Кафедра світла і електрики
Управління кроковими двигунами
Пристрій крокової двигуна.
Кроковий двигун - одне з поширених пристроїв автоматики і управління. Його особливість полягає в тому, що він дозволяє здійснювати обертання не безперервно, а невеликими дискретними "кроками". Причому навіть при відсутності струму для того, щоб повернути вісь крокового двигуна потрібно докласти невелике зусилля. З іншого боку, якщо через обмотку двигуна пропустити струм, то це зусилля значно зросте. Це означає, що за допомогою крокової двигуна можна не тільки підняти, наприклад, вантаж, але і утримувати його без жодних додаткових пристосувань.
З точки зору управління кроковий двигун володіє тим корисним властивістю, що при досить малому навантаженні немає необхідності в системі зворотного зв'язку. Звичайна система управління складається з двигуна, який щось переміщує, і датчика, який стежить за тим, куди воно перемістилося. Якщо такого датчика немає, то система не зможе виконати команду на кшталт "переміститися на 10 см вліво". У крокової двигуна величина кроку постійна, і зворотний зв'язок не потрібна. Зрозуміло, тільки в тих випадках, коли можна гарантувати, що ніяка зовнішня сила не зможе зупинити мотор або провернути його.
Як влаштований кроковий двигун. Подивимося на малюнок.
Якщо струм пустити в обмотку електромагніту не сусіднього, а протилежного тому, зубці якого знаходяться навпроти зубців ротора, то ротор повернеться, але невідомо, в який бік.
Положення ротора при повороті на кут, менший ніж # 966; / 4 нестійкий. Якщо його примусово привести в такий стан і відпустити, ротор повернеться до однієї з сусідніх, стійких положень. Таким чином, управління кроковим двигуном зводиться до послідовного підключення обмоток електромагнітів або за годинниковою стрілкою, або проти. При цьому можливі два варіанти: після завершення кроку вимикати струм або залишати його включеним. Ми будемо розглядати перший варіант, реалізація другого трохи відрізняється.
Типи крокових двигунів і їх підключення.
Різні типи моторів відрізняються різним підключенням цих обмоток. Основних типів моторів два. Ми будемо називати їх 6-вивідними і 4-вивідними, так як тип мотора найпростіше визначити, подивившись, скільки проводів з нього виходить. У 6-вивідних моторів їх 5 або 6, у 4-вивідних - 4. Якщо проводів шість, то два з них - загальні, а решта 4 використовуються для підключення чотирьох обмоток електромагнітів. Якщо проводів п'ять, то схема та ж сама, але два загальних дроти з'єднані разом. У 4-вивідних моторів (вони називаються ще біполярними, на відміну від уніполярних) всього дві обмотки. І послідовність їх підключення трохи інша. Щоб отримати чотири кроки, потрібно міняти напрямок струму в обмотках електромагнітів: спочатку першу обмотку підключаємо в одному напрямку, припустимо, зліва направо, потім другу обмотку зліва направо, потім першу справа наліво, і, нарешті, другу справа наліво. Для обертання в зворотному напрямку треба змінити послідовність на зворотну.
Підключення 6-вивідних крокових двигунів
Як завжди, малюнок друкованої плати і файл для роздруківки на принтері з дозволом 600 DPI. У другому варіанті плати можлива установка як чіп-резистори, так і звичайного вивідного. Зверніть увагу, що контакти для підключення мотора розташовані на цих платах по-різному.
Підключення 4-вивідних крокових двигунів
Тут все трохи складніше, оскільки потрібно не просто підключати та відключати струм, але і змінювати його напрямок. Для того, щоб можна було змінювати напрямок струму в обмотці електромагніту, використовується схема, яка називається H-міст. Вона складається з чотирьох ключів - транзисторів. Якщо відкриті Q2 і Q4, струм тече так, як показано синьою стрілкою. Якщо відкриті Q1 і Q3, струм тече так, як показано червоною стрілкою. Головний недолік цієї схеми полягає в тому, що відкривати одночасно Q1 і Q2 (Q3 і Q4) не можна - це викличе коротке замикання (жовта стрілка). Тому виробники мікросхем управління двигунами додають до схеми H-моста кілька логічних елементів, які гарантують правильне включення транзисторів. З таких мікросхем ми будемо використовувати недорогу BA6845 виробництва ROHM.
Усередині цієї мікросхеми є два H-моста. У неї є 4 керуючих входу (удвічі менше, ніж у двох H-мостів), призначення їх таке: входи IN11 і IN21 визначають напрямок струму в відповідних H-мостах, а входи IN12 / OFF і IN22 / OFF включають / вимикають струм. Відповідно, послідовність керуючих сигналів повинна бути такою:
