DC va step vosita sinov qurilmasi: 12 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Bir necha oy oldin, bir do'stim menga bir nechta tashlab yuborilgan inkjet printerlar va nusxa ko'chirish mashinalarini berdi. Men ularning quvvat manbalari, kabellari, datchiklari va ayniqsa dvigatellarini yig'ib olishga qiziqardim. Men qo'limdan kelganini qutqardim va men ularning barcha qismlarini ishlashiga ishonch hosil qilish uchun sinab ko'rmoqchi edim. Ba'zi dvigatellar 12V, ba'zilari 5V, ba'zilari qadamli, boshqalari shahar motorlari edi. Agar menda faqat dvigatelni ulash, chastotani, ish aylanishini o'rnatish va uni sinab ko'rish uchun qadam qo'yish usulini tanlash mumkin bo'lgan qurilma bo'lsa edi.

Men uni raqamli signal protsessori yoki mikrokontroldorisiz qurishga qaror qildim. Osilator sifatida kamtar 555 yoki tl741, 4017 hisoblagichi va step motorli rejimlar uchun ko'plab mantiq eshiklari. Avvaliga men sxemani, shuningdek, old panelni loyihalashni juda qiziqarli qildim. Men hamma narsani ichkariga qo'yish uchun yog'ochdan yasalgan choy idishini topdim. Men sxemani to'rt qismga ajratdim va uni non taxtasida sinab ko'rdim. Ko'p o'tmay, umidsizlikning birinchi belgilari paydo bo'ldi. Bu tartibsizlik edi. Ko'p eshiklar, ko'plab IClar, simlar. Bu to'g'ri ishlamadi va men ikkita variantni o'ylay boshladim: juda oddiy qilish uchun - faqat shahar motorlari uchun, yoki bir chetga surib, keyinroq tugatish … men ikkinchi variantni tanladim.

1 -qadam: DC va stepperni boshqarish nazariyasi

DC dvigateli

DC motorini boshqarishning eng keng tarqalgan usuli-bu puls kengligi modulyatsiyasi (PWM). PWM ma'lum bir kalitga qo'llaniladi va dvigatelni yoqadi va o'chiradi. Rasmda siz ko'rsatilgan o'tish davri va uning chastotaga bog'liqligini ko'rishingiz mumkin, shuningdek, o'tish vaqti ham ko'rsatilgan. Vazifa tsikli - bu o'tish davrining umumiy davrga bo'linishi. Agar biz chastotani doimiy ravishda saqlasak, ish aylanishini o'zgartirishning yagona yo'li - vaqtni o'zgartirish. Ish aylanishini oshirib, dvigatelga qo'llaniladigan kuchlanishning o'rtacha qiymati ham oshadi. Yuqori kuchlanish tufayli doimiy dvigatel orqali yuqori oqim oqadi va rotor tezroq aylanadi.

Lekin qaysi chastotani tanlash kerak? Bu savolga javob berish uchun, keling, doimiy dvigatel nima ekanligini batafsil ko'rib chiqaylik. Xuddi shu tarzda, uni RL filtri deb ta'riflash mumkin (EMFni bir lahzaga e'tiborsiz qoldirish). Agar dvigatelga kuchlanish qo'llanilsa (RL filtri), oqim L / R ga teng bo'lgan vaqt doimiy tau bilan ortadi, PWM boshqaruvida, kalit yopilganda, dvigateldan o'tadigan oqim oshadi va o'chirish vaqtida o'chadi. Bu vaqtda, oqim avvalgi yo'nalishga ega va uchuvchi diod orqali oqadi. Kuchliroq dvigatellar kichikroq dvigatellarga qaraganda yuqori indüktansga ega va shuning uchun vaqt doimiyligi yuqori. Agar kichik dvigatel yoqilganda chastota past bo'lsa, o'chirish vaqtida tokning tez pasayishi kuzatiladi, so'ngra yoqish vaqtida katta o'sish kuzatiladi. Bu joriy to'lqin, shuningdek, dvigatel momentining dalgalanishiga olib keladi. Biz buni xohlamaymiz. Shuning uchun, kichikroq dvigatellarni quvvatlantirganda, PWM chastotasi yuqori bo'lishi kerak. Biz bu bilimlarni keyingi bosqichlarda dizaynda ishlatamiz.

