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

Шаговый двигатель для чпу как подключить

Шаговый двигатель nema 17 подключение. Чем отличаются типы шаговых двигателей Nema

Перед началом очередного проекта на Arduino, было решено использовать шаговый двигатель Nema 17.

Почему именно Nema 17? В первую очередь, из-за отличного соотношения цена/качество.

Перед подключением Nema 17, за плечами был определенный опыт работы с шаговиком 24byj48 (даташит). Управлялся он и с помощью Arduino, и с помощью Raspberry pi, проблем не возникало. Основная прелесть этого двигателя — цена (около 3 долларов в Китае). Причем, за эту сумму вы приобретаете двигатель с драйвером в комплекте. Согласитесь, такое можно даже и спалить, не особо сожалея о содеянном.

Теперь появилась задача поинтереснее. Управлять шаговым двигателем Nema 17 (даташит). Данная модель от оригинального производителя реализуется по цене около 40 долларов. Китайские копии стоят раза в полтора-два дешевле — около 20-30 долларов. Очень удачная модель, которая часто используется в 3D принтерах и CNC-проектах. Первая возникшая проблема — как подобрать драйвер для этого двигателя. Силы тока на пинах Arduino для питания не хватит.

Программная часть состоит из бесплатной программной оболочки (IDE) для написания программ, их компиляции и программирования аппаратуры.

Аппаратная часть представляет собой набор смонтированных печатных плат, продающихся как официальным производителем, так и сторонними производителями. Полностью открытая архитектура системы позволяет свободно копировать или дополнять линейку продукции Arduino.

Чаще всего термин «Ардуино» используют для обозначения контроллера с собственным процессором и памятью. Arduino пользуются большой популярностью среди начинающих инженеров и опытных энтузиастов, из-за низкой цены и простоты настройки.

Открытая архитектура плат Arduino позволяет проектировать микроконтроллеры людям с минимальным знанием электротехники. Существенным достоинством можно назвать и доступные в Интернете схемы и коды, созданные для различных типов станков.

К числу самых популярных у инженеров контроллеров Arduino принадлежат UNI, R3, Mega 2560 и Nano.

Управление угловым перемещением камеры

Постановка задачи:

Достоинство статической видеокамеры заключается в том, что она позволяет непрерывно контролировать один и тот же, определенный телесный угол охраняемого пространства.

Достоинство поворотной видеокамеры в том, что она позволяет контролировать телесный угол пространства, который может дистанционно изменяться оператором.

Цена поворотной видеокамеры значительно выше статической. Наша задача сделать собственную поворотную камеру с доступной ценой.

Цель работы:

Разработка алгоритмов и программно-аппаратных средств для управления процессом углового перемещения видеокамеры на базе шагового двигателя без применения высокоточной механики и техническая реализация этой системы управления на основе персонального компьютера.

Читать еще:  Двигатель v12 татра характеристики
Поставленная цель достигается при решении следующих основных задач:

1. Анализ существующих конструктивных особенностей шаговых двигателей и способов их управления.
2. Разработка алгоритмов и программно-аппаратных средств управления процессом углового перемещения (вращения) видеокамеры с применением шаговых двигателей.
3. Техническая реализация системы управления шаговым двигателем на основе персонального компьютера (ПК).

Научно-практическая значимость работы:

Разработанные алгоритмы и программно-аппаратные средства для управления вращением видеокамер с применением шаговых двигателей позволят существенно увеличить угол обзора систем видеонаблюдения на основе применения недорогих веб-камер, не имеющих высокоточной механики для их перемещения.

Конструктивные особенности шаговых двигателей:

Шаговый двигатель — это электромеханическое устройство, преобразующие сигнал управления в угловое (или линейное) перемещение ротора с фиксацией его в заданном положении без устройств обратной связи. При проектировании конкретных систем приходится делать выбор между сервомотором и шаговым двигателем. Когда требуется прецизионное позиционирование и точное управление скоростью, а требуемый момент и скорость не выходят за допустимые пределы, то шаговый двигатель является наиболее экономичным решением. В отличие от коллекторных двигателей, у которых электромеханический момент растет с увеличением скорости, шаговый двигатель имеет больший момент на низких скоростях и гораздо меньшую максимальную скорость.
Наиболее распространенными являются двигатели с постоянными магнитами, которые состоят из статора, имеющего обмотки, и ротора, содержащего постоянные магниты. Чередующиеся полюса ротора имеют прямолинейную форму и расположены параллельно оси двигателя.

Способы управления шаговыми двигателями:

Биполярный двигатель имеет одну обмотку в каждой фазе, которая для изменения направления магнитного поля должна переполюсовываться драйвером. Для такого типа двигателя требуется мостовой драйвер, или полумостовой с двухполярным питанием. Всего биполярный двигатель имеет две обмотки и, соответственно, четыре вывода.

Униполярный двигатель также имеет одну обмотку в каждой фазе, но от середины обмотки сделан отвод. Это позволяет изменять направление магнитного поля, создаваемого обмоткой, простым переключением половинок обмотки. При этом существенно упрощается схема драйвера, который должен иметь только 4 простых ключа. Средние выводы обмоток могут быть объединены внутри двигателя, поэтому такой двигатель может иметь 5 или 6 выводов. Иногда униполярные двигатели имеют раздельные 4 обмотки, поэтому всего выводов будет 8. При соответствующем соединении обмоток такой двигатель можно использовать как униполярный или как биполярный.

Читать еще:  Что такое эластичный двигатель

Наиболее эффективным способом управления шаговым двигателем является полушаговый режим, т.е. half step mode, когда двигатель делает шаг в половину основного. Для каждого второго шага запитана лишь одна фаза, а в остальных случаях запитаны две. В результате угловое перемещение ротора составляет половину угла основного шага, однако полушаговый режим обычно не позволяет получить полный момент.

Аппаратная реализация управления шаговым двигателем с помощью ПК:

На основе анализа был выбран шаговый двигатель ШД-1ЕМ, обладающий следующими особенностями: число шагов на 1 оборот — 200, максимальный ток обмотки 500 мА, номинальная мощность — 12 Вт.
В качестве драйвера двигателя целесообразно использовать микросхему ULN2003A. Это набор транзисторов, собранных по схеме Дарлингтона с открытым коллектором и защитным диодом в цепи нагрузки. Микросхема содержит 7 каналов коммутации с током нагрузки до 500мА.

Микросхема имеет резисторы в цепи базы, что позволяет напрямую подключать ее входы к обычным цифровым микросхемам. Все эмиттеры соединены вместе и выведены на отдельный вывод. На выходах транзисторных ключей имеются защитные диоды, что позволяет управлять с помощью этой микросхемы индуктивными нагрузками при минимуме внешних компонентов.

Сигнал COM (вывод 9) подключен к источнику питания не напрямую, а через стабилитрон. Это сделано с целью защиты схемы от напряжения ЭДС самоиндукции, возникающего в катушках при выключении напряжения питания схемы. Управление микросхемой драйвера осуществляется с помощью параллельного LPT-порта персонального компьютера в режиме ECP/EPP младшими четырьмя выводами линий данных (D0-D3).

Особенности алгоритмов управления шаговым двигателем:

Для полушагового управления двигателем необходимо в соответствии со схемой устанавливать на выводах D0, D1, D2, D3 LPT порта ПК напряжение +5В, что соответствует подачи на них логических единиц в определенной последовательности, определяющей направление вращения двигателя.

Сигналы подаются через определённые интервалы времени, которые задаются программно с помощью функции остановки потока программы (SLEEP) и зависят от времени, за которое должна произойти отработка команды вращения.

Программная реализация:

В качестве языка программирования используется среда Delphi, поскольку она обладает простым синтаксисом, удачно демонстрирует парадигмы процедурного программирования и ООП, а также обладает простой и понятной архитектурой стандартных библиотек.
Для работы с коммуникационным портом LPT под управлением операционной системы Microsoft Windows используются две функции WinAPI — Inp32 и Out32, входящие в состав стандартной библиотеки inpout32.dll.
Листинг подпрограммы, обеспечивающей прямое угловое перемещение Alpha двигателя за время T начиная с начальной позиции вала St, приведен ниже.
procedure Forward(Alpha:Real, T:Real, K:Real, var St:Integer);
const PORT=888;
const Steps:array[1..8] of Byte = (1, 3, 2, 6, 4, 12, 8, 9);
var I, DT:Integer;
begin
DT:=Round(T/(Alpha*K));
I:=0;
while (I St:=St+1;
If (St>8) then St:=8;
I:=I+1;
end;
end;

Читать еще:  Двигатель 451м его характеристики

Заключение:

На базе выполненных разработок осуществлена техническая реализация системы управления шаговым двигателем ШД-1ЕМ на основе персонального компьютера для управления угловым перемещением web-камерой Logitech QuickCam имеющей следующие характеристики: видеозахват в режиме реального времени со скоростью до 30 кадров в секунду с разрешением 640х480 пикс.

Список литературы:

1. Дамьяновски В. CCTV библия охранного телевидения. Цифровые и сетевые технологии». Ай-Эс-Эс-Пресс, 2006. — 480с.
2. Дубровский И.Л., Дамбраускас А.П., Рыбин А.А. Микропроцессорное управление электроприводами промышленных роботов: учебное пособие/; — Красноярск, КГТУ, 1993 — 88с.
3. Кенио Такаши. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления: Пер. с англ., М.: Энергоатомиздат, 1987 — 199с.
4. Лебедев Н.И., Гандшу В.М., Явдошак Я.И. Вентильные электрические машины. Спб.: Наука, 1996. — 352с.
5. Шаговые двигатели. Мотор-редукторы: портал [Электронный ресурс]. — Режим доступа: stepmotor.ru

P. S. Проект был реализован и описан в декабре 2008 года в рамках конкурсов школьных работ. Первый раз статья была опубликована в песочнице. После чего копии стали появляться в сети. Со второго раза её опубликовали.

Как управлять шаговым двигателем через Arduino: схема подключения

Шаговый двигатель — один из основных компонентов роботехники, ЧПУ-станко, 3D-принетеров и других автоматических систем. В этой статье рассмотрим что это такое, как его подключить и как управлять шаговым двигателем с помощью Arduino.

На производстве и в быту при автоматической работе каких-либо механизмов часто требуется точное позиционирование рабочего органа или оснастки. Для этого могут использоваться серво приводы и шаговые двигатели. Эти два вида электропривода значительно отличаются, как по конструкции, так и по особенности работы и управления. В этой статье мы затронем тему работы с шаговыми двигателями с помощью Arduino и модуля для управления электродвигателями на базе ИМС ULN2003.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector