Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Usb драйвер для шагового двигателя схема

Usb драйвер для шагового двигателя схема

Контроллер собран на макетной плате AT91SAM7X [1] и представляет собой USB-устройство CDC (виртуальный COM-порт). Контроллер может одновременно управлять 8 шаговыми двигателями, откликаясь на простые текстовые команды.

Сигналы STEPn и DIRn вырабатываются контроллером индивидуально для каждого шагового двигателя, и подаются на силовые модули, собранные на микросхеме TB6560HQ (силовые фазы для шагового двигателя формирует именно эта микросхема).

Есть также возможность управлять четырьмя силовыми реле (сигналы RELAY1..RELAY4). Кроме того, имеются 8 входов для подключения датчиков (IN1..IN8) — концевых выключателей, по сигналу которых мотор может останавливаться. Также есть один общий аварийный сигнал BREAK, который останавливает вращение сразу всех двигателей.

Команды для управления шаговыми двигателями и реле можно подавать обычной терминальной программой (putty, HyperTerminal, TerraTerm, SecureCRT и т. п.).

run M D S

Эта команда запускает вращение двигателя M (1..8) в направлении D (L или R) на количество шагов S (0..65000). Если S равно 0, то двигатель останавливается по завершении текущего шага.

set M T

Команда устанавливает длительность периода сигнала STEP мотора M на время T. Число T указывает количество тиков таймера, и может быть в диапазоне от 5 до 6500, что соответствует длительности периода STEP от 50 до 65000 мкс.

rel R ON
rel R OFF

Команда выдает лог. 1 для включения реле R (если указано ON).

Кроме того, имеются 8 входов для подключения датчиков (IN1..IN8) — концевых выключателей, по сигналу которых мотор может останавливаться. Также есть один общий аварийный сигнал BREAK, который останавливает вращение сразу всех двигателей.

sta M

Команда запрашивает статус мотора M — контроллер выдает в ответ оставшееся до остановки количество шагов и направление вращения.

frq frequency

Установка частоты срабатывания таймера TC1, который определяет длительность шагов STEPn всех шаговых двигателей целиком. Период таймера TC1 соответствует одной единице измерения длительности шага.

help или ?

Выдача подсказки по командам.

info

Выдача общей информации по состоянию контроллера — текущие длительность и направление всех шаговых двигателей, частота таймера TC1, время работы контроллера.

[Данные, которые передает контроллер в компьютер]

Если сигнал на входе BREAK перешел из лог. 0 в лог. 1, то контроллер передает BH, а если этот сигнал перешел из лог. 1 в лог. 0, то передает BL, и останавливает все шаговые двигатели.

Контроллер также сообщает об изменениях состояния концевых выключателей (датчиков, подключенных к входам IN1..IN8) следующим образом: DML, DMH. Здесь M номер датчика, а L и H – текущее состояние входа датчика (низкий и высокий уровни соответственно).

[Схема контроллера]

Схемы как таковой нет, так как вся основная обвязка контроллера уже имеется на макетной плате AT91SAM7X. На макетное поле напаяны только коннекторы, резисторы и индикационные светодиоды. Силовые модули шаговых двигателей подключаются через коннектор X1, через X2 подключаются ключи для реле, через X3 подключены датчики (простые замыкатели на землю, GND).

На фото показаны коннекторы и монтаж USB-контроллера шаговых двигателей.

Usb драйвер для шагового двигателя схема

Изменение рабочего тока осуществляется с помощью регулятора Current regulation potentiometer. Он позволяет выбрать ток в диапазоне от 0.5 до 4.5А.

Выбор микрошага

Принудительный Enable 1:1 1:2 (A mode) 1:2 (B mode) 1:4 1:8 1:16

A и B mode — настройка изменения формы ШИМ. Подбирается эмпирическим путём.

Переключатель LATCH позволяет выбрать между автоматической и ручной перезагрузкой драйвера в случае возникновения ошибки. ON – автоматическая перезагрузка, OFF – ручная.

Схема подключения входов управляющтх сигналов с общим плюсомСхема подключения входов управляющтх сигналов с общим минусом
Общая схема подключения драйвера. Управляющие сигналы подключены с общим плюсом.
Общая схема подключения драйвера. Управляющие сигналы подключены с общим минусом.
Схема подключения драйвера к контроллеру с диференциальными выходами.

Не горит индикатор питания

2) Низкое напряжение питания

1) Проверьте подключение к источнику питания

2) Увеличьте напряжение питания

Двигатель не вращается, нет удерживающего момента

1) Неправильное подключение двигателя

2) Нет разрешающего сигнала Enb

1) Правильно подключите двигатель

2) Инвертируйте сигнал Enable

Двигатель не вращается, есть удерживающий момент

Читать еще:  Что происходит с двигателем при заклинивании

Неверно подключен сигнал Step

Проверьте правильность подключения сигнала Step

Двигатель вращается в противоположном направлении

1) Неправильно подключена фаза ШД

2) Неверная полярность управляющего сигнала Dir

3) Установлен слишком низкий рабочий ток ШД

1) Поменяйте местами провода одной фазы ШД

2) Инвертируйте управляющий сигнал Dir

3) Правильно установите рабочий ток ШД

Настройка контроллера на ТВ6600.

Данные микросхемы являются развитием ТВ6560 и допускают номинальный ток на выходе до 4.5А (кратковременно 5А), что позволяет применять более мощные шаговые двигатели. Помимо этих микросхем в схемотехнику данных контроллеров внесены и другие изменения — более быстрые оптопары, возможность дискретной настройки выходных токов и т.д. Их внешний вид:

Иногда они выпускаются в металлическом кожухе, который выполняет для ТВ6600 роль радиатора. В этом случае на плате отсутствует локальный радиатор и прикрепленный на нем вентилятор обдува.

На плате также для каждой оси установлены переключатели шага и выходного тока:

Настройка шаговых двигателей осей.

В процессе настройки надо вычислить необходимое количество подаваемых импульсов (шагов) на шаговый двигатель для перемещения управляющей гайки червячной передачи станка на заданную единицу измерения — 1мм.

Например, имеем шаговый двигатель с шагом 1.8 градуса, червячную передачу с шагом резьбы 1.25мм и контроллер, установленный на “полный шаг”. Тогда при подаче на него 200 импульсов (шагов), его вал повернется на (1.8градуса х 200) = 360 градусов (полный оборот) и управляющая гайка червячной передачи сдвинется на 1.25мм.

Теперь, чтобы гайка сдвинулась на 1мм, надо соответственно уменьшить количество подаваемых на шаговый двигатель импульсов (шагов), которые определяются по формуле: 200/ 1.25мм = 160 импульсов (шагов). Т.е. при 160 импульсах(шагах) управляющая гайка при резьбе с ходом 1.25мм переместится на 1мм.

Если на контроллере установлен неполный шаг, например «полшага», то формула будет иметь следующий вид: 2х200/1.25мм = 320 импульсов (шагов).

Таким образом, изменяя степень “шага” в контроллере, а также зная ход резьбы червячной передачи, по аналогичной формуле можно в дальнейшем рассчитывать количество подаваемых на шаговый двигатель импульсов (шагов) для перемещения управляющей гайки на 1мм.
Учитывая, что наиболее оптимальная работа данного контроллера отмечена при установке “1/8 шага”, возьмем за основу:
— шаг резьбы червячной передачи -1.25мм;
— контроллер установлен на “1/8 шаг”, т.е. 1мм перемещения управляющей гайки будет соответствовать 8х200/1.25мм=1280 импульсов(шагов) шагового двигателя.

Примечание: перед началом “пусков” шаговых двигателей при выключенном питании на всех 3-х синих переключателях контроллера на ТВ6600 установим:

Current Setting

(выходной ток)

Требуемые установки выделены жирным текстом с подчеркиванием – OF .
Соответственно для контроллера на ТВ6600 джамперами установим: 1=OFF 2=ON 3=OFF 4=ON 5=OFF 6=ON (1/8шаг, 1.2А выходной ток на ШД).

В дальнейшем данные установки можно будет менять.

Контроллер шагового двигателя многоинтерфейсный Pololu Tic T249 USB 10-47В 1,8А

Контроллер шагового двигателя многоинтерфейсный Tic T249 упрощает базовое управление шаговым двигателем с быстрой настройкой через USB с помощью бесплатного программного обеспечения Pololu. Контроллер поддерживает шесть интерфейсов управления: USB, последовательный TTL, I²C, аналоговое напряжение (потенциометр), квадратурный энкодер и радиоуправление (RC). Эта версия включает драйвер Toshiba TB67S249FTG и поставляется с припаянными штырями и клеммными колодками. Он может работать от 10 В до 47 В и может выдавать примерно до 1,8 А на фазу без радиатора или принудительного воздушного потока (или максимум 4,5 А при достаточном дополнительном охлаждении).

Описание

Семейство контроллеров шаговых двигателей Tic позволяет легко добавлять базовое управление биполярным шаговым двигателем в различные проекты. Эти универсальные модули общего назначения поддерживают шесть различных интерфейсов управления: USB для прямого подключения к компьютеру, последовательный TTL и I²C для использования с микроконтроллером, серво импульсы от RC радиоуправления — для использования в качестве RC-контролируемой системы, аналоговые напряжения для использования с потенциометром или аналоговый джойстик и квадратурный энкодер для использования с поворотным энкодером. Они также предлагают множество параметров, которые можно настроить с помощью бесплатной утилиты конфигурации (для Windows, Linux и macOS). Это программное обеспечение упрощает первоначальную настройку устройства и позволяет проводить внутрисистемное тестирование и мониторинг контроллера через USB (для подключения Tic к компьютеру требуется кабель USB A -> Micro-B).

Читать еще:  Ардуино шаговый двигатель скетч схема соединения

В таблице ниже перечислены члены семейства Tic и показаны основные различия между ними.

Pololu Tic T249 основан на микросхеме TB67S249FTG от Toshiba, что позволяет Tic T249 предлагать несколько уникальных и инновационных функций. Одним из них является система активного контроля усиления (AGC) Toshiba, которая автоматически снижает ток шагового двигателя ниже установленного предела в зависимости от фактической нагрузки на двигатель, что позволяет снизить ненужное тепловыделение и повысить пиковую мощность, когда двигателю это действительно необходимо. Еще одна технология Toshiba Advanced Dynamic Mixed Decay (ADMD), которая динамически переключается между медленным и быстрым режимами затухания в зависимости от фактического тока двигателя, обеспечивая более высокую эффективность и более плавные шаги на высокой скорости, чем при традиционном смешанном затухании на основе времени..

Tic T249 может работать от 10 В до 47 В и может обеспечивать до примерно 1,8 А непрерывно на фазу без радиатора или принудительного воздушного потока (пиковый ток на фазу составляет 4,5 А). Эта версия продается с припаянными разъемами, поэтому для ее использования не требуется пайка..

Данный перевод является собственностью интернет-магазина Robototehnika.ru

Файлы для скачивания:
Спецификация TB67S249FTG (533k pdf)
Техническое описание микросхемы Toshiba TB67S249FTG — драйвер шагового двигателя.

Спецификация и руководство пользователя NXP шины I²C (1MB pdf)
Официальная спецификация для шины I²C, разработанной NXP.

Схема размеров контроллера шагового двигателя многоинтерфейсного Pololu Tic (1MB pdf)
Печатаемая схема размеров контроллера шагового двигателя многоинтерфейсного Pololu Tic.

3D модель контроллера шагового двигателя многоинтерфейсного Pololu Tic (11MB zip)
3D модель контроллера шагового двигателя многоинтерфейсного Pololu Tic.

Рекомендуемые ссылки:
Начало работы с контроллером шагового двигателя многоинтерфейсного Pololu Tic
Наладить работу с контроллером шагового двигателя Tic от Pololu очень просто. Это видео проведет вас через основные шаги по подключению вашего Tic к его программному обеспечению и управлению шаговым двигателем с вашего компьютера.

Исходный код программного обеспечения контроллера шагового двигателя Tic
Этот репозиторий содержит исходный код утилиты командной строки Pololu Tic (ticcmd) и Центра управления Pololu Tic (ticgui). Также есть драйверы для Windows и инструкции по сборке.

Библиотека контроллера шагового двигателя Tic для Arduino
Это библиотека для Arduino IDE, которая помогает взаимодействовать с контроллером шагового двигателя Tic через последовательный порт или I²C.

Характеристики
Артикул05040204
  • С товаром покупают (1)

Управление униполярным шаговым двигателем с помощь USB персонального компьютера

*, студент 4 курса факультета технологии и профессионально педагогического образования, Т-ПРОИ101, Алтайской государственной академии образования имени , г. Бийск.

Эл. почта:Kraizer1993@mail.ru

Сл. телефон: +7(923)6497670

*, доцент кафедры физики и информатики, Алтайской государственной академии образования имени , г. Бийск.

Сл. телефон: +7(923)6480674

*, старший преподаватель кафедры физики и информатики, Алтайской государственной академии образования имени , г. Бийск.

Сл. телефон: +7(906)9417984

УПРАВЛЕНИЕ УНИПОЛЯРНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ПОМОЩЬ USB ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Ключевые слова: Шаговый двигатель, драйвер шагового двигателя, драйвер USBasp, макетная плата AVR-USB-MEGA16, микроконтроллер ATMEGA32, библиотека LibUSB.

В статье затрагивается вопрос управлению униполярным шаговым двигателем через USB порт персонального компьютера. Задача состоит в том, чтобы с помощью USB персонального компьютера и драйвера управлять шаговым двигателем. В рамках данной работы предлагается решение данного вопроса с помощью: драйвера шагового двигателя состоящего из макетной платы AVR-USB-MEGA16 и силового модуля на основе транзисторов, системы программирования Delphi, дополнительной библиотеке для программирования LibUSB, прошивки для микроконтроллера ATMEGA32 и драйвера USBasp.

Шаговый двигатель широко используется в различных направлениях: в периферийных устройствах вычислительных машин, серийное печатающее устройство, двухкоординатный XY-графопостроитель, в станках с числовым программным управлением, XY-столы и вращающиеся столы, фрезерные станки, чертежные автоматы и другие применения. В работе рассмотрена система для управления шаговым двигателем через USB персонального компьютера и способ ее сборки.

Читать еще:  Шумная работа двигателя на больших оборотах

Для реализации данной системы необходимо приготовить макетную плату AVR-USB-MEGA16 [1] к работе.

Первое, что нужно сделать — это прошить плату. Она снабжена загрузчиком bootloadHID, что позволит прошить ее через USB. Для этого устанавливаем перемычку между ножками 4 и 6 коннектора U1 ISP и подключаем плату к персональному компьютеру через USB. На ней загорится красный светодиод и в системе Windows обнаружится программатор USBasp. После чего запускаем программу для прошивки микроконтроллера и загружаем в нее прошивку для ATMEGA32 с необходимой частотой [2], прошиваем. Отключаем макетную плату AVR-USB-MEGA16 и удаляем перемычку.

Второе – необходимо установить драйвер USBaps [3] для платы, если его нет на персональном компьютере, на котором выполняется работа. Снова подключением плату к USB компьютера и он обнаруживает новое устройство. Если на нем не установлен драйвер, то он не сможет определить его. Для распознания платы через диспетчер устройств вручную устанавливаем драйвер. Теперь плата полностью готова к работе.

Силовой модуль системы состоит из четырех транзисторов (КТ972Б), четырех резисторов (330 Ом) и четырех диодов (1N4001S). Они соединены между собой по следующей схеме (Рис. 1) [2].

Рис. 1. Схема силового модуля

Работает силовой модуль по следующей схеме. При открывании одного из транзисторов, ток будет протекать через соответствующую обмотку шагового двигателя. Для управления транзисторами используются свободные выходы микроконтроллера платы AVR-USB-MEGA16.

Тип транзисторов зависит от мощности подключаемого двигателя, напряжения его питания и нагрузочной способности портов микроконтроллера. В данной конструкции использовались транзисторы КТ972Б, обладающие достаточным коэффициентом усиления по току, с допустимым напряжением коллектор-эммитер до 45 В, ток коллектора – до 4 А.

Поскольку нагрузка индуктивная, в схеме стоят защитные диоды. Использовались 1-амперные диоды 1N4001S, но можно обойтись и без них. Защитные диоды увеличивают время спада тока в обмотках шагового двигателя, что уменьшает максимально возможную частоту вращения шагового двигателя. Если убрать диоды, то время спада тока окажется минимальным, двигатель сможет вращаться быстрее, но при этом возникают опасные для транзисторов выбросы ЭДС самоиндукции, которые могут превысить допустимое для них напряжение 45 В.

Собираем все по схеме, представленной на рисунке 1, и техническая часть работы на этом заканчивается.

Перед тем как начать разработку управляющего алгоритма необходимо установить на персональный компьютер дополнительную библиотеку LibUSB [4]. Устанавливается она как обычная программа. После чего в среде программирования Delphi создаем, или берем готовый [2], дополнительный модуль LibUSB для библиотеки. Теперь приступаем к написанию общей части непосредственно самой программы. Общая часть включается в себя функции: получения ASCII последовательности, открытие устройство USB и послания сообщения контролеру через USB. Общую часть также можно взять из источника [2].

Отправка сообщения макетной плате через USB осуществляется через функцию SendUSBControlMessage (PC2USB, RQ_IO_WRITE, 1, aPORTA, 0, data);

SendUSBControlMessage … – имя функции.

… PC2USB … – сообщение отправляется от персонального компьютера в USB.

… RQ_IO_WRITE … — команда на запись.

.. 1, .. – что записываем в микроконтроллер.

… aPORTA, … — куда записываем или имя порта микроконтроллера.

… 0, data — что записываем в буфер обмена микроконтроллера.

Представленная выше функция подает напряжение в 5 вольт на свободный выход P1 макетной платы AVR-USB-MEGA16. SendUSBControlMessage (PC2USB, RQ_IO_WRITE, 2, aPORTA, 0, data) – подает напряжение на выход P2, а P1 станет без напряжения, так как 2 в двоичной системе счисления 0010, 0 пойдет на P1, а 1 на Р2. Для активации Р1 и Р2 одновременно достаточно написать SendUSBControlMessage (PC2USB, RQ_IO_WRITE, 3, aPORTA, 0, data). 3 в двоичной системе счисления это 0011. Чтобы сбросить напряжение на всех выходах «порта А» необходимо использовать команду SendUSBControlMessage (PC2USB, RQ_IO_WRITE, 0, aPORTA, 0, data).

Используя данную функцию, задаем последовательную активацию обмоток шагового двигателя. При этом опираемся на управляющею последовательность, представленную в таблицах 1 и 2.

Управляющая последовательность для полного шага

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector