Шаговый двигатель это, как понятно из его названия, двигатель который вращается дискретными перемещениями. Достигается это за счет хитрой формы ротора и двух (реже четырех) обмоток. В результате чего, путем чередования направления напряжения в обмотках можно добиться того, что ротор будет по очереди занимать фиксированные значения.В среднем, у шагового двигателя на один оборот вала, приходится около ста шагов. Но это сильно зависит от модели двигателя, а также от его конструкции. Кроме того, существуют полушаговый и микрошаговый режим, когда на обмотки двигателя подают ШИМованное напряжение, заставляющее ротор встать между шагами в равновесном состоянии, которое поддерживается разным уровнем напряжения на обмотках. Эти ухищрения резко улучшают точность, скорость и бесшумность работы, но снижается момент и сильно увеличивается сложность управляющей программы — надо ведь расчитывать напряжения для каждого шага.
Один из недостатков шаговиков, по крайней мере для меня, это довольно большой ток. Так как на обмотки напруга подается все время, а такого явления как противоЭДС в нем, в отличии от коллекторных двигателей, не наблюдается, то, по сути дела, мы нагружаемся на активное сопротивление обмоток, а оно невелико. Так что будь готов к тому, что придется городить мощный драйвер на MOSFET транзисторах или затариваться спец микросхемами.
Типы шаговых двигателейЕсли не углубляться во внутреннюю конструкцию, число шагов и прочие тонкости, то с пользовательской точки зрения существует три типа:
Униполярный отличается от биполярного только тем, что ему нужна куда более простая схема управления, а еще у него значительно слабее момент. Так как работает он только половинами обмоток. НО! Если оторвать нафиг средний вывод униполярника, то мы получим обычный биполярный. Определить какой из выводов средний не сложно, достаточно прозвонить сопротивление тестером. От среднего до крайних сопротивление будет равно ровно половине сопротивления между крайних выводов. Так что если тебе достался униполярник, а схема подключения для биполярного, то не парься и отрывай средний провод.
Где взять шаговый двигатель.Вообще шаговики встречаются много где. Самое хлебное место — пятидюймовые дисководы и старые матричные принтеры. Еще ими можно поживиться в древних винчестерах на 40Мб, если, конечно, рука поднимется покалечить такой антиквариат.А вот в трехдюймовых флопарях нас ждет облом — дело в том, что там шаговик весьма ущербной конструкции — у него только один задний подшипник, а передним концом вал упирается в подшипник закрепленный на раме дисковода. Так что юзать его можно только в родном креплении. Либо городить высокоточную крепежную конструкцию. Впрочем, тебе может повезет и ты найдешь нетипичный флопарь с полноценным движком.
Схема управления шаговым двигателемЯ разжился контроллерами шаговиков L297 и мощным сдвоенным мостом L298N.
easyelectronics.ru
12.10.2013 Добавление схемы в прикриплении. Схема частично не совпадает с платой.
Стукнуло меня в эту ночь переделать один из старых экскизов/проектов плат, под новый лад. Прошлой ночью спал всего 3 часа, так-что наверняка в плате есть ошибки, да и по тексту буду глючить наверно =)…. Многие умные люди мне говорили что лучше мне сначала сделать какие-то готовые устройства, а потом уже отладочные платы на мк, вот и выясню я это здесь в этом посте.
Казалось бы вроде совсем недавно на своей заготовке был ПДМК008, но уже когда ставил последние переходы и расчёсывал эту плату, мне она уже стала не интересной. Одновременно с ПДМК008 делал модель платы на рассыпухе, с использованием полевых сборок. Эта плата осталась в экскизах с именем ПДМК009. Там дальше идёт ПДМК010 для управления 1 постоянным движком — огрызок от ПМК009. ПДМК011 появится позже, он доделан но сейчас слишком дорог для меня, там стм32ф103 и 4 л293дд, плата в целом напоминает ПДМК003 который тут.
Сравнение с старыми проектами: Вверху ПДМК009, справа ПДМК008 на СТМ8С и Л298П. Внизу тот самый ПДМК012.
Размер ПДМК012 = 64,5мм * 31,1мм
Самое хорошее в плате то, что размеры почти те-же а мощность значительно возросла. Исключение всёже в том что сенсорный резистор подключается внешне при помощи клем. Думаю это отличная идея, на них будет рассеиваться много энергии, и греться они будут гдето за переделами платы. И ещё, в старых проектах использованы более многоногие мк, а тут я уложился в миниатюрный мк STM8S003 в корпусе 3*3мм. Его я в основном пихать в микросборки собирался, и не ожидал что он мне сгодится в обычной плате. ПМК012 задумывалась как плата которая должна управлять шаговиком находясь непосредственно возле него. То-есть к шаговику идут всего 4 провода, GND + и RS485. К плате может быть подключен 1 терморезистор и 2 концевика. Вот почему в платах серии ПМК я стараюсь упихнуть RS485, это чтобы управлять конечными изделиями которые появится в дальнейшем. В самом мк STM8S003 собираюсь использовать RTOS OSA, её я когда-то уже запускал для моргания лампочками, и она мне понравилась своей простотой. РТОС ОСА будет контролировать всё и принимать/отправлять команды по UART. Управлять платой можно будет отправляя всего 1 байт со всеми данными(дополнительно 2 байта потребуется для токоограничения/микрошага) но это я распишу позже.
Как всегда делал без схемы, только трассировка…
Топология платы в картинках :D 
Кстати с передней стороны(транзисторы) плата почти полностью будет закрыта радиатором(в некоторых моделях).
В схеме я применил IR2104S Для управления сборками N канальными полевиками. Модели полевиков собираюсь использовать разные, начиная от IRF7103(3А 50В) до IRF7351(8A 60B) более мощные использовать = дорожки палить. Стабилизаторы поставил 2шт, на 12 вольт а от него уже стаб на 5в. 12 вольтами собираюсь запитывать IR2104S. Соответственно минимальное напряжение которое можно подать на стаб, это минимальное входное напряжение первого стаба. Впрочем его можно заменить на 9вольтовый. Ато ведь большинство наверняка использует 12в в своих поделках…
Вопрос ко всем: 1)Возможно в разводке есть ошибка, а вы её нашли? 2)Нравиться ли вам дизайн платы(подключение внешнего резистора итд). 3)Хотели бы вы купить её, по вполне себе вменяемой цене. 4)Можете дать свою цену плате с вариантом IRF7351, радиатором и набором внешних керамических резисторов подходящего номинала.(за сколько купили бы)
Пока писал нашёл ошиПку, нет резистора для подтяжки ацп входа к +5в(Для правильной работы терморезистора подключенного к земле и к ацп). Да и для концевиков тоже забыл по резистору на +5В добавить =(.
Извиняюсь за очередную показуху платы без схемы, но думаю некоторые разберутся. Если разобраться без схемы никак, то я попробую в эту ночь сделать и схему(Если не потеряю сознание :D).
we.easyelectronics.ru
Когда на раскачку нагрузки мощности одного транзистора не хватает, то применяют составной транзистор (транзистор Дарлингтона). Тут суть в том, что один транзистор открывает другой. А вместе они работают как единый транзистор с коэффициентом усиления по току равным произведению коэффициентов первого и второго транзов.
На практике обычно используются готовые транзисторные сборки. Внешне от обычного транзистора ничем не отличается. Такой же корпус, такие же три ножки. Вот только мощи в нем больно дофига, а управляющий ток микроскопический :) В прайсах обычно не заморачиваются и пишут просто — транзистор Дарлигнтона или составной транзистор.Например пара BDW93C (NPN) и BDW94С (PNP) Вот их внутренняя структура из даташита.
 |
 |
В даташите указана внутренняя структура этой микросхемы. Как видишь, тут также есть защитные диоды. Несмотря на то, что нарисованы как будто бы операционные усилители, здесь выход типа открытый коллектор. То есть он умеет замыкать только на землю. Что становится ясно из того же даташита если поглядеть на структуру одного вентиля.
 |
easyelectronics.ru
Короче, на этот раз прошибла меня идея сделать функциональный аналог микросхемы SLA7029M на рассыпухе, т.е. из подручного мусора. Внимательно изучив статью Ридико Л.И. «Контроллер ШД» (кто не читал — советую к прочтению), отобрал у сына (в аренду) макетку и начал ваять.
За основу была взята эта блок-схема ШИМ-стабилизатора тока обмоки из статьи:
Все вроде как проще пареной репы и за вечер сваялась жуткая конструкция, она же макет (фото последнего варианта).
Схема (в текущем состоянии) 
Она же в PDF
Подключение двигателя (двигатель униполярный) к разъему SV2:
Слева на фото, на плате, заранее собранная интеллектуальная дрыгалка ногами с USB управлением. Сваял с помощью здешнего сообщества. Меги раньше не программировал и найти столько нужной для изучения предмета информации в одном месте было очень приятно. Через эту плату планирую в дальнейшем управлять движками. А еще может параллельный программатор сваяю. Для этого, собственно, я ее и выполнил отдельным модулем — что в данный момент нужно, к тому и подключил.
Со старта оказалось, что экономные китайцы, мать их, не ставят на материнские платы MOSFET-ов с максимальным напряжением сток-исток больше 25 вольт. А напряжение планируется порядка 40 вольт. Всё, MOSFET-ы с паленых материнок — в топку. В имеющемся мусоре наковырял биполярников KTD1937. Буду использовать их. На схеме указаны другие, просто у Eagle с подходящим футпринтом первый взял и вставил. Да и не важно, какой будет ключ. Главное, чтобы он полностью откывался TTL единицей. На макете вообще сборки STA371A. С оптронами, кстати, тоже самое. Любой транзисторный. В моем мусоре нашлись сдвоенные МСТ6.
До сборки ШИМ решил проверить опторазвязку и ключи. Движок дисководный, советский. Рабочее напряжение — 12 вольт. Уже на 24 вольтах его начало кошмарить — рывки жуткие, из за самоиндукции после каждого шага вал трясло, на определенных оборотах безбожно пропускал шаги, а то и в реверс уходил, причем обороты были далеко не максимальные. Просто медленнее — крутит, быстрее — крутит, а именно на этих оборотах — фиг. Ну и грелся как печка, что естественно.
Начал добавлять ШИМ. Генератор классический, на какой частоте завелся не мерял, главное что завелся. Грубо, где-то между 20 и 40 KHz. Это же, в конце концов, творение, а не изделие. Нужно оставить место бардаку :).
Дальше дело за компараторами. Рефренс на него подаем с делителя на R17. Для более плавной регулировки можно добавить постоянный резистор килоома на полтора между VCC и подстроечником, а сам подстроечник использовать на 470 ом. Датчики тока — R13, R14. ФНЧ содрал позамиствовал у Ридико. Выходы компараторов с ОК, поэтому подтягиваем их к питанию.
До этого момента все шло совсем гладко, но тут… Короче, я понял вышепреведенную блок-схему слишком буквально и попытался из 7474 сотворить RS-триггер: на Reset подал сигнал с компаратора, Data и Set подтянул через резистор к птианию, на CLK подал сигнал с генератора. Вроде заработало, но не совсем так. Сигнал на датчиках тока мне не понравился. После недолгих раздумий схема была приведена к тому виду, который в PDF-ке.
Результаты. На двигатель подал 40 В. Ток регулируется подстроечником от полного срыва питания до максимума. Нелинейно, но регулируется. Движок крутится, грохота нет, греется умеренно. Момент стабильнее, меньше зависит от скорости. Высоких оборотов пока не добился, поскольку таймер и формирование состояний выходов контроллера висит на компе, контроллер только ногами дрыгает по командам, поступающим по USB. Такое решение высокой стабильностью частоты следования импульсов не отличается, поэтому выше определенного порога вращение срывается. Позже попробую поручить это непосредственно контроллеру, глядишь удастся разогнать движок поболее.
В общем можно сказать, что попытка отлива боеприпасов из отходов удалась. Замечания и советы охотно принимаются.
we.easyelectronics.ru
