Микросхема - радиоэлектроника и радиотехника
Поиск на радиолюбительском сайте
Радиоэлектроника и радиотехника

В помощь РАДИОЛЮБИТЕЛЮ!

Блог для радиолюбителей и радиотехников! Популярные радиолюбительские схемы, технические решения, полезные программы, конструкции устройств…
| Вход | Регистрация | Последние записи в RSS 2.0 ленте | Последние комментарии в RSS ленте |

Устройство управления шаговым электродвигателем

Устройство принимает дискретный сигнал от компьютера, который указывает, по каким осям и на какое расстояние должно выполняться движение. Получив от компьютера данные о направлении движения и количестве шагов, контроллеры переводят их в значения напряжения и силы тока, что определяет подаваемую мощность.

Мощность, поданная на обмотки, распределяется по ним в определенной последовательности, что задает вращение вала двигателя в требуемом направлении на заданное число шагов (поворотов).

Необходимо собрать несколько таких устройств - по одному на каждую ось перемещения. Платы спроектированы с использованием комплекта интегральных схем L297 и L298, произведенных компанией STMicroelectronics.

Микросхема L297

Микросхема L298

Использование этих двух чипов приводит к упрощению конструкции платы и минимизации числа компонентов. Кроме того, соединение этих двух чипов образует мощную плату контроллера, способную выдерживать до 36 В и 2 А на канал. На основании этого можно применить электродвигатели, рассчитанные на напряжение питания 4,5 В при токе 1,4 А на канал с разрешением 2° на шаг. Номинальная мощность находится в допустимых пределах.

Схема платы управления шаговыми двигателями

Компоненты управляющей платы

Для активизации схемы сигнал, задающий направление вращения, от параллельного порта компьютера подается на вывод 17 микросхемы L297, а задающий количество шагов - на вывод 18. На вход микросхемы L298 подаются управляющие сигналы от L297, которые задают последовательность переключения обмоток, что определяет вращение двигателя, а микросхема L298 обеспечивает питание моторных обмоток в надлежащем порядке. Обратите внимание, что для питания обеих микросхем необходимо наличие питания напряжением 5 В. Восемь диодов FR304 подключают обмотки двигателя к соответствующим выводам микросхемы L298. Заметим, что необходимо использовать диоды с накоплением заряда, что защитит микросхему от наведенных высоких напряжений, возникающих в момент, когда какая-либо из обмоток выключена. По своим параметрам диоды могут различаться в зависимости от мощности, потребляемой электродвигателем. Мощность, в свою очередь, определяет ток, протекающий через диоды.

Для справки приведу всю необходимую информацию о серии диодов FR301…FR307.

Характеристика и внешний вид диодов FR301-FR307

Вольт-амперные, температурные и прочие зависимости диодов FR301-FR307

Выводы 1 и 15 микросхемы L298 подключены через два силовых резистора сопротивлением 0,5 Ом к общему проводу. Резистор, подключенный к выводу 1, соединен с одной из двух обмоток возбуждения, а подключенный к выводу 15 - со второй обмоткой. Это дает возможность контроллеру L297 измерять ток, который протекает внутри двигателя. Микросхема L297 также измеряет напряжение между этими резисторами и на его основе задает режим модуля ШИМ, используемого для контроля тока в обмотках электродвигателя. Резисторы R5 и R6, подключенные к выводу 15 микросхемы L297, работают как делитель напряжения и задают уровень, при достижении которого на обмотках возбуждения микросхема L298 вырабатывает сигнал об их отключении, что позволяет диодам разгрузить обмотку возбуждения. Она остается выключенной до окончания временной паузы, которая задается микросхемой L297. Резистор R4 и конденсатор С1, подключенные перемычкой JP2 к выводу 16 L297, задают тактовую частоту работы микросхемы. Конденсаторы С2, СЗ и С4 фильтруют цепи питания электроники и двигателей. Переключатель JP1 обеспечивает питание схемы и электродвигателей. Контакт 1 JP3 принимает сигналы о шаге, контакт 2 - сигналы о направлении, контакт 3 используется для соединения между собой всех управляющих плат, которые должны быть синхронизированы, а контакт 4 функционирует в качестве заземления. Перемычка JP4 переключает уровень логической «1» с вывода 19 микросхемы L297 на контакт 1 для обеспечения режима целого шага или уровень логического «0» на контакт 3 для режима полушага. JP5 предназначена для передачи логической «1» от вывода 11 L297 к контакту 1 для разрешения управления или логического «0» на контакт 3 для запрета управления.

Интерфейсная плата используется, чтобы компьютер мог посылать и получать сигналы от устройств управления и концевых выключателей. На ней установлен разъём для кабеля параллельного порта, несколько контактов для проводов, идущих от каждой управляющей платы и концевого выключателя, и защитные резисторы.

Схема интерфейсной платы

Компоненты интерфейсной платы

Контакты 1-17 нa JP1 соединяются с контактами 1-17 параллельного порта компьютера. Контакт 1 JP2 соединяется с контактом 10 JP1, а контакт 2 с землей; контакт 1 JP3 соединяется с контактом 11 JP1, а контакт 2 с землей; контакт 1 JP4 соединяется с контактом 12 JP1, а контакт 2 с землей; контакт 1 JP5 соединяется с контактом 13 JP1, а контакт 2 с землей. Контакт 1 JP6 должен быть подключен к напряжению +5 В, а контакт 2 к земле блока питания.

Метки: , , ,

Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

Усилитель Mosfet (2SK1058 + 2SJ162)
Hi-Fi усилитель ЗЧ на TDA2052



11 комментариев

  • 1
    AnPe говорит:

    Извините за ламерский вопрос, но для меня во фразе “Для активизации схемы сигнал, задающий направление вращения, от параллельного порта компьютера подается на вывод 17 микросхемы L297, а задающий количество шагов - на вывод 18″ не понятно, какого рода эти сигналы?


  • 2
    AndReas говорит:
    @


    Сигналы импульсные определенной частоты. Количество импульсов определяет количество шагов.


  • 3
    AnPe говорит:

    Спасибо за быстрый ответ. А как насчет продолжительности самого импульса и продолжительности паузы между ними. Есть USB модуль Ke-USB24A частота 1000 Гц. Реально его использовать в этой схеме (0-5В)?


  • 4
    AndReas говорит:
    @


    От частоты самих импульсов зависит скорость вращения вала шагового двигателя. Она составляет порядка 100…1000 Гц.
    Применение Ke-USB24A скорее всего возможно, но как, честно сказать, не знаю *DONT_KNOW* .
    Если не хотите паять, то купите готовый контроллер шагового двигателя. Обычно с ним идёт всё необходимое программное обеспечение.


  • 5
    Vladimir 503 говорит:

    Инересно, а как оединить платы управления ШД с интерфейсной платой. :-)


  • 6
    костя говорит:

    ребят а если к движку и схеме добавить генератор со сменой частот? что бы вместо компа


  • 7
    AndReas говорит:
    @


    Костя, думаю, интересная задумка *WRITE* … Для подачи на STEP/DIR (CLK и CW/CCW) выводы нужен прямоугольный сигнал от генератора. Генератор будет имитировать аналогичные сигналы LPT порта. Собрать такой можно, например, на таймере типа NE555:

    Схема генератора на таймере 555

    А рассчитать необходимую частоту и длительность импульсов можно с помощью простой программы:

    Скачать программу для расчета и описание.

    Также можно попробовать собрать генератор от 10 Гц до 1 кГц:

    Генератор от 10 до 1000 герц

    Или взять из схемы инвертора для трехфазного двигателя:

    Инвертор для трехфазного двигателя

    Можете попробовать поэкспериментировать с генераторами и внешним пультом вместо LPT порта.
    Если копнуть глубже, то нашел автономный контроллер 3-х координатного станка с ЧПУ _http://goo.gl/j8grF
    Очень интересное решение; ознакомьтесь.

    Для справки ещё приведу назначение выводов LPT порта компьютера:

    LPT порт выводы

    Шаговый электродвигатель к драйверу подключается так:

    Подключение шагового двигателя

    Питание подводится следующим образом:

    Питание драйвера


  • 8
    костя говорит:

    клас, спасибо, найду куда приделать шд, ток как узнать где что? шд с ленты со струйного принтера кэнон, идёт шлейф 4 провода


  • 9
    AndReas говорит:
    @


    Если у шагового двигателя две обмотки, то он унифилярного типа. Их определить можно прозвонкой. А вот где начало и конец каждой, думаю, можно установить экспериментально. Но если провода красного, желтого, черного и оранжевого цветов, то:
    красный - начало обм. А
    желтый - конец обм. А
    черный - начало обм. В
    оранжевый - конец обм. В


  • 10
    Konst говорит:

    Фу, наконец набрел в сети на понятное для ламера объяснение всего этого связанного с ШД.

    Спасибо, добрые люди. *YAHOO*

    а как можно установить экспериментально где какие концы проводов?


  • 11
    igori говорит:

    господа ,кто нибудь может ответить на вопрос по поводу схемы трех фазного двигателя на микросхеме к176ие12 ?? почему то у меня она так и не заработала (((


  • Оставить комментарий

    Чтобы каждый раз не заполнять поля - зарегистрируйся, а вообще R=82 Ом ;-)

    Теги

    Опубликуйте полезную схему или конструкцию, делитесь опытом. Задайте вопрос радиолюбителям. Узнайте мнение опытных радиотехников. Создать запись.

    Смайлики

    ;-) *OK* :-! :-/ *WRITE* *WALL* *SORRY* :-D *BRAVO* :-P :-[ :-| *DONT_KNOW* :-( *STOP* =-O *TIRED* %) *BYE* :`( *THUMBS_UP* 8-) *JOKINGLY* *YAHOO* *HELP* ]:-> ;D *PRIVET* :-) :-X *YES*