Bosqichli motor

Agar biz xobbi elektronikasida ishlatiladigan bir qutbli pog'onali dvigatelni boshqarishni xohlasak, bizda 3 ta asosiy boshqaruv varianti - to'lqinli haydovchi (WD), Half Step (HS) va Full Step (FS) variantlari mavjud. Shaxsiy rejimlarning ketma -ketligi va rotorning joylashuvi rasmda ko'rsatilgan (soddaligi uchun men ikki juft qutbli motorni ko'rsatganman). Bunday holda, to'lqin haydovchisi va to'liq qadam rotorni 90 daraja burilishiga olib keladi va bunga 4 holatni takrorlash orqali erishish mumkin. Yarim qadam rejimida bizga 8 ta holat ketma -ketligi kerak.

Tartibni tanlash tizim talablariga bog'liq - agar bizga katta moment kerak bo'lsa, eng yaxshi tanlov - To'liq qadam, agar pastroq moment etarli bo'lsa va ehtimol biz o'z zanjirimizni batareyadan quvvatlantirsak, to'lqinli haydash rejimiga ustunlik beriladi. Eng yuqori burchakli aniqlik va silliq harakatga erishmoqchi bo'lgan dasturlarda, Half Drive rejimi ideal tanlovdir. Ushbu rejimdagi moment to'liq haydash rejimiga qaraganda taxminan 30% past.

2 -qadam: O'chirish diagrammasi

Bu oddiy mem dizayn jarayonida mening fikrlash jarayonimni to'g'ri tasvirlab beradi.

Diagrammaning yuqori qismida quvvat manbai tasvirlangan - 12 voltli adapter, u chiziqli regulyator tomonidan 5 voltgacha tushiriladi. Men dvigatelning maksimal sinov kuchlanishini (MMTV) - 12 yoki 5 voltni tanlashni xohlardim. O'rnatilgan ampermetr boshqaruv davrlarini chetlab o'tadi va faqat dvigatel oqimini o'lchaydi. Bundan tashqari, multimetr yordamida ichki va tashqi tokni o'lchash o'rtasida almashish qulay bo'lardi.

Osilator ikki rejimda ishlaydi: birinchisi - doimiy chastota va o'zgarmaydigan vazifa aylanishi, ikkinchisi - o'zgaruvchan chastota. Bu ikkala parametrni ham potentsiometrlar yordamida sozlash mumkin bo'ladi va bitta aylanadigan kalit rejim va diapazonlarni almashtirish bo'ladi. Shuningdek, tizim 3,5 mm raz'emli ulagich orqali ichki va tashqi soat o'rtasida almashishni o'z ichiga oladi. Ichki soat ham 3,5 mm raz'em orqali panelga ulanadi. Soatni yoqish/o'chirish uchun bitta kalit va tugma. Shahar dvigatelining haydovchisi bitta kvadrantli N-kanalli mosfet drayveri bo'ladi. Yo'nalish mexanik dpdt kaliti yordamida o'zgartiriladi. Dvigatel simlari banan uyasi orqali ulanadi.

Bosqichli dvigatellar ketma -ketligi arduino tomonidan boshqariladi, u shuningdek tushirish tugmasi tomonidan ko'rsatilgan 3 ta nazorat rejimini ham taniydi. Step motorining haydovchisi uln2003 bo'ladi. Arduino shuningdek, ushbu rejimlarda ishlaydigan dvigatel sargilarining animatsiyasini aks ettiruvchi 4 ta LEDni boshqaradi. Bosqichli dvigatel sinov qurilmasiga ZIF rozetkasi orqali ulanadi.

3 -qadam: sxemalar

Sxemalar besh qismga bo'lingan. Moviy qutilarga o'ralgan sxemalar panelda joylashgan komponentlarni ifodalaydi.

1. Quvvatlantirish manbai
2. Osilator
3. DC haydovchi
4. Arduino stepper haydovchi
5. Logic Gates qadam haydovchi

Varaq nr. 5 - bu loyihani yolg'on qoldirganimning sababi. Bu sxemalar ilgari aytib o'tilgan boshqaruv usullari - WD, HS va FS uchun ketma -ketlikni hosil qiladi. Bu qism nr -varaqda to'liq arduino bilan almashtiriladi. 4. Burgutning to'liq sxemalari ham ilova qilingan.

4 -qadam: Kerakli komponentlar va asboblar

Kerakli asboblar va komponentlar:

• Multimetr
• Kaliper
• Kartonni kesuvchi
• Marker
• Cımbızlar
• Yaxshi qisqichlar
• Pense kesish
• Tel -kesish penslari
• Lehimlash temir
• Lehim
• Kolofoniya
• Simlar (24 avg)
• 4x spdt kaliti
• 2x dpdt kaliti
• 4x banan uyasi
• Tugmani bosish
• ZIF rozetkasi
• 2x 3,5 mm raz'em
• DC ulagichi
• Arduino nano
• 3 qutbli DIP kaliti
• 2x3 mm LED
• 5x5 mm LED
• Ikki rangli LED
• Potentsiometr tugmalari
• DIP rozetkalari
• Universal PCB
• Dupont ulagichlari
• Plastik kabellar

Va

• Potentsiometrlar
• Rezistorlar
• Kondensatorlar

LEDlarning chastota diapazoniga va yorqinligiga mos keladigan tanlangan qiymatlaringiz bilan.

5 -qadam: old panel dizayni

Tekshiruvchi eski yog'och choy qutisiga joylashtirildi. Avval ichki o'lchamlarni o'lchadim, keyin komponentlarni joylashtirish uchun shablon bo'lib xizmat qilgan qattiq kartondan to'rtburchaklar kesib oldim. Qismlarning joylashuvidan mamnun bo'lganimda, men har bir pozitsiyani yana o'lchab, Fusion360 -da panel dizaynini yaratdim. Men 3D bosib chiqarishning soddaligi uchun panelni 3 kichik qismga ajratdim. Panellarni qutining ichki tomonlariga mahkamlash uchun men L shaklidagi ushlagichni ham ishlab chiqdim.

6-qadam: 3D bosib chiqarish va buzadigan amallar bilan bo'yash

Panellar menda qolgan qoldiq materialdan Ender-3 printeri yordamida bosilgan. Bu shaffof pushti petg edi. Bosib chiqqandan so'ng, men panellar va ushlagichlarni mat qora akril bo'yoq bilan sepdim. To'liq qamrab olish uchun men 3 ta qatlamni qo'lladim, ularni yarim kun davomida quritib shamollatish uchun bir necha soat tashqarida qoldirdim. Ehtiyot bo'ling, bo'yoq bug'lari zararli bo'lishi mumkin. Har doim ularni faqat ventilyatsiya qilingan xonada ishlating.

7 -qadam: Panelni ulash

Shaxsan, mening eng sevimli, lekin eng ko'p vaqt talab qiladigan qismim (qisqaruvchi naychalarni ishlatmaganligim uchun oldindan uzr so'rayman, men bir muncha vaqt tanazzulga uchragan edim - aks holda men albatta ishlatardim).

Panelni o'rnatish va ishlov berishda sozlanishi qavslar ko'p yordam beradi. Uchinchi qo'ldan ham foydalanish mumkin, lekin men ushlagichni afzal ko'raman. Ish paytida paneli chizilmasligi uchun uning qo'llarini to'qimachilik mato bilan yopdim.

Men panelga barcha kalitlarni va potansiyometrlarni, LEDlarni va boshqa ulagichlarni joylashtirdim va burab qo'ydim. Keyinchalik, men paneldagi komponentlarni birlashtiradigan va shuningdek, kompyuterga ulanadigan simlarning uzunligini hisobladim. Odatda ular biroz cho'zilib ketadi va ularni biroz uzaytirish yaxshidir.

Men deyarli har doim ulagichlarni lehimlashda suyuq lehim oqimidan foydalanaman. Men pimga oz miqdorda surtaman, keyin qalay qilaman va uni simga ulayman. Oqim har qanday oksidlangan metalni sirtdan olib tashlaydi, bu esa bo'g'inni lehimlashni ancha osonlashtiradi.

8-qadam: Panel taxtasi ulagichlari

Panelni shaxsiy kompyuterga ulash uchun men dupont tipidagi ulagichlardan foydalanardim. Ular keng tarqalgan, arzon va eng muhimi, tanlangan qutiga qulay joylashishi uchun etarlicha kichik. Kabellar sxema bo'yicha, juftlik, uchlik yoki to'rtburchak shaklida joylashtirilgan. Ularni aniqlash oson va ulanish oson bo'lishi uchun ular rangli kodlangan. Shu bilan birga, kelajakda simlarning bir xil chalkashligida adashib qolmaslik amaliydir. Nihoyat, ular plastik simi rishtalari bilan mexanik tarzda mustahkamlangan.

9 -qadam: PCB

Diagrammaning panel tashqarisidagi qismi keng bo'lmaganligi sababli, men universal kompyuterda sxemani tuzishga qaror qildim. Men 9x15 sm o'lchamdagi oddiy kompyuterdan foydalanardim. Men kirish kondansatkichlarini chiziqli regulyator va sovutgich bilan birga chap tomonga joylashtirdim. Keyinchalik, IC 555, 4017 hisoblagichi va ULN2003 drayveri uchun rozetkalarni o'rnatdim. 4017 hisoblagich uchun soket bo'sh qoladi, chunki uning vazifasini arduino egallaydi. Pastki qismida N-kanal mosfet F630 uchun haydovchi bor.

10 -qadam: Arduino

Tizimning arduino bilan aloqasi nr sxematik varaqda hujjatlashtirilgan. 4. pinlarning quyidagi joylashuvi ishlatilgan:

• DIP kaliti uchun 3 ta raqamli kirish - D2, D3, D12
• LED ko'rsatkichlari uchun 4 ta raqamli chiqish - D4, D5, D6, D7
• Step drayveri uchun 4 ta raqamli chiqish - D8, D9, D10, D11
• Potentsiometr uchun bitta analog kirish - A0

Dvigatelning individual sargilarini aks ettiruvchi LED ko'rsatkichlari, o'rashlar aslida quvvatlanmaganidan sekin yonadi. Agar LEDlarning miltillovchi tezligi dvigatel sargilariga mos keladigan bo'lsa, biz ularning barchasining uzluksiz yoritilishi sifatida ko'rardik. Men aniq rejim va individual rejimlar orasidagi farqni aniq ko'rsatishni xohlardim. Shuning uchun, LED ko'rsatkichlari mustaqil ravishda 400 ms oralig'ida boshqariladi.

Bosqichli motorni boshqarish funktsiyalari muallif Kornelius tomonidan o'z blogida yaratilgan.

11 -qadam: yig'ish va sinov

Nihoyat, men barcha panellarni kompyuterga uladim va sinov qurilmasini sinovdan o'tkaza boshladim. Men osilator va uning diapazonini osiloskop bilan, shuningdek, chastota va ish aylanishini boshqarish bilan o'lchadim. Menda katta muammolar yo'q edi, men qilgan yagona o'zgarish - keramika kondansatkichlarini kirish elektrolitik kondansatkichlariga parallel ravishda qo'shish. Qo'shilgan kondansatör DC adapter kabelining parazitar elementlari tomonidan tizimga kiritilgan yuqori chastotali parazitlarning susayishini ta'minlaydi. Barcha tester funktsiyalari kerak bo'lganda ishlaydi.

12 -qadam: chiqish

Endi men yillar davomida qutqarib qolgan barcha dvigatellarni sinab ko'rishim mumkin.

Agar siz sinovchi haqidagi nazariya, sxema yoki biror narsa bilan qiziqsangiz, men bilan bog'lanishdan tortinmang.

O'qiganingiz va vaqtingiz uchun tashakkur. Sog'lom va xavfsiz bo'ling.