Содержание

Как подключить шаговый двигатель к ардуино уно

Главная » Разное » Как подключить шаговый двигатель к ардуино уно

Albion76 › Блог › Опыт изучения Arduino. Подключение шагового двигателя. Часть программная и наладочная.

Всем привет!

В прошлой части своего повествования о подключении ШД к ардуино я остановился на том, что собрал на макетной плате стабилизатор напряжения на 5 В, установил плату управления (ПУ) и подготовил выводы ШД. Настройка самой платы заключается в установке тока двигателя и выбора значения микрошага.

Начнём с тока двигателя. На ПУ надо подать только питание логической части, т.е. 5 В. Плюс подается на вывод VDD (может быть обозначен VCC, VLOG), минус на GND. ШД и его питание пока не подаю. Сам процесс регулировки сводится к установке Vref.

Формула Vref для A4988 изменяется от номинала токочувствительных резисторов. Это два чёрных прямоугольника на плате драйвера. Обычно подписаны R050 или R100.

Vref = Current Limit * 8 * (RS)

RS = 0,100
Vref = Current Limit * 8 * 0,100 = Current Limit / 1,25

RS = 0,050
Vref = Current Limit * 8 * 0,050 = Current Limit / 2,5

где
Vref – напряжение на пине, который задаёт ток двигателя.
Current Limit – ток шагового двигателя.
RS — сопротивление резистора — датчика тока.

Измерять Vref проще всего на подвижном выводе подстроечного резистора. Минус мультиметра (в режиме измерения напряжения постоянного тока соединяется с выводом GND, а плюс цепляется за жало отвёрточки, которой кручу подстроечный резистор. Ток своего двигателя я не знал и подобрал опытным путём.

Полный размер

Если пересчитать по формуле, то получу ток:

Vref = Current Limit * 8 * 0,100 = Current Limit / 1,25

отсюда
Current Limit = 1,25 * Vref = 1,25 * 0,28 = 0,35 А или 350 мА

С током разобрался. Теперь микрошаг.

За микрошаг отвечают выводы MS (micro step) MS1, MS2, MS3.
Теперь пару слов о том, что такое микрошаг. Из таблицы видно, что это дробное число. Допустим ШД совершает полный оборот за 200 шагов. Если будет выбран микрошаг 1/4, то полный оборот будет совершаться уже за 800 шагов, а при микрошаге 1/16 — за 3200 шагов. Для чего это нужно? При полном шаге получается больший момент, меньшая точность и больше шумность. Чем мельче шаг, тем выше точность позиционирования, плавнее ход (особенно на малых частотах вращения) и значительно меньше шума при работе. Однако при этом момент на валу двигателя будет меньше. Забегая вперёд, скажу что поигрался с разными значениями, но остановился на 1/16, соединив выводы MS1, MS2, MS3 с выводом VDD.
ПУ настроена — можно подключать двигатель и его питание.
Напомню, что одна из обмоток у меня это синий и зелёный провод, вторая — белый и оранжевый.

Полный размер

Схематически подключение ШД к ПУ выглядит у меня так:
После подачи напряжений питания на плату ШД стал произвольно двигаться. Виной тому наводки на выводах STEP (шаг) и DIR (direction — направление) — эти выводы отвечают за управление вращением ШД.
Если соединить вывод DIR с выводом VDD, ШД будет двигаться в одну сторону, а если с GND, то в другую.
При переходе напряжения от низкого к высокому уровню на выводе STEP ШД совершает 1 микрошаг. Т.е. для вращения двигателя на этот вывод нужно подавать прямоугольные импульсы с низким уровнем около нуля и высоким около 5 В, так называемые TTL-уровни. Генератором таких импульсов у меня будет плата ардуино.
Я загрузил в неё скетч из примеров под названием Blink. В оригинале он формирует на 13 выводе платы (в моём случае Arduino Nano) импульсы с частотой 1/2 Гц (1 с подается высокий уровень, затем 1 с низкий уровень). При такой частоте ШД совершил бы один оборот (при микрошаге 1/16) за 6400 с! Так долго я ждать не хотел))) и стал повышать частоту двигателя. Устойчивой работы мне удалось добиться на частотах вплоть до 10 кГц. Т.е. длительность импульса и паузы у меня составляют по 50 мкс. Операторы delay в скетче пришлось заменить на delayMicroseconds, потому что delay умеет работать только со временами от 1 мс. В итоге скетч стал выглядеть так:
Затем я решил доработать скетч таким образом, чтобы двигатель периодически менял направление вращения. Доработанный скетч выглядит так:
По подключению Arduino.

Полный размер

Пробный запуск показал полную работоспособность схемы. Двигатель не перегревается и шаги не пропускает. Цель достигнута.
Для тех, кто осилил весь материал, видео устройства в работе.

Это первое моё видео предназначенное для публичного просмотра. И первое виде в блоге, снятое мной.
Напишите в комментариях имеет ли смысл снимать видео или достаточно ограничиться статичными изображениями?

Купить комплектующие можно здесь:
Arduino Nano с кабелем microUSB
Макетная плата 420 точек
Набор оконцованных проводов «папа-папа»
Разные драйверы двигателей: от дешевых A4988 до «тихих» TMC2208

Всем Мира!
До свидания!


Смотрите также

  • Застучал двигатель что значит
  • Как перевести рабочий объем двигателя из куб см в литры
  • Что такое гидроопора двигателя
  • Как определить двигатель по вину
  • Как пользоваться пенным очистителем двигателя
  • Как правильно выставить зажигание на уаз 402 двигатель
  • Что значит если загорелся значок двигателя
  • Чем можно промыть двигатель при замене масла в домашних условиях
  • Как проверить якорь двигателя
  • Какое масло заливать в двигатель ваз гранта
  • Как определить какой двигатель на бмв

Шаговый двигатель 6 проводов подключение

Содержание

  1. Общие сведения:
  2. Виды шаговых двигателей по типу ротора:
  3. Какой тип шагового двигателя у меня?
  4. Виды шаговых двигателей по типу соединения электромагнитов статора:
  5. Какой тип шагового двигателя у меня?
  6. Режимы работы шаговых двигателей:
  7. Пример работы шаговых двигателей с разными видами роторов:
  8. Подключение шаговых двигателей к Arduino:
  9. Что такое шаговый двигатель?
  10. Преимущества и недостатки шагового электродвигателя
  11. Устройство и принцип работы
  12. Типы шаговых двигателей
  13. По конструкции ротора
  14. Реактивный
  15. С постоянными магнитами
  16. Гибридные
  17. Биполярный
  18. Подключение шагового двигателя
  19. Типичные схемы подключения ШД
  20. Управление шаговым двигателем
  21. Без контроллера
  22. С контроллером
  23. Популярные схемы управления ШД
  24. Простейший драйвер шагового двигателя своими руками
  25. КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
  26. КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С 4 ВЫВОДАМИ
  27. КАК ПОДКЛЮЧИТЬ УНИПОЛЯРНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С 6 ВЫВОДАМИ

Общие сведения:

Шаговый двигатель — это бесколлекторный двигатель, ротор которого вращается не плавно, а шагами (дискретно). Полный оборот ротора состоит из нескольких шагов. Меняя форму сигнала, количество импульсов, их длительность и фазовый сдвиг, можно задавать скорость вращения, направление вращения и количество оборотов ротора двигателя.

Шаговые двигатели состоят из ротора (подвижная часть) и статора (неподвижная часть). На статоре устанавливают электромагниты, а части ротора взаимодействующие с электромагнитами выполняются из магнитотвердого (двигатель с постоянными магнитами) или магнитомягкого (реактивный двигатель) материала.

Виды шаговых двигателей по типу ротора:

По типу ротора, шаговые двигатели делятся на: двигатели с постоянными магнитами, реактивные двигатели и гибридные двигатели.

  • Двигатель с постоянными магнитами (ротор из магнитотвердого материала). На роторе установлен один, или несколько, постоянных магнитов. Количество полных шагов в одном обороте таких двигателей, зависит от количества постоянных магнитов на роторе, и количества электромагнитов на статоре. Обычно в одном обороте от 4 до 48 шагов (один шаг от 7,5° до 90° ).
  • Реактивный двигатель (ротор из магнитомягкого материала). Еще такие двигатели называют двигателями с переменным магнитным сопротивлением. Ротор не имеет постоянных магнитов, он выполнен из магнитомягкого материала в виде многоконечной звезды. Данные двигатели встречаются редко, так как у них наименьший крутящий момент, по сравнению с остальными, при тех же размерах. Количество полных шагов в одном обороте таких двигателей, зависит от количества зубцов на звезде ротора, и количества электромагнитов на статоре. Обычно в одном обороте от 24 до 72 шагов (один шаг от 5° до 15°.)
  • Гибридный двигатель (совмещает технологии двух предыдущих двигателей). Ротор выполнен из магнитотвердого материала (как у двигателя с постоянными магнитами), но имеет форму многоконечной звезды (как у реактивного двигателя). Количество полных шагов в одном обороте таких двигателей, зависит от количества постоянных магнитов на звезде ротора, и количества электромагнитов на статоре. Количество шагов в одном обороте таких двигателей может доходить до 400 (один шаг от 0,9°).

Какой тип шагового двигателя у меня?

Если вручную покрутить ротор отключённого двигателя, то можно заметить, что он движется не плавно, а шагами. После того, как Вы покрутили ротор, замкните все провода двигателя и покрутите ротор повторно. Если ротор крутится также, значит у Вас реактивный двигатель. Если для вращения ротора требуется прикладывать больше усилий, значит у вас двигатель с постоянными магнитами или гибридный. Отличить двигатель с постоянными магнитами от гибридного можно подсчитав количество шагов в одном обороте. Для этого не обязательно считать все шаги, достаточно примерно понять, их меньше 50 или больше. Если меньше, значит у Вас двигатель с постоянными магнитами, а если больше, значит у Вас гибридный двигатель.

Виды шаговых двигателей по типу соединения электромагнитов статора:

По типу соединения электромагнитов, шаговые двигатели делятся на: униполярные и биполярные.

На рисунке представлено упрощённое, схематическое, представление обмоток.
На самом деле, каждая обмотка состоит из нескольких обмоток электромагнитов, соединённых последовательно или параллельно

  • Биполярный двигатель имеет 4 вывода. Выводы A и A питают обмотку AA, выводы B и B питают обмотку BB. Для включения электромагнита, на выводы обмотки необходимо подать разность потенциалов (два разных уровня), поэтому двигатель называется биполярным. Направление магнитного поля зависит от полярности потенциалов на выводах.
  • Униполярный двигатель имеет 5 выводов. Центральные точки его обмоток соединены между собой и являются общим (пятым) выводом, который, обычно, подключают к GND. Для включения электромагнита, достаточно подать положительный потенциал на один из выводов обмотки, поэтому двигатель называется униполярным. Направление магнитного поля зависит от того, на какой именно вывод обмотки подан положительный потенциал.
  • 6-выводной двигатель имеет ответвление от центральных точек обмоток, но обмотка AA не соединена с обмоткой BB. Если не использовать выводы центральных точек обмоток, то двигатель будет биполярным, а если эти выводы соединить и подключить к GND, то двигатель будет униполярным.
  • 8-выводной двигатель является наиболее гибким в плане подключения электромагнитов. Данный двигатель можно не только использовать как биполярный или униполярный, но и самим определять, как соединить электромагниты обмоток, последовательно или параллельно.

Какой тип шагового двигателя у меня?

Если у Вашего двигателя 4 вывода, значит он биполярный. Если у Вашего двигателя 5 выводов, значит он униполярный. Но если у Вашего двигателя 6 и более выводов, то это не значит что некоторые из них являются центральными выводами катушек электромагнитов. Дело в том, что есть двигатели, некоторые выводы которых (обычно крайние), электрически замкнуты, так биполярный двигатель может иметь 6 выводов. Точно определить тип соединений, для двигателей с 6 и более выводами, можно только измеряя сопротивление между выводами.

Режимы работы шаговых двигателей:

    Для работы шагового двигателя (вне зависимости от его вида) можно выбрать один из трех режимов работы:

  • Полношаговый режим – ротор поворачивается на 1 шаг за 1 такт.
  • Полушаговый режим – ротор поворачивается на ½ шага за 1 такт.
  • Микрошаговый режим – ротор поворачивается на ¼, ⅛ и т.д. шагов за 1 такт.

Ниже рассмотрены режимы работы, на примере биполярного двигателя с постоянным магнитом и полным шагом 90°.

Полношаговый режим (одна фаза на полный шаг). Номинальные значения шагового двигателя указываются именно для этого режима.

Полношаговый режим (две фазы на полный шаг). Этот режим позволяет увеличить крутящий момент почти в половину от номинального.

Полушаговый режим. Этот режим позволяет увеличить количество шагов в полном обороте в два раза, при незначительном уменьшении крутящего момента.

Микрошаговый режим. Этот режим является наиболее распространённым, он позволяет увеличить количество шагов в полном обороте в четыре раза, благодаря неравномерному распределению токов в обмотках. Снижение токов можно достичь снижением напряжения (как показано на картинке) или подавать полное напряжение через подключаемую внешнюю нагрузку.

Если подавать уровни не «0» – «½» – «1» (как на картинке), а «0» – «¼» – «½» – «¾» – «1», то количество шагов в полном обороте увеличится не в 4 раза, а в 8 раз. Можно увеличить количество шагов в 16, 32, 64 раза и т.д., а если заменить дискретные уровни сигналов на синусоиды, то мотор будет вращаться плавно (без шагов).

Режимы пониженного энергопотребления – доступны только для 8-выводных двигателей. Эти режимы отличаются от обычных тем, что используют только половину фазы (половину электромагнитов). Данные режимы используются редко, так как они значительно снижают крутящий момент двигателя.

Пример работы шаговых двигателей с разными видами роторов:

Подключение шаговых двигателей к Arduino:

Электромоторы нельзя подключать к выводам Arduino напрямую, так как они потребляют значительные токи, шаговые двигатели не являются исключением, поэтому их подключают через драйверы.

Большинство драйверов работают либо с биполярными двигателями, либо с униполярными.

  • Биполярный двигатель можно подключить только к драйверу биполярных двигателей.
  • 6-выводной двигатель можно подключить к любому драйверу. Если не использовать выводы центральных точек обмоток, то двигатель будет биполярным, а если эти выводы соединить и подключить к GND, то двигатель будет униполярным.
  • 8-выводной двигатель является наиболее гибким в плане подключения. Данный двигатель можно не только использовать как биполярный или униполярный, но и самим определять, как соединить электромагниты обмоток внутри двигателя, последовательно или параллельно.
  • Униполярный двигатель, при необходимости, можно подключить и к драйверу биполярного двигателя по простой схеме из нескольких диодов (лучше использовать диоды Шоттки), но такое подключение гарантирует корректность работы униполярного двигателя только в полношаговом режиме.

Для работы практически всех электрических приборов, необходимы специальные приводные механизмы. Предлагаем рассмотреть, что такое шаговый двигатель, его конструкцию, принцип работы и схемы подключения.

Что такое шаговый двигатель?

Шаговый двигатель представляет собой электрическую машину, предназначенную для преобразования электрической энергии сети в механическую энергию. Конструктивно состоит из обмоток статора и магнитомягкого или магнитотвердого ротора. Отличительной особенностью шагового двигателя является дискретное вращение, при котором заданному числу импульсов соответствует определенное число совершаемых шагов. Наибольшее применение такие устройства получили в станках с ЧПУ, робототехнике, устройствах хранения и считывания информации.

В отличии от других типов машин шаговый двигатель совершает вращение не непрерывно, а шагами, от чего и происходит название устройства. Каждый такой шаг составляет лишь часть от его полного оборота. Количество необходимых шагов для полного вращения вала будет отличаться, в зависимости от схемы соединения, марки двигателя и способа управления.

Преимущества и недостатки шагового электродвигателя

К преимуществам эксплуатации шагового двигателя можно отнести:

  • В шаговых электродвигателях угол поворота соответствует числу поданных электрических сигналов, при этом, после остановки вращения сохраняется полный момент и фиксация;
  • Точное позиционирование – обеспечивает 3 – 5% от установленного шага, которая не накапливается от шага к шагу;
  • Обеспечивает высокую скорость старта, реверса, остановки;
  • Отличается высокой надежностью за счет отсутствия трущихся компонентов для токосъема, в отличии от коллекторных двигателей;
  • Для позиционирования шаговому двигателю не требуется обратной связи;
  • Может выдавать низкие обороты для непосредственно подведенной нагрузки без каких-либо редукторов;
  • Сравнительно меньшая стоимость относительно тех же сервоприводов;
  • Обеспечивается широкий диапазон управления скоростью оборотов вала за счет изменения частоты электрических импульсов.

К недостаткам применения шагового двигателя относятся:

  • Может возникать резонансный эффект и проскальзывание шагового агрегата;
  • Существует вероятность утраты контроля из-за отсутствия обратной связи;
  • Количество расходуемой электроэнергии не зависит от наличия или отсутствия нагрузки;
  • Сложности управления из-за особенности схемы

Устройство и принцип работы

На рисунке 1 изображены 4 обмотки, которые относятся к статору двигателя, а их расположение устроено так, что они находятся под углом 90º относительно друг друга. Из чего следует, что такая машина характеризуется размером шага в 90º.

В момент подачи напряжения U1 в первую обмотку происходит перемещение ротора на те же 90º. В случае поочередной подачи напряжения U2, U3, U4 в соответствующие обмотки, вал продолжит вращение до завершения полного круга. После чего цикл повторяется снова. Для изменения направления вращения достаточно изменить очередность подачи импульсов в соответствующие обмотки.

Типы шаговых двигателей

Для обеспечения различных параметров работы важна как величина шага, на который будет смещаться вал, так и момент, прилагаемый для перемещения. Вариации данных параметров достигаются за счет конструкции самого ротора, способа подключения и конструкции обмоток.

По конструкции ротора

Вращаемый элемент обеспечивает магнитное взаимодействие с электромагнитным полем статора. Поэтому его конструкция и технические особенности напрямую определяют режим работы и параметры вращения шагового агрегата. Чтобы на практике определить тип шагового мотора, при обесточенной сети необходимо провернуть вал, если ощущаете сопротивление, то это свидетельствует о наличии магнита, в противном случае, это конструкция без магнитного сопротивления.

Реактивный

Реактивный шаговый двигатель не оснащается магнитом на роторе, а выполняется из магнитомягких сплавов, как правило, его набирают из пластин для уменьшения потерь на индукцию. Конструкция в поперечном разрезе напоминает шестерню с зубцами. Полюса статорных обмоток запитываются противоположными парами и создают магнитную силу для перемещения ротора, который двигается от попеременного протекания электрического тока в обмоточных парах.

С переменным магнитным сопротивлением

Весомым плюсом такой конструкции шагового привода является отсутствие стопорящего момента, образуемого полем по отношению к арматуре. По факту это тот же синхронный двигатель, в котором поворот ротора идет в соответствии с полем статора. Недостатком является снижение величины вращающего момента. Шаг для реактивного двигателя колеблется от 5 до 15°.

С постоянными магнитами

В этом случае подвижный элемент шагового двигателя собирается из постоянного магнита, в котором может быть два и большее количеством полюсов. Вращение ротора обеспечивается притяжением или отталкиванием магнитных полюсов электрическим полем при подаче напряжения в соответствующие обмотки. Для этой конструкции угловой шаг составляет 45-90°.

С постоянным магнитом

Гибридные

Был разработан с целью объединения лучших качеств двух предыдущих моделей, за счет чего агрегат обладает меньшим углом и шагом. Его ротор выполнен в виде цилиндрического постоянного магнита, который намагничен по продольной оси. Конструктивно это выглядит как два круглых полюса, на поверхности которых расположены зубцы ротора из магнитомягкого материала. Такое решение позволило обеспечить отличный удерживающий и крутящий момент.

Униполярный ШД

Для использования всей мощности катушки средний вывод оставляют не подключенным. Рассмотрите конструкции униполярных агрегатов, они могут содержать 5 и 6 выводов. Их количество будет зависеть от того, выводится срединный провод отдельно от каждой обмотки двигателя или они соединяются вместе.

Схема а) с различными, б) с одним выводом

Биполярный

Биполярный шаговый двигатель подключается к контроллеру через 4 вывода. При этом обмотки могут соединяться внутри как последовательно, так и параллельно. Рассмотрите пример его работы на рисунке.

Биполярный шаговый двигатель

В конструктивной схеме такого двигателя вы видите с одной обмоткой возбуждения в каждой фазе. Из-за этого смена направления тока требует использовать в электронной схеме специальные драйверы (электронные чипы, предназначенные для управления). Добиться подобного эффекта можно при помощи включения Н-моста. В сравнении с предыдущим, биполярное устройство обеспечивает тот же момент при гораздо меньших габаритах.

Подключение шагового двигателя

Чтобы запитать обмотки, потребуется устройство способное выдать управляющий импульс или серию импульсов в определенной последовательности. В качестве таких блоков выступают полупроводниковые приборы для подключения шагового двигателя, микропроцессорные драйвера. В которых имеется набор выходных клемм, каждая из них определяет способ питания и режим работы.

В зависимости от схемы подключения должны применяться те или другие выводы шагового агрегата. При различных вариантах подведения тех или иных клемм к выходному сигналу постоянного тока получается определенная скорость вращения, шаг или микрошаг линейного перемещения в плоскости. Так как для одних задач нужна низкая частота, а для других высокая, один и тот же двигатель может задавать параметр за счет драйвера.

Типичные схемы подключения ШД

В зависимости того, какое количество выводов представлено на конкретном шаговом двигателе: 4, 6 или 8 выводов, будет отличаться и возможность использования той или иной схемы их подключения Посмотрите на рисунки, здесь показаны типичные варианты подключения шагового механизма:

Схемы подключения различных типов шаговых двигателей

При условии запитки основных полюсов шаговой машины от одного и того же драйвера, по данным схемам можно отметить следующие отличительные особенности работы:

  • Выводы однозначно подводятся к соответствующим клеммам устройства. При последовательном соединении обмоток увеличивает индуктивность обмоток, но понижает ток.
  • Обеспечивает паспортное значение электрических характеристик. При параллельной схеме увеличивается ток и снижается индуктивность.
  • При подключении по одной фазе на обмотку снижется момент на низких оборотах и уменьшает величину токов.
  • При подключении осуществляет все электрические и динамические характеристики согласно паспорта, номинальный токи. Значительно упрощается схема управления.
  • Выдает куда больший момент и применяется для больших частот вращения;
  • Как и предыдущая предназначена для увеличения момента, но применяется для низких частот вращения.

Управление шаговым двигателем

Выполнение операций шаговым агрегатом может осуществляться несколькими методами. Каждый из которых отличается способом подачи сигналов на пары полюсов. Всего выделяют тир метода активации обмоток.

Волновой – в таком режиме происходит возбуждение только одной обмотке, к которой и притягиваются роторные полюса. При этом шаговый двигатель не способен вытягивать большую нагрузки, так как выдает лишь половину момента.

Волновое управление

Полношаговый – в таком режиме происходит одновременная коммутация фаз, то есть, возбуждаются сразу обе. Из-за чего обеспечивается максимальный момент, в случае параллельного соединения или последовательного включения обмоток будет создаваться максимальное напряжение или ток.

Полношаговое управление

Полушаговый – представляет собой комбинацию двух предыдущих методов коммутации обмоток. Во время реализации которого в шаговом двигателе происходит поочередная подача напряжения сначала в одну катушку, а затем сразу в две. Благодаря чему обеспечивается лучшая фиксация на максимальных скоростях и большее количество шагов.

Полушаговое управление

Для более мягкого управления и преодоления инерции ротора используется микрошаговое управление, когда синусоида сигнала осуществляется микроступенчатыми импульсами. За счет чего силы взаимодействия магнитных цепей в шаговом двигателе получают более плавное изменение и, как следствие, перемещение ротора между полюсами. Позволяет в значительной степени снизить рывки шагового двигателя.

Без контроллера

Для управления бесколлекторными двигателями применяется система Н-моста. Который позволяет переключать полярность для реверса шагового двигателя. Может выполняться на транзисторах или микросхемах, которые создают логическую цепочку для перемещения ключей.

Схема Н-моста

Как видите, от источника питания V напряжение подается на мост. При попарном включении контактов S1 – S4 или S3 – S2 будет происходить движение тока через обмотки двигателя. Что и обусловит вращение в ту или иную сторону.

С контроллером

Устройство контроллера позволяет осуществлять управление шаговым двигателем в различных режимах. В основе контроллера лежит электронный блок, формирующий группы сигналов и их последовательность, посылаемых на катушки статора. Для предотвращения возможности его повреждения в случае короткого замыкания или другой аварийной ситуации на самом двигателе каждый вывод защищается диодом, который не пропусти импульс в обратную сторону.

Подключение через контроллер однополярного шагового двигателя

Популярные схемы управления ШД

Является одним из наиболее помехозащищенных способов работы. При этом прямой и инверсный сигнал напрямую подключается к соответствующим полюсам. В такой схемы должно применяться экранирование сигнального проводника. Прекрасно подходит для нагрузки с низкой мощностью.

Схема управления от контроллера с выходом типа «открытый коллектор»

В данной схеме происходит объединение положительных вводов контроллера, которые подключаются к положительному полюсу. В случае питания выше 9В требуется включение в схему специального резистора для ограничения тока. Позволяет задавать необходимое количество шагов со строго установленной скоростью, определить ускорение и т.д.

Простейший драйвер шагового двигателя своими руками

Чтобы собрать схему драйвера в домашних условиях могут пригодиться некоторые элементы от старых принтеров, компьютеров и другой техники. Вам понадобятся транзисторы, диоды, резисторы (R) и микросхема (RG).

Схема простейшего драйвера

Для построения программы руководствуйтесь следующим принципом: при подаче на один из выводов D логической единицы (остальные сигнализируют ноль) происходит открытие транзистора и сигнал проходит к катушке двигателя. Таким образом, выполняется один шаг.

На основе схемы составляется печатная плата, которую можно попытаться изготовить самостоятельно или сделать под заказ. После чего на плате впаиваются соответствующие детали. Устройство способно управлять шаговым устройством от домашнего компьютера за счет подключения к обычному USB порту.

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Как подключить шаговый двигатель с 4, 5, 6 и 8 выводами к драйверу.

В предыдущих статьях мы рассматривали процесс выбора шагового электродвигателя (см. статью«Как выбрать шаговый двигатель») в зависимости от способа его применения. В данной статье мы подробно рассмотрим как подключить шаговый двигатель.

Шаговые электродвигатели могут поставляться с несколькими вариантами схем подключения. Выбор схемы будет определяться типом двигателя. Большинство наиболее распространенных шаговых двигателей имеют схемы, предполагающие использование 4-х, 5-ти, 6-ти или 8-ми проводов.

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С 4 ВЫВОДАМИ

Если в вашем распоряжении имеется шаговый двигатель, подключаемый при помощи только четырех проводов, это означает, что в нем две обмотки, это биполярный мотор и вы сможете использовать его только с биполярным драйвером. Обратите внимание на то, что каждая из фазных обмоток содержит пару проводов — для идентификации каждого провода используйте тестер (мультиметр).

Найдите замкнутые между собой провода(которые прозваниваются) и подключите их к шаговому двигателю. Лучше сразу свяжите их вместе, чтобы не повторять операцию постоянно

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ УНИПОЛЯРНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С 6 ВЫВОДАМИ

Для того, чтобы подключить шаговый двигатель с 6 выводами, с помощью тестера разделите все провода на три группы, замкнутые между собой, а затем найдите центральные выводы, измеряя сопротивление между проводами. Если вы хотите подключить ваш электродвигатель к униполярному драйверу, используйте все шесть проводов.

Подключение к биполярному драйверу(коих подавляющее большинство) потребует от вас использования только одного конца провода с одним выводом и одного центрального вывода для подключения к каждой обмотке.

Кроме того, определить обмотки можно только методом проб и ошибок; лучше всего попытаться найти центральный вывод, так как его сопротивление составляет половину от сопротивления других проводов.

“>

Как подключить шаговый двигатель ровно с 4 проводами к Arduino?

спросил

Изменено
7 лет, 8 месяцев назад

Просмотрено
50 тысяч раз

\$\начало группы\$

смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab

Сегодня я купил шаговый двигатель, чтобы поиграть с ним, после 12 часов борьбы с ним я не смог понять, как подключить его к Arduino.

Ничего страшного, если мой шаговый двигатель имеет ровно 4 провода?

Провода цветные: белый , синий , красный , желтый . На всех картинках и схемах easy , которые я нашел в Google, было 5 проводов (и в любом случае у тех, у кого 4 провода, была другая цветовая кодировка). Но 4-х проводная не имеет смысла! в двигателе должно быть 2 или 4 полюса, и каждый полюс нуждается в соединении с общей землей, так что должен быть 5-проводным, как работает 4-проводный?

Я использую полевой МОП-транзистор для привода шагового двигателя, а не LMxxx

Потому что я забыл его купить и уже несколько дней не могу его достать. Я использую МОП-транзисторы в качестве быстрых переключателей: 4 контакта Arduino управляют четырьмя МОП-транзисторами. И это как раз источник путаницы: на веб-сайте arduino шаговый двигатель схемы имеет 4 провода и напрямую подключен к микросхеме драйвера (LMxxx), а драйвер подключен к Arduino. Так как у меня нет под рукой драйвера, мне нужно преобразовать схему, чтобы вместо этого она работала с 4 транзисторами. Но какая проводка должна быть? Если бы у него было 5 проводов, я бы сделал это по этой схеме.

Скорее всего, у меня проблемы с выбором PNP/NPN Mosfet, но как только я узнаю, как подключить схему, я выберу правильный!

  • Arduino
  • шаговый двигатель

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

Ваш мотор биполярный. У него две обмотки и нужно использовать схему, которая постоянно инвертирует полярность питания катушек.

Это делается с помощью H-моста, который работает как четыре коммутатора.

Вам нужен один H-мост на катушку, поэтому вам понадобится два из них для управления вашим шаговым двигателем.
На практике эти переключатели представляют собой либо полевые транзисторы, либо транзисторы.

См. следующие статьи для управления шаговым двигателем:
http://www.8051projects.net/stepper-motor-interfacing/introduction.php /ч-мост/

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Похоже, у вас «биполярный» шаговый двигатель.

Шаговые двигатели бывают двух видов: биполярные и униполярные.

С униполярными гораздо проще работать (но дороже в изготовлении), так как это просто вопрос включения и выключения нужных катушек в правильном порядке — поэтому большинство простых руководств предназначены для них.

Биполярные, однако, требуют пары H-мостов, чтобы заставить их работать должным образом. Вы должны не только включать и выключать катушки в правильном порядке, но и переключать их на правильную полярность в нужное время.

Я обычно не рекомендую instructables , так как некоторые вещи там совершенно опасны, но там есть пример управления биполярным шаговым двигателем от Arduino: http://www.instructables.com/id /Биполярный шаговый двигатель-с-L293D-и-Arduino/

\$\конечная группа\$

1

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Шаговые двигатели — MECControl

  • Главная
  • Справка
  • Программное обеспечение
  • Устройства

В отличие от обычных двигателей, шаговые двигатели содержат несколько катушек, что позволяет точно контролировать положение ротора путем переключения его четырех фазы включаются и выключаются в определенной пошаговой последовательности.

Шаговые двигатели нельзя напрямую подключить к Arduino/Genuino Uno или Mega по нескольким причинам:

  • Обычно они требуют более высокого напряжения и силы тока, чем могут обеспечить Arduino/Genuino Uno или Mega.
  • Противоэлектродвижущая сила, создаваемая их катушками, может повредить Arduino/Genuino Uno или Mega.

Для решения всех этих проблем можно использовать схему, называемую мостом H .

Одна из самых популярных схем Н-моста основана на интегральной схеме L298. Он содержит два одинаковых Н-моста, что позволяет управлять одним шаговым двигателем, потребляющим до 2А на катушку, при напряжении от 7,5В до 46В постоянного тока.

Хотя вы можете собрать собственную мостовую схему L298 H, дешевле и проще купить готовый модуль. В приведенных ниже примерах предполагается использование такого модуля, работающего от источника питания постоянного тока 12 В вместе с шаговым двигателем 12 В.

Подключение шаговых двигателей

Посмотрите обучающее видео

Количество проводов, которые имеет шаговый двигатель, скажет вам, является ли он униполярным или биполярным двигателем (или может быть и тем, и другим), и определит, как он подключен к модулю моста L298 H.

Вам нужно будет проверить техническое описание вашего двигателя или провести некоторые испытания с помощью мультиметра, настроенного на его диапазон сопротивления (Ом), чтобы определить, какой вывод какой.

Двигатель с четырьмя проводами

Этот биполярный двигатель имеет два провода для каждой из двух катушек.

Если вы измеряете низкое сопротивление между двумя его выводами, то эти два вывода подключаются к первой катушке, а два других вывода подключаются ко второй катушке.

Двигатель можно подключить к мостовому модулю Arduino/Genuino Uno или Mega и L298 H, как показано в этом примере:

Если двигатель работает нестабильно, поменяйте местами провода, подключенные к одной из катушек.

Входы (IN1, IN2, IN3 и IN4) мостового модуля L298 H могут быть подключены к любому из цифровых контактов вашего Arduino/Genuino Uno или Mega, помеченных 2-13 на Uno и 2-53 на Mega .

Двигатель с пятью проводами

Этот униполярный двигатель имеет два провода для каждой из двух катушек. Один провод подключается к центральному отводу обеих катушек.

Если вы измерите такое же низкое сопротивление между одним из его выводов и всеми четырьмя остальными, то этот вывод подключен к центральному отводу.

Двигатель можно подключить к модулю моста Arduino/Genuino Uno или Mega и L298 H, как показано в этом примере:

Если двигатель работает хаотично, меняйте местами нецентральные отводы, пока двигатель не будет работать правильно.

Входы (IN1, IN2, IN3 и IN4) мостового модуля L298 H могут быть подключены к любому из цифровых контактов вашего Arduino/Genuino Uno или Mega, помеченных 2-13 на Uno и 2-53 на Mega .

Двигатель с шестью проводами

Этот двигатель имеет три провода для каждой из двух катушек. Каждая катушка имеет собственный вывод центрального отвода , поэтому ее можно использовать как однополярный мотор или как биполярный мотор .

Если вы измерите такое же низкое сопротивление между одним из его выводов и двумя другими, то этот вывод подсоединяется к центральному отводу первой катушки, а два других также подсоединяются к первой катушке. Если вы измерите такое же низкое сопротивление между одним из оставшихся трех выводов и двумя другими, то этот вывод будет подключен к центральному отводу второй катушки, а два других также подключены ко второй катушке.

Двигатель можно подключить к мостовому модулю Arduino/Genuino Uno или Mega и L298 H, как показано в следующих примерах:

Если двигатель работает нестабильно, поменяйте местами нецентральные выводы ответвления, пока двигатель не будет работать правильно. .

Входы (IN1, IN2, IN3 и IN4) мостового модуля L298 H могут быть подключены к любому из цифровых контактов вашего Arduino/Genuino Uno или Mega, помеченных 2-13 на Uno и 2-53 на Mega .

Двигатель с восемью проводами

Этот двигатель имеет два провода для каждой из четырех катушек. Выводы от двух соседних катушек можно соединить для создания центрального отвода , поэтому его можно использовать как однополярный двигатель или как биполярный двигатель . Катушки также могут быть соединены параллельно для получения более высокого крутящего момента.

Если вы измерите низкое сопротивление между двумя его выводами, то эти два вывода подключены к первой катушке. Измерьте сопротивление между другими парами проводов, чтобы узнать, какие выводы подключены ко второй, третьей и четвертой катушкам.

Двигатель можно подключить к мостовому модулю Arduino/Genuino Uno или Mega и L298 H, как показано в следующих примерах:

ведет себя корректно.

Входы (IN1, IN2, IN3 и IN4) мостового модуля L298 H могут быть подключены к любому из цифровых контактов вашего Arduino/Genuino Uno или Mega, помеченных 2-13 на Uno и 2-53 на Mega .

Подвижные шаговые двигатели

После того, как шаговый двигатель подключен к плате Arduino/Genuino Uno или Mega через мостовой модуль L298 H, используйте команду Connect, чтобы дать ему имя и сообщить MECControl, к каким контактам он подключен:

Подключите ручной шаговый двигатель к контактам 2 , 3, 4, 5

В этом примере шаговый двигатель с именем Рука был подключен через цифровые контакты, помеченные 2, 3, 4 и 5. Контакты не обязательно должны быть последовательными, хотя, если они идут, их также можно указать в диапазоне:

Подключите ручной шаговый двигатель к контактам 2-5

Затем в следующих командах вы можете ссылаться на шаговый двигатель по имени, как в этом примере:

Переместить стрелку по часовой стрелке на 10 шагов

Эта команда перемещает шаговый двигатель по часовой стрелке на 10 шагов. С таким же успехом можно переместить шаговый двигатель против часовой стрелки:

Переместить стрелку против часовой стрелки на 10 шагов

Вы также можете обратиться к числу, хранящемуся в ранее определенной переменной:

Переместить стрелку против часовой стрелки на количество шагов для перемещения дайте шаговым двигателям названия, которые что-то значат в контексте вашего проекта.

Вы можете сделать это, добавив именованные Действия в конец команды «Подключить»:

Подключить шаговый двигатель руки к контактам 2-5 Действия Влево Вправо

Теперь эти действия можно использовать с командой «Перемещение»:

Переместить руку влево 10 шагов

MECControl будет ждать завершения действия. Это означает, что другие устройства не могут управляться во время движения шагового двигателя, и любые нажатия кнопок будут игнорироваться.

Скорость шагового двигателя

Вы можете указать скорость шагового двигателя в шагах в секунду:

Переместить стрелку по часовой стрелке на 200 шагов со скоростью 60 шагов в секунду

Скорость может быть любой от 0,1 до 1000 шагов в секунду с шагом 0,1.