Шаговые двигатели: часть 1, вводная
2017-03-25 15:47:34

   Смеркалось. И настолько смеркалось, что в сумерках показалось будто я заню кунг-фу я умею крутить-вертеть шаговыми двигателями. Сейчас и тебя научу.

   Что такое шаговые двигатели? Это такой тип электродвигателя, который можно перемещать по отдельным шагам поочередно включая то одну его обмотку, то другую. Плюс: можно очень точно контролировать положения вала двигателя (у моих двигателей 400 шагов на оборот) и дюжая силища (обратно же, у моих — 1.2 ньютона на метр, а это еще далеко не самые сильные) ну и возможность удерживать вал в текущем состоянии. Минусы — вращается небыстро и нужна умная электроника для управления.

   Шаговые двигатели бывают униполярные и биполярные. Называют их так по типу источника питания, который нужен чтоб ими управлять: униполярный — для управления униполярными двигателями и биполярный источник питания — для управления биполярными шаговыми двигателями. (однако, биполярными ШД тоже можно управлять от униполярного источника питания, применив мостовую схему, как мы увидим в следующих статьях). Отличить довольно просто: у униполярных — шесть проводков, а у биполярных — 4. Но, по факту, униполярные — это те же самые биполярные, только от каждой катушки там еще выведена средняя точка. Если игнорировать сей факт, то униполярными двигателями можно управлять точно так же как и биполярными (то есть просто не подключать никуда средний провод)

   Чтоб не болтаться в общих фразах, расскажу сначала все о биполярных (поскольку этот подход универсален), а уж потом и об униполярных напишу.

   Значится, биполярные шаговые двигатели. Ротор (подвижная часть двигателя) — это постоянный магнит хитрой структуры (смотри картинку), а статор (неподвижная, статическая часть двигателя) представляет из себя систему из двух независимых катушек и хитрых магнитопроводников. Вобщем-то, физически, он простой как речи Буша. Но сложный в управлении.

   Самое первое, что нужно уяснить: двигатель управляется постоянным током, причем, довольно большим. Провода внутри намотано немного и он толстый. А, значит, его электрическое (активное) сопротивление невелико (у моих — полтора ома) и ток будет идти через обмотки постоянно, в том числе и когда двигатель стоит. Это накладывает серьезные требования к источнику питания: обеспечить 3 ампера (снова на примере моих) при полутора омах. Да еще и для двух обмоток одновременно. А используется, как правило, не один двигатель. Короче, о блоке питания отдельно потом замолвлю слово.

   Самое второе, что нужно знать: есть СТРОГАЯ последовательность по которой нужно подавать сигналы на катушки. Тогда и только тогда двигатель будет вращаться в нужную сторону, шаг за шагом. Если хотим в обратную сторону, то просто подаем эту же последовательность в обратном порядке.

   Существует полношаговый режим и полушаговый. В полношаговом последовательность состоит из 4 шагов. В полушаговом — из восьми. Вот правильную диаграмму как шаг за шагом включать обмотки я и искал сутки. Находил даже откровенно ложную! Так что следует в этом вопросе быть внимательнее. Правильную последовательность я взял из датащита одной микросхемы (о ней расскажу в следующий раз), потом применил на практике и убедился в том, что она правильная.

   Чтоб продемонстрировать это здесь, сотворил специальную демонстрационную схему. Выглядит вот так. И тут же принципиальная ее схема. Два переключателя с фиксацией обеспечивают попеременную смену направления тока в каждой обмотке биполярного шагового двигателя.

   Тут же и серия коряво-смонтированных фото процесса работы. Сделал бы видео, но снимал я на смартфон с руки, без штатива, через это один снимок завсегда немного отличается от другого.

    Процесс насчитывает 4 шага. Внимательный читатель (и схемосмотретель) может возразить что на схеме 5 шагов, однако еще более внимательный читатель заметит что первый и последний — совпадают и на схеме оставлены оба для наглядности.

    Здесь мне пришлось использовать биполярный источник питания и полумостовую схему. Что за схемы такие, мостовые и полумостовые — расскажу в следующей статье.

    Чтоб доказать что Вы не робот причините вред человеку или своим бездействием допустите, чтоб ему был причинен вред решите сложнейший пример:
    7 + 1 =
    Регистрация