Sw-motors.ru

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

Шаговой двигатель запуск схема

Подключение шагового двигателя к Arduino Uno

Шаговые двигатели с каждым годом находят все большее применение в мире электроники. Начиная от обычной камеры наблюдения до сложных станков с ЧПУ и роботов шаговые двигатели используются в качестве исполнительных механизмов, поскольку они обеспечивают точное управление. В этом проекте мы рассмотрим один из наиболее распространенных шаговых двигателей 28BYJ-48 и его подключение к плате Arduino с помощью модуля ULN2003.

Общие принципы работы шаговых двигателей

Внешний вид шагового двигателя 28BYJ-48 представлен на следующем рисунке:

Первый вопрос, который напрашивается при взгляде на этот рисунок – почему в отличие от обычного двигателя из этого шагового двигателя выходят 5 проводов различных цветов? Чтобы понять это давайте сначала разберемся с принципами работы шагового двигателя.

Начнем с того, что шаговые двигатели не вращаются, а “шагают”, поэтому они и называются шаговыми двигателями. То есть в один момент времени они будут передвигаться только на один шаг. Чтобы добиться этого в устройстве шаговых двигателей присутствует несколько катушек и на эти катушки нужно подавать питание в определенной последовательности чтобы двигатель вращался (шагал). При подаче питания на каждую катушку двигатель делает один шаг, при последовательной подаче питания на катушки двигатель будет совершать непрерывные шаги, то есть вращаться. Давайте более подробно рассмотрим катушки, присутствующие внутри шагового двигателя.

Как можно видеть из рисунка, двигатель имеет однополярную катушку с 5 выводами. Но фактически это 4 катушки, на которые нужно подавать питание в определенной последовательности. На красные провода необходимо подать +5V, на остальные 4 провода необходимо подать землю чтобы запустить в работу соответствующую катушку. Мы будем использовать плату Arduino чтобы подавать питание на эти катушки в определенной последовательности и тем самым заставлять двигатель вращаться. Более подробно ознакомиться с принципами работы шаговых двигателей можно в статье про подключение шагового двигателя к микроконтроллеру AVR.

Так почему же этот двигатель называется 28BYJ-48? Честно говоря, мы не знаем точного ответа на этот вопрос. Некоторые наиболее важные технические характеристики этого шагового двигателя приведены на следующем рисунке.

На первый взгляд от такого количества характеристик может закружиться голова, но давайте попробуем выделить из них самые важные, те, которые нам понадобятся для дальнейшей работы. Во-первых, мы знаем, что это шаговый двигатель 5V, поэтому необходимо подавать на красный провод 5V. Также мы знаем что это четырехфазный шаговый двигатель поскольку в нем четыре катушки. Передаточное число этого двигателя — 1: 64. Это означает, что вал, который вы видите снаружи, сделает одно полное вращение в том случае, когда двигатель внутри сделает 64 оборота. Это происходит благодаря шестерням, которые включены между двигателем и выходным валом. Эти шестерни помогают в увеличении крутящего момента.

Еще одним важным показателем, который нам следует знать, является угол шага: 5.625°/64. Это значит что когда двигатель сделает последовательность в 8 шагов он будет поворачиваться на 5.625° при каждом шаге и за один полный оборот он сделает 64 шага (5.625*64=360).

Расчет шагов на оборот для шагового двигателя

Важно знать, как рассчитать количество шагов за один оборот для вашего шагового двигателя, потому что только тогда вы можете эффективно его запрограммировать.

В Arduino для управления двигателем мы будем использовать 4-шаговую последовательность, поэтому угол шага будет составлять 11.25°. Поскольку изначально он равен 5.625°(приведен в даташите), то для 8 шаговой последовательности получим 11.25° (5.625*2=11.25).

Справедлива следующая формула:

Количество шагов за оборот = 360 / угол шага.

В нашем случае 360/11.25 = 32 шага за оборот.

Зачем нужен драйвер мотора для управления шаговым двигателем

Большинство шаговых двигателей будут работать только с помощью модуля драйвера мотора. Это связано с тем, что микроконтроллер (в нашем случае плата Arduino) не может обеспечить достаточный ток на своих контактах ввода/вывода для работы двигателя. Поэтому мы будем использовать внешний драйвер мотора для управления нашим шаговым двигателем — модуль ULN2003 (купить на AliExpress). В сети интернет можно найти рейтинги эффективности различных драйверов мотора, но эти рейтинги будут меняться в зависимости от типа используемого шагового двигателя. Основной принцип, которого следует придерживаться при выборе драйвера мотора – он должен обеспечивать достаточный ток для управления шаговым двигателем.

Работа схемы

Схема подключения шагового двигателя к плате Arduino представлена на следующем рисунке.

Мы использовали шаговый двигатель 28BYJ-48 и драйвер мотора ULN2003. Для подачи питания на 4 катушки шагового двигателя мы будем использовать контакты платы Arduino 8, 9, 10 и 11. Драйвер мотора запитывается от контакта 5V платы Arduino.

Но если вы будете подсоединять какую-нибудь нагрузку к шаговому двигателю, то вам потребуется внешний источник питания для драйвера мотора. Мы в нашем примере эксплуатируем шаговый двигатель без нагрузки, поэтому нам и хватило питания от платы Arduino. И не забудьте соединить землю платы Arduino с землей драйвера мотора.

Разработка программы для платы Arduino

Перед тем как начать писать программу для платы Arduino давайте разберемся что должно происходить внутри этой программы. Как мы уже говорили ранее, мы будем использовать метод 4-шаговой последовательности, то есть нам нужно будет сделать 4 шага чтобы выполнить один полный оборот двигателя.

Номер шагаКонтакты, на которое подается питаниеКатушки, на которое подается питание
Шаг 18 и 9A и B
Шаг 29 и 10B и C
Шаг 310 и 11C и D
Шаг 411 и 8D и A

На драйвере мотора есть 4 светодиода, по свечению которых можно судить о том, на какую катушку подается питание в конкретный момент. Более подробно все эти процессы можно посмотреть в видео, приведенном в конце статьи.

Мы напишем программу, в которой необходимое количество шагов для двигателя мы будем вводить в мониторе последовательного порта (serial monitor) платы Arduino. Полный текст программы приведен в конце статьи, здесь же мы рассмотрим наиболее важные его фрагменты.

Как мы рассчитали ранее, полное число шагов для полного оборота нашего шагового двигателя, равно 32, пропишем это в следующей строчке кода:

#define STEPS 32

Далее мы должны сказать плате Arduino через какие ее контакты мы будем управлять шаговым двигателем (то есть к каким ее контактам подключен драйвер мотора).

Stepper stepper (STEPS, 8, 10, 9, 11);

Примечание : последовательность номеров контактов, указанная в приведенной команде (8,10,9,11) – специально упорядочена таким образом чтобы подавать питание на катушки шагового двигателя в правильном порядке. Если вы измените номера контактов, к которым подключен шаговый двигатель, то вы соответствующим образом должны их упорядочить для подачи в приведенную команду.

Мы будем использовать специальную библиотеку для работы с шаговыми двигателями, поэтому для задания скорости вращения шагового двигателя мы можем использовать команду вида:

Читать еще:  Экотек двигатель на каких автомобилях

Для двигателя 28-BYJ48 скорость вращения можно установить в диапазоне от 0 до 200.

Теперь, чтобы двигатель сделал один шаг, мы можем использовать следующую команду:

Количество шагов, которое должен сделать двигатель, определяется переменной “ val ”. Поскольку мы имеем 32 шага (для оборота) и передаточное число 64 мы должны сделать 2048 (32*64=2048) “шагов” в этой команде для совершения одного полного оборота двигателя.

Значение переменной “val” в нашей программе мы будем вводить из окна монитора последовательной связи.

Работа проекта

Когда вы сделаете все необходимые соединения в аппаратной части нашего проекта у вас должна получиться примерно следующая конструкция:

Теперь загрузите код программы в плату Arduino UNO и откройте окно монитора последовательной связи (serial monitor). Как мы уже указывали, мы должны сделать 2048 шагов для совершения одного полного оборота, то есть если мы в окне монитора последовательной связи введем 2048, то вал шагового двигателя совершит один полный оборот по часовой стрелке, а сам двигатель в это время сделает 2048 шагов. Для вращения против часовой стрелки просто вводите нужное число шагов со знаком “–“. То есть если вы введете -1024, то вал мотора совершит пол-оборота против часовой стрелки. Чтобы протестировать работу проекта вы можете вводить любые числа.

Исходный код программы

Код программы достаточно простой. Я надеюсь после успешной реализации данного проекта вы сможете управлять любыми шаговыми двигателями с помощью платы Arduino.

#include // заголовочный файл библиотеки для работы с шаговыми двигателями
// измените необходимое число шагов в зависимости от модели вашего шагового двигателя
#define STEPS 32
// создайте класс для шагового двигателя и запишите для него правильную последовательность контактов
Stepper stepper(STEPS, 8, 10, 9, 11);
int val = 0;
void setup() <
Serial.begin(9600);
stepper.setSpeed(200);
>
void loop() <
if (Serial.available()>0)
<
val = Serial.parseInt();
stepper.step(val);
Serial.println(val); //for debugging
>
>

Видео, демонстрирующее работу схемы

SamPawno

  • Темы без ответов
  • Активные темы
  • Поиск
  • Наша команда

Работа с шаговым мотором 28BYJ-48 и драйвером ULN2003

  • Версия для печати

#1 Дим » 14 мая 2019, 19:45

Сегодня вы узнаете о четырехфазном шаговом двигателе 28BYJ-48, работающим от постоянного напряжения 5 Вольт. Также существует его модификация на 12 Вольт. Двигатель потребляет значительный ток, а это значит, что мы не можем подключить его напрямую к выводам Arduino. Воспользуемся для этого драйвером двигателя на микросхеме ULN2003.

Технические параметры двигателя 28BYJ-48

Модель: 28BYJ-48
Тип двигателя: Униполярный
Напряжение питания: 5 Вольт, DC
Количество фаз: 4
Частота: 100 Гц
Сопротивление: 50Ω ± 7% (при 25 ℃)

Общие сведения о движке

4-х фазный шаговый двигатель 28BYJ-48 — это бесколлекторный двигатель, имеющий дискретное перемещение (вращение вала осуществляется шагами). На роторе (валу), расположен магнит, а вокруг него находятся катушки. Подавая поочередно ток на эти катушки, создается магнитное поле, которое отталкивает или притягивает магнитный вал, заставляя двигатель вращаться. Такая конструкция позволяет с большой точностью управлять валом, относительно катушек. Принципиальная схема четырехфазного шагового двигателя 28BYJ-48 приведена ниже.

Двигатель называется четырех фазным, из-за того, что в нем содержится две обмотки, которые, в свою очередь, разделены на четыре. (Это отражено на схеме выше). Центральные отводы катушек подключены вместе и служат для питания двигателя. Так как каждая обмотка подключена к питанию, такие двигатели называют униполярными. На роторе 28BYJ-48 расположено 8 магнитов, с чередующимися полюсами (то есть, четыре магнита с двумя полюсами).

На рисунке видно, что внутри расположен редуктор, с примерным передаточным числом в 1:64, если быть точнее 1:63,68395. Это значит, что двигатель за один оборот осуществляет 4075.7728395 шага. Данный двигатель поддерживает полушаговый режим и за один полный оборот может совершать 4076 шага, а точнее за 1° делает примерно 11,32 шага. (4076 / 360 = 11,32).

Режимы работы двигателя:

Чаще всего, при использовании шагового двигателя 28BYJ 48, используют два режима подключения.

Полушаговый режим — за 1 такт, ротор делает ½ шага.
Полношаговый режим — за 1 такт, ротор делает 1 шаг.

Ниже представлены таблицы последовательности тактов:

Модуль управления шаговым двигателем ULN2003:

Цифровой вывод микроконтроллера выдает ток до

40 мА, а одна обмотка 28BYJ-48 в пике потребляет

320 мА, то есть, если подключить двигатель напрямую, микроконтроллер сгорит. Для защиты был разработан модуль шагового двигателя ULN2003, в котором используется микросхема ULN2003A (состоящая из 7 ключей), которая позволяет управлять нагрузкой до 500 мА (один ключ). Данный модуль может работать с 5 Вольтовым и 12 Вольтовым двигателем 28BYJ-48. Для переключения необходимо установить или убрать перемычку (по умолчанию перемычка установлена на питание 5 Вольт).

С принципиальной схемой модуля ULN2003 можно ознакомиться на рисунке ниже

IN1 . . . IN7: Вход 1 … 7

1 — GND: «-» питание модуля
2 — Vcc: «+» питание модуля (5В или 12В)
3 — Vcc: «+» питание модуля (перемычка, только при 5В)
4 — Vcc: «+» питание модуля (перемычка, только при 5В)

A . . . G: Выход 1 … 7

1 — Питание
2 — A
3 — B
4 — C
5 — D

Подключение шагового двигателя 28BYJ-48

Arduino UNO R3 x 1 шт.
Модуль драйвера шагового двигателя ULN2003 x 1 шт.
Шаговый двигатель 28BYJ-48-5V (5В) x 1 шт.
Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female — Male) x 1 шт.
Кабель USB 2.0 A-B x 1 шт.

В данном примере используется модуль ULN2003, Arduino UNO R3 и двигатель 28BYJ-48-5V. Схема довольно простая, необходимо всего 6 проводов. Вначале подключаем интерфейсные провода, IN1 (ULN2003) в 11 (Arduino UNO), IN2 (ULN2003) в 10 (Arduino UNO), IN3 (ULN2003) в 9 (Arduino UNO) и IN4 (ULN2003) в 8 (Arduino UNO). Остается подключить питание GND к GND и VCC к VIN (не для постоянного использовании). Подключим разъем двигателя в модуль ULN2003. Схема собрана, теперь надо подготовить программную часть.

Для вращения двигателя по часовой и против часовой стрелки, используется библиотека CustomStepper. Данная библиотека не входит в стандартную среду разработки Arduino IDE, поэтому ее надо скачать и добавить. Далее, запускаем среду разработки IDE и копируем скетч. Если все правильно сделать, двигатель начнет вращаться.

Пример программы для работы с двигателем 28BYJ-48

#include // Подключаем библиотеку CustomStepper
CustomStepper stepper ( 2 , 3 , 4 , 5 ); // Указываем пины, к которым подключен драйвер шагового двигателя
boolean rotate1 = false ; // Переменная для смены режимов
boolean rotatedeg = false ; // Переменная для смены режимов
boolean crotate = false ; // Переменная для смены режимов

void setup ()
<
stepper . setRPM ( 10 ); // Устанавливаем количество оборотов в минуту
stepper . setSPR ( 4075.7728395 ); // Устанавливаем колочество шагов на полный оборот. Максимальное значение 4075.7728395
>

Урок 2. Как подключить A4988 (DRV8825) к Arduino? Скетч, библиотека.

Сегодня в уроке подключим драйвер шагового двигателя A4988 (DRV8825) к Arduino. Рассмотрим самый простой скетч (код,) который позволит вращать шаговым двигателем по часовой и против часовой стрелке.

Читать еще:  Шумно работает двигатель на гетц

Что такое шаговый двигатель? Описание драйвера шагового двигателя A4988 и описание драйвера шагового двигателя DRV8825, а также много другой полезной информации по ЧПУ станкам и 3D принтерам, вы сможете найти на моем втором сайте ЧПУ технологии (CNC-tex.ru).

Схема подключения драйвера шагового двигателя A4988 (DRV8825).

Для тех, кому лень сходить на мой второй сайт по ЧПУ станкам, выкладываю схемы подключения драйверов A4988 (DRV8825) к Arduino.

Драйвер шагового двигателя A4988 можно подключить к микроконтроллеру Arduino напрямую вот по такой схеме.

Драйвер шагового двигателя DRV8825 можно подключить к микроконтроллеру Arduino напрямую вот по такой схеме.

Внимание! Для корректной работы шагового двигателя для драйвера необходимо настроить ток. Как рассчитать ток для драйвера A4988 читайте тут, для драйвера DRV8825 читайте тут. Также при необходимости установите радиатор охлаждения драйвера.

Подключение драйвера шагового двигателя A4988 и DRV8825 с помощью модуля.

Для облегчения подключения драйверов к Arduino существуют специальные модули, которые помогут без лишних усилий и пайки подключить драйвер A4988 или DRV8825. Подробнее о модулях для подключения драйвера A4988 и DRV8825 читайте тут. Подробно останавливаться на типах модулей и особенностях подключения не буду.

Внимание! При установке драйвера на модуль будьте осторожны.Драйвер может сгореть, если не правильно установить его на модуль.

С подключением определились, пора перейти к коду, который позволит управлять шаговым двигателем.

Код для Arduino и A4988 (DRV8825),который позволяет вращать шаговым двигателем без библиотеки.

Следующий код даст представление о том, как управлять скоростью и направлением вращения биполярного шагового двигателя с помощью драйвера шагового двигателя A4988. Данный скетч может служить основой для более интересных экспериментов и проектов на Arduino.

Пояснение к коду:

Скетч начинается с определения выводов Arduino, к которым подключены выводы STEP и DIR драйвера A4988. Здесь также определяем stepsPerRevolution – количество шагов на оборот. Установите данное значение в соответствии со спецификациями шагового двигателя 200 (поскольку NEMA 17 делает 200 шагов за оборот).

В разделе настройки кода setup(), все контакты управления двигателем объявлены как цифровой выход ( OUTPUT ).

В основном цикле loop() будем медленно вращать двигатель по часовой стрелке, а затем быстро вращать его против часовой стрелки, с интервалом в секунду.

Управление направлением вращения.

Для управления направлением вращения двигателя мы устанавливаем контакт DIR на высокий уровень HIGH, или низкий LOW. При значении HIGH — вращает двигатель по часовой стрелке, а LOW — против часовой стрелки.

Управление скоростью шагового двигателя.

Скорость двигателя определяется частотой импульсов, которые мы посылаем на вывод STEP . Чем чаше импульсы, тем быстрее работает двигатель. Импульсы — это не что иное, как подтягивание выхода к высокому уровню HIGH , некоторое ожидание, затем подтягивание его к низкому уровню LOW и снова ожидание. Изменяя задержку между двумя импульсами, вы изменяете частоту импульсов и следовательно, скорость вращения двигателя.

Код для Arduino управления драйвером A4988 (DRV8825)с использованием библиотеки AccelStepper.

Управление шаговым двигателем без библиотеки идеально подходит для простых проектов на Arduino с одним двигателем. Но если вы хотите управлять несколькими шаговыми двигателями, вам понадобится библиотека. Итак, для нашего следующего примера будем использовать библиотеку шаговых двигателей под названием AccelStepper library.

AccelStepper library поддерживает.

Ускорение и замедление. Несколько одновременных шаговых двигателей с независимыми одновременными шагами на каждом шаговом двигателе. Эта библиотека не включена в IDE Arduino, поэтому вам необходимо сначала установить ее.

Установка библиотеки AccelStepper.

Чтобы установить библиотеку, перейдите в «Скетч» -> «Подключить библиотеку» -> «Управление» библиотеками. Подождите, пока диспетчер библиотек загрузит индекс библиотек и обновит список установленных библиотек.

Отфильтруйте свой поиск, набрав «Accelstepper». Щелкните первую запись и выберите «Установка».

Код Arduino с использованием библиотеки AccelStepper.

Вот простой пример, который ускоряет шаговый двигатель в одном направлении, а затем замедляется до полной остановки. Как только двигатель делает один оборот, меняет направление вращения. Данный цикл повторяется снова и снова.

Пояснение к коду:

Подключаем библиотеку AccelStepper.

Дальше определяем выводы Arduino, к которым подключаются выводы STEP и DIR A4988. Мы также устанавливаем motorInterfaceType на 1. (1 означает внешний шаговый драйвер с выводами Step и Direction).

Затем мы создаем экземпляр библиотеки под названием myStepper .

В функции настройки мы сначала устанавливаем максимальную скорость двигателя равной тысяче. Затем мы устанавливаем коэффициент ускорения для двигателя, чтобы добавить ускорение и замедление к движениям шагового двигателя. Дальше устанавливаем обычную скорость 200 и количество шагов, которое мы собираемся переместить, например, 200 (поскольку NEMA 17 делает 200 шагов за оборот).

В основном цикле loop() используем оператор if , чтобы проверить, как далеко двигателю нужно проехать (путем чтения свойства distanceToGo ), пока он не достигнет целевой позиции (установленной moveTo ). Как только distanceToGo достигнет нуля, поменяем направление вращения двигателя в противоположном направлении, изменив значение moveTo на отрицательное по отношению к его текущему значению. Теперь вы заметите, что в конце цикла мы вызвали функцию run () . Это самая важная функция, потому что шаговый двигатель не будет работать, пока эта функция не будет выполнена.

Это небольшой пример использования библиотеки AccelStepper. В следующем уроке подробнее рассмотрим данную библиотеку и сделаем пару классных примеров использования шаговых двигателей в Arduino проектах.

Понравился Урок 2. Как подключить A4988 (DRV8825) к Arduino? Скетч, библиотека? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях.

А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.

Спасибо за внимание!

Технологии начинаются с простого!

Шаговой двигатель запуск схема

Бесплатная техническая библиотека:
▪ Все статьи А-Я
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
▪ Новости науки и техники
▪ Архив статей и поиск
▪ Ваши истории из жизни
▪ На досуге
▪ Случайные статьи
▪ Отзывы о сайте

Справочник:
▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых
▪ Биографии великих ученых
▪ Важнейшие научные открытия
▪ Детская научная лаборатория
▪ Должностные инструкции
▪ Домашняя мастерская
▪ Жизнь замечательных физиков
▪ Заводские технологии на дому
▪ Загадки, ребусы, вопросы с подвохом
▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
▪ Искусство аудио
▪ Искусство видео
▪ История техники, технологии, предметов вокруг нас
▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ)
▪ Конспекты лекций, шпаргалки
▪ Крылатые слова, фразеологизмы
▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
▪ Любителям путешествовать — советы туристу
▪ Моделирование
▪ Нормативная документация по охране труда
▪ Опыты по физике
▪ Опыты по химии
▪ Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
▪ Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
▪ Охрана труда
▪ Радиоэлектроника и электротехника
▪ Строителю, домашнему мастеру
▪ Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
▪ Чудеса природы
▪ Шпионские штучки
▪ Электрик в доме
▪ Эффектные фокусы и их разгадки

Читать еще:  Sqr484f что за двигатель

Техническая документация:
▪ Схемы и сервис-мануалы
▪ Книги, журналы, сборники
▪ Справочники
▪ Параметры радиодеталей
▪ Прошивки
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатный архив статей
(500000 статей в Архиве)

Алфавитный указатель статей в книгах и журналах

Бонусы:
▪ Ваши истории
▪ Викторина онлайн
▪ Загадки для взрослых и детей
▪ Знаете ли Вы, что.
▪ Зрительные иллюзии
▪ Веселые задачки
▪ Каталог Вивасан
▪ Палиндромы
▪ Сборка кубика Рубика
▪ Форумы
▪ Голосования
▪ Карта сайта

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на https://www.diagram.com.ua


сделано в Украине

Схема управления шаговым двигателем часов

В связи с проводимыми в настоящее время евроремонтами и реорганизацией предприятий со стен многих учреждений снимают электромеханические часы с централизованным управлением, которые становятся бесполезными. Однако такие часы можно использовать, вмонтировав в них схему управления шаговым двигателем. Шаговый двигатель таких часов, например, типа «Стрела», запускается разнополярными импульсами амплитудой около 24 В, следующими с интервалом 1 мин. Модернизации настенных электромеханических часов посвящено несколько публикаций [1,2].

Предлагаемая схема управления состоит из кварцевого генератора, делителя частоты, формирователя минутных импульсов, предварительного усилителя-фазоинвертора, мостового ключевого усилителя, формирователя коротких импульсов и схемы питания. Устройство не содержит электромеханических реле и размещено на небольшой печатной плате, которая укреплена внутри корпуса часов.

Принципиальная схема устройства приведена на рис.1.


(нажмите для увеличения)

Кварцевый генератор и делители частоты выполнены на микросхеме DD1 типа К176ИЕ12. Кварцевый генератор работает на частоте 32768 Гц. Первая ступень деления частоты следования импульсов кварцевого генератора содержит 15-разрядный двоичный счетчик импульсов, с выхода которого (вывод 4) секундные импульсы поступают на вторую ступень деления с коэффициентом деления 60. Минутные импульсы с вывода 10 поступают на тактовый вход С счетного триггера микросхемы DD2 (вывод 3) и через резистор R4 на базу транзистора VT1. Состояние верхнего триггера изменяется по положительному перепаду минутного импульса.

На выходах триггера (выводы 1 и 2) получаем противофазные импульсы, которые поступают на предварительный усилитель на транзисторах VT2 и VT3. Усиленные импульсы управляют мостовым ключевым усилителем на транзисторах VT4, VT5, VT7 и VT8. В диагональ моста включена обмотка шагового двигателя часов. Если коллекторы транзисторов VT5 и VT8 соединить с общим проводом, то схема работает, так как при закрытом транзисторе VT2 и открытом VT3 открыты транзисторы VT4 и VT8, ток через обмотку протекает слева направо. При изменении состояния транзисторов VT2 и VT3 открываются транзисторы VT5 и VT7, ток через обмотку протекает в другую сторону. Но для срабатывания шагового двигателя достаточно коротких разнополярных импульсов длительностью 0,5 с.

Для уменьшения непроизводительной траты электроэнергии в промежутках времени между «шагами» (59,5 с), облегчения теплового режима, уменьшения габаритов устройства в схему введены формирователь коротких импульсов — одновибратор, собранный на нижнем триггере микросхемы DD2, и транзисторы VT1 и VT6. Одновибратор [З] запускается минутными импульсами с коллектора транзистора VT1. На выходе триггера (вывод 13) возникает положительный перепад напряжения, который через цепь обратной связи, воздействует на вход сброса R (вывод 10), возвращая одновибратор в исходное состояние. Постоянная времени цепи R6C5 выбрана таким образом, чтобы длительность генерируемого импульса составляла примерно 0,5 с. Этим импульсом открывается транзистор VT6, который разрешает протекание тока через мостовой усилитель.

На рис.2 приведены осциллограммы в характерных точках схемы.

Диоды VD3-VD6 защищают схему от всплесков, возникающих на обмотке шагового двигателя. Кнопка S1 служит для сброса делителей частоты в нулевое состояние и для задержки хода часов. Кнопка S2 предназначена для перевода стрелок часов вперед секундными импульсами. Подстроечный конденсатор С2 служит для точной установки частоты кварцевого генератора. Стабилитрон VD2 стабилизирует питающие напряжение 9 В.

В устройстве использованы резисторы С2-23 и КИМ (R2), конденсаторы К50-29 (С4 и С6), КТ4-256 (С2), К10-17-16 (остальные). Кварцевый резонатор РК-724А-17БУ — от электронных часов на частоту 32768 Гц. Микросхему К561ТМ2 можно заменить на К176ТМ2, К561ТМ1, К176ТМ1. Транзисторы — любые кремниевые соответствующей проводимости и мощности. Силовой трансформатор любой малогабаритный, например, от сетевого адаптера с напряжением перемотанной вторичной обмотки 15-16 В.

Налаживание устройства сводится к проверке напряжений питания тестером, проверке осциллограмм. Для удобства просмотра осциллограмм необходимо ускорить процессы в схеме, для этого конденсатор С5 (0,33 мкФ) временно заменяют конденсатором с номиналом 1000 пФ, затем перемычкой с точки 5 подают запускающий импульс с вывода 1 микросхемы DD1. Вместо шагового двигателя к точкам 6 и 7 схемы целесообразно подключить резистор сопротивлением 1 кОм. Осциллограммы должны соответствовать приведенным на рис.2. После просмотра осциллограмм восстанавливают схему и с помощью цифрового частотомера, подключенного к выводу 14 микросхемы DD1 (точка К), в режиме измерения частоты, устанавливают частоту 32768 Гц, подбирая емкость конденсатора С1. Подстроечный конденсатор С2 при этом должен находиться в среднем положении.

В некоторых случаях возникает необходимость увеличить емкость конденсатора С2, подпаивая параллельно ему дополнительный конденсатор емкостью 22-33 пФ. Затем частотомер в режиме измерения периода импульсов подключают к выводу 4 микросхемы DD1 и конденсатором С2 устанавливают период следования секундных импульсов с точностью 1 мкс. Такую операцию целесообразно провести после «старения» кварцевого резонатора через несколько недель эксплуатации часов. Этим обеспечивается высокая точность хода часов.

При увеличении мощности блока питания и транзисторов мостового усилителя к данной схеме можно подключить несколько вторичных часов, расположенных в разных помещениях здания. Подобное устройство, собранное на. четырех микросхемах [4], позволяет запитывать до 40 вторичных часов.

Конструктивно понижающий трансформатор Т1, выпрямительный мост VD7 и конденсатор С6 можно разместить в корпусе доработанного сетевого адаптера. Все детали устройства, кроме кнопок S1 и S2, установлены на печатной плате, изображенной на рис.3.

Штриховыми линиями на плате показаны три перемычки. Печатная плата изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Кнопки крепят на боковой стенке часов.

  1. Алексеев С. Первичные кварцевые часы//Радио. -1985. -№10. -C 44-45.
  2. Гиниатуллин Х. Эволюция электронных часов//Радио. -1992. -№2-3. -C.18-19.
  3. Одновибраторы на D-триггерах//Радио. — 1984. -№7. -C 58.
  4. Бирюков С. Первичные кварцевые часы//Радио. -2000. -№6. -C.34.

Смотрите другие статьи раздела Электродвигатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector