Телеком/VoIP блог

Tamkovich.com: Телеком/VoIP блог

Современные технологии: Asterisk, SIP, Kamailio, Linux, Cisco, Linksys

Home
Об Авторе

Устройство управления шаговым двигателем на базе ПЛИС Altera

17 апреля, 2011 by rius

В продолжение темы управления электромоторами, начатой в статье Управление мотором жесткого диска — сегодня мы поговорим о другой разновидности электромоторов — о шаговых двигателях. Сперва немного общих сведений о шаговых двигателях.

К достоинствам шаговых двигателей можно отнести:

угол поворота ротора определяется числом импульсов, которые поданы на двигатель
двигатель обеспечивает полный момент в режиме остановки (если обмотки запитаны)
прецизионное позиционирование и повторяемость. Хорошие шаговые двигатели имеют точность 3-5% от величины шага. Эта ошибка не накапливается от шага к шагу
возможность быстрого старта/остановки/реверсирования
высокая надежность, связанная с отсутствием щеток, срок службы шагового двигателя фактически определяется сроком службы подшипников
однозначная зависимость положения от входных импульсов обеспечивает позиционирование без обратной связи
возможность получения очень низких скоростей вращения для нагрузки, присоединенной непосредственно к валу двигателя без промежуточного редуктора
может быть перекрыт довольно большой диапазон скоростей, скорость пропорциональна частоте входных импульсов

К недостаткам шаговых двигателей можно отнести:

возможна потеря контроля положения ввиду работы без обратной связи
потребление энергии не уменьшается даже без нагрузки
затруднена работа на высоких скоростях
невысокая удельная мощность
относительно сложная схема управления

Биполярные и униполярные шаговые двигатели
В зависимости от конфигурации обмоток двигатели делятся на биполярные и униполярные. Биполярный двигатель имеет одну обмотку в каждой фазе, которая для изменения направления магнитного поля переполюсовывается драйвером. Для такого типа двигателя требуется мостовой драйвер, или полумостовой с двуполярным питанием. Всего биполярный двигатель имеет две обмотки и, соответственно, четыре вывода (рис.1а).

Рис. 1. Биполярный двигатель (а), униполярный (б) и четырехобмоточный (в).

Униполярный двигатель также имеет одну обмотку в каждой фазе, но от середины обмотки сделан отвод. Это позволяет изменять направление магнитного поля, создаваемого обмоткой, простым переключением половинок обмотки. При этом существенно упрощается схема драйвера. Драйвер должен иметь только 4 простых ключа. Таким образом, в униполярном двигателе используется другой способ изменения направления магнитного поля. Средние выводы обмоток могут быть объединены внутри двигателя, поэтому такой двигатель может иметь 5 или 6 выводов (рис. 1б). Иногда униполярные двигатели имеют раздельные 4 обмотки, по этой причине их ошибочно называют 4-х фазными двигателями. Каждая обмотка имеет отдельные выводы, поэтому всего выводов 8 (рис. 1в). При соответствующем соединении обмоток такой двигатель можно использовать как униполярный или как биполярный. Униполярный двигатель с двумя обмотками и отводами тоже можно использовать в биполярном режиме, если отводы оставить не подключенными. В любом случае ток обмоток следует выбирать так, чтобы не превысить максимальной рассеиваемой мощности.

Преимущества биполярных шаговых двигателей
Если сравнивать между собой биполярный и униполярный двигатели, то биполярный имеет более высокую удельную мощность. При одних и тех же размерах биполярные двигатели обеспечивают больший момент. Момент, создаваемый шаговым двигателем, пропорционален величине магнитного поля, создаваемого обмотками статора. Путь для повышения магнитного поля – это увеличение тока или числа витков обмоток. Естественным ограничением при повышении тока обмоток является опасность насыщения железного сердечника. Однако на практике это ограничение действует редко. Гораздо более существенным является ограничение по нагреву двигателя вследствии омических потерь в обмотках. Как раз этот факт и демонстрирует одно из преимуществ биполярных двигателей. В униполярном двигателе в каждый момент времени используется лишь половина обмоток. Другая половина просто занимает место в окне сердечника, что вынуждает делать обмотки проводом меньшего диаметра. В то же время в биполярном двигателе всегда работают все обмотки, т.е. их использование оптимально. В таком двигателе сечение отдельных обмоток вдвое больше, а омическое сопротивление – соответственно вдвое меньше. Это позволяет увеличить ток в корень из двух раз при тех же потерях, что дает выигрыш в моменте примерно 40%. Если же повышенного момента не требуется, униполярный двигатель позволяет уменьшить габариты или просто работать с меньшими потерями. На практике все же часто применяют униполярные двигатели, так как они требуют значительно более простых схем управления обмотками. Это важно, если драйверы выполнены на дискретных компонентах. В настоящее время существуют специализированные микросхемы драйверов для биполярных двигателей, с использованием которых драйвер получается не сложнее, чем для униполярного двигателя. Например, это микросхемы L293E, L298N или L6202 фирмы SGS-Thomson, PBL3770, PBL3774 фирмы Ericsson, NJM3717, NJM3770, NJM3774 фирмы JRC, A3957 фирмы Allegro, LMD18T245 фирмы National Semiconductor. В моей работе была использована микросхема KР1128КТ4, которая является отечественным аналогом микросхемы L293D.

Способы управления шаговым двигателем и соответствующие временные диаграммы
Существует несколько способов управления фазами шагового двигателя.
Первый способ обеспечивается попеременной коммутации фаз, при этом они не перекрываются, в один момент времени включена только одна фаза (рис 2а). 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. Недостатком этого способа управления является то, что для биполярного двигателя в один и тот же момент времени иcпользуется 50% обмоток, а для униполярного – только 25%. Это означает, что в таком режиме не может быть получен полный момент.

Рис. 2. Различные способы управления фазами шагового двигателя.

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 ротор фиксируется в промежуточных позициях между полюсами статора (рис. 2б) и обеспечивается примерно на 40% больший момент, чем в случае одной включенной фазы. Этот способ управления обеспечивает такой же угол шага, как и первый способ, 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 запитана лишь одна фаза, а в остальных случаях запитаны две (рис. 2в). 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.

Еще один способ управления называется микрошаговым режимом или micro stepping mode. При этом способе управления ток в фазах нужно менять небольшими шагами, обеспечивая таким образом дробление половинного шага на еще меньшие микрошаги. Когда одновременно включены две фазы, но их токи не равны, то положение равновесия ротора будет лежать не в середине шага, а в другом месте, определяемом соотношением токов фаз. Меняя это соотношение, можно обеспечить некоторое количество микрошагов внутри одного шага. Вместе с тем, для реализации микрошагового режима требуются значительно более сложные драйверы, позволяющие задавать ток в обмотках с необходимой дискретностью. Полушаговый режим является частным случаем микрошагового режима, но он не требует формирования ступенчатого тока питания катушек, поэтому часто реализуется.

Читать еще: Датчик температуры двигателя ситроен с4 2012

Моей задачей была реализация полношагового и полушагового режимов. Полушаговый режим запустить так и не удалось. Я склонен думать, что виноват двигатель: он был взят из старого трехдюймового дисковода. Это был единственный двигатель из 4 штук, который вообще удалось запустить.

Драйвер шагового двигателя.
Спроектированный мной драйвер шагового двигателя состоит из счетчика и генератора битовых последовательностей.

Рис. 3. Счетчик

Счетчик, используемый в моей работе имеет 16 разрядов, и является суммирующим. Существует возможность сбросить его значение в 0 с помощью сигнала RESET, однако в моей работе данная возможность не используется. Из шины выходных проводов мне нужен 16-й провод, соответствующий старшему разряду, сигнал которого имеет минимальную частоту. Назначение счетчика – поделить поступающую тактовую частоту 25 Мгц со встроенного тактового генератора. Значение полученной в результате деления частоты определяется разрядностью счетчика, и в данном случае она равна 381 Гц, что соответствует делению базовой частоты 25 МГц на число 216=65536. Они реализованы следующим образом на языке AHDL:

Если необходимо получить частоту, отличную от 381 Гц, то можно использовать на входе генератора битовых последовательностей вместо используемого в текущей конфигурации провода Result15 другой провод из шины Result. Например, если вывести провод Result13, то частота на входе генератора увеличится в 4 раза и станет равной 25000000 / 214 = 1524 Гц. Однако, таким образом нельзя получить частоту меньше 381 Гц. Для этого надо изменить размерность массива D-триггеров счетчика в строке:

VARIABLE count[15..0]: DFF;
Например, так можно сделать размерность массива триггеров равной 20
VARIABLE count[19..0]: DFF;
Тогда с провода Result19 можно получить частоту 25000000 / 220 = 24 Гц.

Генератор битовых последовательностей.
Генератор битовых последовательностей представляет собой автомат Мура, для которого сигнал на выходе зависит от текущего состояния автомата и входных сигналов.

Рис. 4. Генератор последовательностей

Автомат имеет 8 состояний. Зависимость значения на выходе от состояния приведено в таблице:

Как подключить моторчик от жесткого диска

Запускаем трехфазный двигатель от HDD (контроллер бесколлекторного двигателя)

То о чем много спрашивают и никто толком не говорит. Разобрал жесткий диск, нарыл там двигатель интересной конструкции. Разобрать не получилось, да и особо не старался. Оказалось что есть такие двигатели, у которых три обмотки и которых необходимо как-то по особому питать чтобы они крутится начали. В чем прелесть спросите?

Ответ: столько оборотов в минуту из известных мне двигателей дает только движок от формулы 1 🙂 Не зря трехфазные бесколлекторные двигатели нашли широкое применение в авиамоделизме. Стандартный бесколлекторный двигатель выглядит примерно так:

Двигатели из CD-ROM/DVD-ROM приводов выглядят так: В интернете есть даже статьи по переделке бесколлекторного двигателя от CD-ROM для дальнейшего его применения в авиамоделизме. В переделку обычно входят: — перемотка другим проводом(тоньше или толще диаметром), — изменение схемы намотки (звезда или треугольник), — замена обычных магнитов на ниодимовые.

После чего трехфазный двигатель приобретает дополнительные обороты и мощность.

Я в эксперименте использовал обычный бесколлекторный двигатель от HDD привода, виглядит он так: Предварительно конечно лучше закрепить его на чем-то, я использовал корпус от того самого HDD привода.

Сам двигатель, который я использовал имеет четыре вывода, что говорит о том, что схема намотки у него в виде звезды с отводом от центра, то есть что-то примерно такое:

Схема управления простая, и состоит из не большого числа элементов. В виде управляющего устройства использован микроконтроллер ATmega8. Схема устройства показана на рисунке:

В схеме использованы драйверы полевых транзисторов IR4427 и сами полевые транзисторы IRFZ44. Управляющая программа была написана не мною, автор Дмитрий(Maktep) за что ему отдельное спасибо. Как исключение программа написана на Си для CV-AVR. ПРограмма транслирована под компилятор WIN GCC.

Частота кварца 8МГц, для устройств с связью по UART рекомендую использовать внешний кварц, так как при тактировании от внутреннего генератора могут появляться ошибки в виду его нестабильной работы при изменении температуры окружающей среды.

void USART_Init( unsigned int ubrr);

void USART_Transmit( unsigned char data );

unsigned int lvl=65530/4;

// USART Receiver interrupt service routine

UBRRL = (unsigned char)ubrr;

/* Enable receiver and transmitter */

Ардуино. Подключаем двигатель жесткого диска и реле

В комментариях к предыдущим новостям звучали просьбы рассказать о подключении моторчиков из HDD и CD-приводов. Бонусом о том, что такое реле и как с ним работать.

Мотор жесткого диска — это трехфазный бесколлекторный мотор. У него три обмотки, соединенные в звезду, из которой может быть выведен центральный провод.

Прикладывая напряжение к одной из обмоток, мы поворачиваем двигатель в соответствующее положение. Прикладывая напряжение к каждой точке друг за другом, можно заставить двигатель вращаться. Логично, что изменяя скорость смены точек приложения напряжения можно изменять скорость вращения двигателя. При этом нельзя сразу задавать большую скорость вращения, т.к. двигатель не сможет раскрутиться.

После краткого теоретического введения можно начать собирать схему, используем знакомую из предыдущей новости микросхему — драйвер управления двигателями L293D. Контакты 2, 7 и 15 подключаем к портам ардуино (я использовал 5, 9 и 11), а выводы 3, 6 и 14 к обмоткам двигателя. Не забудьте подать на входы 1 и 9 высоки уровень (напряжение питания). Остальные выводы подключаются так же, как и в предыдущей новости.

Подключаем, запускаем, УРА! Моточик крутится, но рывками, уменьшаем время задержки и движение становится плавнее. При маленьком значении h мотор «глохнет», придется раскручивать заново. Если используется источник питания 12в, то замените функцию delay на delayMicroseconds с соответствующей корректировкой значений, это позволит получить высокие обороты.

На самом деле такой мотор управляется тремя синусойдами, сдвинутыми на 120 градусов относительно друг друга, что можно попробовать реализовать с помощью ШИМ, но вследствие низкой частоты ШИМ самого Arduino скорее всего у Вас не получится добиться стабильного быстрого вращения.

Прошу прощение за отсутствие фото-видео, в результае извлечения мотора из основания HDD и небрежного обращения оказлись вырваны тонкие проводники заходящие в сам мотор.

В качестве бонуса немного о реле: это такое электромеханическое устройство, которое замыкает пару своих выводов при подаче на другую пару выводов управляющего сигнала. Внутри реле установлена катушка индуктивности, которая при подаче напряжения замыкает (размыкает) контакт.

Тока выхода Arduino недостаточно, для того, чтобы замкнуть контакты реле, для усиления можно использовать l293d или ключ на одном транзисторе. Существенным плюсом является возможность подключения мощной нагрузки, помимо этого обеспечивается электрическая развязка цепей и можно не беспокоится, что 220В из розетки шарахнет по ардуино.

В качестве примера подключение лампы накаливания:

Высокий уровень на 11 выводе ардуино зажгет лампу. Не используйте ШИМ вместе с реле, оно не может переключаться со столь высокой частотой.

Телеком/VoIP блог

Как известно, каждый админ должен написать свой биллинг. Скажу больше: каждый линуксоид должен сделать своего боевого человекоподобного робота. ALL HAIL MEGATRON! ой. Для разработки столь грозного оружия, нам подойдут сломанные компоненты ПК. Например, жёсткие диски или оптические приводы — отличный источник моторчиков. Многие ошибочно полагают, что в жёстких дисках используются шаговые двигатели. Это не так. В современных жёстких дисках, для раскрутки шпинделя используются 3х-фазные моторы. В оптических приводах (CD-ROM, DVD-ROM, BD-ROM) используются моторы побольше.

Управлять такими моторами замкнув два контакта — не получится. Для того что бы раскрутить мотор в нужную сторону следует подавать импульсы в правильном порядке на обмотки мотора. Моторы в жёстких дисках и оптических приводах, отличаются друг от друга. Как правило, моторы оптических приводов снабжены датчиками хола. Эти датчики используются для определения текущего положения шпинделя. В моторах от жестких дисков таких датчиков, как правило, нет. Отсюда и разное количество контактов у мотора ЖД обычно 4 контакта, тогда как у мотора ОД — 11 контактов.

Для наиболее эффективного вращения, подавать импульсы на обмотки мотора следует с учётом текущего положения шпинделя. В случае с мотором от оптического привода — всё просто: есть обмотки, есть датчики положения. В случае же с моторами от жёстких дисков, ситуация несколько сложней. Для вычисления положения шпинделя, необходимо анализировать ЭДС на обмотках мотора. Делать контроллер для подобного мотора во-первых сложно, а во-вторых не нужно, потому что фирма Philips уже более 15 лет выпускает контроллер TDA5145. В контроллер интегрированы такие операции как: управление скоростью и направлением вращения, торможение. Цена контроллера невысока даже в дорогущем Чип-и-Дипе и составляет на сегодня 230 рублей за штуку. Кстати вот про российскую экономику. На ebay этот контроллер стоит 4.89$ и 5$ доставка в Россию. Т.е. при покупке более 2х контроллеров (2*4.89$ + 5$ = 14.78$ = 461.478 Руб) — выгоднее покупать за рубежом. Отечественный мелкий опт, который почти в 2 раза дороже международной розницы — умиляет. Но вернёмся к техническим аспектам, схема включения ниже:

Оставить отзыв

Подключение двигателя от жесткого диска (схема, видео)

Иногда при изготовлении каких либо устройств их необходимо сначала раскрутить каким либо способом. Если обороты для этого должны быть существенными, то одним из простых способов — это использование двигателя от жёстких дисков! Можно взять любой ненужный или устаревший жёсткий диск в любом состоянии, лишь бы был цел двигатель!Далее в течении 20-30 минут (при наличии деталей) собирается простенькая схема:

и высокооборотистым двигетелем можно пользоваться.

В данном видео используется двигатель с 4 выводпми (звезда), но тем же контроллером (при добавлении резисторов) можно раскручивать моторы и с 3-мя выводами (треугольник).При напряжении 13В в момент старта амперметр прыгает до 0,9 — 1А, а потом плавно опускается до показания 250 мА.Долго не крутил, но при кратковременных включениях (не более 5-10 минут) микросхема не греется вообще!

Шаговый двигатель от жесткого диска как генератор

Краткое описание конструкции современных HDD

В данной статье мы будем рассматривать наиболее распространенные накопители с интерфейсом АТА ( AT Attachment ), называемым также IDE ( Integrated Drive Electronic ), используемые в абсолютном большинстве персональных компьютеров. Итак, накопитель на жестких магнитных дисках состоит из собственно магнитных дисков (1, 2, 3, иногда 4 диска), собранных в пакет и установленных на оси шпиндельного двигателя, блока головок чтения-записи, заключенных вместе с дисками в пыленепроницаемый корпус (гермоблок), и платы управления.

Все выпускаемые HDD примерно с 1989-90 гг. имеют линейный (поворачивающийся вокруг оси под действием магнитного поля) привод блока головок. Такая конструкция позволяет достичь гораздо большей скорости позиционирования, чем дискретный механизм (с шаговым двигателем), но требует создания сервосистемы с обратной связью для определения фактического угла поворота позиционера. Поэтому позиционирование блока головок в HDD производится по записанной на диске сервоинформации. Подготовленная к работе поверхность диска содержит сервометки, служащие для позиционирования головок, так называемый низкоуровневый формат, включающий в себя разметку секторов с их адресами и идентификаторами, и логический формат операционной системы. Операционная система имеет доступ только к полям данных секторов, в которых и организует свою логическую структуру. На рабочих поверхностях накопителя организуется несколько тысяч (11550 для Quantum FB EX ) «физических» цилиндров (цилиндром называется совокупность одинаково расположенных треков на всех поверхностях пакета дисков), разделенных на несколько зон с разным числом секторов на трек. При работе в обычном пользовательском режиме физический формат преобразуется контроллером в стандартизованный логический, с которым и работает BIOS компьютера и операционная система.

Вся электронная часть HDD , за исключением микросхемы усилителя-коммутатора блока головок, расположена на плате электроники накопителя. Контроллер представляет собой специализированный микрокомпьютер, состоящий из управляющего процессора, ПЗУ (часто встроенного в процессор), ОЗУ, и микросхем для управления двигателем и катушкой позиционера, кодирования и декодирования данных, преобразования данных и сопряжения с внешним интерфейсом. Этот микрокомпьютер работает под управлением своего программного обеспечения, состоящего из нескольких модулей и образующего специализированную операционную систему. Рабочие программы контроллера хранятся частично в ПЗУ, а частично (во многих моделях HDD ) — на дисках в специально отведенной для этого служебной области, недоступной для пользователя. Работа накопителя без загрузки этих программ в ОЗУ контроллера невозможна. На служебных цилиндрах хранится также другая необходимая для работы HDD информация (таблицы скрытых дефектов поверхностей и т.п.). Считывание информации из служебной зоны производится при начальной инициализации накопителя, а также по мере необходимости в процессе его работы.

При выключении питания контроллер производит автоматическую парковку головок — перемещает их в специальную парковочную зону, не используемую для записи информации, где головки опускаются на поверхности дисков. Автоматическая парковка осуществляется за счет энергии вращения пакета дисков, при этом шпиндельный двигатель используется в качестве генератора.

Диагностика неисправностей HDD IDE .

Итак, «случилось страшное». Винчестер отказывается работать. Как правильно определить, в чем причина неисправности? Общий алгоритм первоначальной диагностики может быть примерно таким:

1. Подключить накопитель к кабелю питания, не подключая интерфейсный кабель. При включении питания должен быть слышен звук раскрутки шпиндельного двигателя, затем несколько секунд работы позиционера (инициализация, первоначальная калибровка), затем звук вращения дисков должен стать ровным, а светодиод выбора накопителя (если он есть) — погаснуть. Если все происходит именно так, то можно сразу переходить к пункту 2. Любое другое поведение накопителя говорит о возможной неисправности. Варианты этого поведения могут быть следующими:

а) Не происходит вообще ничего. Если двигатель не раскручивается при подаче питания (не издает совершенно никаких звуков), то это скорее всего означает неисправность платы электроники. Неисправными могут оказаться цепи питания, управления двигателем, а также любая из схем, связанных с управляющим процессором и микроконтроллером (процессор управляет кроме всего прочего запуском двигателя и стабилизацией скорости его вращения). Иногда неисправную деталь можно определить визуально — сгоревшая от перегрузки по напряжению или от перегрева микросхема может иметь вздутия и трещины. Подобное происходит чаще всего из-за неправильного подключения питания — перепутанных проводов 12 и 5 вольт или перегрузки по интерфейсному разьему при подключении накопителя «на ходу» (при включенном питании компьютера). Случаи неисправности шпиндельного двигателя (обрыва обмоток) крайне редки, но все же вероятность этого не нулевая. Убедиться в исправности обмоток двигателя можно, прозвонив их тестером на соответствующем разьеме. Сопротивление обмоток обычно составляет около 2-3 ом.

б) Раскрутки дисков не происходит, но слышны попытки раскрутки (гудение). К подобному эффекту приводит залипание головок (особенно на старых накопителях Seagate , WD , Conner , а также Quantum Sirocco ). В этом случае можно попробовать несколько раз резко крутнуть накопитель в плоскости дисков (держа его в руках и, естесственно, отключив все кабели). Это может помочь «отлепить» головки. Правда, этот дефект может скоро появиться опять, и совсем избавиться от склонности к залипанию головок на старых винчестерах часто не удается. Механические узлы имеют свойство необратимо изнашиваться. В новых HDD подобное встречается, если по какой-либо причине не сработала автоматическая парковка или головки вышли из парковочной зоны по другой причине — например, от тряски при перевозке.

в) Двигатель раскручивается, затем слышно несколько щелчков, и двигатель останавливается. Возможные варианты:

— Накопители Conner и родственные им Seagate ( ST 31276 A , ST 31277 A , ST 31722 A , ST 32122 A и другие): двигатель раскручивается, потом останавливается (без щелчков). И так много раз.

— Накопители Western Digital : двигатель раскручивается, и слышны частые равномерные удары позиционера об ограничитель (лучше сразу выключить, так как возможно повреждение головок и поверхностей дисков).

— HDD других изготовителей обычно раскручивают двигатель, затем слышно несколько щелчков, и двигатель останавливается. После этого может начать мигать светодиод (если он есть), сообщая код ошибки.

Наиболее часто встречающиеся неисправности с таким проявлением — обрывы головок, концентрические царапины на дисках (следствие износа) а также неисправность микросхем канала чтения/записи (чаще всего из-за всякого рода замыканий, устраиваемых любителями копаться во включенном компьютере). Причина щелчков — удары хвостовика блока головок об ограничитель из-за отсутствия чтения, т.е. неисправности блока головок, канала чтения, или разрушения сервометок на диске: система позиционирования не может найти крайнюю внешнюю дорожку, на которой записан соответствующий идентификационный код, и после нескольких безуспешных попыток управляющий процессор останавливает двигатель. В случае HDD фирмы Conner и тех Seagate , которые продолжают модельный ряд Conner , при отсутствии чтения с дисков вообще не происходит никаких перемещений блока головок, так как алгоритмом их работы предусмотрена стабилизация скорости вращения шпиндельного двигателя по сервометкам в зоне парковки, и если севометки там не обнаужены, поиск внешней до p ожки не п p оизводится.

г) Двигатель раскручивается, затем слышен один или несколько негромких щелчков, после чего двигатель продолжает вращаться, но накопитель не выходит в состояние готовности (не гасит индикатор занятости и не реагирует на обращение с компьютера). Или в готовность выходит, светодиод гасит, но BIOS ‘ом не определяется и на команды не реагирует. Это означает, что управляющий процессор накопителя «зависает» из-за неправильного считывания находящихся на дисках служебных программ. Эти программы могут оказаться разрушенными как из-за каких-либо сбоев в работе винчестера (в том числе некорректных попыток низкоуровневого форматирования), так и из-за износа поверхностей служебных цилиндров.

д) Очень громкий и неприятный звук при раскрутке двигателя HDD (скрежет, свист, «вой» и т.п.). Либо неисправен сам двигатель, либо смещены диски (от удара), либо головки вышли за пределы поверхности диска из-за поломки ограничителей.

В описанных случаях накопитель явно неисправен, причем неисправность достаточно серьезна. В большинстве случаев справиться с такими неисправностями в домашних условиях невозможно. Более глубокая диагностика, а также ремонт обычно требуют наличия специального оборудования . Локализовать неисправность (плата или гермоблок?) можно заменой платы электроники.

2. Подключить накопитель к компьютеру (единственным на первичный или вторичный контроллер). При правильном подключении интерфейсного кабеля винчестер должен проинициализироваться так же, как описано в п.1. Далее нужно запустить BIOS Setup и проверить автоопределение параметров HDD . После кратковременного мигания индикатора HDD (чтения паспорта диска по команде identify drive , см. описание стандарта АТА) в соответствующей строке должны появиться его параметры, соответствующие написанным на крышке гермоблока, или хотя бы более-менее правдоподобные. Если определяется что-то непонятное, наподобие «-97889 цилиндров, 0 головок, 256 секторов», или параметры не определяются вовсе, надо проверить все контакты и исправность сигнального кабеля. Очень часто плохие контакты наблюдаются в переходниках для подключения 2″ накопителей. Такой переходник лучше сразу заменить на нормальный, так как добиться его надежной работы вряд ли удастся. Первый контакт 44-х контактного разьема IDE накопителей 2″ форм-фактора — обычно тот, который ближе к паре джамперов master / slave , а первый контакт переходника — тот, что дальше от провода питания (вид со стороны платы HDD ).

Если же все контакты надежны и исправны кабель и интерфейс со стороны компьютера, то неправильное определение параметров или отсутствие их определения означает обычно неисправность электроники накопителя (в частности, микросхемы микроконтроллера). К неправильной реакции на команды может также иногда привести частичное разрушение служебной информации, но вероятность такого случая достаточно низка. Исправный IDE винчестер, независимо от наличия на нем логического формата, должен быть доступен в системе как физическое устройство.

Обычно HDD — устройства достаточно надежные, и в них редко появляются трудноуловимые и неявные дефекты. Если запись и чтение работают на всем дисковом пространстве, накопитель можно считать исправным. Проблему в этом случае надо искать в программном обеспечении или несовместимости каких-либо из присутствующих в системе устройств. Одна из наиболее распространенных и очевидных неисправностей HDD — появление дефекных участков магнитных поверхностей ( bad blocks ) — результат естественного износа или неаккуратного обращения. Обнаруживаются дефекты тестами наподобие Checkit , PcCheck и др. H еобходимо помнить, что программы проверки файловой системы ( Ndd , Scandisk ) берут первоначальную информацию о дефектах поверхности из FAT , т.е. кластеры, обозначенные как bad в FAT (кодом F 7 FF ), могут и не быть дефектными на самом деле, и наоборот. Задержки в работе, сопровождаемые щелчками и «подвисанием» компьютера при обращении к HDD (при отсутствии явных дефектов поверхности) свидетельствуют о нестабильном чтении или записи на некоторых участках, т.е. о скором появлении bad blocks .

И еще одно замечание: одна из вероятных причин проблем в работе винчестера — плохой контакт в разьеме питания, а также некачественные блоки питания, не обеспечивающие необходимую стабильность питающих напряжений. Это особенно актуально для современных накопителей, которые представляют собой весьма точные и нежные электронно-механические устройства, и в то же время потребляют довольно большие токи, особенно в момент раскрутки пакета дисков. H естабильность электропитания может привести к серьезным неисправностям (достаточно вспомнить массовый выход из строя HDD Quantum новых серий именно по этой причине). Поэтому проверка надежности контактов и стабильности питания должна быть первым шагом при диагностике проблем, связанных с HDD .

Шаговый двигатель от жесткого диска как генератор

Запись от AZM на субдомене electronics-and-mechanics

Все записи на субдомене: Электроника и механика (записки от AZM)

Общие сведения о двигателях от HDD, CD-ROM, DVD-ROM

Двигатель, вращающий шпиндель жесткого диска (или CD/DVD-ROM)- это синхронный трёхфазный мотор постоянного тока.
Раскрутить такой двигатель можно подключив его к трём полумостовым каскадам, которые управляются трёхфазным генератором, частота которого при включении очень мала, а затем плавно повысится до номинальной. Это не лучшее решение задачи, такая схема не имеет обратной связи и следовательно частота генератора будет повышаться в надежде, что двигатель успевает набрать обороты, даже если на самом деле его вал неподвижен. Создание схемы с обратной связью потребовало бы применения датчиков положения ротора и несколько корпусов ИМС не считая выходных транзисторов. CD/DVD-ROM уже содержат датчики холла, по сигналам которых можно определить положение ротора двигателя, но иногда, совсем не важно точное положение и не хочется впустую тянуть «лишние провода».
К счастью, промышленность выпускает готовые однокристальные драйверы управления, которым к тому же им не требуются датчики положения ротора, в роли таких датчиков выступают обмотки двигателя.

Микросхемы управления трёхфазными двигателями постоянного тока, которым не требуются дополнительные датчики (датчиками являются сами обмотки двигателя):
LB11880; TDA5140; TDA5141; TDA5142; TDA5144; TDA5145.
Есть и некоторые другие, но почему-то их нет в продаже, там, где я искал, а ждать от 2 до 30 недель заказа я не люблю.

Принципиальная схема подключения двигателя к микросхеме LB11880

Изначально, эта микросхема предназначена для управления двигателем БВГ видеомагнитофонов, так что она старенькая, в ключевых каскадах у неё биполярные транзисторы а не MOSFET`ы.
В своих конструкциях, я использовал именно эту микросхему, она во-первых, оказалась в наличии в ближайшем магазине, во-вторых, её стоимость была ниже, чем у прочих микросхем из списка выше.
Собственно, схема включения двигателя:

Если ваш двигатель имеет не 3 а 4 вывода, то подключать его следует согласно схеме:

Немного дополнительной информации об LB11880 и не только

Двигатель, подключенный по указанным схемам будет разгоняться до тех пор, пока либо не наступит предел по частоте генерации VCO микросхемы, которая определяется номиналами конденсатора подключенного к выводу 27 (чем его ёмкость меньше, тем выше частота), либо двигатель не будет разрушен механически.
Не следует слишком уменьшать ёмкость конденсатора подключенного к выводу 27, так как это может затруднить пуск двигателя.

Как регулировать скорость вращения?
Регулировка скорости вращения производится изменением напряжения на выводе 2 микросхемы, соответственно: Vпит — максимальная скорость; 0 — двигатель остановлен.
Однако, необходимо отметить, что плавно регулировать частоту просто применив переменный резистор не удастся, так как регулировка не линейна и происходит в меньших пределах чем Vпит — 0, по этому лучшим вариантом будет подключение к этому выводу конденсатора на который через резистор, например от микроконтроллера подаётся ШИМ сигнал.
Для определения текущей частоты вращения следует использовать вывод 8 микросхемы, на котором при вращении вала двигателя присутствуют импульсы, по 3 импульса на 1 оборот вала.

Как задать максимальный ток в обмотках?
Известно, что трёхфазные двигатели постоянного тока потребляют значительный ток вне своих рабочих режимов (при питании их обмоток импульсами заниженный частоты).
Для выставления максимального тока в данной схеме служит резистор R1.
Как только падение напряжения на R1 и следовательно на выводе 20 станет более 0.95 вольта, то выходной драйвер микросхемы прерывает импульс.
Выбирая значение R1, учитывайте, что для данной микросхемы максимальный ток не более 1.2 ампера, номинальный 0.4 ампера.

Параметры микросхемы LB11880
Напряжение питания выходного каскада (вывод 21): 8 . 13 вольт (максимально 14.5);
Напряжение питания ядра (вывод 3): 4 . 6 вольт (максимально 7);
Максимальная рассеиваемая микросхемой мощность: 2.8 ватта;
Диапазон рабочих температур: -20 . +75 градусов.

голоса

Рейтинг статьи

Оценка статьи:

Загрузка...

Телеком/VoIP блог

Tamkovich.com: Телеком/VoIP блог

Современные технологии: Asterisk, SIP, Kamailio, Linux, Cisco, Linksys

Рубрики

Метки

Комментарии

Устройство управления шаговым двигателем на базе ПЛИС Altera

17 апреля, 2011 by rius

Как подключить моторчик от жесткого диска

Запускаем трехфазный двигатель от HDD (контроллер бесколлекторного двигателя)

Ардуино. Подключаем двигатель жесткого диска и реле

Телеком/VoIP блог

Оставить отзыв

Подключение двигателя от жесткого диска (схема, видео)

Шаговый двигатель от жесткого диска как генератор

Шаговый двигатель от жесткого диска как генератор

Общие сведения о двигателях от HDD, CD-ROM, DVD-ROM

Принципиальная схема подключения двигателя к микросхеме LB11880

Немного дополнительной информации об LB11880 и не только