4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Lpt своими руками управление шаговыми двигателями

Драйвер шагового двигателя DRV8825. Подключение к Arduino.

В предыдущей статье уже рассмотрели самый распространённый драйвер шагового двигателя A4988. В данной статье рассмотрим еще одни, не менее популярный, драйвер шагового двигателя DRV8825 и подключим его к Arduino, а также научимся управлять шаговым двигателем. Не смотря на то, что драйвер шагового двигателя DRV8825 полностью взаимозаменяем с драйвером A4988, драйвер DRV8825 имеет ряд преимуществ: рабочее напряжение до 45В, ток до 2,5 А и деление микрошага до 1/32.

Технические характеристики драйвер DRV8825.

    • Напряжение питания: от 8.2 до 45 В.
    • Установка шага: 1; 1/2; 1/4; 1/8; 1/16; 1/32.
    • Напряжение логики: 3,3 В.
    • Защита от перегрева: Есть.
    • Максимальный ток на фазу: 1,5 А без радиатора, 2,5 А с радиатором.
    • Габариты модуля: 20 мм х 15 мм х 10 мм.
    • Габариты радиатора: 9 мм х 5 мм х 9 мм.

Общая информация о драйвере DRV8825.

Основная микросхема модуля — это драйвер от TI (Texas Instruments Inc.) DRV8825, который способен управлять одним биполярным шаговым двигателем. Данный драйвер полностью взаимозаменяемый с драйвером A4988. Микросхема DRV8825 может работать с выходным напряжением до 45 В. и током до 1,5 на катушку без радиатора и до 2,5 А. с радиатором (дополнительным охлаждением). Так же, модуль имеет внутренний стабилизатор напряжения, который напитывает логическую часть модуля напряжением 3,3 В от источника шагового питания двигателя.

Драйвер позволяет использовать шесть вариантов шага: 1; 1/2; 1/4; 1/8; 1/16; 1/32.

Распиновка драйвера DRV8825.

На драйвере DRV8825 расположено 16 контактов:

  • EN — включение и выключение модуля (0 — включен, 5 В. — выключен).
  • M0, M1 и M2— выбор режима микрошаг (смотрите таблицу ниже).
  • RST — сброс драйвера.
  • SLP — вывод включения спящего режима, если подтянуть его к низкому состоянию драйвер перейдет в спящий режим.
  • STEP — управляющий вывод, при каждом положительном импульсе, двигатель делает шаг (в зависимости от настройки микрошага), чем быстрее импульсы, тем быстрее вращается двигатель.
  • DIR — управляющий вывод, если подать +5 В. двигатель будет вращаться по часовой стрелке, а если подать 0 В. против часовой стрелки.
  • VMOT&GND MOT — питание шагового двигателя от 8,2 до 45 В. (обязательное наличие конденсатора на 100 мкФ.).
  • B2, B1, A1, и A2 — подключение обмоток двигателя.
  • FAULT — Выход включения защиты, если состояние «0», значит, полевые транзисторы H-моста отключены в результате защиты от перегрузки по току, или был перегрев.
  • GND LOGIC — заземление микроконтроллера.
Подключение питания.

Модуль может питаться от источника постоянного тока до 45 В. и до 2,5 Ампер при 24 В. А при 45 В. номинального тока до 2,2 А. В общем случае напряжение может быть между 8 и 45 Вольт постоянного тока.

Пожалуйста, смотрите, что ваш блок питания рассчитан, по крайней мере, на 30% больше, чем максимальный ток, который может быть подан в ваш шаговый двигатель. Обратитесь к техническому паспорту производителя для того, чтобы узнать это значение.

Выводы для подключения шагового двигателя.

Выходные контакты: 1B, 1A, 2A ,2B.

Выводы управления.

STEP — управляет микрошагом мотора. Каждый высокий импульс, отправляемый на этот вывод, приводит двигатель в действие на количество микрошагов, заданное выводами Microstep Selection (MS1, MS2 и MS3). Чем быстрее импульсы, тем быстрее будет вращаться двигатель.

DIR — управляет направлением вращения двигателя. Если на него подать высокий уровень, то двигатель будет вращаться по часовой стрелке, а если низкий — против часовой стрелки.

Если вы просто хотите, чтобы двигатель вращался только в одном направлении, то вы можете соединить вывод DIR непосредственно с VCC или GND соответственно.

Настройка микрошага драйвера DRV8825.

Драйвер DRV8825 может работать в микрошаговом режиме, то есть может подавать питание на катушки с промежуточным уровнем. Например, если взять двигатель NEMA17 с шагом 1.8 градусов или 200 шагов на оборот, в режиме 1/4, двигатель будет выдавать 800 шагов за оборот.

Дня настройки микрошага на драйвере DRV предусмотрены три выхода, а именно M0, M1 и M2. Установив соответствующие логические уровни для этих выводов, можно выбрать режим микрошага.

Выводы M0, M1 и M2 в микросхеме DRV8825 подтянуты резистором к земле, поэтому, если не подключать их, двигатель будет работать в режиме полного шага.

Система охлаждения DRV8825.

При интенсивной работе микросхемы драйвер DRV8825 начинает сильно греться и если температура превысит предельное значение, то он может сгореть. По документации DRV8825 может работать с током до 2,5 А. на катушку, но на практике микросхема не греется, если ток не превышает 1,2 А. на катушку. Поэтому если ток выше 1,2 А. необходимо устанавливать радиатор охлаждения, который идет в комплекте.

Настройка тока DRV8825.

Перед использованием мотора нужно сделать небольшую настройку, необходимо ограничить максимальную величину тока, протекающего через катушки шагового двигателя, и ограничить его превышение номинального тока двигателя, регулировка осуществляется с помощью небольшого потенциометра.

Для настройки необходимо рассчитать значение напряжения Vref.

Vref = Current Limit / 2

Current Limit — номинальный ток двигателя.

Для примера рассмотрим двигатель NEMA 17 17HS4401 с током 1,7 А.

Vref = 1,7 / 2 = 0,85 В.

Осталось только настроить, берем отвертку и вольтметр, плюсовый щуп вольтметра устанавливаем на потенциометр, а щуп заземления на вывод GND и выставляем нужное значение.

Подключение драйвера шагового двигателя DRV8825 к Arduino UNO.

Подключим двигатель DRV8825 к Arduino UNO по схеме.

Для этого подключаем GND LOGIC к GND на Arduino. Контакты DIR и STEP подключим к цифровым контактам 2 и 3 на Arduino. Подключение шагового двигателя к контактам B2, B1, A2 и A1.

Читать еще:  Что происходит при порванных подушках двигателя

Предупреждение: Подключение или отключение шагового двигателя при включенном приводе может привести к его повреждению.

Затем необходимо подключить контакт RST к соседнему контакту SLP к 5В на Arduino, чтобы включить драйвер. А контакты выбора микрошага необходимо оставить не подключенными, чтобы работал режим полный микрошаг. Теперь осталось подключить питание двигателя к контактам VMOT и GND MOT, главное не забудьте подключить электролитический конденсатор на 100 мкФ к контактам питания двигателя. В противном случае, при скачке напряжения модуль может выйти из строя.

Скетч вращения шагового двигателя NEMA 17, драйвер DRV8825.

Как уже было упомянуто выше, драйвер DRV8825 заменим драйвером A4988, поэтому и код вращения двигателем можно взять из предыдущей статьи: Драйвер шагового двигателя A4988. Но для увеличения кругозора сегодня будем использовать код вращения двигателя nema 17 без использования библиотеки.

Описание скетча:

Для работы данного скетча, не требуется никаких библиотек. Программа начинается с определения выводов Arduino, к которым подключены выводы STEP и DIR. Так же указываем stepsPerRevolution количество шагов на оборот.

В функции void setup() указываем управляющие контакты как выход.

В основной функции void loop(), вращаем двигатель по часовой стрелке, затем против, с разной скоростью.

Подробнее о подключении шаговых двигателей к Ardiono смотрите на сайте Ардуино технологии.

Для более простого подключения шагового двигателя к Arduino или другому микроконтроллеру существуют модули. Модули бывают разные, на фото ниже приведен пример двух различных модулей.

Распиновку и как подключать модуль драйвера DRV8825 будем рассматривать в следующей статье.

Использование драйвера DRV8825 с CNC shield v3.

Драйвер DRV8825 можно установить на CNC shield v3. CNC shield используются для управления ЧПУ станками и облегчают сборку электроники.

Данный набор позволяет без пайки собрать электронику для двух осевых, трех осевых, четырех осевых ЧПУ станков, а также для самостоятельной сборки 3D принтеров. При реализации ЧПУ станков данные шилды используются достаточно часто благодаря своей низкой цене и простоте сборки. Более подробно CNC shield v3 будем рассматривать в следующих статьях.

Вывод можно сделать следующий. Драйвер DRV8825 обладает рядом преимуществ перед драйвером A4988. А также, при использовании драйвера шагового двигателя DRV8825, меньше шума от шаговых двигателей. Это актуально при сборке лазерного гравера, 3D принтера. Когда при работе главный источник шума — это механика и гул шаговых двигателей.

Понравился статья Драйвер шагового двигателя DRV8825? 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!

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.

Читать еще:  Датчик оборотов двигателя zd30

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).

Автономный контроллер для управление 3-х осевым ЧПУ без компьютера, считывание G-кода с SD карты

Авторизация на сайте

1. Внешний вид платы

1 — СЛОТ для SD карты;

3 — джойстик ручного управления;

4 — светодиод (для осей X и Y);

5 светодиод (для оси Z);

6 — выводы для кнопки включения шпинделя;

7 — кнопка RESET (перезагрузка);

8 — выводы низкого уровня (-GND);

9 — выводы высокого уровня (+5v);

10 — выводы на 3 оси (Xstep, Xdir, Ystep, Ydir, Zstep, Zdir) по 2 вывода на каждый;

11 — выводы LPT разъема (25 пинов);

12 — LPT разъем (мама);

13 — USB разъем (только для питания +5v);

14 и 16 — управление частотой шпинделя (ШИМ 5 в);

15 — GND (для шпинделя);

17 — вывод для ВКЛ и ВЫКЛ шпинделя;

18 — управление частотой оборотов шпинделя (аналог от 0 до 10 в).

При подключении к готовой плате с драйверами для 3-х осевого ЧПУ на которой есть LPT выход:

Установите перемычки между 10 выводами и 11 Выводами.

8 и 9 выводы с 11, они нужны если для драйверов выделены дополнительные пины включения и отключения (нет определенного стандарта поэтому это могут быть любые комбинации, найти их можно в описании ,или методом тыка:) -)

При подключении к отдельным драйверам с моторами:

Установите перемычки между 10 выводами Step, Dir платы «RFF» и Step, Dir ваших драйверов. (не забудьте к драйверам и моторам подать питание )

Включите «RFF» в сеть. Загорятся два светодиода.

Вставьте отформатированную SD карту в ЛОТ 1. Нажмите на RESET. Подождите, пока загорится правый светодиод. (Примерно 5 сек) Вытащите SD карту.

На ней появится текстовый файл с именем «RFF».

Откройте этот файл и введите следующие переменные (Вот в таком виде и последовательности):

Пример:

V — условное значение от 0 до 10 начальной скорости при разгоне (акселерации).

Если у вас фрезер, рекомендуется — 3, лазер 10 (многое зависит от плавности хода по направляющим, мощности шаговиков, а также от шага винта L. Чем меньше L тем меньше значение V).

Пояснения по командам

D — дробление шага, установленное на драйверах моторов (на всех трех должно быть одинаковое).

L — длина прохождения каретки (портала), при одном обороте шагового двигателя в мм (на всех трех должно быть одинаковое). Вставьте вместо фрезы стержень от ручки и вручную прокрутите мотор один полный оборот, эта линия и будет значение L.

S — какой сигнал включает шпиндель, если 0 значит — GND если 1 значит +5v (можно подобрать опытным путем).

Dir X, Dir Y, Dir Z, направление движения по осям, тоже можно подобрать опытным путем, устанавливая 0 или 1 (станет понятно в ручном режиме).

F — скорость при холостом ходе (G0), если F=600, то скорость 600мм/сек.

H — максимальная частота вашего шпинделя (нужна для управления частотой шпинделя с помощью ШИМ, допустим если H=1000, а в G-коде прописано S1000 то на выходе при таком значении будет 5v, если S500 то 2.5 v и т.д., переменная S в G-коде не должна быть больше переменной H на SD.

Частота на этом выводе около 500 Гц.
UP — логика управления драйверами ШД, (нет стандарта, может быть как высоким уровнем +5V, так и низким -) установите 0 или 1. (у меня работает в любом случае. -)) )

Сам контроллер

См. видео: плата упарвления с 3-х осевым ЧПУ

2. Подготовка управляющей программы (G_CODE)

Плата разрабатывалась под ArtCam, поэтому Управляющая программа должна быть с расширением. TAP (не забудьте поставить в мм, а не в дюймах).
Сохраненный на SD карте файл с G-кодом должен быть с именем G_CODE.

Если у вас другое расширение, например CNC, то откройте свой файл с помощью блокнота и сохраните его в следующем виде G_CODE.TAP.

x, y, z в G-коде должны быть с большой буквы, точка должна быть точкой, а не запятой и даже целое число должно быть с 3-мя нулями после точки.

Вот в таком виде:

3. Ручное управление

Ручное управление осуществляется с помощью джойстика, если вы не ввели переменные в настройках указанные в пункте 1, плата «RFF»
работать не будет даже в ручном режиме.
Для перехода в ручной режим необходимо нажать на джойстик. Теперь попробуйте управлять им. Если смотреть на плату сверху (СЛОТ 1 внизу,
разъем 12 LPT наверху).

Вперед Y+, назад Y-, вправо X+, влево X-, (при неправильном ходе в настройках Dir X, Dir Y, поменяйте значение на противоположное).

Нажмите на джойстик еще раз. Загорится 4 светодиод, значит, вы перешли на управление осью Z. Джойстик вверх — шпиндель
должен подниматься Z+, джойстик вниз — опускаться Z- (при неправильном ходе в настройках Dir Z поменяйте значение
на противоположное).
Опустите шпиндель, чтобы фреза дотронулась до заготовки. Нажмите на кнопку 2 пуск, теперь это нулевая точка отсюда начнется выполнение G-кода.

4. Автономная работа (Выполнение Резки по G-коду)
Нажмите на кнопку 2 еще раз, с небольшим удержанием в нажатом состоянии.

После отпускания кнопки плата «RFF» начнет управлять вашим ЧПУ станком.

5. Режим паузы
Кратковременно нажмите на кнопку 2 при работе станка, выполнение резки прекратится и шпиндель поднимется на 5мм над заготовкой. Теперь можно управлять осью Z как вверх так и вниз, не бояться даже углубиться в заготовку, так как после повторного нажатия кнопки 2, резка продолжится с приостановленного значения по Z. В состоянии паузы доступно отключение и включение шпинделя кнопкой 6. Осями X и Y в режиме паузы управлять не получится.

Читать еще:  Хороший подогреватель двигателя 220в

6. Экстренная остановка работы с выездом шпинделя на ноль

Продолжительно удерживая кнопку 2 при автономной работе, шпиндель поднимется на 5 мм над заготовкой, не отпускайте кнопку, начнется попеременное мигание 2-х светодиодов, 4-го и 5-го, когда мигание прекратится, отпустите кнопку и шпиндель переместится на нулевую точку. Повторное нажатие кнопки 2 приведет к выполнению работы с самого начала G-кода.

Поддерживает такие команды, как G0, G1, F, S, M3, M6 для управления частотой вращения шпинделя есть отдельные выводы: ШИМ от 0 до 5 в и второй аналоговый от 0 до 10 в.

Принимаемый формат команд:

Строки нумеровать не надо, пробелы ставить не надо, указывать F и S только при изменении.

Небольшой пример:

Демнострация работы контроллера RFF

Сайт про изобретения своими руками

МозгоЧины

Сайт про изобретения своими руками

Пример практического применения шагового двигателя 28BYJ-48 и контроллера ULN2003 (ТЕЛЕКРАН). Часть 1. Механика

Пример практического применения шагового двигателя 28BYJ-48 и контроллера ULN2003 (ТЕЛЕКРАН). Часть 1. Механика

    Hind Posted on 14.01.2014Игрушки своими руками,Креативные самоделки,Самодельные ЧПУ станки,Электронные самоделки5 Comments

Как правильно подметил один из классиков – все поступки человека определяются сексуальностью импульсивностью.Вот и описанный ниже проект начался со случайной (так сказал Заратустра автор) покупки на выходе из супермаркета, причем автор приобрел не очередной супер нож для овощей или стекла, а предмет из детства – «Волшебный Экран» (эх, сантименты…).

(прим. sTs — это так, касаемо спящих людей с потребительским мышлением, делающих почти всё неосознанно. Хотя в данном случае возможен вариант абсолютной гениальности с неизвестным вектором 🙂 )

Впоследствии, родилась идея автоматизировать управление верньерами игрушки при помощи шаговых двигателей, а сервомотор использовать для ее встряхивания и стирания нарисованных каракулей шедевров. Управление шаговыми двигателями организовано через последовательный интерфейс микроконтроллера Arduino, причем это может быть как чистый акт творения (генерация случайных перемещений пера), так и построение рисунка по заданной пользователем программе.

Необходимо отметить, что «случайность» перемещений пера на самом деле таковой не является, поскольку направление и дистанция движения рассчитывается отдельно для горизонтальных и вертикальных линий. Кроме того, перемещения пера ограничены физическими размерами и, соответственно, граничными положениями механизма игрушки.

По словам автора, все материалы и инструменты обошлись ему в сумму, эквивалентную 60 долларам США, а сама работа по сборке заняла всего лишь несколько часов.

Этап 1. Собираем детали

Список необходимых деталей приведен ниже.

Важно! Помните, что в перечне необходимых материалов все размеры даны в неметрической системе, так что при работе над проектом имейте это в виду. В тексте перевода величины будут трансформированы в метрические.

Этап 2. Сборка

Шаг 1. Просверлите отверстие диаметром 3,5 Миллиметра в одной из граней гайки с диаметром резьбы в 1 Дюйм (она будет использоваться в качестве противовеса). Также, просверлите отверстие в стенке нейлоновой шайбы с внутренним диаметром 10 Миллиметра (3/8 Дюйма).

Шаг 2. Из фанеры толщиной 3 Миллиметра вырежьте прямоугольник размерами 130 на 132 Миллиметра и просверлите в нем 5 отверстий диаметром 3,5 Миллиметра (чертеж, помеченный Fig.1). Отмерьте 50 Миллиметров от верхнего края пластины и отметьте поперечной карандашной линией (мы только что отметили ось сервомотора). Из деревянного бруска сечением 20 Миллиметров вырежьте 3 кубика, в одном из которых по центру просверлите отверстие диаметром 3,5 Миллиметра в соответствии с чертежом, помеченным Fig.2).

Раскрой фанерных деталей:

Вырежьте кубик из деревянного бруска сечением 1 Дюйм и по центру двух граней высверлите в нем перпендикулярные отверстия диаметром 9,5 Миллиметра (на чертеже с пометкой Fig.3). Теперь, вырежьте пластину размером 150 на 200 Миллиметра из фанеры толщиной 12 Миллиметров, и просверлите в ней 2 отверстия диаметром 9,5 Миллиметра (чертеж, помеченный Fig.4).

Шаг 3. Вставьте винт (М3,5х06) длиной 40 миллиметров в отверстие кубика сечением 20 Миллиметров и зафиксируйте гайкой с шайбой. Используя клей для дерева, приклейте этот кубик к 3-х Миллиметровой фанерной пластине, совместив центр отверстия с линией оси сервомотора, а грань кубика с краем пластины. Резьбовая часть винта и вал сервомотора должны выступать за края пластины на равные расстояния (в нашем случае — 10 Миллиметров). Двумя оставшимися деревянными кубиками при помощи клея зафиксируйте сервомотор на противоположной стороне пластины, строго соблюдая соосность проведенной ранее линии и вала двигателя. После высыхания клея дополнительно зафиксируйте сервомотор крепежом из его комплекта (см. на фото).

Шаг 4. При помощи шурупов и эпоксидной смолы закрепите на дюймовом бруске приводной колесо сервомотора (см. фотографию). Боковое отверстие диаметром 9.5. Миллиметров в последующем позволит вам связать приводное колесо с основной конструкцией.

Шаг 5. Отрежьте два 20-ти миллиметровых куска виниловой трубки с внутренним диаметром 4 Миллиметра и толщиной стенки 2 Миллиметра. Удалите ручки с верньеров «Волшебного Экрана» и с помощью суперклея соедините валы управления игрушкой с трубками. В противоположные концы трубок вставляются оси шаговых двигателей, которые зажимаются хомутиками. Теперь, при помощи 65 Миллиметровых винтов, шайб, гаек и двустороннего скотча (между фанерной пластиной и задней стенки вашей игрушки), закрепите «Волшебный экран» и шаговые двигатели на 3-х Миллиметровой фанерной пластине. Постепенно затяните винты для обеспечения хорошей передачи крутящего момента от валов шаговых двигателей к осям управления пером игрушки.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector