Trình điều khiển động cơ bước với chế độ vi bước. Sơ đồ, mô tả

ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Thợ điện

Trình điều khiển động cơ bước với chế độ vi bước. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Xe máy điện

Bài báo trình bày mạch và thiết kế, mô tả nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển động cơ bước lưỡng cực dựa trên vi điều khiển ATmega48. Nó có khả năng làm việc với nhiều động cơ và không chứa chip chuyên dụng để điều khiển động cơ bước. Tính linh hoạt được đảm bảo bằng phương pháp nguyên bản để duy trì dòng điện nhất định trong cuộn dây động cơ. Thiết kế này có thể làm cơ sở cho việc tạo ra các thiết bị tương tự có chứa các yếu tố an toàn bổ sung - cách ly quang của mạch đầu vào, bảo vệ ngắn mạch tải, v.v. Trong thiết bị được mô tả, do các điều kiện hoạt động “vừa phải” dự kiến và để hạn chế chi phí , các thành phần như vậy không được cung cấp.

Mục tiêu của sự phát triển là tạo ra một trình điều khiển động cơ bước lưỡng cực đơn giản và rẻ tiền để sử dụng phổ biến. Tất cả phần mềm đều được viết bằng hợp ngữ AVRASM và được tối ưu hóa về thời gian thực thi, giúp giải quyết vấn đề bằng cách sử dụng cơ sở phần tử có sẵn tại thời điểm phát triển.

Đặc điểm kỹ thuật chính

Điện áp nguồn, V .......27
Điện áp cung cấp của phần logic, V .......12
Biên độ dòng điện pha động cơ tối đa, A, không nhỏ hơn....... 5
Biên độ dòng điện pha động cơ tối thiểu, A, không lớn hơn .......0,25
Tỷ lệ cao độ đặt trước ....1/8, 1/4, 1/2, 1/1
Tự động giảm dòng điện ở chế độ giữ, %.......65
Độ trễ giảm dòng điện tự động so với bước cuối cùng, s.......3,4
Mức tín hiệu điều khiển......TTL, 5 V
Tần số bước tối đa, kHz.......12
Kích thước, mm ....... 102x68x40

Một sơ đồ nguyên lý của trình điều khiển được hiển thị trong Hình. 1 . Nó dựa trên bộ định dạng dòng cầu của pha A và B trên các bóng bán dẫn hiệu ứng trường lần lượt là VT1-VT4, VT5-VT8, được điều khiển bởi trình điều khiển vi mạch chuyên dụng của công tắc trên và dưới của nửa cầu DA5-DA8 IR2104S. Để tăng khả năng chống ồn, nguồn điện riêng biệt được sử dụng cho phần nguồn (27 V) và phần logic với trình điều khiển công tắc nguồn (12 V).

Cơm. 1. Sơ đồ nguyên lý của trình điều khiển (bấm vào để phóng to)

Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét phần mạch liên quan đến một trong các pha (pha A), vì phần liên quan đến pha B hoạt động tương tự.

Thiết bị xác định giá trị tức thời của dòng pha bằng điện áp rơi trên điện trở R45, thông qua mạch tích hợp R5C6, được cung cấp cho đầu vào không đảo của bộ khuếch đại DA1.1 với mức tăng có thể điều chỉnh, cũng thực hiện chức năng của bộ lọc thông thấp bậc một. Từ đầu ra của bộ khuếch đại, tín hiệu đi đến đầu vào đảo ngược của bộ so sánh DA3.1. Bộ so sánh so sánh tín hiệu tỷ lệ với dòng điện chạy qua pha động cơ với điện áp tham chiếu. Nó được hình thành dưới dạng sóng hình sin từng bước (đối với chế độ hoạt động vi bước) bởi Bộ định thời 1 của vi điều khiển, hoạt động ở chế độ "PWM nhanh" mà không cần phân chia sơ bộ. Tín hiệu từ đầu ra bộ hẹn giờ được truyền qua bộ lọc nhiều tầng R1C1R3C4R7C8. Chu kỳ lặp lại của các xung được điều chế độ rộng là 12,7 μs, tương ứng với tần số 78,4 kHz. Ở chế độ hoạt động, điện trở R23 không tham gia vào việc hình thành điện áp tham chiếu, vì đầu ra PB3 của bộ vi điều khiển mà nó được kết nối ở trạng thái trở kháng cao.

Ở chế độ giữ (sau khi không có xung ở đầu vào “Bước” trong 3,4 giây cuối cùng), chương trình đặt đầu ra PB3 của vi điều khiển ở mức logic thấp và biên độ của tín hiệu tham chiếu giảm. Từ đầu ra của bộ so sánh cực thu hở DA3.1, được nạp điện trở R25, kết quả so sánh được đưa đến đầu vào của bộ so sánh DA3.2. Đầu ra của bộ so sánh DA3.1 cũng được nối với dây chung thông qua tụ điện C22. R25 và C22 cùng nhau là mạch định thời của bộ ổn định dòng điện. Khi giảm xuống dưới một mức tham chiếu nhất định, tụ điện C22 được tích điện qua điện trở R25. Trong khoảng thời gian từ khi bắt đầu sạc cho đến khi điện áp trên tụ điện đạt giá trị do bộ chia điện áp R27R28 chỉ định, nguồn điện cấp vào cuộn dây động cơ sẽ bị tắt, điều này ngăn cản dòng điện dao động nhanh xung quanh giá trị tham chiếu.

Thuật toán này theo nghĩa cổ điển không thuộc về các thuật toán ổn định dòng điện “PWM tần số cố định” hoặc “PWM thời gian tắt cố định”, nhưng trên thực tế, nó đã cho thấy hiệu suất tốt. Khi dòng điện vượt quá giá trị tham chiếu, đầu ra của bộ so sánh DA3.2 được đặt ở mức logic thấp. Bộ vi điều khiển đáp ứng điều này bằng cách tắt cuộn dây đồng thời đóng các bóng bán dẫn VT1-VT4 bằng tín hiệu SD được cung cấp cho trình điều khiển DA5 và DA6. Điều này đạt được sự giảm nhanh chóng dòng điện trong cuộn dây động cơ. Nếu dòng điện giảm xuống dưới giá trị tham chiếu thì điều ngược lại sẽ xảy ra, trình điều khiển DA5 và DA6 nhận được tín hiệu SD mức cao, mở các bóng bán dẫn được đề cập, điều này không ngăn được dòng điện tăng trong cuộn dây.

Sự thay đổi các giai đoạn điện áp tham chiếu, cũng như sự thay đổi tổ hợp các bóng bán dẫn mở và đóng của cầu xảy ra khi có xung tiếp theo đến đầu vào “Bước” theo thuật toán tùy thuộc vào hệ số phân chia bước đặt trước (sự hiện diện của các nút nhảy giữa các chân 1-2 và 3-4 của đầu nối XP1) và hướng quay hiện tại (mức tín hiệu logic ở đầu vào "Trực tiếp"). Nhập "Giải quyết" được hình thành để kích hoạt và vô hiệu hóa hoạt động của động cơ, nhưng trong phiên bản chương trình kèm theo bài viết thì nó không hoạt động.

Trình điều khiển được chế tạo trên một bảng mạch in hai mặt, bản vẽ dây dẫn in được thể hiện trong hình. 2 và cách sắp xếp các phần tử như trong Hình 3. 1. Các bóng bán dẫn VT8-VT60 được đặt ở một bên của bo mạch với các bề mặt tản nhiệt cách xa nó. Một bộ tản nhiệt được ép vào các bề mặt này thông qua các miếng đệm cách điện - trong trường hợp đơn giản nhất là một tấm nhôm có kích thước 60x4 mm. Cần lưu ý rằng với dòng pha lớn hơn 5...XNUMX A và hoạt động lâu dài, tản nhiệt dạng tấm có thể không đủ và cần tăng bề mặt của nó bằng cách làm cho tản nhiệt có gân hoặc hình kim.

Trình điều khiển động cơ bước với microstepping
Cơm. 2. Bản vẽ dây dẫn in

Trình điều khiển động cơ bước với microstepping
Cơm. 3. Vị trí của các phần tử trên bảng

Chất liệu ván nên chọn có độ dày ít nhất là 1 ... 1,5 mm, độ dày của giấy bạc tối thiểu là 35 micron. Dây dẫn in có dòng điện lớn chạy qua phải được bọc thiếc hoặc buộc bằng dây đồng, hàn dọc theo toàn bộ chiều dài của dây dẫn.

Hầu hết các thành phần thiết kế được sử dụng trong thiết kế lắp đặt bề mặt. Điện trở và tụ điện có kích thước 1206. Điện trở R45, R50 có dây dẫn và công suất tối thiểu là 2 W. tụ oxit trong mạch điện - có ESR thấp. Điện trở tông đơ R18 và R19 là nhiều vòng 3296W.

Các giá trị biên độ của dòng pha động cơ được điều chỉnh bằng các điện trở cắt R18, R19. Cách dễ nhất để thực hiện việc này là chuyển trình điều khiển sang chế độ vi bước 1/8 và sử dụng vôn kế kỹ thuật số để theo dõi độ sụt điện áp trên các điện trở cảm biến dòng điện R45 và R50. Bằng cách áp dụng các xung đơn cho đầu vào “Bước”, các giá trị dòng điện tối đa sẽ lần lượt đạt được ở pha A và B. Sử dụng điện trở cắt, các giá trị này được đặt bằng nhau và tương ứng với biên độ dòng điện yêu cầu. Giảm điện trở của các điện trở cắt dẫn đến giảm dòng điện và ngược lại. Để định hướng, bạn có thể sử dụng bảng. 1, cho thấy sự phụ thuộc của biên độ dòng điện pha I_mф từ điện trở được đưa vào của điện trở điều chỉnh.

Bảng 1

I_mф, A	0,25	0,5	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	6.5
R18, R19, kOhm	0,31	0,62	1,27	2,62	4,07	5,62	7,29	9,09	10,04

Trước khi bật trình điều khiển, bạn nên lắp các jumper giữa chân 1-2 và chân 3-4 của đầu nối XP1, đảm bảo hệ số phân chia bước động cơ yêu cầu phù hợp với bảng. 2. Chương trình sẽ phân tích trạng thái của các jumper một lần khi bắt đầu hoạt động, những thay đổi tiếp theo về trạng thái của chúng không ảnh hưởng gì đến hoạt động của người lái xe. Việc chuyển đổi hệ số phân chia “nhanh chóng” không được cung cấp trong phiên bản đề xuất của chương trình.

Bảng 2

Jumper trên XP1		Hệ số chia bước
1-2	3-4	Hệ số chia bước
Có	Có	1/1
Không	Có	1/2
Có	Không	1/4
Không	Không	1/8

Có thể tải xuống chương trình vi điều khiển và tệp bảng mạch in ở định dạng Sprint Layout 6.0 từ ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/est-drv.zip.

Tác giả: M. Reznikov

Xem các bài viết khác razdela Xe máy điện.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con 06.05.2024

Những âm thanh xung quanh chúng ta ở các thành phố hiện đại ngày càng trở nên chói tai. Tuy nhiên, ít người nghĩ đến việc tiếng ồn này ảnh hưởng như thế nào đến thế giới động vật, đặc biệt là những sinh vật mỏng manh như gà con chưa nở từ trứng. Nghiên cứu gần đây đang làm sáng tỏ vấn đề này, cho thấy những hậu quả nghiêm trọng đối với sự phát triển và sinh tồn của chúng. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc gà con ngựa vằn lưng kim cương tiếp xúc với tiếng ồn giao thông có thể gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng cho sự phát triển của chúng. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ô nhiễm tiếng ồn có thể làm chậm đáng kể quá trình nở của chúng và những gà con nở ra phải đối mặt với một số vấn đề về sức khỏe. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những tác động tiêu cực của ô nhiễm tiếng ồn còn ảnh hưởng đến chim trưởng thành. Giảm cơ hội sinh sản và giảm khả năng sinh sản cho thấy những ảnh hưởng lâu dài mà tiếng ồn giao thông gây ra đối với động vật hoang dã. Kết quả nghiên cứu nêu bật sự cần thiết ... >>

Loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

Trong thế giới công nghệ âm thanh hiện đại, các nhà sản xuất không chỉ nỗ lực đạt được chất lượng âm thanh hoàn hảo mà còn kết hợp chức năng với tính thẩm mỹ. Một trong những bước cải tiến mới nhất theo hướng này là hệ thống loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D mới, được giới thiệu tại sự kiện Thế giới Samsung 2024. Samsung HW-LS60D không chỉ là một chiếc loa mà còn là nghệ thuật của âm thanh kiểu khung. Sự kết hợp giữa hệ thống 6 loa có hỗ trợ Dolby Atmos và thiết kế khung ảnh đầy phong cách khiến sản phẩm này trở thành sự bổ sung hoàn hảo cho mọi nội thất. Samsung Music Frame mới có các công nghệ tiên tiến bao gồm Âm thanh thích ứng mang đến cuộc hội thoại rõ ràng ở mọi mức âm lượng và tính năng tối ưu hóa phòng tự động để tái tạo âm thanh phong phú. Với sự hỗ trợ cho các kết nối Spotify, Tidal Hi-Fi và Bluetooth 5.2 cũng như tích hợp trợ lý thông minh, chiếc loa này sẵn sàng đáp ứng nhu cầu của bạn. ... >>

Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang 05.05.2024

Thế giới khoa học và công nghệ hiện đại đang phát triển nhanh chóng, hàng ngày các phương pháp và công nghệ mới xuất hiện mở ra những triển vọng mới cho chúng ta trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Một trong những đổi mới như vậy là sự phát triển của các nhà khoa học Đức về một phương pháp mới để điều khiển tín hiệu quang học, phương pháp này có thể dẫn đến tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực quang tử học. Nghiên cứu gần đây đã cho phép các nhà khoa học Đức tạo ra một tấm sóng có thể điều chỉnh được bên trong ống dẫn sóng silica nung chảy. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng lớp tinh thể lỏng, cho phép người ta thay đổi hiệu quả sự phân cực của ánh sáng truyền qua ống dẫn sóng. Bước đột phá công nghệ này mở ra triển vọng mới cho việc phát triển các thiết bị quang tử nhỏ gọn và hiệu quả có khả năng xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Việc điều khiển phân cực quang điện được cung cấp bởi phương pháp mới có thể cung cấp cơ sở cho một loại thiết bị quang tử tích hợp mới. Điều này mở ra những cơ hội lớn cho ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Chứng mất trí nhớ mùi 28.12.2016

Trong khi có một số loại thuốc có sẵn để làm chậm sự tiến triển của bệnh Alzheimer, chúng tốt nhất nên được dùng trong giai đoạn sớm nhất của chứng sa sút trí tuệ. Câu hỏi đặt ra là làm thế nào để xác định sự khởi phát của bệnh. Các phương pháp hiện có bao gồm xác định các yếu tố nguy cơ như gen APOE-e4 thông qua xét nghiệm máu, kiểm tra thần kinh, hình ảnh thần kinh, v.v. Một phương pháp chẩn đoán mới được đề xuất bởi các nhà nghiên cứu từ Đại học Pennsylvania (Mỹ).

Họ lấy làm cơ sở nghiên cứu cho thấy rằng sự giảm độ nhạy cảm của khứu giác có thể liên quan đến bệnh Alzheimer. Sau đó, các nhà khoa học đã kiểm tra tổng số 728 người lớn tuổi bằng Thang đánh giá nhận thức tiêu chuẩn của Montreal, cũng như kiểm tra khứu giác, trong đó đối tượng nhắm mắt xác định các mùi khác nhau. Mỗi bệnh nhân đều được kiểm tra sơ bộ bằng nhiều phương pháp thần kinh khác nhau, sau đó bệnh nhân được chia thành ba nhóm: người già khỏe mạnh, người suy giảm nhận thức nhẹ và bệnh nhân mắc bệnh Alzheimer.

Sử dụng một bài kiểm tra nhận thức, các nhà khoa học đã có thể xác định chính xác 75% bệnh nhân thuộc nhóm suy giảm nhận thức nhẹ. Với việc bổ sung kết quả của bài kiểm tra khứu giác, kết quả này đã tăng lên 87%, điều này khá quan trọng, vì suy giảm nhận thức nhẹ thường xảy ra vài năm trước khi bệnh Alzheimer khởi phát. Sự kết hợp của các bài kiểm tra nhận thức và khứu giác đã cải thiện độ chính xác của việc xác định các bệnh nhân được bao gồm trong các nhóm khác.

Các nhà nghiên cứu hiện đang làm việc để giảm thời gian dành cho bài kiểm tra khứu giác từ 5-8 phút xuống còn ba phút và xác nhận rằng thời gian ngắn hơn không ảnh hưởng đến kết quả. Ngoài ra, các nhà khoa học sẽ tìm hiểu xem liệu các dấu hiệu protein của bệnh Alzheimer, có trong vùng khứu giác của não trước khi bắt đầu mất trí nhớ, có thể được phát hiện trong dịch mũi hay không để phát triển một công cụ chẩn đoán khác.

Tin tức thú vị khác:

▪ Thao tác thành công với Google Glass

▪ Vitamin B12 và mụn trứng cá

▪ Lynx trong nước

▪ Vi rút và tảo có thể gây ra mây

▪ Giấc ngủ REM làm ấm não và tránh bị hạ thân nhiệt

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần trang web Ghi chú bài giảng, bảng cheat. Lựa chọn bài viết

▪ bài báo Nếu cái ác bị ngăn chặn, tất cả sách sẽ bị lấy đi và đốt cháy. biểu hiện phổ biến

▪ bài viết Các đại dương hình thành như thế nào? đáp án chi tiết

▪ bài viết Oxalis thô tục. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng

▪ bài viết Ổn áp có bù nhiệt. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Nghịch lý với khu vực. bí mật tập trung

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web