Как запустить шаговый двигатель от принтера схема

МК-управление микрошаговым драйвером LB1847 из старого принтера

Данная статья родилась в помыслах изготовить себе трёх-координатный микростанок с ЧПУ для выполнения некоторых минимальных задач по сверлению, фрезерованию и вырезке печатных плат.
В течение некоторого времени мне очень часто на запчасти отдают старые матричные и струйные принтеры по причинам того, что хозяева решили купить себе новый и более совершенный принтер или МФУ, ибо старенький свой принтер уже морально устарел или его ремонт будет стоить соизмеримо с приобретением нового принтера, а старый попросту выкинули.
После разборки и выброса ненужных пластмассовых деталей и внутренней механики, я себе оставлял только печатные платы, шаговые двигатели с пасиками и стальные направляющие, по которым когда-то бегала печатающая головка. Давным-давно я посматривал в них на интересную микросхему, которая питает тамошние шаговые двигатели.
Просто запросив в поиске даташит на данную микросхему, я увидел в ней не просто драйвер с четырьмя парами ключей, а полноценный микрошаговый ШИМ контроллер.

Итак, микросхема LB1847 (даташит PDF) — это драйвер для шаговых двигателей с широтно-импульсным управлением током обмоток биполярного двигателя.
Особенностью данной микросхемы является возможность установки тока на обмотки двигателя в 15 шагов в любой полуфазе.
С возможностью установки медленного затухания тока, быстрого спада тока или смешанного режима, тем самым повышая частотные характеристики, которыми можно добиться высокоточного управления и получить наименьшие вибрации двигателя.

Не буду заниматься комментированием оригинального даташита, вы просто можете запросить его в поиске, найти во вложении к статье и самостоятельно изучить характеристики. Я же двинусь далее.

Схема подключения довольно простая.

В считанные минуты была нарисована печатка и при помощи ЛУТа сделана плата, обвязку из резисторов, конденсаторов и диодов Шоттки, тоже снял со старой платы:

Далее это все было подключено к одной из моих самодельных тестовых плат с микроконтроллером Atmega32. Конечно, можно использовать любую доступную вам, но нужно учитывать, что должно хватать выводов для подключения, так как на управление используется аж 12 линий.

В моём случае изначально тестировался максимально возможный режим работы драйвера в режиме Phase 4W1-2, но потом посчитал что это уже чересчур и настолько уже сверх-точность мне не нужна, потому и перевел на режим Phase 2W1-2, тем самым просмотрев данную таблицу выявил закономерность по первым входам каждого плеча драйвера — на них постоянно присутствует логическая «1» в нужном для меня режиме.

Ну и пусть, просто подключим их на питание микросхемы и забудем про них.

Так мы сократили количество используемых выводов до 10. При дальнейшем исследовании этой таблицы явно заметно, что вывод ENABLE получая логическую «1» (просто обесточивает канал, давая возможность другому каналу притянуть к себе магнитный ротор на максимальном токе), и при этом не имеет значения в какой фазе этот канал находится.

Сразу заметно, что та самая единица появляется тогда как на входах 2-3-4 каждого канала присутствует логический «0». Тут просто вспомним о справочнике микросхем логики и найдем нужный для нас логический элемент. Нам понадобится два элемента 3ИЛИ-НЕ, выбираем микросхему, импортная 7427, отечественная К155ЛЕ4 или подобные.

Схема

Обвязку полного подключения LB1847 не изображал, так как она ничем не отличается от той, что в даташите. На Vref временно поставил проволочный подстроечный резистор.

Как видно, теперь мы используем только 8 выводов для управления, чего вполне достаточно для использования одного полного порта микроконтроллера.

Теперь приступим к программированию нашего микроконтроллера. Для этого нам потребуется предварительно рассчитать значение выхода целого порта микроконтроллера для каждого микрошага.

Тут я просто использовал программу Excell, где создал таблицу и встроенными формулами рассчитал значение PORTB для режима Phase 2 W1-2 (учтите, что пример в даташите указан только для одной фазы, необходимо продублировать его для второй с изменением направления тока через обмотки ).

Сразу забегу вперед. Я изначально вдоволь наигрался как заданием статических величин по значениям перемещения вала, так и с вводом значения перемещения через порт RS232, но потом всё же захотелось вручную лицезреть сие детище и подключил энкодер, дабы насладиться механическим управлением с визуальным вращением вала шагового двигателя.

Функция опроса энкодера

Функция опроса энкодера не имеет никаких особенностей, банально читает значения с выводов и по их изменению добавляет или отнимает значение счетчика, тем самым диктуя главной программе направление на вращения. Единственное что опрос у меня сейчас проходит на частоте 100кГц, и мне было лень добавлять отдельный счетчик (три строчки программы), чтобы отсчитывать только полные щелчки оборота энкодера, да это и совсем не нужно на данной стадии тестовых испытаний.

Обработчик прерывания таймера

Аналогичная функция на обработку обратного счета для движения оси шагового двигателя в обратную сторону.

В данную функцию я ввел очень полезную величину, можно задать шаг работы двигателя от 1 до 8. Это я и хочу использовать в дальнейшем, чтобы можно было программно управлять скоростью перемещения.

Например: для холостого перемещения на пару тысяч шагов можно составить простой алгоритм, который может п лавно н ачать с одного микрошага за такт разрешения таймера, и каж дые 10 тактов поднимать на единицу пока не достигнет «8», так будет программно реализован четверть шаг (счетчик тоже будет добавлять или отнимать по 8 шагов), а далее за 100 шагов до окончания пути начать уменьшать значение перешагивания каждые 10 тактов и двигатель плавно остановится на нужном ему значении. Такая реализация программно обеспечит высокую скорость перемещения при максимальной точности перемещения вала двигателя даже под нагрузкой (старт-разгон-работа-торможение-остановка). Можно, конечно, поднять значение и до 16, в таком случае двигатель выйдет на режим полушага.

Главный цикл программы

Для проверок использовался один из биполярных шаговых двигателей с тех самых разобранных принтеров.

Он имеет шаг 7,5 градусов, что соответствует 48 шагам на полный оборот, при 32 микрошагах это выходит точность 1536 микрошагов на полный оборот вала двигателя. Если бы нам не было жалко использовать еще 2 вывода микроконтроллера, то легко можно получить 1/64 шага. А присмотревшись в конструктив этой микросхемы, думаю несложно и поболее 128 шагов сделать, только придется много расчетов произвести на усредненные значения, правда будет серьёзная нелинейность вращения, но и то что мы получили вполне достаточно, незачем нам вращение менее 0,1 градуса.

Энкодер, что я нашел у себя, имеет 24 щелчка на полный оборот, в каждом щелчке 4 импульса изменения состояния, то есть 96 импульсов на полный оборот.

Без использования энкодера программно запускал его на довольно быстрое вращение и действительно чувствовалась сила на валу при том, что я его питаю 12V вместо 24V родного питания принтера.

Вот посмотрите что из этого вышло.

При необходимости можно сохранять в энерго-независимой памяти текущие значения шага, и использовать его при отключениях устройства, только заранее привести значение к нулевому, ибо после отключения-включения устройства полушаг может провернуть вал как в одну, так и в другую сторону. Или просто использовать калибровку (например, на оптопаре или концевике) при включении устройства.

Данная статья была предварительным тестом работы микросхемы LB1847, все собрано практически на коленке, только для уточнения всех нюансов её работы. Далее планируется использовать более продвинутый микроконтроллер (скорее всего STM32) и организация одновременного управления тремя (и более) двигателями.

При необходимости можно еще дополнительно вывести на МК выводы DECAY, MD и программно управлять режимом спада тока при различных условиях.

Как запустить шаговый двигатель от принтера схема

Сразу приношу свои извинения, если пишу не в тот раздел, другого подходящего я не нашёл и т.к. в моём устройстве основой элементной базы является контроллер AVR, я решил написать сюда.
Суть вопроса такая:
У меня имеется бесколекторный двигатель из принтера

и мне очень нужно этот двигатель раскрутить.
Я пытался сделать это с помощью ШИМ, но двигатель только вибрирует стоя на месте. Читал в разных местах в инете, люди пишут нужен какой-то контроллер, а вот какой именно и как вообще всё это организовать не понял
Задачи для этого двигателя не требуют изменения его скорости, нужно только в нужный момент его включать и потом выключать, а скорость вращения должна подобраться в ходе разработки. Также желательно чтобы был реверс.
Подскажите пожалуйста, какой контроллер или драйвер мне для этого понадобится, как вообще запускается и поддерживается работа такого двигателя, в общем буду рад любой информации по теме.
Заранее очень благодарен.

_________________
Порой мне кажется, что я делаю какое-то дерьмо, но когда я вижу, что делают другие, то я чувствую себя гением.

_________________
Неправильно собранная из неисправных деталей схема нуждается в отладке и сразу не работает. (С)

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

_________________
Большой опыт, порой, не даёт находить/видеть нам простые и очевидные решения.
Всегда с уважением, Александр.

Обзор представленных в Компэл новых серий семейств DDRH и RSDH на DIN-рейку и на шасси для высоковольтных сетей постоянного тока с диапазоном входных напряжений от 150 до 1500 В. Могут применяться для станций зарядки электромобилей и электробусов, ж/д транспорта, систем хранения энергии, альтернативной энергетики, телекоммуникационных центров и центров обработки данных.

Добрый вечер, подскажите пожалуйста, можно ли такой двигатель подключить к драйверу ТВ6560?
Спасибо.

Импульсные источники питания LM450/600-20Bxx производства компании MORNSUN представляют собой надежные ИП, подходящие для применения в суровых условиях эксплуатации. Особенностью источников питания этой серии является мощность, увеличенная до 450/600 Вт, что существенно расширяет спектр возможных применений. В ИП реализованы необходимые защитные функции, такие как защита от короткого замыкания выхода, перегрузки и превышения выходного напряжения. Изоляция «вход-выход» выдерживает напряжение до 4000 В и резкие перепады температур.

Шаговые двигатели: особенности и практические схемы управления. Часть 2

Выше были рассмотрены наиболее важные общие вопросы использования шаговых двигателей, которые помогут в их освоении. Но, как гласит наша любимая украинская поговорка: «Не повірю поки не провірю» («Не поверю, пока не проверю»). Поэтому перейдем к практической стороне вопроса. Как уже отмечалось, шаговые двигатели – это удовольствие не из дешевых. Но они имеются в старых принтерах, считывателях гибких и лазерных дисков, например, SPM-20 (шаговый двигатель для позиционирования головки в дисководах 5"25 Mitsumi) или EM-483 (от принтера Epson Stylus C86), которые можно найти у себя в старом хламе или купить за копейки на радиобазаре. Примеры таких двигателей представлены на Рисунке 8.

Наиболее простыми для начального освоения являются униполярные двигатели. Причина кроется в простоте и дешевизне их драйвера управления обмотками. На Рисунке 9 приведена практическая схема драйвера, использованного автором статьи для униполярного шагового двигателя серии P542-M48 [6].

Рисунок 9.

Драйвер униполярного шагового двигателя. (Дополнительная
информация по подключению на Рисунках 10 и 12).

Естественно, что выбор типа транзистора для ключей управления обмотками должен происходить с учетом максимального тока коммутации, а его подключение учитывать необходимость заряда/разряда емкости затвора. В ряде случаев прямое соединение MOSFET с ИМС коммутатора может быть недопустимым. Как правило, в затворах устанавливаются последовательно включенные резисторы небольших номиналов. Но в ряде случае необходимо предусмотреть еще и соответствующий драйвер для управления ключами, который обеспечит заряд/разряд их входной емкости. В некоторых решениях предлагается в качестве ключей использовать биполярные транзисторы. Это подходит только для очень маломощных двигателей с небольшим током обмоток. Для рассматриваемого двигателя с рабочим током обмоток I = 230 мА ток управления по базе ключа должен составить, по крайней мере, 15 мА (хотя для нормальной работы ключа необходимо, чтобы ток базы равнялся 1/10 рабочего, то есть 23 мА). Но такой ток от микросхем серии 74HCхх забрать невозможно, поэтому потребуются дополнительные драйверы. Как хороший компромисс, можно использовать IGBT, сочетающие в себе достоинства полевых и биполярных транзисторов.

С точки зрения автора статьи, самым оптимальным для управления коммутацией обмоток двигателей небольшой мощности является использование подходящих по току и сопротивлению открытого канала R_DC(ON) MOSFET, но с учетом рекомендаций, описанных выше. Мощность, рассеиваемая на ключах для выбранного в качестве примера двигателя серии P542-M48, при полной остановке ротора не превысит

Транзисторы IRLML2803 с R_DC(ON) = 0.25 Ом имеют допустимую мощность рассеяния 540 мВ и постоянный ток стока 0.93 А при температуре 70 °С. Так что, они полностью соответствуют требованиям и обеспечат надежную работу драйвера. В большинстве случаев, учитывая низкие частоты коммутации, проведенной выше оценки вполне достаточно. Поскольку детальное рассмотрение особенностей работы ключей не входит в рамки данной статьи, то для их выбора и полного расчета можно воспользоваться методикой, приведенной, например, в [7].

Еще одним важным моментов является правильный выбор так называемых снаберных диодов, шунтирующих обмотку двигателя (VD1…VD4 на Рисунке 9). Назначение этих диодов – гасить ЭДС самоиндукции, возникающую при выключении управляющих ключей. Если диоды выбраны неверно, то неизбежен выход из строя транзисторных ключей и устройства в целом. Обратите внимание, что в мощные MOSFET такие диоды, как правило, уже встроены.

Режим управления двигателем задается коммутатором. Как уже было отмечено выше, наиболее удобным и эффективным является управление с перекрытием фаз (Рисунок 4б). Такой режим легко реализуется при помощи триггеров. Практическая схема универсального коммутатора, который использовал автор статьи как в ряде отладочных модулей (в том числе, и с приведенным выше драйвером), так и для практических применений, приведена на Рисунке 10.

Рисунок 10.

Схема универсального коммутатора шагового двигателя (с реверсом).

Схема на Рисунке 10 пригодна для любых типов двигателей (униполярных и биполярных). Частота вращения двигателя задается внешним тактовым генератором (скважность любая), сигнал с которого подается на вход «ШАГИ», а направление вращения устанавливается через вход «НАПРАВЛЕНИЕ». Оба сигнала имеют логические уровни и, если для их формирования используются выходы с открытым коллектором, то потребуются соответствующие резисторы подтяжки (на Рисунке 10 они не показаны). Временная диаграмма работы коммутатора приведена на Рисунке 11.


Рисунок 11.	Временная диаграмма универсального коммутатора с реверсом. Верхние две осциллограммы – Q1 D2-2, Q2 D2-2; нижние две – Q1 D2-1, Q2 D2-1. Маркеры показывают область изменения очередности включения фаз.

Хочу обратить внимание читателей: в Интернете вы могли встретить похожую схему, выполненную не на D-триггерах, а на JK-триггерах. Будьте внимательны! В ряде этих схем допущена ошибка в подключении ИМС. Если нет необходимости в реверсе, то схема коммутатора может быть значительно упрощена (см. Рисунок 12), при этом частота вращения останется неизменной, а диаграмма управления будет аналогичной той, которая приведена на Рисунке 11 (осциллограммы до переключения очередности фаз).

Рисунок 12.

Упрощенная схема коммутатора шагового
двигателя (без реверса).

Поскольку особых требований к сигналу «ШАГИ» не предъявляется, для его формирования может использоваться любой подходящий по уровням выходного сигнала генератор. Для своих отладочных модулей автор использовал генератор на базе ИМС таймера 555 (Рисунок 13).

Рисунок 13.

Регулируемый генератор импульсов для
коммутатора шагового двигателя.

Для питания собственно двигателя можно использовать схему, приведенную на Рисунке 14, а схему коммутатора и генератора питать или от отдельного источника питания +5 В или через дополнительный маломощный стабилизатор. Земли силовой и сигнальной частей в любом случае необходимо разделить.

Рисунок 14.

Схема питания шагового двигателя с режимами
удержания и выключения.

Схема на Рисунке 14 обеспечивает подачу двух стабильных по уровню напряжений для питания обмоток двигателя: 12 В в рабочем режиме и 6 В в режиме удержания. (Формулы, необходимые для расчета выходного напряжения, приведены в [8]). Рабочий режим включается подачей высокого логического уровня на контакт «ТОРМОЗ» разъема Х1. Допустимость снижения напряжения питания определяется тем, что, как уже отмечалось в первой части статьи, момент удержания шаговых двигателей превышает момент вращения. Так, для рассматриваемого двигателя P542-M48 момент удержания с редуктором 25:6 равен 19.8 Н·см, а момент вращения всего 6 Н·см. Этот подход позволяет при остановке двигателя уменьшить потребление мощности с 5.52 Вт до 1.38 Вт! Полное отключение двигателя осуществляется подачей высокого логического уровня на контакт «ВКЛ/ВЫКЛ» разъема Х1.

Если схема управления имеет выход на транзисторах с открытым коллектором, то в ключах VT1, VT2 необходимости нет, и выходы можно подключить непосредственно вместо упомянутых ключей.

Примечание: В этом варианте использование резисторов подтяжки недопустимо!

В качестве дросселя автор использовал катушку SDR1006-331K (Bourns). Общее питание формирователя напряжения для обмоток двигателя можно уменьшить до 16 – 18 В, что не скажется на его работе. Еще раз обращаю внимание: при самостоятельном расчете не забудьте учитывать, что формирователь обеспечивает режим с перекрытием фаз, то есть необходимо закладываться на номинальный ток схемы питания, равный удвоенному максимальному току обмоток при выбранном напряжении питания.

Задача управления биполярными двигателями более сложна. Основная проблема в драйвере. Для этих двигателей требуется драйвер мостового типа, и делать его, тем более в современных условиях, на дискретных элементах – неблагодарная задача. Да, этого и не требуется, так как имеется очень большой выбор специализированных ИМС. Все эти ИМС условно можно свести к двум типам. Первый – весьма популярная у любителей робототехники ИМС L293D STMicroelectronics [9] или ее варианты от Texas Instruments. Они относительно недороги и подходят для управления маломощными двигателями с током обмоток до 600 мА. ИМС имеют защиту от перегрева; устанавливать ее необходимо с обеспечением теплоотвода, которым служит фольга печатной платы [9]. Второй тип – это уже знакомая читателям по публикации в [1] ИМС LMD18245 [2].

Автор использовал драйвер L293DD в схеме для управления биполярным двигателем малой мощности типа 20M020D2B 12 В/0.1 А во время изучения проблемы использования шаговых двигателей. Этот драйвер удобен тем, что содержит четыре полумостовых ключа, поэтому для управления биполярным шаговым двигателем требуется всего одна ИМС. Полная схема, приведенная в [10] и многократно повторенная на интернет-сайтах, пригодна для использования в качестве тестовой платы. На Рисунке 15 показано включение ИМС драйвера (с привязкой к коммутатору из Рисунка 10), поскольку именно эта часть сейчас представляет для нас интерес, а Figure 6 (Bipolar Stepping-Motor Control) из спецификации [9] не совсем понятна начинающему пользователю. Она вводит в заблуждение, например, тем, что показаны внешние диоды, которые на самом деле встроены в ИМС и прекрасно справляются с обмотками маломощных двигателей. Естественно, что драйвер L293D может работать с любым коммутатором. Выключается драйвер логическим нулем по входу R.

Примечание: ИМС L293, в зависимости от изготовителя и суффиксов, указывающих на тип корпуса, имеют различия в нумерации и количестве выводов!

Рисунок 15.

Схема подключения драйвера L293DD.

Для более мощных двигателей автор статьи использовал драйверы LMD18245. Полная схема тестового модуля приведена на Рисунке 16.

Рисунок 16.

Схема управления биполярным шаговым двигателем
с использованием драйвера LMD18245.

В отличие от L293DD, LMD18245 является не четырех-, а двухканальным драйвером, поэтому для реализации схемы управления требуются две ИМС. Драйвер LMD18245 выполнен по DMOS технологии, содержит схемы защиты от перегрева, короткого замыкания и выполнен в удобном 15-выводном корпусе ТО-220, что позволяет легко отводить от его корпуса излишнее тепло. В качестве задающего генератора использовалась схема, приведенная ранее на Рисунке 13, но с увеличенным до 4.7 кОм сопротивлением резистора R2. Для подачи одиночных импульсов используется кнопка BH1, позволяющая сдвинуть ротор двигателя на один шаг. Направление вращения ротора определяется положением переключателя S1. Включение и выключение двигателя осуществляется выключателем S2. В положение «ВЫКЛ» ротор двигателя освобождается, и его вращение импульсами управления становится невозможным. Режим удержания уменьшает максимальный ток, потребляемый обмотками двигателя, с двух до одного ампера. Если импульсы управления не подаются, то ротор двигателя остается в зафиксированном положении с пониженной вдвое мощностью потребления. Если же импульсы подаются, то вращение двигателя в этом режиме осуществляется с пониженным на малых скоростях вращения моментом. Необходимо заметить, что поскольку при полношаговом управлении «two-phase-on» включены обе обмотки, ток двигателя удваивается, а схема драйвера должна рассчитываться исходя из требований обеспечения заданного тока двух обмоток (резисторы R3, R8).

Схема содержит описанный ранее двунаправленный двухфазовый формирователь на D-триггерах (Рисунок 10). Максимальный ток драйвера задается резистором, включенным в цепь контакта 13 ИМС LMD18245 (резисторы R3, R8), и двоичным кодом на контактах цепи управления тока (выводы 8, 7, 6, 4). Формула для расчета максимального тока приведена в спецификации на драйвер [2]. Ограничение тока осуществляется импульсным методом. При достижении максимально заданной величины тока выполняется его «нарезка» («chopping»). Параметры этой «нарезки» задаются параллельной RC цепочкой, подключенной к выводу 3 драйвера. Достоинством ИМС LMD18245 является то, что токозадающий резистор, не включенный непосредственно в цепь двигателя, имеет достаточно большой номинал и маленькую рассеиваемую мощность. Для рассматриваемой схемы максимальный ток в амперах, согласно приведенной в [2] формуле, составляет:

V_{DAC REF} – опорное напряжение ЦАП (в рассматриваемой схеме 5 В);
D – задействованные разряды ЦАП (в этом режиме используются все 16 разрядов);
R_S – сопротивление токоограничивающего резистора (R3 = R8 = 10 кОм).

Соответственно, в режиме удержания (поскольку используются 8 разрядов ЦАП), максимальный ток составит 1 А.

В заключение необходимо отметить, что драйвер LMD18245 позволяет реализовать и микрошаговое управление. Как упоминалось выше, такой режим уменьшает, и даже подавляет паразитный резонанс ротора. Поддержка такого режима для указанного драйвера осуществляется микропроцессором, управляющим входами ЦАП.

Как можно видеть из предложенной статьи, шаговые двигатели хоть и сложнее в управлении, чем коллекторные, но не настолько, чтобы отказываться от них. Как говорили еще древние римляне: «Дорогу осилит идущий». Естественно, что на практике для многих приложений управление шаговыми двигателями целесообразно делать на основе микроконтроллеров, которые легко сформируют нужные команды для драйверов и выполнят роль коммутаторов. Дополнительную информацию и более детальное рассмотрение проблем, связанных с применением шаговых двигателей, кроме как по упомянутым выше ссылкам [3, 4, 7], можно почерпнуть из ставшей уже классикой монографии Кенио Такаши [11] и на специализированных интернет-сайтах, например, [12].

Есть еще один момент, на который автор статьи хотел бы обратить внимание читателей. Шаговые двигатели, как впрочем, и все двигатели постоянного тока, обратимы. Что имеется ввиду? Если приложить внешнее вращающее усилие к ротору, то с обмоток статора можно снять ЭДС, то есть двигатель становится генератором, причем весьма и весьма эффективным. Автор статьи экспериментировал с этим вариантом использования шаговых двигателей во время работы консультантом по силовой электронике в компании, занимающейся ветроэнергетикой. Необходимо было на простых макетах отработать ряд практических решений. По наблюдению автора статьи, эффективность шагового двигателя в таком применении была выше, чем у аналогичного по параметрам и габаритам коллекторного двигателя постоянного тока. Но это уже другая история.

Как запустить шаговый двигатель от принтера схема: Как запустить шаговый двигатель без электроники своими руками

Как запустить шаговый двигатель без электроники своими руками

У меня много различной оргтехники, которая вышла из строя. Выбрасывать я её не решаюсь, а вдруг пригодится. Из её частей возможно сделать что-нибудь полезное.
К примеру: шаговый двигатель, который так распространен, обычно используется самодельщиками как мини генератор для фонарика или ещё чего. Но я практически никогда не видел, чтобы его использовали именно как двигатель для преобразования электрической энергии в механическую. Оно и понятно: для управления шаговым двигателем нужна электроника. Его просто так к напряжению не подключишь.
И как оказалось – я ошибался. Шаговый двигатель от принтера или ещё от какого устройства, довольно просто запустить от переменного тока.
Я взял вот такой двигатель.

Обычно у них четыре вывода, две обмотки. В большинстве случаем, но есть и другие конечно. Я рассмотрю самый ходовой.

Схема шагового двигателя

Его схема обмоток выглядит примерно так:

Конденсатор емкостью 470-3300 мкФ.
Источник переменного тока 12 В.

Середину проводов скручиваем и запаиваем.

Подключаем конденсатор одним выводом к середине обмоток, а вторым выводом в источнику питания на любой выход. Фактически конденсатор будет параллелен одной из обмоток.

Подаем питание и двигатель начинает крутиться.

Если перекинуть вывод конденсатора с одного выхода питания на другой, то вал двигателя начнет вращаться в другую сторону.

Все предельно просто. А принцип работы этого всего очень прост: конденсатор формирует сдвиг фаз на одной из обмоток, в результате обмотки работают почти попеременно и шаговый двигатель крутится.
Очень жалко то, что обороты двигателя невозможно регулировать. Увеличение или уменьшение питающего напряжения ни к чему не приведет, так как обороты задаются частотой сети.
Хотелось бы добавить, что в данном примере используется конденсатор постоянного тока, что является не совсем правильным вариантом. И если вы решитесь использовать такую схему включения, берите конденсатор переменного тока. Его так же можно сделать самому, включив два конденсатора постоянного тока встречно-последовательно.

Сморите видео

Запуск шагового двигателя без электроники

У любого радиолюбителя часто скапливается не мало различной оргтехники, которая вышла из строя. Выбрасывать я её ни кто не решается, так как из ее внутренностей можно сделать что ни будь полезное или выпаять некоторые детали. К примеру: шаговый двигатель, который так распространен, обычно используется любителями самоделок как мини генератор для фонарика или для чего то ещё. Но я практически никогда не видел, чтобы его использовали именно как двигатель для преобразования электрической энергии в механическую. Это и понятно: для управления шаговым двигателем нужна электроника и его просто так к напряжению не подключишь.

Но оказывается что данное мнение является ошибочным. Шаговый двигатель от принтера или от другого устрой устройства, можно легко запустить от переменного тока.

Для эксперимента использовался вот такой шаговый двигатель:

Обычно у них четыре вывода и две обмотки, в большинстве случаев, но есть и другие конечно. В данном случае будет рассмотрен самый ходовой двигатель.

Схема шагового двигателя

Схема обмоток данного двигателя выглядит вот так:

Она очень похожа на схему обычного асинхронного двигателя.

Для запуска двигателя понадобится:

Электролитический конденсатор 470-3300 мкФ.
Источник переменного тока 12 Вольт.

Замыкаем обмотки последовательно, как на схеме ниже.

Середину проводов нужно скрутить и спаять.

Подключаем конденсатор одним выводом к середине обмоток, а вторым выводом к источнику питания на любой контакт. Фактически электролитический конденсатор будет параллелен одной из обмоток.

Подаем питание и двигатель начинает крутиться.

Все достаточно просто. Принцип работы этой схемы очень прост: конденсатор формирует сдвиг фаз на одной из обмоток, в результате обмотки работают почти попеременно и шаговый двигатель крутится.

Единственные минус заключается в том, что обороты двигателя невозможно регулировать. Увеличение или уменьшение питающего напряжения ни к чему не приведет, так как обороты задаются частотой сети.

Хотелось бы добавить, что в данном примере используется конденсатор постоянного тока, что является не совсем правильным вариантом. И если вы решитесь использовать такую схему включения, берите конденсатор переменного тока. Его так же можно сделать самому, включив два конденсатора постоянного тока встречно-последовательно.

Сморите видео

Драйвер для шагового двигателя из принтера

Простой драйвер для шагового двигателя

Порой встает вопрос о том, как бы управлять шаговым двигателем. Как правило, это нужно осуществить, при проектировании какой-нибудь самоделки или более серьезного проекта, например станка с числовым программным управлением. Естественно, такое управление можно купить. Но, драйвер для шагового двигателя из принтера также можно сделать. Это будет самый простой вариант, который наглядно продемонстрирует возможность управлять этим устройством.

Понадобится старый принтер или сканер, можно неработающий. Оттуда, собственно, и будет извлечен шаговый двигатель, если такового нет в наличии. Также из платы потребуется выпаять управляющую микросхему под названием ULN2003. Она может быть и другая, в разной технике стоят различные микросхемы. Подойдут её аналоги: TD62003, отечественная К1109КТ22, более популярная MC1413, L203 и SG2003.

В принципе, подойдут и собратья этих микросхем, такие как ULN2023A, ULN2803 и им подобные. Стоит только смотреть даташиты. Микросхемы можно купить или выпаять из подобной техники. При выпаивании стоит быть осторожными, так как такие электронные компоненты извлекаются сложнее, и есть угроза повреждения их ножек.

Схема подключения проста.

Потребуется приобрести разъем DB-25, который будет подключаться к порту компьютера, для управления двигателем, в случае, если конструируется ЧПУ станок. Диапазоны входного напряжения указаны для конкретно этой микросхемы. Остальные микросхемы, возможно, потребуют отличного от этого напряжения питания.
В качестве источника питания отлично подойдет компьютерный блок питания. В принципе, подойдет любое зарядное или БП, напряжением от 12В до 24В, с током от 350мА.
Стоит отметить, что желательно обладать технической документацией к модели используемого двигателя, что упростит его подключение к драйверу.

Сам драйвер выглядит так:

В случае если документация не найдена на двигатель, то попробовать найти шины питания требуется в первую очередь. Сделать это можно, как наугад, с возможностью спалить микросхему, так и используя батарейку, к примеру, если двигатель рассчитан на небольшое напряжение.

Если конструкция делается для станка с ЧПУ, то на компьютер потребуется скачать программу Turbo CNC и настроить её под свои нужды.

Простая схема с шаговым двигателем безопасна?

После различных разочарований я наконец понял, как найти эти проклятые провода на шаговых двигателях. Я думал, что управлять биполярными моторами проще, но в конце я предпочитаю однополюсные шаговые двигатели . .. больше кабелей, но проще в управлении.

Во всяком случае … после поломки моего единственного L293D я решил попробовать еще раз со знаменитым ULN2803A . С некоторым терпением и низким напряжением (5 В) я следовал приведенному выше описанию видео и записал все последовательности проводов шаговых двигателей, которые я спас.

OKI EM-199 ( SMA6511 ) от принтера epson
OKI EM-154 ( STK6711AMK4B ) от принтера epson
OKI EM-318 ( LB1847 ) от принтера epson
Mineba PM35L-048-HPI2 от принтера hp
Mitsumi M55SP-1N от принтера hp

Как вы можете видеть, я нашел только те листы двигателей, которые я не смог найти. Так…

Из того, что я понимаю, Mitsumi M55SP-1N :

потребляет меньше: 259mA/phase
режим возбуждения используется в библиотеке 2-2 Phase excitation
и я знаю, что могу использовать 12v чтобы управлять им.

Это первый раз, когда я использую шаговый двигатель

Я не хочу разрушать свой микроконтроллер или любую другую часть схемы.

Безопасно ли использовать ULN2803A для управления Mitsumi M55SP-1N при напряжении 12 В от 3,3 В или 5 В?

под этим я подразумеваю:

У ULN2803A уже много защитных диодов. Достаточно безопасно?
в спецификации Mitsumi M55SP-1N указано 259 мА / фаза * 4 = 1,1 Ампер .. верно? uln2803 обрабатывает 500 мА на канал и максимум 2,5 А …..
Энергоснабжение 1,25 Ампер …. достаточно верно?
Странная вещь случилась .. @ 5v с высокой скоростью, ступающей ULN2803A стал горячим. 50-60 град. С. нормально?

смоделировать эту схему – схема, созданная с использованием CircuitLab

Если все в порядке (безопасно) …. какой конденсатор я должен поставить рядом с Vin шагового двигателя?

И если вы думаете, что мне следует использовать один из вышеперечисленных шаговых драйверов или узнать больше о неизвестных двигателях, я с удовольствием узнаю что-то новое . ..

Примечание: Как я уже сказал, я уже проверил все двигатели при низком напряжении и низких оборотах, все они работают при 5 В, используя вышеуказанную схему, кроме конденсаторов. Это на макете .. теперь я хочу спаять это вместе. Я новичок в электронике, и то, что для вас очевидно, это то, чего я даже не знаю.

Брюс Эбботт

У ULN2803A уже много защитных диодов. Достаточно безопасно?

в спецификации Mitsumi M55SP-1N указано 259 мА / фаза * 4 = 1,1 Ампер .. верно?

Да (достаточно близко) Сопротивление каждой фазы составляет 50 Ом + -7%, поэтому при напряжении 12 В оно должно составлять примерно 12/50 = 240 мА на фазу (фактически оно должно быть даже меньше, чем это из-за падения напряжения в транзисторах Дарлингтона).

Энергоснабжение 1,25 Ампер …. достаточно верно?

Да.

Странная вещь случилась .. @ 5v с высокой скоростью, ступающей ULN2803A стал горячим. 50-60 град. С. нормально?

Прогрев на высокой скорости следует ожидать. Каждый раз, когда катушка выключается, обратный диод пропускает импульс тока, когда магнитное поле в катушке рассеивается. На высокой скорости диоды пропускают столько же тока при выключении катушек, сколько транзисторы при включении, что увеличивает общую потерю мощности. Транзисторы также имеют потери на переключение, которые становятся более значительными при увеличении скорости шага.

Температура корпуса 50-60 ° в порядке. ULN2803 не очень эффективен. При 240 мА каждый транзистор Дарлингтона падает примерно на 1,1 В, что равняется 1,1 Вт общей потери мощности при включении всех 4 фаз. Максимально допустимая температура соединения составляет 125 ° C. Тепловое сопротивление перехода к окружающей среде составляет 73 ° C / Вт (комплект D), поэтому при комнатной температуре (20 ° C) и 1,1 Вт температура перехода должна составлять

100 ° C.

uln2803 обрабатывает 500 мА на канал и максимум 2,5 А ….

Это абсолютные максимальные значения нагрузки, не рекомендуемые для нормальной работы. Для безопасности и надежности вы не должны превышать половину этих значений.

устройство, принцип работы, типы, схемы подключения

Для работы практически всех электрических приборов, необходимы специальные приводные механизмы. Предлагаем рассмотреть, что такое шаговый двигатель, его конструкцию, принцип работы и схемы подключения.

Что такое шаговый двигатель?

Шаговый двигатель представляет собой электрическую машину, предназначенную для преобразования электрической энергии сети в механическую энергию. Конструктивно состоит из обмоток статора и магнитомягкого или магнитотвердого ротора. Отличительной особенностью шагового двигателя является дискретное вращение, при котором заданному числу импульсов соответствует определенное число совершаемых шагов. Наибольшее применение такие устройства получили в станках с ЧПУ, робототехнике, устройствах хранения и считывания информации.

В отличии от других типов машин шаговый двигатель совершает вращение не непрерывно, а шагами, от чего и происходит название устройства. Каждый такой шаг составляет лишь часть от его полного оборота. Количество необходимых шагов для полного вращения вала будет отличаться, в зависимости от схемы соединения, марки двигателя и способа управления.

Преимущества и недостатки шагового электродвигателя

К преимуществам эксплуатации шагового двигателя можно отнести:

В шаговых электродвигателях угол поворота соответствует числу поданных электрических сигналов, при этом, после остановки вращения сохраняется полный момент и фиксация;
Точное позиционирование – обеспечивает 3 – 5% от установленного шага, которая не накапливается от шага к шагу;

К недостаткам применения шагового двигателя относятся:

Может возникать резонансный эффект и проскальзывание шагового агрегата;
Существует вероятность утраты контроля из-за отсутствия обратной связи;
Количество расходуемой электроэнергии не зависит от наличия или отсутствия нагрузки;

Устройство и принцип работы

На рисунке 1 изображены 4 обмотки, которые относятся к статору двигателя, а их расположение устроено так, что они находятся под углом 90º относительно друг друга. Из чего следует, что такая машина характеризуется размером шага в 90º.

В момент подачи напряжения U1 в первую обмотку происходит перемещение ротора на те же 90º. В случае поочередной подачи напряжения U2, U3, U4 в соответствующие обмотки, вал продолжит вращение до завершения полного круга. После чего цикл повторяется снова. Для изменения направления вращения достаточно изменить очередность подачи импульсов в соответствующие обмотки.

Типы шаговых двигателей

Для обеспечения различных параметров работы важна как величина шага, на который будет смещаться вал, так и момент, прилагаемый для перемещения. Вариации данных параметров достигаются за счет конструкции самого ротора, способа подключения и конструкции обмоток.

По конструкции ротора

Вращаемый элемент обеспечивает магнитное взаимодействие с электромагнитным полем статора. Поэтому его конструкция и технические особенности напрямую определяют режим работы и параметры вращения шагового агрегата. Чтобы на практике определить тип шагового мотора, при обесточенной сети необходимо провернуть вал, если ощущаете сопротивление, то это свидетельствует о наличии магнита, в противном случае, это конструкция без магнитного сопротивления.

Реактивный

Реактивный шаговый двигатель не оснащается магнитом на роторе, а выполняется из магнитомягких сплавов, как правило, его набирают из пластин для уменьшения потерь на индукцию. Конструкция в поперечном разрезе напоминает шестерню с зубцами. Полюса статорных обмоток запитываются противоположными парами и создают магнитную силу для перемещения ротора, который двигается от попеременного протекания электрического тока в обмоточных парах.

С переменным магнитным сопротивлением

Весомым плюсом такой конструкции шагового привода является отсутствие стопорящего момента, образуемого полем по отношению к арматуре. По факту это тот же синхронный двигатель, в котором поворот ротора идет в соответствии с полем статора. Недостатком является снижение величины вращающего момента. Шаг для реактивного двигателя колеблется от 5 до 15°.

С постоянными магнитами

В этом случае подвижный элемент шагового двигателя собирается из постоянного магнита, в котором может быть два и большее количеством полюсов. Вращение ротора обеспечивается притяжением или отталкиванием магнитных полюсов электрическим полем при подаче напряжения в соответствующие обмотки. Для этой конструкции угловой шаг составляет 45-90°.

С постоянным магнитом

Гибридные

Был разработан с целью объединения лучших качеств двух предыдущих моделей, за счет чего агрегат обладает меньшим углом и шагом.

Устройство гибридного шагового двигателя

Преимущества гибридного шагового двигателя заключатся в его высокой точности, плавности и скорости перемещения, малым шагом – от 0,9 до 5°. Их применяют для высококлассных станков ЧПУ, компьютерных и офисных приборах и современной робототехнике. Единственным недостатком считается относительно высокая стоимость.

Для примера разберем вариант гибридных ШД на 200 шагов позиционирования вала. Соответственно каждый из цилиндров будет иметь по 50 зубцов, один из них является положительным полюсом, второй отрицательным. При этом каждый положительный зубец расположен напротив паза в отрицательном цилиндре и наоборот. Конструктивно это выглядит так:

Расположение пазов гибридника

Из-за чего на валу шагового двигателя получается 100 перемежающихся полюсов с отличной полярностью. Статор также имеет зубцы, как показано на рисунке 6 ниже, кроме промежутков между его компонентами.

Рис. 6. Принцип работы гибридного ШД

За счет такой конструкции можно достичь смещения того же южного полюса относительно статора в 50 различных позиций. За счет отличия положения в полупозиции между северным и южным полюсом достигается возможность перемещения в 100 позициях, а смещение фаз на четверть деления предоставляет возможность увеличить количество шагов за счет последовательного возбуждения еще вдвое, то есть до 200 шагов углового вала за 1 оборот.

Обратите внимание на рисунок 6, принцип работы такого шагового двигателя заключается в том, что при попарной подаче тока в противоположные обмотки происходит подтягивание разноименных полюсов ротора, расположенных за зубьями статора и отталкивание одноименных, идущих перед ними по ходу вращения.

По виду обмоток

На практике шаговый двигатель представляет собой многофазный мотор. Плавность работы в котором напрямую зависит от количества обмоток – чем их больше, тем плавне происходит вращение, но и выше стоимость. При этом крутящий момент от числа фаз не увеличивается, хотя для нормальной работы их минимальное число на статоре электродвигателя должно составлять хотя бы две. Количество фаз не определяет числа обмоток, так двухфазный шаговый двигатель может иметь четыре и более обмотки.

Униполярный

Униполярный шаговый двигатель отличается тем, что в схеме подключения обмотки имеется ответвление от средней точки. Благодаря чему легко меняются магнитные полюса. Недостатком такой конструкции является использование только одной половины доступных витков, из-за чего достигается меньший вращающий момент. Поэтому они отличаются большими габаритами.

Для использования всей мощности катушки средний вывод оставляют не подключенным. Рассмотрите конструкции униполярных агрегатов, они могут содержать 5 и 6 выводов. Их количество будет зависеть от того, выводится срединный провод отдельно от каждой обмотки двигателя или они соединяются вместе.

Схема а) с различными, б) с одним выводом

Биполярный

Биполярный шаговый двигатель подключается к контроллеру через 4 вывода. При этом обмотки могут соединяться внутри как последовательно, так и параллельно. Рассмотрите пример его работы на рисунке.

Биполярный шаговый двигатель

В конструктивной схеме такого двигателя вы видите с одной обмоткой возбуждения в каждой фазе. Из-за этого смена направления тока требует использовать в электронной схеме специальные драйверы (электронные чипы, предназначенные для управления). Добиться подобного эффекта можно при помощи включения Н-моста. В сравнении с предыдущим, биполярное устройство обеспечивает тот же момент при гораздо меньших габаритах.

Подключение шагового двигателя

Чтобы запитать обмотки, потребуется устройство способное выдать управляющий импульс или серию импульсов в определенной последовательности. В качестве таких блоков выступают полупроводниковые приборы для подключения шагового двигателя, микропроцессорные драйвера. В которых имеется набор выходных клемм, каждая из них определяет способ питания и режим работы.

В зависимости от схемы подключения должны применяться те или другие выводы шагового агрегата. При различных вариантах подведения тех или иных клемм к выходному сигналу постоянного тока получается определенная скорость вращения, шаг или микрошаг линейного перемещения в плоскости. Так как для одних задач нужна низкая частота, а для других высокая, один и тот же двигатель может задавать параметр за счет драйвера.

Типичные схемы подключения ШД

В зависимости того, какое количество выводов представлено на конкретном шаговом двигателе: 4, 6 или 8 выводов, будет отличаться и возможность использования той или иной схемы их подключения Посмотрите на рисунки, здесь показаны типичные варианты подключения шагового механизма:

Схемы подключения различных типов шаговых двигателей

При условии запитки основных полюсов шаговой машины от одного и того же драйвера, по данным схемам можно отметить следующие отличительные особенности работы:

Выводы однозначно подводятся к соответствующим клеммам устройства. При последовательном соединении обмоток увеличивает индуктивность обмоток, но понижает ток.
Обеспечивает паспортное значение электрических характеристик. При параллельной схеме увеличивается ток и снижается индуктивность.
При подключении по одной фазе на обмотку снижется момент на низких оборотах и уменьшает величину токов.
При подключении осуществляет все электрические и динамические характеристики согласно паспорта, номинальный токи. Значительно упрощается схема управления.
Выдает куда больший момент и применяется для больших частот вращения;
Как и предыдущая предназначена для увеличения момента, но применяется для низких частот вращения.

Управление шаговым двигателем

Выполнение операций шаговым агрегатом может осуществляться несколькими методами. Каждый из которых отличается способом подачи сигналов на пары полюсов. Всего выделяют тир метода активации обмоток.

Волновой – в таком режиме происходит возбуждение только одной обмотке, к которой и притягиваются роторные полюса. При этом шаговый двигатель не способен вытягивать большую нагрузки, так как выдает лишь половину момента.

Полношаговый — в таком режиме происходит одновременная коммутация фаз, то есть, возбуждаются сразу обе. Из-за чего обеспечивается максимальный момент, в случае параллельного соединения или последовательного включения обмоток будет создаваться максимальное напряжение или ток.

Полушаговый – представляет собой комбинацию двух предыдущих методов коммутации обмоток. Во время реализации которого в шаговом двигателе происходит поочередная подача напряжения сначала в одну катушку, а затем сразу в две. Благодаря чему обеспечивается лучшая фиксация на максимальных скоростях и большее количество шагов.

Для более мягкого управления и преодоления инерции ротора используется микрошаговое управление, когда синусоида сигнала осуществляется микроступенчатыми импульсами. За счет чего силы взаимодействия магнитных цепей в шаговом двигателе получают более плавное изменение и, как следствие, перемещение ротора между полюсами. Позволяет в значительной степени снизить рывки шагового двигателя.

Без контроллера

Для управления бесколлекторными двигателями применяется система Н-моста. Который позволяет переключать полярность для реверса шагового двигателя. Может выполняться на транзисторах или микросхемах, которые создают логическую цепочку для перемещения ключей.

Как видите, от источника питания V напряжение подается на мост. При попарном включении контактов S1 – S4 или S3 – S2 будет происходить движение тока через обмотки двигателя. Что и обусловит вращение в ту или иную сторону.

С контроллером

Устройство контроллера позволяет осуществлять управление шаговым двигателем в различных режимах. В основе контроллера лежит электронный блок, формирующий группы сигналов и их последовательность, посылаемых на катушки статора. Для предотвращения возможности его повреждения в случае короткого замыкания или другой аварийной ситуации на самом двигателе каждый вывод защищается диодом, который не пропусти импульс в обратную сторону.

Подключение через контроллер однополярного шагового двигателя

Простейший драйвер шагового двигателя своими руками

Чтобы собрать схему драйвера в домашних условиях могут пригодиться некоторые элементы от старых принтеров, компьютеров и другой техники. Вам понадобятся транзисторы, диоды, резисторы (R) и микросхема (RG).

Схема простейшего драйвера

Для построения программы руководствуйтесь следующим принципом: при подаче на один из выводов D логической единицы (остальные сигнализируют ноль) происходит открытие транзистора и сигнал проходит к катушке двигателя. Таким образом, выполняется один шаг.

На основе схемы составляется печатная плата, которую можно попытаться изготовить самостоятельно или сделать под заказ. После чего на плате впаиваются соответствующие детали. Устройство способно управлять шаговым устройством от домашнего компьютера за счет подключения к обычному USB порту.

Полезное видео

Шаговые двигатели от принтера применение в самоделках. Как работает шаговый электродвигатель? Подключение шагового двигателя

С каждым годом люди ведут поиски альтернативных источников. Самодельная электростанция из старого автомобильного генератора будет кстати в отдалённых участках, где нет подключения к общей сети. Она сможет свободно заряжать аккумуляторные батареи, а также обеспечит работу нескольких бытовых приборов и освещения. Куда использовать энергию, что будет вырабатываться решаете вы, а также собрать его своими руками или приобрести у производителей, которых на рынке предостаточно. В этой статье мы поможем вам разобраться со схемой сборки ветрогенератора своими руками из тех материалов которые всегда есть у любого хозяина.

Рассмотрим принцип работы ветро-электростанции. Под быстрым ветровым потоком активируется ротор и винты, после в движение приходит основной вал, вращающий редуктор, а потом происходит генерация. На выходе мы получаем электричество. Следовательно, чем выше скорость вращения механизма, тем больше производительности. Соответственно, при расположении конструкций учитывайте местность, рельеф, знать участки территорий, где большая скорость вихря.

Для этого вам потребуется заранее приготовить всё комплектующие. Самым важным элементом является генератор. Лучше всего брать тракторный или автобусный, он способен выработать намного больше энергии. Но если такой возможности нет, то вероятнее стоит обойтись и более слабыми агрегатами. Для сборки аппарата вам понадобится:
вольтметр
реле аккумуляторной зарядки
сталь для изготовления лопастей
12 вольтовый аккумулятор
коробка для проводов
4 болта с гайками и шайбами
хомуты для крепления

Сборка устройства для дома на 220в

Когда все потребное готово переходите к сборке. Каждый из вариантов может иметь дополнительные детали, но они чётко оговариваются непосредственно в руководстве.
Первым делом соберите ветряное колесо – главный элемент конструкции, ведь именно эта деталь будет преображать энергию ветра в механическую. Лучше всего, чтобы у него было 4 лопасти. Запомните, что чем меньше их количество, тем больше механической вибрации и тем сложней будет его сбалансировать. Делают их из листовой стали или железной бочки. Форму они должны носить не такую, как вы видели в старых мельницах, а напоминающие крыльчатый тип. У них аэродинамическое сопротивление намного ниже, а эффективность выше. После того как вы с помощью болгарки, вырежете ветряк с лопастями диаметром 1.2-1.8 метра, его вместе с ротором требуется прикрепить с осью генератора, просверлив отверстия и соединив болтами.

Сборка электрической схемы

Закрепляем провода и подключаем их непосредственно к аккумулятору и преобразователю напряжения. Требуется использовать все, что в школе на уроках физики вас учили мастерить при сборке электрической схемы. Перед началом разработки подумайте, какие кВт вам нужны. Важно отметить, что без последующей переделки и перемотки статора вовсе не пригодны, рабочие обороты составляют 1,2 тыс-6 тыс. об/м, а этого недостаточно для производства энергии. Именно по этой причине требуется избавится от катушки возбуждения. Чтобы поднять уровень напряжения, перемотайте статор тонким проводом. Как правило, в результате мощность будет при 10 м/с 150-300 ватт. После сборки ротор хорошо будет магнитить, будто к нему подключили питание.

Роторные самодельные ветрогенераторы очень надёжны в работе и экономично выгодны, единственным их несовершенством является страх сильных порывов ветра. Принцип работы имеет простой – вихрь через лопасти заставляет механизм крутиться. В процессе этих интенсивных вращений вырабатывается энергия, необходимого вам напряжения. Такая электростанция – это очень удачный способ обеспечить электричеством небольшой дом, конечно, чтобы выкачивать воду из скважины его мощности будет недостаточно, но посмотреть телевизор или включить свет во всех помещениях с его помощью возможно.

Сам вентилятор может быть в нерабочем состоянии, но из него требуется всего несколько деталей – это стойка и сам винт. Для конструкции понадобиться небольшой шаговый двигатель спаянный диодным мостиком для того, чтобы он выдавал постоянное напряжение, бутылочка от шампуня, пластиковая водопроводная трубка длиной примерно 50 см, заглушка для неё и крышка от пластикового ведра.

На станке делают втулку и фиксируют в разъёме от крыльев разобранного вентилятора. В эту втулку будет крепиться генератор. После закрепления, нужно заняться изготовлением корпуса. Срезают с помощью станка или в ручном режиме дно от бутылки шампуня. Во время отрезания, требуется также оставить отверстие на 10, чтобы в него вставить ось, выточенную из алюминиевого прута. Прикрепляют её с помощью болта и гайки к бутылочке. После того как была выполнена припайка всех проводов, в корпусе бутылочки проделывают ещё одно отверстие для вывода этих самых проводов. Протягиваем их и закрепляем в бутылочке сверху на генераторе. По форме они должны совпадать и корпус бутылки должен надёжно скрывать все его части.

Хвостовик для нашего устройства

Чтобы в будущем он улавливал потоки ветра с разных сторон, соберите хвостовик, использовав заранее подготовленную трубку. Хвостовая часть будет крепиться с помощью откручиваемой крышки от шампуня. В ней тоже делают отверстие и, предварительно надев на один конец трубки заглушку, протягивают её и закрепляют к основному корпусу бутылочки. С другой стороны, трубку пропиливают ножовкой и вырезают ножницами из крышки пластикового ведра крыло хвостовика, оно должно иметь круглую форму. Все что вам нужно, это попросту обрезать края ведра, которыми оно прикреплялось к основной ёмкости.

На заднюю панель подставки прикрепляем USB выход и складываем все полученные детали в одну. Крепить радио или подзаряжать телефон можно будет через этот вмонтированный USB порт. Конечно, сильной мощностью он от бытового вентилятора не обладает, но все же освещение одной лампочки может обеспечить.

Устройство из шагового двигателя даже при небольшой скорости вращения вырабатывает около 3 Вт. Напряжение может подниматься выше 12 В, а это позволяет заряжать небольшой аккумулятор. В качестве генератора можно вставить шаговый двигатель от принтера. В таком режиме у шагового двигателя вырабатывается переменный ток, а его без труда преобразовать в постоянный, используя несколько диодных мостов и конденсаторы. Схему вы можете собрать собственноручно. Стабилизатор устанавливают за мостами, в следствии получим постоянное выходное напряжение. Чтобы контролировать зрительно напряжение, можно установить светодиод. С целью уменьшения потери 220 В, для его выпрямления, применяются диоды Шоттки.

Лопасти будут из трубы ПВХ. Заготовку рисуют на трубе, а затем вырезают отрезным диском. Размах винта должен составлять около 50 см, а ширина – 10 см. Нужно выточить втулку с фланцем под размер вала ШД. Она насаживается на вал двигателя и крепится с помощью винтов, непосредственно к фланцам будут крепиться пластиковые “винты”. Также проведите балансировку – от концов крыльев отрезаются кусочки пластика, угол наклона изменить посредством нагрева и изгиба. В само устройство вставляют кусок трубы, к которому его тоже прикрепляют болтами. Что касается электрической платы, то её лучше разместить внизу, а к ней вывести питание. С шагового двигателя выходят до 6 проводов, которые соответствуют двум катушкам. Для них потребуются токосъёмные кольца для передачи электроэнергии от подвижной части. Соединив все детали между собой переходим к тестированию конструкции, которая будет начинать обороты при 1 м/с.

Ветряк из мотор-колесо и магнитов

Не каждый знает, что ветрогенератор из мотор-колеса можно собрать своими руками за короткое время, главное заранее запастись нужными материалами. Для него лучше всего подходит ротор Савониуса, его можно приобрести готовый или же самостоятельно. Он состоит из двух полуцилиндрических лопастей и перекрытия, из которых и получаются оси вращения ротора. Материал для их изделия выбирайте самостоятельно: дерево, стеклоткань или пвх-трубу, что является самым простым и оптимальным вариантом. Изготовляем место соединения деталей, на котором нужно проделать отверстия для крепления в соответствии с количеством лопастей. Потребуется стальной поворотный механизм, чтобы устройство могло выдерживать любую погоду.

Из ферритовых магнитов

Ветрогенератор на магнитах будет сложно освоить малоопытным мастерам, но все же можно попробовать. Итак, должны быть четыре полюса, в каждом будет находиться по два ферритовых магнита. Покрывать их будут накладки из металла толщиной чуть меньше миллиметра для распределения более равномерного потока. Основных катушек должно быть 6 штук, перемотаны толстым проводом и должны находиться через каждый магнит, занимая пространство, соответствующее длине поля. Крепление схем обмотки может быть на ступице от болгарки, в середину которой установлен заранее выточенный болт.

Регулируется поток подачи энергии высотой закрепления статора над ротором, чем он выше, тем меньше залипаний, соответственно мощность понижается. Для ветряка нужно сварить опору-стойку, а на диске статора закрепить 4 больших лопасти, которые вы можете вырезать из старой металлической бочки или крышки от пластикового ведра. При средней скорости вращения выдаёт примерно до 20 ватт.

Конструкция ветряка на неодимовых магнитах

Если вы хотите узнать о создании, нужно сделать основой ступицу автомобиля с дисками тормоза, такой выбор вполне оправдан, ведь она мощная, надёжная и хорошо сбалансированная. После того как вы отчистите ступицу от краски и грязи, переходите к расстановке неодимовых магнитов. Их потребуется по 20 штук на диске, размер должен составлять 25х8 миллиметров.

Магниты нужно размещать, учитывая чередование полюсов, перед склейкой лучше создать бумажный шаблон либо прочертить линии, делящие диск на сектора, чтобы не перепутать полюса. Очень важно, чтобы они, стоящие друг напротив друга, были с разными полюсами, то есть притягивались. Клеят их супер-клеем. Поднимите бордюрчики по краям дисков, и в центре намотайте скотч или залепите пластилином для недопущения растекания. Чтобы изделие работало с максимальной отдачей, катушки статора следует рассчитать правильно. Увеличение количества полюсов приводит к росту частоты тока в катушках, благодаря этому, устройство даже при низкой частоте оборота даёт большую мощность. Намотка катушек осуществляется более толстыми проводами, с целью снижения сопротивления в них.

Когда основная часть готова, изготовляют лопасти, как в предыдущем случае и закрепляют их к мачте, что может быть изготовлена из обыкновенной пластиковой трубы с диаметром- 160 мм. В конце концов наш генератор, работающий на принципе магнитной левитации, с диаметром в полтора метра и шестью крыльями, в 8м/с, способен обеспечить до 300 Вт.

Цена разочарования или дорогой флюгер

Сегодня существует множество вариантов как сделать устройство для преобразования энергии ветра, каждый способ по-своему эффективен. Если вы ознакомлены с методикой изготовления оборудования вырабатывающего энергию, то будет неважно на базе чего его делать, главное, чтобы он отвечал задуманной схеме, и на выходе давал хорошую мощность.

Схема шагового двигателя

Конденсатор емкостью 470-3300 мкФ.
Источник переменного тока 12 В.

Середину проводов скручиваем и запаиваем.

Подаем питание и двигатель начинает крутиться.

Сморите видео

Вы, хоть понимаете, что пишете? Или пишете для того, чтобы человека поддержать в его начинаниях и он, потратив деньги на комплектующие для своей системы, в конечном итоге получил абсолютно неработоспособную вещь? Вы отвечаете: “Двигатель, как генер подойдет” – да, подойдет, но откуда вы взяли 1,1-1,5А? Это при каком напряжении? При какой скорости вращения ротора? Далее пишете: “Стандарт мощности 1м ленты, вроде, 5Вт. ..” – стандарта мощности тут нет, а ленты бывают и около 5Вт и около 14Вт, и около 7Вт на метр и др., а это очень большой разброс. Продолжаем: “Так как вы столько накрутили то вполне может хватить для заряда аккумулятора” – это, вообще, что означает? То, что чем сложнее, навороченнее и запутаннее схема, тем больше ее отдача и эффективность? Полная ерунда. Для зарядки 12В мотоаккума нужно около 14-15В при токе примерно 0,6-0,7А (для емкости примерно 7А/ч). Вы уверены, что система способна долговременно выдавать такие параметры? Ведь, чтобы зарядить разряженный аккум мотоцикла, 2-3-х часов не хватит. Считаете, также, что заряжать можно и от 18В? Да, можно, но электролит выкипит через неделю, если не раньше, и пластины посыпятся. Хороша рекомендация! Неприхотливы в зарядке – это не означает, что их можно заряжать любым напряжением. Далее Вы пишете: “Будет очень даже отлично, ведь вдруг забыл выключить свет и аккумулятор сел еще до того как успеет подзарядится” – говорите так, будто зарядка аккума происходит только в светлое время суток))) Это ветряк, а не солнечная батарея. При правильно работающей системе, при постоянном ветре, аккум вообще не должен разряжаться, если даже забыли выключить свет. Но идея фотоэлемента сама по себе хороша с точки зрения автоматизации. Далее: светодиодная лента, наверное, будет работать, как Вы говорите, и при 30 вольтах, однако, долго ли? Сопротивления ограничивают ток, да, но он же будет расти пропорционально повышению напряжения, а не оставаться постоянным! Диоды очень не любят превышения рабочего тока. Так, что результат известен: перегрев диодов и, как следствие, резкое снижение срока эксплуатации, либо выход их из строя крайне быстрый. Следом пишете: “Емкость также не критична, добавьте еще 1 пленочный конденсатор на 1 мкф” – для чего? Это что, фильтр помех? Почему тогда 1мкФ? И зачем там вообще фильтр? А, если не фильтр, а сглаживающий пульсации элемент, то тут как раз его емкость критична! Емкость – это основной параметр конденсатора вообще-то. А 1мкФ – это пустое место для описанной человеком системы, ничего он не сгладит. Даже 1000мкФ, которую хотел установить автор вопросов – очень мало для его задумки. Я бы понял, если бы это было 5000-7000 или даже 10000мкФ, а то и больше. В конце человек спрашивает, хватит ли мотоаккума, чтобы лента светилась всю ночь, и Вы отвечаете, что, мол, конечно, хватит. Вы изучали физику в школе? Или еще изучаете? Это было Ваше предположение пальцем в небо или хоть какой-нибудь элементарный расчет? Давайте прикинем очень грубо: человек писал, что хочет установить 10-15м ленты. Даже, если взять минимальные значения, т.е. 10м ленты мощностью 5Вт/м, то путем нехитрых подсчетов получаем 50Вт мощности. Поделив мощность ленты на напряжение аккума (примерно 12,8В) получим ток: 50/12,8=3,9А. Емкость обычного мотоаккума примерно равна 7А/ч. Т.о. можно прикинуть, сколько времени проработает лента от полностью заряженного аккума: 7/3,9=1,79ч=1ч 47мин., т.е. почти два часа. Это далеко не вся ночь. К тому же, в расчет взяты минимальные параметры и, если длина ленты или/и ее мощность будут больше, соответственно время работы от аккума пропорционально уменьшится. Вот, как-то так.
Я бы не стал всего этого писать, но дело в том, что лента стоит денег, аккум и фотореле тоже… И деньги это немалые, а чел, получивший одобрение и поддержку своей идеи в комментах людей, не понимающих сути и нюансов процесса, радостно побежит в магаз, потратит деньги на комплектующие, а в итоге получит систему, неработоспособную в принципе, изначально. Не надо давать советы, не разбираясь в вопросе!

Обычно дует лёгенький ветерок но мой мини ветрячёк периодически раскручивается до очень больших оборотов, винт вращается с такой скоростью, что его практически не видно, правда при таких оборотах доносится едва слышное рокатание лопастей. Сейчас этот ветрячёк поддерживает в рабочем состоянии старенький, но рабочий аккумулятор, чтобы тот не разряжался. Максимальная мощность ветрячка всего до 100мА, возможно он может выдать и больше, но у нас обычно дует небольшой ветер, и замерял на обычном ветерке.

Конструкцию подобных ветрячков подсмотрел на одном заморском сайте и решил повторить, так и родился этот малыш. В качестве генератора использовал шаговый моторчик от давно нерабочего и пылившегося у меня струйного принтера. Разобрав его выкрутил маторчик. Далее посмотрел, повертел, покрутил руками, померил сколько даёт, давал очень мало, но вольты поднимались выше 12-ти, а значит он теоретически мог заряжать аккумулятор.

Далее из транзистора сделал крепление для лопастей. Транзистор просверлил по диаметру вала на котором стаяла зубчатая насадка, в общем под её размеры. Надел на вал транзистор, капнул клея и покрутил убедившись что всё ровно. Потом окончательно зафиксировал с помощъю эпоксидки. Развёл немного и залил отверстие транзистора, дополнительно защитил моторчик от непогоды замазав дырочки в моторчике. Ниже фотография сего генератора.

Далее из отрезка ПВХ трубы, диаметром 110мм, вырезал лопасти, на трубе нарисовал заготовку, которую вырезал отрезной машинкой. Размеры взял примерные ширина получилась 9см, а размах винта 48см. Просверлил отверстия и прикрутил винт к моторчику-генератору с помощъю маленьких болтиков.

За основу использовал отрезок 55-той ПВХ трубы, далее вырезал хвост из фанерки, и добавил кусочек от 110-той.Моторчик вклеил внутри трубы. После сборки получилась вот такая ветроэлектростанция. Сразу собрал выпрямитель.Так как этот мотор не хотел давать много вольт на малых оборотах, то собрал по схеме удвоения и включил последовательно.

Диоды взял HER307, конденсаторы — 3300мкф

Схему укутал в полиэтилен и вставил в трубу выпрямитель, потом мотор и привязал его проволокой сквозь просверленные дырочки, пространство замазал силиконом. Так-же силиконом потом замазал все дырдочки сверху, а снизу просверлил одно отверстие на всякий случай, чтобы если что вода стекла, и испарялся конденсат.

Хвост закрепил насквозь болтом, полукруглый хвост вставил и привязал проволокой, он и так прочно держится. Нашёл центр тяжести, просверлил (диам. 9мм.) Ещё просверлил диам. 6мм два болта М10, насквозь, под ось. (Болты М10 здесь служат «подшипником» оси) Ввернул сверху и снизу болты М10 в трубу, смазал длинный болт М6 солидолом и всё скрутил, получилось довольно жёстко. Болт-ось (М6) прикрутил к уголку, а его к палке. Сверху на болт М10 одел на силиконе пробку, теперь ось воды не боится. Всё ветрогенератор изготовлен.

Для мачты взял несколько брусочков. которые скрутил саморезами, закрепил ветряк и поднял на ветер. Подключил к аккумулятору, зарядка идёт, но очень слабенькая, поддерживает аккумулятор от естественного разряда. Так как верячок крутиться, то остался доволен, по крайней мере буду знать откуда ветер дует.Этот вариант — как сказано на том сайте — little weekend project, то-есть маленький проект для выходных, для удовольствия что-нить поковырять, тем более я не потратил ни копейки… клей не в счёт. Так по идее может пару маленьких светодиодов зажечь, или мобильный телефон за пару суток зарядить, но скорее всего такой слабый ток телефон примет за плохой контакт и отключит, написав на дисплее плохое соединение.

В будущем если будет время и желание может сделаю на освещение двора, вот только второй такой-же соберу и аккумулятор небольшой поставлю, или несколько аккумуляторных батареек. Для этого остался ещё один шаговый, только этот выдаёт под 2х20вольт от прокручивания рукой, но ток маленький. А второй — на щётках, сразу постоянка. От руки 10 вольт, КЗ — 0,5 Ампера. А ещё всё-же буду мучить автогенератор, вот только магниты дождусь.

Пришла в голову простая, очевидная, но гениальная мысль. Ведь если учесть, что шаговый двигатель является не только моторчиком, который обеспечивает механическую работу абсолютно разных устройств (начиная от принтеров сканеров и другой офисной аппаратуры, заканчивая различными агрегатами, применяемыми в более серьезных устройствах). Шаговый двигатель так же может послужить отличным генератором электричества!

А его самый главный плюс во всем, это то, что ему вовсе не требуются большие обороты, он вполне может исправно работать и при малых нагрузках. То есть даже при минимальном действии силы направленной на него, шаговый двигатель отлично вырабатывает энергию. Самое главное, что этой энергии вполне хватит на различные нужды, вроде освещения дороги велосипедисту с помощью подключенного к шаговому двигателю фонаря.

К сожалению с обычным генератором стандартному велосипеду будут все же необходимы начальные обороты, до того как фонарик начнет испускать лучи достаточно яркого света для четкого освещения пути. Но при использовании шагового двигателя этот недостаток удаляется сам собой, то есть освещение будет подаваться сразу как только начнется вращение колеса.

Но правда у этой чудо конструкции все же будет ряд недочетов. Например наиболее явный из них, это большое магнитное залипание. Но на самом деле это не так страшно для велосипедиста.

Что приступая к работе нам будет необходимо найти некоторые детали:
1) Собственно сам шаговый двигатель.
2) парочка конденсаторов большой емкости.
3) светодиодные фонари
4) стабилизатор напряжения 5-6 вольт.

Найти шаговый двигатель довольно просто в силу того, что он весьма распространен во всех офисных приборах. Единственное что нужно понимать, это то, что чем больше шаговый двигатель – тем соответственно лучше для нас.

Тут будет описано и представлено несколько моделей шаговых двигателей и различные варианты их крепления к железному коню.
Для начала возьмем самый большой двигатель, что удалось раздобыть автору. Он демонтировал его из обычного офисного плоттера для печати(по сути это принтер, только в несколько раз большего размера).

Внешне двигатель довольно велик.

Но прежде чем приступить к изучению схемы стабилизации так же схемы питания, стоит обратить внимание на методику крепления этого агрегата к велобайку.

Если взгляните на рисунок, то поймете, что генератор расположен ближе к оси колеса и вращение передается от дополнительного круга.

И все же так как модель велосипеда у каждого своя и кто-то не захочет повреждать раму саморезами, вам будет нужно самому разработать крепление а так же круг вращения, вариантов тут действительно много.

Если же вы не представляете себе как прикрутить большой шаговый двигатель к конструкции, есть вариант поменьше:

Вам остается только выбрать вариант генератора, подходящего под размеры вашего транспортного средства.

Чтож когда с шаговыми двигателями разобрались, можно приступить и к фонарям и цепям питания.

Фонари необходимо взять светодиодные. схема выпрямления будет выглядеть так: блок выпрямительных диодов, несколько конденсаторов большой ёмкости и естественно стабилизатор напряжения. В принципе это стандартная схема питания.

Шаговый двигатель стандартно имеет на выходе четыре проводка, которые соответствуют двум катушкам. именно по этой причине на изображении выпрямительных блока тоже два. Этот самодельный генератор электричества вполне может выдавать аж до 50 вольт напряжения на больших оборотах, так что, конденсаторы лучше взять соответственные(напряжение выше 50). Ну а стабилизатор на напряжение 5-6 вольт.

И так в чем же суть самоделки, и почему она понадобилась?

Все дело в его преимуществе, даже только тронувшись с места- вам путь будет уже ярко освещен фонарем, запитанным от нашего шагового двигателя- он же генератор.

Так же хотелось бы отметить, что в процессе движения фонарь не будет мигать или тухнуть- освещение будет плавным и ровным.

Шилд RAMPS 1.4 подключение к Arduino Mega

Шилд RAMPS 1.4 подключение к Arduino Mega.

Рассмотрим подключение платы Shield-RAMPS-1.4 на примере 3D принтера Mendel90.

RAMPS 1.4 это шилд (надстройка) для Arduino Mega 2560. Ардуино преобразует G-коды в сигналы и управляет 3D принтером посредством силовой части – RAMPS 1.4.

Плата RAMPS 1.4 одевается поверх Arduino и все подключения, кроме USB, осуществляются через неё. Питание 12В на Arduino подаётся через RAMPS 1.4.

Подробнее о товаре «Шилд RAMPS 1.4 плата контроллера для 3D принтера (Shield-RAMPS-1.4)» =>>

Двухэкструдерная схема подключения

Схема подключения с одним экструдером

Обычно используют билинейные (четыре провода) шаговые двигатели на 1,7 А типоразмера Nema 17. Провода желательно свить в косички для защиты от наводок.

Шаговые двигатели для оси Z можно подключать двумя способами:

Первый способ.
Параллельное подключение пары шаговых двигателей на одну ось Z – это когда штекер каждого шагового двигателя подключается к своему индивидуальному разъему на плате RAMPS 1. 4.
Такой способ подключения шаговых двигателей для оси Z является стандартным подключением к плате RAMPS 1.4.
Следует заметить, что при параллельном (стандартном) подключении могут возникать проблемы с рассинхронизацией шаговых двигателей, если будет иметь место разница в сопротивлении обмоток у подключаемой пары шаговых двигателей.
Второй способ.
Второй способ это подключить шаговые двигатели последовательно одним штекером по схеме показанной ниже.
При таком последовательном подключении двух шаговых двигателей по оси Z проблем с рассогласованием пары движков уже не будет наблюдаться.

Питание на RAMPS 1.4 подаётся от блока питания 12В 30А.

Подключение концевых выключателей

На плате ramps предусмотрено шесть разъемов для подключения концевых выключателей, их порядок следующий: X min, X max, Y min, Y max, Z min, Z max. Подключать концевики нужно соблюдая полярность. Если смотреть на разъемы концевиков со стороны разъемов питания RAMPS, то порядок пинов будет следующий: Signal, GND, +5 В.

Подключение термисторов RAMPS поддерживает три датчика температуры, разъемы для них подписаны – T0, T1, T2. В T0 подключают термистор хотэнда, а в T1 термистор нагревательного стола. Полярность у термисторов отсутствует. T2 служит для термистора второго хотэнда.

На плату могут быть установлены драйверы шаговых двигателей типа A4988 с минимальным микрошагом 1/16 или Drv8825 с минимальным микрошагом 1/32
Прежде чем установить драйвера, необходимо выставить микрошаг драйвера, установив необходимую комбинацию джамперов, на разъеме, который находится под соответствующем драйвером.

Если используется драйвер A4988, то расположение перемычки будет таким:

Если используется драйвер Drv8825, то расположение перемычки будет таким:

Подключение нагревательного стола и нагрева хотэнда

Разъемы для подключения нагревательных элементов обозначены D8, D9, D10. В D8 подключают нагревательный стол, а в D10 подключается нагрев хотэнда. В D9 подключают вентилятор для программной регулировки обдува печатающихся деталей, либо нагрев второго хотэнда (в зависимости от того, что указать в прошивке).

Подключение LCD дисплея

На плате Ramps есть специальный разъем для подключения дисплея, поэтому подключить любой LCD дисплей не составит труда.

Шилд Shield-RAMPS-1.4 – одна из самых распространённых плат для сборки 3D принтеров.

Нажать и посмотреть схему RAMPS 1.4 =>>

Эта “материнская” плата позволит Вам без проблем коммутировать все комплектующие воедино.

Привод шагового двигателя, сохраненный со старого принтера

Мне нужно некоторое линейное движение для нового проекта, и я решил разобрать старый матричный принтер, чтобы повторно использовать его (-ы) шаговый (-ые), управляя ими через драйвер A4988.

Это проект, который я построил с этим двигателем:

Принтер имел маркировку Philips NIMS 1433 PLUS, но после некоторого обсуждения на FB выяснилось, что исходной моделью была Seikosha SP-1900 Plus или 2400.

Пользователь FB G Toscano предоставил картинку ниже и руководство по обслуживанию в разделе приложений.

Как только я снял крышку, возникла такая ситуация:

Есть два шаговых двигателя, один для печатающей головки, чтобы двигаться влево и вправо, на линейном валу, а другой для рулона бумаги.

Power

Из сервис-мануала вроде питается от 24в. Это напряжение, которое я решил взять непосредственно с платы питания принтера, которая разделяет 220 В переменного тока на разные напряжения. Это часть схемы силовой платы:

Отсюда мы можем сделать вывод, какое напряжение должно присутствовать в шести областях силовой платы:

Однако при тестировании с помощью мультиметра выходы 1 и 2 не дали никаких результатов. напряжение, а на выходе 6 – 8.2 Вольта. Я недостаточно хорошо разбираюсь в схемах, чтобы понять, было ли это каким-то образом предназначено в схеме, или если плата сломана, в то время как другие предположили, что это может зависеть от того факта, что на плате питания нет фактической нагрузки.

Позже я решил использовать выход 8,2 В для питания Arduino.

Двигатели

Я нашел руководство на Instructables, чтобы понять, как идентифицировать провода, подключенные к двум двигателям, которые я нашел в принтере. У двигателей по шесть проводов, но нам нужно использовать только четыре из них.

Чтобы определить разные провода и те, которые мне пришлось использовать, мне пришлось проверить сопротивление между шестью проводами.

Мы знаем, что у двигателя две катушки; каждая катушка подключена к трем проводам. Из этих трех два находятся на концах катушки, а один – в середине. Это означает, что два соединенных на концах провода будут иметь большее сопротивление; это те, которые нам нужно использовать. Заполнив таблицу значениями сопротивления, легко определить, какие из них представляют собой две пары проводов, подключенных на концах двух катушек, и те, которые нам нужно подключить к драйверу A4988.

Схема

После тестирования схемы (см. Прилагаемую схему) с Arduino UNO и макетной платой я выбрал Nano. Теперь все умещено на плате 3×7, которая питается от сравнительно огромного оригинального модуля питания принтера (с красивой большой кнопкой ввода / вывода).

Это руководство по Howtomechatronics, а также эта страница POLULU, объясняющая использование A4988, были отправной точкой для моей последней схемы и кода.

Дальнейшие разработки

Схема очень проста.На следующих этапах я хотел бы добавить функцию управления режимом сна, которая позволит мне экономить электроэнергию, уменьшить нагрев и разблокировать двигатель. Различные кнопочные входы могут быть добавлены через аналоговые контакты Nano с соответствующими резисторами, чтобы вручную привести голову в желаемое положение (левое и правое управление), запустить процедуру движения, включить спящий режим и так далее. Обратная связь с пользователем будет осуществляться через светодиоды.

Для этого я бы использовал готовую панель управления принтером, которую вы можете увидеть на следующих рисунках:

В сервисном руководстве мы видим, какой провод разъема идет к какой лампе или кнопке:

Вкл. Кроме того, я, вероятно, попробую прикрепить сервопривод на головку и дополнительный шаговый двигатель (от того же принтера) или двигатель постоянного тока для вращательного движения.

Я добавлю всю документацию, как только проект будет закончен.

ОБНОВЛЕНИЕ / январь 2019: готовый проект задокументирован здесь.

Кривые крутящего момента для шаговых двигателей

Как они созданы и что они означают

При выборе шагового двигателя вы пытаетесь выбрать двигатель, который соответствует вашим требованиям к скорости и крутящему моменту плюс некоторый запас прочности. Но как вы сравниваете характеристики двигателей между поставщиками двигателей. Большинство поставщиков предоставляют кривые характеристики скорость – крутящий момент, чтобы дать представление о том, какие характеристики можно ожидать от двигателя.Кривые скорости шагового двигателя – крутящего момента показывают, какой крутящий момент доступен от шагового двигателя при заданной скорости в сочетании с конкретным драйвером. Это означает, что в зависимости от различных комбинаций двигателей и драйверов от системы шагового двигателя можно ожидать разную производительность. В этой статье описывается, как создается кривая скорость – крутящий момент для шагового двигателя, и на какие важные моменты следует обращать внимание на кривой.

Четко определенная кривая скорость – крутящий момент, например, показанная ниже, должна включать следующую информацию.

1. Потребляемая мощность: Это напряжение, которое подается на драйвер. Для драйверов входного напряжения постоянного тока это же напряжение обычно подается непосредственно на обмотки двигателя. Для драйверов входного напряжения переменного тока напряжение переменного тока выпрямляется до напряжения постоянного тока перед подачей на обмотки двигателя. Например, для драйвера 115 В переменного тока приложенное напряжение к обмоткам двигателя составляет 162 В постоянного тока.

2. Тип драйвера: Указывает, какой тип драйвера использовался для создания кривой.Должен быть показан либо однополярный, либо биполярный драйвер. Тип драйвера также указывает, относится ли он к типу постоянного тока или постоянного напряжения.

3. Использование демпфера: Демпфер, хотя и не требуется, может помочь создать более типичную характеристическую кривую, представляя инерционную нагрузку на двигатель. Кривая должна указывать, использовался ли демпфер и каковы его характеристики.

4. Угол шага: Это угол шага, под которым двигатель работал при создании кривой.Кривые обычно показывают, какой основной угол шага (1,8 °, 0,9 °, 0,72 °, 0,36 °) двигателя или какое разрешение драйвера (полное, половинное, микрошаговое деление) использовалось.

5. Конфигурация обмотки двигателя: Здесь описывается, как двигатель был подключен к приводу и какой ток подавался на обмотки. Соединения двигателя могут быть униполярными, биполярными последовательными, биполярными полукатушками и биполярными параллельными.

6. Единицы крутящего момента: Вертикальная ось показывает величину крутящего момента и в каких единицах (например.г. унция-дюйм, Н-м и т. д.).

7. Скорость: Горизонтальная ось показывает скорость вала двигателя и в каких единицах (например, об / мин, pps, Гц и т. Д.).

8. Максимальная пусковая скорость без нагрузки: Максимальная пусковая скорость без нагрузки – это максимальная скорость, при которой двигатель может запускаться синхронно без нагрузки и без использования ускорения. Обычно это отображается в виде отметки «fs» на горизонтальной оси.

9. Удерживающий момент: Это крутящий момент, который двигатель будет создавать, когда двигатель находится в состоянии покоя и номинальный ток подается на обмотки.

10. Кривая крутящего момента отрыва: Эта кривая представляет максимальный крутящий момент, который шаговый двигатель может передать нагрузке при любой заданной скорости. Любой требуемый крутящий момент или скорость, превышающие (превышающие) эту кривую, вызовут потерю синхронизма двигателем.

11. Кривая крутящего момента при втягивании (без нагрузки): Эта кривая представляет максимальное сочетание крутящего момента и скорости, которое ненагруженный шаговый двигатель может запускать или останавливать без какого-либо ускорения или замедления. Поскольку кривая втягивающего момента для шагового двигателя изменяется в зависимости от инерционной нагрузки, приложенной к двигателю, кривые втягивающего момента не отображаются на кривых скорость – крутящий момент, приведенных в каталогах.Чтобы работать выше кривой крутящего момента втягивания, двигатель должен быть ускорен или замедлен за пределами диапазона поворота.

12. Кривая момента втягивания (инерционная нагрузка): Эта кривая представляет максимальное сочетание крутящего момента и скорости, которое шаговый двигатель с инерционной нагрузкой (т. Е. Демпфер) может подавать на нагрузку и запускать или останавливать без какого-либо ускорения или замедление. Чтобы работать выше кривой крутящего момента втягивания, двигатель должен быть ускорен или замедлен за пределами диапазона поворота.

13. Диапазон самозапуска (область запуска / остановки): Находясь в этой области, шаговый двигатель может запускать, останавливать или изменять направление синхронно с входным импульсом без необходимости ускорения или замедления.

14. Диапазон поворота: В диапазоне поворота обычно работают шаговые двигатели. Шаговый двигатель не может быть запущен непосредственно в диапазоне поворота. После запуска двигателя где-то в диапазоне самозапуска двигатель может быть ускорен или приложена нагрузка в диапазоне поворота.Затем двигатель необходимо замедлить или уменьшить нагрузку до диапазона самозапуска, прежде чем двигатель можно будет остановить.

15. Максимальная частота срабатывания: Это максимальная скорость, с которой двигатель может работать без нагрузки на вал.

Кривые скорость – крутящий момент создаются путем раскрутки шагового двигателя до известной скорости, а затем постепенного приложения крутящего момента к выходному валу с помощью тормоза и измерения с помощью датчика крутящего момента. Нагрузка прикладывается медленно, пока двигатель не потеряет синхронизм (остановится).В тот момент, когда двигатель теряет синхронизм, записывается крутящий момент, приложенный к валу двигателя в тот же момент. Этот процесс повторяется трижды на каждой точке скорости. Среднее из трех значений крутящего момента затем используется в качестве значения, которое будет отображаться на кривой скорость – крутящий момент. Этот процесс повторяется в нескольких точках скорости. Затем точки крутящего момента наносятся на график для различных точек скорости, чтобы создать полную кривую. См. Рисунок ниже.

Как упоминалось ранее, характеристики скорость – крутящий момент определяются комбинацией шагового двигателя и драйвера.Как правило, чем выше напряжение, приложенное к обмоткам двигателя, тем быстрее двигатель вращается. Например, на приведенных ниже кривых кривая скорость – крутящий момент для шагового драйвера CVK245AK / CVK245BK показывает, что на обмотки двигателя подается 24 В постоянного тока, в то время как кривая для шагового драйвера RKS545 была создана с напряжением 162 В постоянного тока, подаваемым на обмотки. Как вы можете видеть, крутящий момент на скорости шагового драйвера RKS545 поддерживается на гораздо более высокой скорости.

Таким образом, кривая скорость-крутящий момент может быть полезным инструментом для выбора правильного шагового двигателя для вашего приложения.

Ник Йохантген
Менеджер по техническим вопросам и обучению в Северной Америке
Oriental Motor USA Corporation

3D-печать шагового двигателя – Электроника

Шаговые двигатели – невероятно точный и невероятно полезный инструмент в арсенале любого производителя. Они являются сердцем любого станка с ЧПУ, робота, вытяжного робота или 3D-принтера. Откройте шаговый двигатель, и вы обнаружите плотную, механически красивую массу медных катушек, зубчатых колес и магнитов.Эта сложность делает его тем более удивительным, что инженер Proto G взял на себя задачу 3D-печати и ручного завода собственного шагового двигателя.

Используя Arduino, 3D-принтер, шесть неодимовых магнитов, восемь гвоздей, один подшипник и тонну медного магнитного провода, этот шаговый двигатель не обладает компактным удобством стандартного NEMA, но у него есть сердце и красота сама по себе.

Чтобы помочь вам создать свою собственную версию этого шагового двигателя, Proto G создал Instructable и разместил все свои файлы для 3D-печати и код Arduino в своей учетной записи на Google Диске.Но будьте осторожны, 3D-печать – это простая часть.

Настоящая задача этого проекта – намотать катушки вашего собственного двигателя с помощью магнитной проволоки. Чтобы быстро с этим справиться, в видео демонстрируется метод прикрепления гвоздя к концу электродрели и его использования для медленной намотки проволоки за несколько проходов. Удивительно, как ему это удается. После обертывания провод обматывается лентой, чтобы катушка была плотной.

Между видео и файлами 3D-принтера, кодом Arduino и поездкой в магазин бытовой техники у вас есть почти все, что вам нужно, чтобы запустить собственный шаговый двигатель.Когда вы закончите, двигатель сам по себе может оказаться не самой практичной альтернативой покупке точно изготовленного и откалиброванного двигателя, но он определенно выглядит так, как будто это весело выставлять напоказ. Мне также нравится, что этот проект представляет собой смесь высоких и низких технологий, сочетающую Arduino и 3D-печать с гвоздями, проволокой, лентой и магнитами.

Схема шагового двигателя Proto G.

Что такое шаговый двигатель и как он работает

От простого DVD-плеера или принтера в вашем доме до сложного станка с ЧПУ или роботизированного манипулятора – шаговые двигатели можно найти почти повсюду.Его способность выполнять точные движения с электронным управлением позволила этим двигателям найти применение во многих устройствах из семейства кошачьих, таких как камеры наблюдения, жесткие диски, станки с ЧПУ, 3D-принтеры, робототехника, сборочные роботы, лазерные резаки и многое другое. В этой статье мы узнаем, что делает эти моторы особенными, и что за этим стоит теория. Мы узнаем, как использовать его для вашего приложения.

Как и все двигатели, шаговые двигатели также имеют статор и ротор , но в отличие от обычного двигателя постоянного тока статор состоит из отдельных наборов катушек.Количество катушек будет отличаться в зависимости от типа шагового двигателя , но пока просто поймите, что в шаговом двигателе ротор состоит из металлических полюсов, и каждый полюс будет притягиваться набором катушек в статоре. На схеме ниже показан шаговый двигатель с 8 полюсами статора и 6 полюсами ротора.

Если вы посмотрите на катушки на статоре, они расположены в виде пар катушек, как A и A ’образуют пару, B и B’ образуют пару и так далее.Таким образом, каждая из этих пар катушек образует электромагнит, и они могут получать питание индивидуально с помощью схемы драйвера. Когда на катушку подаётся напряжение, она действует как магнит, и полюс ротора выравнивается с ним, когда ротор вращается, чтобы приспособиться к выравниванию со статором, это называется одной ступенью . Точно так же, последовательно запитывая катушки, мы можем вращать двигатель небольшими шагами, чтобы сделать полный оборот.

В основном существуют три типа шаговых двигателей в зависимости от конструкции, а именно:

Шаговые двигатели с регулируемым сопротивлением: Они имеют ротор с железным сердечником, который притягивается к полюсам статора и обеспечивает движение за счет минимального сопротивления между статором и ротором.
Шаговые двигатели с постоянными магнитами: Они имеют ротор с постоянными магнитами, и они отталкиваются или притягиваются к статору в соответствии с приложенными импульсами.
Гибридный синхронный шаговый двигатель: Они представляют собой комбинацию шагового двигателя с переменным сопротивлением и шагового двигателя с постоянным магнитом.

Помимо этого, мы также можем классифицировать шаговые двигатели как униполярные и биполярные в зависимости от типа обмотки статора.

Биполярный шаговый двигатель: Катушки статора на этом типе двигателя не имеют общего провода.Привод этого типа шагового двигателя отличается и сложен, а схема управления не может быть легко спроектирована без микроконтроллера.
Униполярный шаговый двигатель: В этом типе шагового двигателя мы можем взять центральное ответвление обеих фазных обмоток на общую землю или на общую мощность, как показано ниже. Это упрощает управление двигателями, в униполярных шаговых двигателях также есть много типов

Поскольку статор шагового режима состоит из разных пар катушек, каждую пару катушек можно возбуждать множеством различных методов, что позволяет управлять режимами во многих различных режимах.Ниже приведены общие классификации

В режиме полного шага возбуждения мы можем добиться полного вращения на 360 ° с минимальным количеством оборотов (шагов). Но это приводит к меньшей инерции, а также вращение не будет плавным. Есть еще две классификации в режиме полного шага возбуждения, это с пошаговым режимом с одной фазой и двумя режимами с включенной фазой .

1. Однофазное пошаговое включение или пошаговое выполнение волны: В этом режиме только одна клемма (фаза) двигателя будет находиться под напряжением в любой момент времени.Он имеет меньшее количество шагов и, следовательно, может обеспечить полное вращение на 360 °. Поскольку количество шагов меньше, ток, потребляемый этим методом, также очень низкий. В следующей таблице показана последовательность сигналов для 4-фазного шагового двигателя

Шаг	Фаза 1	Фаза 2	Фаза 3	Фаза 4
1	1	0	0	0
2	0	1	0	0
3	0	0	1	0
4	0	0	0	1

2.Двухэтапное включение: Как видно из названия, в этом методе две фазы будут одной. Он имеет то же количество шагов, что и волновой, но поскольку одновременно возбуждаются две катушки, он может обеспечить лучший крутящий момент и скорость по сравнению с предыдущим методом. Хотя с одной стороны, этот метод потребляет больше энергии.

Полушаговый режим представляет собой комбинацию однофазного и двухфазного режимов.Эта комбинация поможет нам преодолеть вышеупомянутый недостаток обоих режимов.

Как вы, возможно, догадались, поскольку мы комбинируем оба метода, нам придется выполнить 8 шагов в этом методе, чтобы получить полное вращение. Последовательность переключения для 4-фазного шагового двигателя показана ниже

Читать:

Какое давление в колесах киа к5

Как запустить шаговый двигатель от принтера схема

МК-управление микрошаговым драйвером LB1847 из старого принтера

Как запустить шаговый двигатель от принтера схема

Шаговые двигатели: особенности и практические схемы управления. Часть 2

Как запустить шаговый двигатель от принтера схема: Как запустить шаговый двигатель без электроники своими руками

Как запустить шаговый двигатель без электроники своими руками

Схема шагового двигателя

Сморите видео

Запуск шагового двигателя без электроники

Схема шагового двигателя

Сморите видео

Драйвер для шагового двигателя из принтера

Простая схема с шаговым двигателем безопасна?

Брюс Эбботт

устройство, принцип работы, типы, схемы подключения

Что такое шаговый двигатель?

Преимущества и недостатки шагового электродвигателя

Устройство и принцип работы

Типы шаговых двигателей

По конструкции ротора

Реактивный

С постоянными магнитами

Гибридные

По виду обмоток

Униполярный

Биполярный

Подключение шагового двигателя

Типичные схемы подключения ШД

Управление шаговым двигателем

Без контроллера

С контроллером

Популярные схемы управления ШД

Простейший драйвер шагового двигателя своими руками

Полезное видео

Шаговые двигатели от принтера применение в самоделках. Как работает шаговый электродвигатель? Подключение шагового двигателя

Сборка устройства для дома на 220в

Сборка электрической схемы

Хвостовик для нашего устройства

Ветряк из мотор-колесо и магнитов

Из ферритовых магнитов

Конструкция ветряка на неодимовых магнитах

Цена разочарования или дорогой флюгер

Схема шагового двигателя

Сморите видео

Шилд RAMPS 1.4 подключение к Arduino Mega

Привод шагового двигателя, сохраненный со старого принтера

Power

Двигатели

Схема

Дальнейшие разработки

Кривые крутящего момента для шаговых двигателей

Как они созданы и что они означают

3D-печать шагового двигателя – Электроника

Что такое шаговый двигатель и как он работает

Как заправить кондиционер в машине

Как зарядить щелочной аккумулятор 6 вольт

Похожие публикации