Sw-motors.ru

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

Способы управления фазами шагового двигателя

Способы управления фазами шагового двигателя

Существует несколько способов управления фазами шагового двигателя. Первый способ обеспечивается попеременной коммутацией фаз, при этом они не перекрываются, в один момент времени включена только одна фаза (рис. 4.3, а). Этот способ называют «one phase on» full step или wave drive mode.

Точки равновесия ротора для каждого шага совпадают с «естественными» точками равновесия ротора у незапитанного двигателя.

Рис. 4.3. Диаграммы управления двигателем

Второй способ – управление фазами с перекрытием: две фазы включены в одно и то же время. Его называют «two-phase-on» full step или просто full step mode. При этом способе управления ротора фиксируется в промежуточных позициях между полюсами статора (рис. 4.3, б) и обеспечивается примерно на 40 % больший момент, чем в случае одной включенной фазы. Этот способ управления обеспечивает такой же угол шага, как и первый, но положение точек равновесия ротора смещено на пол-шага.

Третий способ является комбинацией первых двух и называется полушаговым режимом «one and two-phase-on» half step или просто half step mode, когда двигатель делает шаг в половину основного. Этот метод управления достаточно распространен, так как двигатель с меньшим шагом стоит дороже и очень заманчиво получить от 100-шагового двигателя 200 шагов на оборот. Каждый второй шаг запитан лишь одной фазой, а в остальных случаях запитаны две (рис. 4.3, в). В результате угловое перемещение ротора составляет половину угла шага для первых двух способов управления. Кроме уменьшения размера шага этот способ управления позволяет частично избавиться от явления резонанса. Полушаговый режим обычно не позволяет получить полный момент, хотя наиболее совершенные драйверы реализуют модифицированный полушаговый режим, в котором двигатель обеспечивает практически полный момент, при этом рассеиваемая мощность не превышает номинальной.

Таким образом, управление двигателем осуществляется запитыванием фаз двигателя в порядке, определяемым способом управления и из этого следует управляющая программа микроконтроллера управления фазами. Изменяя частоту подачи управляющих импульсов, можно изменять частоту вращения вала двигателя.

Контрольные точки макета позволяют наблюдать форму токов в каждой из фаз (полуобмоток) двигателя. Осциллограф подключается массовым щупом к одной из контрольных точек, а сигнальным – к клемме «Общий».

Управление двигателями осуществляется по униполярной схеме. В качестве источника питания +12 В и +5 В используется встроенный блок питания.

Подача управляющих импульсов +5 В. В на контаты разъема Х1, расположенного на задней панели макета, осуществляется замыканием контакта Х1.1 и Х1.2-Х1.5 (для двигателя 1), Х1.6-Х1.9 (для двигателя 2). Последовательное замыкание Х1.1 на Х1.2 à 3à4à5 приводит к вращению вала двигателя 1 по часовой стрелке. Для двигателя 2: 6à7à8à9. Таким образом, осуществляется однофазное управление (т.е. в каждый момент времени подключена одна фаза – полуобмотка двигателя). Вращение против часовой стрелки осуществляется подачей импульсов на фазы в обратном порядке. Назначение выводов разъема Х1 (DB9-F) приведены в табл. 4.1.

Переключатель на передней панели макета для включения режима повышенных токов в полуобмотках двигателя. В этом режиме ток равен 0,9 А (вместо 0,45 А в обычном режиме).

МС uln2003: схема подключения и управление шаговым двигателем

Каждый радиолюбитель сталкивался с проблемой управления шаговым двигателем, реле и прочими видами достаточно мощных нагрузок, строя при этом «бородатые» схемы сопряжения с логикой. Но все это в прошлом, потому что компания STMicroelectronics выпустила достаточно мощный коммутатор, который позволяет выполнять все задуманное, не опасаясь за полное отсутствие места в корпусе или постоянно выходящие из строя выходные транзисторы.

Интегральная схема позволяет без проектирования лишних схем и паразитных соединений минимизировать количество используемых деталей в готовом конструктивном решении. Потому что она представляет собой набор коммутаторов, построенный на биполярных транзисторах составного типа Дарлингтона.

Здесь видно соединение по привычной нам схеме усилителя эмиттерного повторителя. Из числа компонентов наблюдаются:

  • транзистор Дарлингтона;
  • 3 резистора, задающих напряжение и ток смещения;
  • обратный диод, позволяющий подключать индуктивные нагрузки без опасения для ключей;
  • диод в качестве температурной стабилизации, подключенный к базе и эмиттеру.

Мощные выходные транзисторы и наличие большого количества раздельных каналов управления позволяет использовать ее для управления шаговым двигателем. Также она применяется в релейных схемах, где может быть использован обычный двигатель, управляемый посредством коммутации выходных ключей, переключающих корректирующие цепи.

Новичкам, и не только, пригодится статья о параметрах, цоколевке и аналогах транзистора КТ819.

Характеристики микросхемы

Как показывает практика использования представленной микросхемы, она является достаточно мощной, потому что судя по datasheet uln2003ag технические характеристики позволяют коммутировать достаточно большой ток до 500 мА. Но не стоит давать работать ей на пределе, потому что выходной транзистор хоть и защищен обратным диодом, он может пострадать из-за банального перегрева.

Чтобы этого не происходило, правильно подходите к расчету потребляемой и рассеиваемой мощности. В данном случае при максимальном напряжении на CE равном 50 В максимальная мощность выходного транзистора составит не более 25 Вт, при этом он будет очень сильно греться. Поэтому номинальный коммутационный ток лучше поддерживать не более 300-400 мА. В таком режиме микросхема будет работать долго и стабильно.

Структурная схема микросхемы до боли проста и состоит всего из 7 ячеек стандартной ТТЛ-логики И-НЕ с подключенным обратным диодом на общий вывод питания COM . С топологией устройства также все просто, каждый вход расположен напротив выхода, что не даст спутать выводы при проектировании каких-либо устройств. Главное запомнить, что первый вывод является прямым входом.

Что касается характеристик, то они представлены для микросхем с ТТЛ-логикой, при котором управляющий сигнал не превышает 5 В. Но также выпускаются аналоги КМОП, которые могут работать от более низкого порога около 2 В до 9 В.

Управление ULN2003

Входная часть сборок ULN2003A, ULN2003AI, ULQ2003A спроектирована так чтобы работать совместно с ТТЛ и 3,3 В и 5 В К-МОП логикой.

ULN2002A создана для p-МОП логики. Во входных цепях ULN2002A добавлен стабилитрон на 7 В и увеличено сопротивление базового резистора до 10,5 кОм, благодаря этому сборка может работать с входными напряжениями от 14 до 25 В.

Сборка ULN2004A, ULQ2004A предназначена для К-МОП логики с уровнем напряжений от 6 до 15В. По сравнению с ULN2003, у ULN2004 просто увеличено сопротивление базового резистора до 10,5 кОм.

Как можно видеть на структурной схеме, входы и выходы расположены напротив друг друга, что весьма удобно при разводке печатной платы.

ULN2003 выпускается как для объемного монтажа: PDIP, так и для поверхностного: SOIC, SOP и TSSOP.

Аналоги микросхемы uln 2003

Как и любая друга, микросхема uln 2003 аналоги имеет как среди импортных, так и отечественных производителей. Например, самым популярным из них является ключ К1109КТ22, ITT 656, L 203, M 2003 P , NE 5603 N и другие. Выбирая аналог к этой микросхеме, необходимо обращать внимание на топологию. Если этот ТТЛ-логика, то и входное напряжение должно быть не более 5 В. Все представленные аналоги этого устройства имеют то же техническое исполнение и конструктив, поэтому могут быть заменены без внесения каких-либо изменений в схему.

Схема подключения

На uln 2003 схема подключения до боли проста и не включает никаких компонентов. Главное, не перепутать вход с выходом и общий вывод, в остальном все и так ясно. Но все же для наглядности стоит повторить схему на примере с шаговым двигателем с питанием от 12 до 24 В. Общий провод от +24В подключается на 9 вывод и к центральному отводу обмоток двигателя, все остальные оп порядку согласно полюсам. Управление двигателем осуществляется по аналогичным линиям, только со входа МС.

Читать еще:  Бежит сальник двигателя причины

При работе в таком режиме вероятность спалить выходной транзистор достаточно большая, потому что короткое замыкание в двигателе никто еще не отменял, точно также, как и клин ротора, из-за чего ток может существенно возрасти. Поэтому в каждую линию управления по выходу можно поставить шунт и обрисовать его схемой защиты от КЗ. Это зависит от конкретной задачи и типа устройства, в котором эта микросхема применяется.

Зависимость входного напряжения и тока в нагрузке

При разработке схем с участием представленной микросхемы необходимо учитывать порог регулирования тока, который зависит нелинейной характеристикой от входного напряжения:

  • В ТТЛ-логике при входном напряжении 2,4 В ток коммутации составляет не более 200 мА.
  • При U вх.=2,7В, выходной ток не превышает 250 мА.
  • При величине входного напряжения не более 3 В, ток коллектора выходного транзистора составляет 300 мА.

Также в устройстве присутствует паразитная емкость, которая может достигать 25 pF в зависимости от частоты управляющего напряжения или создаваемых помех в непосредственной близости от нее. При этом минимальный порог паразитной емкости находиться на уровне 15 пФ. Что касается времени включения выходных транзисторов, то они являются достаточно быстрыми. Время перехода из одного состояния в другое лежит в пределах от 0,25 до 1 мкс, что говорит о возможности работы на достаточно высоких частотах.

Исходя из описания на микросхему, максимальный ток составляет 0,5 А, но в таком режиме она существенно нагревается до 70 и более градусов, что может быть критичным. Ведь максимальная температура, при которой микросхема еще нормально работает, составляет порядка 85 градусов. Также следует отметить, что максимальный входной ток управления при напряжении 3,85 В не должен превышать 1,35 мА. А это немаловажный факт, потому что именно по входу у многих схемотехников она выходит из строя.

На следующих диаграммах показана зависимость входного и выходного токов, которая является практически линейной, что позволяет более качественно подобрать элементы схемы, обеспечив нормальный температурный режим для стабильной работы устройства. Более подробно узнать о свойствах микросхемы можно из datasheet, который можно скачать на сайте.

Корпуса микросхем LM383 (TDA2003)

Т0220 с пятью выводами. Обе ИС специально разработаны для автомобильной звуковой аппаратуры, где при нормальном рабочем напряжении 14,4 Вольт они имеют выходную мощность 5,5 Ватт на нагрузке 4 Ом или 8,6 Вт на нагрузке 2 Ом. ИС LM383 может отдавать в нагрузку ток до 3,5 А, обе ИС имеют функцию ограничения тока нагрузки и термозащиту выходного каскада.

Интегральная схема LM383 (или TDA2003) проста в применении. На рисунке показана практическая схема (с цепочкой, увеличивающей высокочастотную стабильность), предназначенная для простого звукового автомобильного усилителя мощностью 5.5 Ватт. В этой схеме усиление определяется отношением резисторов цепочки отрицательной обратной связи 220 Ом/2,2 Ом и составляет 100;

ИС работает в не инвертирующем режиме, входной сигнал подастся на вывод 1 через электролитический конденсатор емкостью 10 мкФ. На рисунке представлена схема усилителя для автомобиля, в которой для получения выходной мощности 16 Вт используется пара ИС LM383 или унч на TDA2003. Подстроенный резистор RV1 необходим в этой схеме для регулировки баланса выходных напряжений покоя обеих ИС и тем самым обеспечивает минимальный ток покоя схемы.

Автомобильный вариант 5,5-ваттного усилителя на ИС LM383 (TDA2003)

16-ваттный мостовой усилитель на ИС LM383 (TDA2003) для автомобиля.

TDA2003 является монофоническим усилителем мощности низкой частоты (отечественный аналог К174УН14). Микросхема развивает мощность 10Вт при сопротивлении нагрузки 2Ом. Усилитель обладает широким диапазоном воспроизводимых частот от 30Гц до 30КГц. Маломощный усилитель не оснащен защитой от переполюсовки, обязательно при подключении к источнику питания стоит соблюдать полярность.

TDA2003 устанавливается на теплоотвод (радиатор) площадью не менее 100кв². Ток покоя микросхемы составляет 44мА. Напряжение питания от 8В до 18В. На вход микросхемы не рекомендуется подавать сигнал с амплитудой более 1Вольт.

Усилитель мощности звуковой частоты превосходно работает с любыми предварительными усилителями, которые соответствуют всеми техническими параметрами микросхемы. Усилитель широко применяется в зарубежных автомагнитолах, а также в портативной бытовой технике, телевизорах, видеомагнитофонах и т.д.

Практическое применение

Сфера применения микросхемы uln 2003 достаточно широкая и охватывает как промышленность, так и детские игрушки с целью развлечения. Например, ее можно применить в устройстве переключения бегущих огней, собранных на мощных светодиодах или даже лампочках с общим питание не более 50 В. U ln2003 биполярный шаговый двигатель может вращать, потому что у нее достаточно выводов, чтобы выполнить целый оборот с позиционированием. Как пример, можно организовать управление вентиляторным шаговым двигателем посредством параллельного порта, собрав небольшую схему с подключением к цифровым выходам интерфейса из линии DATA .

А если использовать в составе с микроконтроллером, то можно организовать полноценное управление релейной схемой с током потребления по каждому из каналов не более 300 мА.

Проблема направления вращения в библиотеке и как ее исправить

Когда вы загрузите скетч на Arduino, шаговый двигатель будет вращаться в одном направлении с помощью функции:

То есть, вам надо указать в параметрах количество шагов для поворота ротора вала.

По идее, указав положительное или отрицательное значение, вы можете управлять направлением вращения. Если ваш шаговый двигать так и работает, то можете не читать дальше.

Но если шаговый двигатель вращается в том же направлении вне зависимости от знака, то надо внести изменения в библиотеку Arduino. В следующем разделе приведен код, используя который вы можете управлять направлением вращения.

Как проверить микросхему?

Обычно на руках у радиолюбителя всяческие микросхемы появляются из других устройств, которые были разобраны очень давно, и уже нет никакой информации о состоянии его компонентов, поэтому вопрос, как проверить uln 2003a вполне актуален. А сделать это можно достаточно просто:

Прозвонить мультиметром. С его помощью можно выяснить пробит ли диод или сам транзистор. Если что-то пробито (звонится на КЗ или около), то в любом случае эта ячейка неисправна. Базу прозвонить таким способом не удастся, потому что на входе имеется резистор сопротивлением 2,7 кОм. Лучше попробовать включить открыть транзистор, подав на вход напряжение величиной не более 3,85 В.

Маленькая хитрость микросхемы TDA2003 (К174УН14)

Во многих устройствах применяется микросхема УМЗЧ TDA2003 (К174ун14), обычно это только устройства, питаемые от осветительной или автомобильной сети. Применение интегральной микросхемы TDA2003 (К174ун14) в портативной технике ограничено её большим током покоя.

Причем, большая часть тока покоя расходуется не на саму микросхему, а на нагрев постоянных резисторов в цепи отрицательной обратной связи по переменному току, поскольку эти резисторы, образуя суммарное сопротивление около 20 Ом (по типовой схеме) находится под постоянным напряжением выхода микросхемы, равным половине напряжения источника питания.

В результате при напряжении питания 9 вольт получается лишний ток 0,023 Ампера. Кардинально решить проблему можно, если разрезать по постоянному току отрицательную обратную связь от выхода, так как это показано на рисунке. При этом работа микросхемы никак не нарушится, а ток покоя значительно снижается.

Читать еще:  Двигатель 4ее1 тех характеристики

Как подключить L298n к Ардуино

Одним из самых популярных приборов для управления небольшими электрическими моторами является модуль L298N, схема подключения которого определяется конструктивными особенностями микроконтроллера Arduino. Это устройство позволяет регулировать скорость и направление вращения нескольких двигателей постоянного тока. Стоимость данного драйвера в Российской Федерации составляет 99 руб.

Описание драйвера мотора L298N

Модуль L298N состоит из 4 транзисторов и 2 H-мостов, соединенных с выходами A и B. Комплектующие изготавливаются из стали или латуни. На драйвере присутствует разъем для подачи питания и подключения различных перемычек.

Логическая микросхема L298N имеет следующую распиновку:

  1. OUT1 — OUT4: порты для подсоединения щеточных моторов или обмотки шагового двигателя.
  2. VSS: пин, принимающий электрический ток с напряжением до 35 В от источника питания.
  3. IN1 — IN4: контакты, применяемые для регулирования технических характеристик щеточных моторов и обмоток шагового двигателя.
  4. GND: заземление, используемое для стабилизации электрического напряжения и предотвращения короткого замыкания.
  5. VS: порт для подачи электроэнергии к микросхеме. Он принимает электроток с напряжением до 5 В и выполняет роль второстепенного источника питания.
  6. ENABLE A и B: контакты для работы с механизмами широтно-импульсной модуляции.

Распиновка модуля была разработана на основе микросхемы L293D. Принцип работы этого устройства основан на чередовании сигналов высокого логического уровня или низкого. Направление двигателей определяется портами IN1 — IN4.

Драйвер функционирует в 2 основных режимах:

  1. Активном. Каналы моторов управляются при помощи контроллера. В зависимости от логического уровня устройство увеличивает или снижает скорость вращения двигателей. ШИМ-сигнал подается на пины ENA или ENB в виде логических единиц и нулей.
  2. Пассивном. Мотор вращается с постоянной скоростью вне зависимости от состояния портов и значений ШИМ-сигналов. Направление вращения нельзя изменить, потому что в пассивном режиме выводы ENABLE A и B автоматически приводятся к высокому логическому уровню. Для остановки мотора необходимо подавать сигналы широтно-импульсной модуляции на порты IN.

Питание драйвера производится при помощи разъема с 3 контактами. Его шаг составляет 3,5 мм. При работающем стабилизаторе напряжения модуль питается при помощи контакта VSS. С помощью перемычки можно отключить эти устройства и подавать питание на драйвер посредством порта VS.

Не рекомендуется выключать стабилизатор, если напряжение модуля ниже 12 В.

Технические характеристики

Модуль L298N имеет следующие технические параметры:

  • максимальное напряжение, потребляемое микросхемой, — 5 В;
  • сила тока — 36 мА;
  • напряжение, необходимое для питания двигателей — 35 В;
  • максимальна мощность драйвера при температурах выше +70°C равна 20 Вт;
  • размерные характеристики: 43x43x29 мм;
  • максимальная рабочая температура составляет +135°C.

Драйвер совместим с платами Arduino UNO R3, Nano, Mini и Leonardo. В базовой комплектации модуль обладает радиатором охлаждения и светодиодным индикатором, предназначенным для определения вращения силовых установок. Общий вес конструкции составляет 35 г.

Варианты подключения к Ардуино и схемы

Логическая микросхема L298N устанавливается отдельно от основного микропроцессора платы Arduino. Он подключается к контроллеру следующим образом:

  1. К клеммам 1 и 2 подсоединяются двигатели.
  2. Подача питания осуществляется с помощью блока клемм 3. Первый провод соединяется с портом “+12”. На него подается ток с напряжением до 12 В.
  3. При отсутствии стабилизатора напряжения необходимо подать питание отдельно на контакт “+5В”.

Процедура подключения модуля зависит от разновидности силовых установок.

Коллекторный двигатель

Коллекторный двигатель — силовой агрегат, используемый для преобразования электрической энергии в механическую. Особенностью этого привода является наличие коллекторно-щеточного узла.

Существуют следующие разновидности коллекторных моторов:

  1. Функционирующие от источника постоянного тока. Они применяются в транспортных средствах, самоходных установках, станках и игровых автоматах.
  2. Работающие от источника переменного тока. Они используются в бытовой технике и радиоуправляемых устройствах. Универсальный агрегат, функционирующий от источника переменного тока, обладает малыми габаритами, поэтому он может использоваться в качестве мотора для ручных инструментов.

Коллекторные двигатели, вне зависимости от вида питания, состоят из следующих комплектующих:

  1. Якоря. Представляет собой вал, изготовленный из металлических материалов. Он устанавливается в корпусе силового агрегата на небольших подшипниках. Якорь используется для передачи крутящего момента от двигателя к необходимым приборам.
  2. Коллектора- небольших контактов с трапециевидным сечением. Эта деталь изготавливается из меди и располагается на роторе.
  3. Щеток. Это детали для подачи питания к обмоткам силового агрегата. Они производятся из графита.
  4. Держателей, предназначенных для фиксации щеток на корпусе двигателя. Они изготавливаются из пластиковых полимеров, что исключает подачу тока на металлические детали мотора.
  5. Подшипников — втулок, изготовленных из пластика или железа. Эти комплектующие обеспечивают стабильное вращение якоря.
  6. Сердечника. Это металлические пластины с обмотками, предназначенными для создания магнитного поля.

Коллекторный мотор преобразует электрическую энергию в механическую посредством плавного раскручивания вала якоря. Напряжение передается на обмотки при помощи коллектора. Во время этого процесса может возникнуть замыкание витков. Оно способно привести к поломке привода. Для предотвращения замыкания обмотки покрываются изолирующей оболочкой. В результате передачи электрического тока между якорем и обмотками появляется магнитное поле противоположной полярности, увеличивающее скорость вращения вала.

Выделяют следующие преимущества коллекторного двигателя:

  1. Универсальность: щеточный мотор можно подключить к любой электросети, что позволяет использовать силовой агрегат в качестве источника переменного тока.
  2. Небольшие габариты: коллекторные моторы могут использоваться в маленьких приборах.
  3. Простота эксплуатации: для настройки оборотов щеточного двигателя применяется реостат. Он обеспечивает стабильную работу силовой установки.

Одним из главных недостатков коллекторного двигателя является необходимость регулярного обслуживания. При длительной эксплуатации щетки, изготовленные из графита, полностью стираются. Замену этих комплектующих нужно производить 1 раз в несколько месяцев. Также у коллекторного двигателя отсутствует стабильность мощности. При увеличении нагрузок этот параметр уменьшается, что приводит к снижению КПД.

Для подключения коллекторных моторов к Arduino требуется комплект проводов DuPont. Их толщина должна составлять не менее 2,5 мм. С помощью проводов к приводу подсоединяется источник питания с напряжением 12 В. Логическая микросхема L298N подключается к портам 5V, 9, 8, 7, 5, 4 и 3. Двигатель подсоединяется к выходам A и B.

Подключенные устройства соединяются с персональным компьютером при помощи кабеля USB. После этого необходимо скачать программную среду Arduino IDE и написать скетч, предназначенный для активации драйвера.

Шаговый двигатель

Шаговые двигатели — силовые агрегаты синхронного типа, предназначенные для вращения рабочих узлов. Они применяются при конструировании роботов, станков с числовым программным управлением и электронно-вычислительных машин.

Главным элементом шагового двигателя является статор, на котором размещены обмотки. Ротор мотора выполнен из металлов с магнитными свойствами. Вдоль оси силовой установки размещены зубцы. Между ними находятся постоянные магниты. Устройства, в которых количество зубцов равно числу шагов, называются гибридными шаговыми двигателями.

Выделяют 3 основные разновидности силовых установок синхронного типа:

  1. Биполярные имеют 4 контакта с 2 обмотками. Они не соединены между собой, что усложняет процесс изменения полярности магнитного тока.
  2. Униполярные — обмотки соединены в виде звезды. Они состоят из 5 выводов. Управление этим мотором осуществляется при помощи поочередной подачи питания на все обмотки.
  3. Двигатели с 4 обмотками сочетают свойства биполярных и униполярных моторов.

Существуют следующие режимы управления шаговыми двигателями:

  1. Волновой. Силовой агрегат регулируется при помощи 1 обмотки. Этот метод позволяет передавать низкий крутящий момент при небольшом потреблении электроэнергии. При волновом способе управления привод совершает 4 шага за оборот.
  2. Полношаговый. Питание подается на 2 обмотки. Напряжение увеличивается в 2 раза, если детали мотора соединены параллельно. При последовательном соединении двигатель потребляет больше электроэнергии.
  3. Полушаговый. Этот режим позволяет позиционировать вал силовой установки. В данном случае обмотки могут включаться как попарно, так и по отдельности. При полушаговом методе управления крутящий момент составляет 100%.
Читать еще:  Lifan x60 тюнинг двигателя

Выделяют следующие преимущества шагового двигателя:

  1. Устройство не требует регулярного обслуживания. Основные детали мотора не изнашиваются после длительной эксплуатации. Они могут функционировать без поломок в течение нескольких лет.
  2. Стабильность показателей мощности: при повышении нагрузок на вал силового агрегата мощность мотора не изменяется.
  3. Высокая прочность комплектующих. При поломке регулировочного реостата двигатель продолжит стабильно работать. При нагрузках, превышающих максимальный крутящий момент, мотор пропускает шаги. Это позволяет предотвратить возгорание устройства.
  4. Привод имеет фиксированный угол поворота.

При подключении шагового мотора используются провода “плюс-минус”. Двигатель подключается к пинам EN, ENA и ENB, расположенным на драйвере. Источник питания подсоединяется к порту VSS. Модуль подключается к 8, 9, 10 и 11 контактам Arduino. Устройства подключаются к компьютеру при помощи USB-кабеля.

Программа для драйвера мотора

Для управления логической платой L298N требуется загрузить на модуль следующий скетч:

Управление скоростью мотора производится при помощи выходов ENABLE A и ENABLE B. ШИМ-сигналы кодируются в виде 0 и 255. Логический нуль обозначает остановку силового агрегата. Число 255 означает повышение скорости вращения двигателя до максимальных значений. Направление движения силовых установок определяется контактами IN1 — 2.

Arduino — двигатель постоянного тока

В этой главе мы будем связывать различные типы двигателей с платой Arduino (UNO) и покажем вам, как подключить двигатель и управлять им с вашей платы.

Есть три разных типа двигателей —

  • Двигатель постоянного тока
  • Серводвигатель
  • Шаговый двигатель

Двигатель постоянного тока (двигатель постоянного тока) является наиболее распространенным типом двигателя. Двигатели постоянного тока обычно имеют только два провода, один положительный и один отрицательный. Если вы подключите эти два провода напрямую к аккумулятору, двигатель будет вращаться. Если вы переключите провода, двигатель будет вращаться в противоположном направлении.

Предупреждение. Запрещается приводить двигатель в движение непосредственно от выводов платы Arduino. Это может повредить доску. Используйте схему драйвера или IC.

Мы разделим эту главу на три части —

  • Просто сделай мотор крутится
  • Контроль скорости двигателя
  • Контролировать направление вращения двигателя постоянного тока

Необходимые компоненты

Вам понадобятся следующие компоненты —

  • 1x Arduino UNO доска
  • 1x PN2222 Транзистор
  • 1x малый 6В постоянного тока
  • 1x 1N4001 диод
  • 1x 270 Ом Резистор

Процедура

Следуйте электрической схеме и выполните соединения, как показано на рисунке ниже.

Меры предосторожности

При подключении соблюдайте следующие меры предосторожности.

Сначала убедитесь, что транзистор подключен правильно. Плоская сторона транзистора должна быть обращена к плате Arduino, как показано на схеме.

Во-вторых, полосатый конец диода должен быть направлен к линии питания + 5 В в соответствии с расположением, показанным на рисунке.

Сначала убедитесь, что транзистор подключен правильно. Плоская сторона транзистора должна быть обращена к плате Arduino, как показано на схеме.

Во-вторых, полосатый конец диода должен быть направлен к линии питания + 5 В в соответствии с расположением, показанным на рисунке.

Spin ControlArduino Code

Код для заметки

Транзистор действует как переключатель, управляющий питанием двигателя. Контакт 3 Arduino используется для включения и выключения транзистора, и на эскизе ему присваивается название «motorPin».

Результат

Двигатель будет вращаться на полной скорости, когда вывод Arduino № 3 поднимется высоко.

Контроль скорости двигателя

Ниже приведена принципиальная схема двигателя постоянного тока, подключенного к плате Arduino.

Arduino Code

Код для заметки

Транзистор действует как переключатель, управляющий мощностью двигателя. Контакт 3 Arduino используется для включения и выключения транзистора, и на эскизе ему присваивается название «motorPin».

Когда программа запускается, она предлагает вам ввести значения для управления скоростью двигателя. Вам необходимо ввести значение от 0 до 255 в Serial Monitor.

В функции «loop» команда «Serial.parseInt» используется для считывания числа, введенного в виде текста в Serial Monitor, и преобразования его в «int». Вы можете ввести любой номер здесь. Оператор ‘if’ в следующей строке просто выполняет аналоговую запись с этим номером, если число находится в диапазоне от 0 до 255.

Результат

Двигатель постоянного тока будет вращаться с различными скоростями в соответствии со значением (от 0 до 250), полученным через последовательный порт.

Контроль направления вращения

Для управления направлением вращения двигателя постоянного тока без замены проводов можно использовать схему, называемую H-мостом . H-мост — это электронная схема, которая может управлять двигателем в обоих направлениях. H-мосты используются во многих различных приложениях. Одним из наиболее распространенных приложений является управление двигателями в роботах. Он называется H-мостом, потому что он использует четыре транзистора, соединенных таким образом, что принципиальная схема выглядит как «H».

Мы будем использовать L298 H-Bridge IC здесь. L298 может контролировать скорость и направление двигателей постоянного тока и шаговых двигателей, а также может управлять двумя двигателями одновременно. Его текущий рейтинг составляет 2А для каждого двигателя. Однако при таких токах вам необходимо использовать радиаторы.

Необходимые компоненты

Вам понадобятся следующие компоненты —

  • 1 × L298 мостовая ИС
  • 1 × двигатель постоянного тока
  • 1 × Arduino UNO
  • 1 × макет
  • 10 × перемычек

Процедура

Ниже приведена принципиальная схема интерфейса двигателя постоянного тока с платой Arduino Uno.

На схеме выше показано, как подключить микросхему L298 для управления двумя двигателями. Для каждого двигателя имеется три входных контакта: Вход1 (IN1), Вход2 (IN2) и Разрешить1 (EN1) для Двигателя1 и Вход3, Вход4 и Разрешить2 для Двигателя2.

Поскольку в этом примере мы будем управлять только одним двигателем, мы подключим Arduino к IN1 (контакт 5), IN2 (контакт 7) и Enable1 (контакт 6) микросхемы L298. Контакты 5 и 7 являются цифровыми, т. Е. Входы ВКЛ или ВЫКЛ, а для вывода 6 требуется сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) для контроля скорости двигателя.

В следующей таблице показано направление вращения двигателя на основании цифровых значений IN1 и IN2.

В 1IN2Мотор Поведение
ТОРМОЗНАЯ
1ВПЕРЕД
1BACKWARD
11ТОРМОЗНАЯ

Контакт IN1 микросхемы L298 подключен к контакту 8 Arduino, а IN2 подключен к контакту 9. Эти два цифровых контакта Arduino контролируют направление двигателя. EN Контакт IC подключен к выводу 2 ШИМ Arduino. Это будет контролировать скорость двигателя.

Чтобы установить значения выводов Arduino 8 и 9, мы использовали функцию digitalWrite (), а для установки значения вывода 2 мы должны использовать функцию analogWrite ().

Шаги подключения

  • Подключите 5V и заземление IC к 5V и заземлению Arduino соответственно.
  • Подключите двигатель к контактам 2 и 3 микросхемы.
  • Подключите IN1 IC к контакту 8 Arduino.
  • Подключите IN2 IC к контакту 9 Arduino.
  • Подключите EN1 IC к контакту 2 Arduino.
  • Подключите SENS A контакт IC к земле.
  • Подключите Arduino с помощью USB-кабеля Arduino и загрузите программу в Arduino с помощью программного обеспечения Arduino IDE.
  • Подайте питание на плату Arduino с помощью блока питания, аккумулятора или USB-кабеля.

Arduino Code

Результат

Двигатель будет сначала вращаться в направлении по часовой стрелке (CW) в течение 3 секунд, а затем в течение 3 секунд против часовой стрелки (CCW).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector