Электрические схемы управления шаговыми двигателями
Контроллер биполярного шагового двигателя
Теория.
Управление биполярным шаговым двигателем (4 выхода) осуществляется последовательным переключением обмоток через двойной H-мост (H-мост коммутирует необходимые токи, которые не может выдать микроконтроллер, и позволяет использовать напряжение, отличное от 5В). В зависимости от вида последовательности переключений, существуют несколько режимов работы ШД: полношаговый, полушаговый и микрошаговый.
Полношаговый режим обеспечивает номинальное кол-во шагов ШД на оборот и 90% момента двигателя. Полушаговый — двойное кол-во шагов от номинального и меньший момент, нежели чем в полношаговом режиме. Wave drive обеспечивает 50% момента и полное кол-во шагов; не реализован из-за ненадобности, но возможен на железе контроллера. Микрошаговый в данном контроллере не применяется, так что предлагаем читателям ознакомиться с документацией самостоятельно.
Описание.
Контроллер предназначен для управления одним биполярным шаговым двигателем. Основа схемы — микроконтроллер ATMega8 (или Mega48/88/168, главное чтобы был корпус TQFP32 и достаточно памяти для прошивки), обеспечивающий логику работы и двойной H-мост L293B(КР1128КТ3А), который обеспечивает коммутацию обмоток двигателя. Согласно документации L293B в схему включены 8 диодов 1N4001, чтобы защитить микросхему от выбросов обратного напряжения.
Цель создания контроллера — управление ШД для разных радаров или других устройств, не требующих большого момента. Если нужен большой момент (и ток), следует прикрепить к H-мосту радиатор, а лучше вообще переразвести плату и использовать L298. В качестве радиатора в штатном режиме выступают две области меди слева сверху и справа снизу.
Для напряжения питания 5В впаивается диод Шоттки (1N5820, можно заменить практически на любой), для других напряжений — регулятор напряжения 78L05. Напряжение электролитического конденсатора на входе (C8) должно быть больше напряжения питания! Иначе он быстро скончается.
В качестве сенсора нуля может применять оптопары с floppy-дисководов (с 3,5″ опробованы), оптопары с мышей или просто оптопары а также любые другие сенсоры, дающие логическую 1 на отметке о нулевом положении.
Подтягивающие резисторы (R7, R8, R10) припаиваются только если очень нужно. По умолчанию, их роль выполняют встроенные в МК.
Электрические характеристики.
Uп (напряжение питания) = 5В(6.7В-35В).
Iмакс. (максимальный потребляемый ток) = 1А.
Принципиальная схема.
Описание разъемов.
Примечание №1: везде, где у разъемов важен порядок пинов, первый пин отмечен круглой контактной площадкой.
Примечание №2: Для защиты от кривых рук неправильного включения рекомендуются разъемы с ключом (WF, например).
CONTROL Разъем управления.
- DIR — направление вращения двигателя. 0 — CW, 1 — CCW.
- ZERO — перевести двигатель в нулевое положение. До остановки двигатель движется в направлении DIR.
- ZERO_POS — выдаёт 1, когда двигатель находится в нулевом положении.
- STEP — по восходящему фронту сигнала происходит шаг двигателя.
PROGRAM SPI Интерфейс для программирования.
- GND.
- RESET.
- SCK.
- MISO.
- MOSI.
SENSOR Разъем сенсора нулевого положения.
- SENSOR — линия сенсора, 1 — соотв. нулевому положению.
- Vсс.
- GND.
POWER Питание. Плюс предусмотрительно помечен плюсом.
J1 Джампер полношагового/полушагового режима. Когда джампер установлен — полношаговый режим.
MOTOR 1 Разъем мотора. Относительно линий мотора замечены следующие виды подключений (относительно контактов двигателя): 1234 (шаговики с принтеров Epson) 1324 (c CDROMов). В зависимости от того, как воткнуть (1234 или 4321) меняется направления вращения. Если ШД дергается туда-сюда, не двигаясь, или дергается туда-сюда при движении, значит, мотор включен неправильно.
UART и PWM Пока не используются => распаивать их не надо. Вообще, через PWM и ближний пин разъема программатора можно вывести ШИМ или какой-то сигнал с waveform генератора МК (36КГц например), что полезно для создания радара на базе железа контроллера. UART тоже можно использовать. Но в прошивке этого нету, поэтому придется докодить самостоятельно.
Корпус контроллера
Корпус для устройства был спроектирован в программном комплексе Autodesk Fusion 360 и распечатан на 3D принтере из ABS пластика. Точность печати меня не устроила, поэтому детали корпуса были зашпатлеваны, отшлифованы, загрунтованы и окрашены акриловой краской из баллончика, это скрыло все изъяны 3D печати. После чего была изготовлена силиконовая форма и корпуса были отлиты из жидкого полиуретана. Про изготовление корпусов методом литья жидкого полиуретана в силиконовые формы постараюсь описать отдельной статьей.
Корпус спроектировал в программе Autodesk Fusion 360
Доработка механизма рулонной шторы
Внешний вид механизма рулонной шторы. Нам необходимо обрезать козырек над шестерней цепочки
Нажимаем плоскогубцами защелку
Снимаем верхнюю втулку
Выступ во втулке служит механизмом стопора, при попытке размотать штору за полотно, выступ упирается в пружины и тем самым сжимает их на валу не позволяя втулке вращаться.
Полностью разобранный механизм
Сначала откусываем козырек бокорезами
Зажимаем в патрон шуруповерта
На крупнозернистой наждачной бумаге немного стачиваем край по окружности до нужного диаметра
Должно получиться примерно вот так
Примеряем, проворачиваем вал и смотри чтобы ничего не задевало и не подклинивало
Собираем все в обратной последовательности
Идеально
