, заданого дільником напруги R27R28, живлення обмотки двигуна відключено, що перешкоджає швидким флюктуація струму біля зразкового значення.

Цей алгоритм у класичному сенсі не відноситься до алгоритмів стабілізації струму Fixed-Frequency PWM або Fixed-Off-Time PWM, проте на практиці він показав хорошу працездатність. При перевищенні струмом зразкового значення на виході DA3.2 компаратора встановлено низький логічний рівень. Мікроконтролер реагує на це відключенням обмотки одночасним закриванням транзисторів VT1-VT4 за допомогою сигналу SD, що подається на драйвери DA5 та DA6. Цим досягається швидкий спад струму в обмотках двигуна. У разі спаду струму нижче зразкового відбувається зворотне, драйвери DA5 і DA6 надходить сигнал SD високого рівня, що відкриває згадані транзистори, що не перешкоджає наростанню струму в обмотці.

Зміна ступенів зразкової напруги, а також зміна комбінацій відкритих і закритих транзисторів моста відбувається з приходом чергового імпульсу на вхід "Крок" за алгоритмами, що залежать від встановленого коефіцієнта поділу кроку (наявності перемичок між контактами 1-2 та 3-4 роз'єму XP1) та поточного напрямки обертання (логічний рівень сигналу на вході "Напр."). Вхід "Розр." був задуманий для дозволу і заборони роботи двигуна, але в версії програми, що додається до статті, він не діє.

Драйвер виконано на двосторонній друкованій платі, креслення друкованих провідників якої зображено на рис. 2, а розташування елементів – на рис. 3. Транзистори VT1-VT8 розташовані з одного боку плати тепловідвідними поверхнями від неї. До цих поверхонь притиснутий через ізоляційні прокладки тепловідведення – у найпростішому випадку алюмінієва пластина розмірами 60х60 мм. Слід зауважити, що при струмі фаз більше 4...5 А і тривалому режимі роботи тепловідведення у вигляді пластини може виявитися недостатньо і його поверхню слід збільшити, зробивши тепловідведення ребристим або голчастим.

Рис. 2. Креслення друкованих провідників

Рис. 3. Розташування елементів на платі

Матеріал плати слід вибрати завтовшки щонайменше 1 ...1,5 мм, товщина фольги - щонайменше 35 мкм. Друковані провідники, якими тече великий струм, слід рясно залудити чи бандажувати мідним дротом, припаявши його у всій довжині провідника.

Більшість компонентів конструкції використана в оформленні для поверхневого монтажу. Резистори та конденсатори - типорозміру 1206. Резистори R45, R50 мають дротяні висновки та потужність - не менше 2 Вт. оксидні конденсатори в ланцюгах живлення – з малим ESR. Підстроювальні резистори R18 і R19 - багатооборотні 3296W.

Амплітудні значення струму фаз двигуна регулюють підстроювальними резисторами R18, R19. Найпростіше це робити, перевівши драйвер в режим мікрокроку 1/8 і контролюючи цифровим вольтметром падіння напруги на резисторах-датчиках струму R45 і R50. Подаючи на вхід "Крок" поодинокі імпульси, домагаються максимальних значень струму по черзі у фазах А і В. Підстроювальними резисторами встановлюють ці значення однаковими і відповідними необхідної амплітуді струму. Зменшення опору підстроювальних резисторів призводить до зниження струму, і навпаки. Для орієнтування можна скористатися табл. 1, в якій наведено залежність амплітуди струму фази I_mф від введеного опору підстроювального резистора.

Таблиця 1

Перед увімкненням драйвера слід встановити перемички між контактами 1-2 і контактами 3-4 роз'єму XP1, що забезпечують потрібний коефіцієнт розподілу кроку двигуна відповідно до табл. 2. Програма аналізує стан перемичок одноразово на початку своєї роботи, подальша зміна їхнього стану ніякого впливу на роботу драйвера не робить. Перемикання коефіцієнта поділу "на ходу" у запропонованій версії програми не передбачено.

Таблиця 2

Програму мікроконтролера та файл друкованої плати у форматі Sprint Layout 6.0 можна завантажити з ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/est-drv.zip.

Автор: М. Резніков

Дивіться інші статті розділу Електродвигуни.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Штучний інтелект розпізнає мовчання. 29.11.2020 Американські вчені розробили систему, що складається з електроміографічних сенсорів, що сприймають активність лицьових м'язів, та алгоритму, що передбачає слова за сигналами ранньої стадії артикуляції, і синтезують їх у мову. Технологію можна використовувати для допомоги людям із пошкодженнями мовного апарату або для покращення можливостей голосових помічників. Пристрій для розпізнавання мовчання був винайдений фахівцями з Каліфорнійського університету в Берклі. Вони використали підхід "перенесення звуку з вокалізованого запису в безшумний із збереженням висловлювання", повідомляє Venture Beat. Для подальшої генерації промови вони застосували декодер WaveNet. У порівнянні зі стандартними програмами мовчазного мовлення, навченими за допомогою вокалізованих даних електроміографії, підхід вчених дозволив знизити коефіцієнт помилок з 64% до 4% при транскрипції пропозицій з книг. Для того, щоб підштовхнути розвиток цієї галузі, дослідники виклали у відкритий доступ майже 20 годин даних ЕМГ. "Цифрове озвучування безмовної мови має широкий спектр потенційного застосування, - йдеться в статті. - Наприклад, його можна використовувати для створення пристрою, аналогічного гарнітурі Bluetooth, яка дозволяє вести телефонні розмови, не заважаючи оточуючим. Такий пристрій також може виявитися корисним в умовах, коли навколо занадто шумно, щоб розмовляти, або коли важливо дотримуватися тиші». Для розпізнавання промови тих, хто погано розмовляє англійською, фахівці Google розробляють сервіс Project Euphonia. Щоб налаштувати стандартний алгоритм на роботу з "проблемними" користувачами, дослідники доповнили набори даних невеликою вибіркою, яка представляє людей з БАС та акцентами.

Інші цікаві новини:

▪ Найчистіше місце на Землі

▪ Лазер охолоджує молекули

▪ Можна ущипнути бактерію

▪ Автомобільна підвіска-генератор

▪ Зарядна станція Tesla Supercharger V3

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Довідник електрика. Добірка статей

▪ стаття Хьюго Гернсбек. Знамениті афоризми

▪ стаття Хто такий мормон? Детальна відповідь

▪ стаття Свербига східна. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Простий генератор ЗЧ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Малогабаритний потужний перетворювач напруги Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024