2. Управления шаговым двигателем.
2.1. Общие сведение об управлении шаговым двигателем.
Основной режим управления ШД поясняет диаграмма на рис. 2, когда импульсы тока подают в фазные обмотки по очереди, в порядке 1 > 2 > 3 > 4 > 1 > 2 > 3 > 4 > 1 > и т.д. и ротор последовательно принимает фиксированные угловые положения. Видно, что управляющая последовательность циклическая и один цикл составляют 4 шага. Чтобы изменить направление вращения, достаточно поменять эту последовательность на обратную. На диаграмме также приведены двоичные коды для управления фазными токами.
Рис. 2.
Временная диаграмма фазных токов в
режиме полного шага.
Режим
половинного шага на том же ШД
можно получить, если применить другую
последовательность фазных токов:
1
> 1,2 > 2 > 2,3 > 3 > 3,4
> 4 > 4,1 > 1 > 1,2 > 2
> 2,3 > и т.д.
Такой
режим еще называют режимом с перехватом
фаз.
В этой управляющей последовательности цикл состоит из 8 шагов. В те моменты, когда токи протекают одновременно в обеих соседних обмотках, зубцы ротора «повисают» между полюсами статора, и образуются дополнительные угловые положения. Угловой шаг в таком режиме уменьшается вдвое, а число шагов на один оборот, соответственно, удваивается. Для смены направления вращения нужно так же изменить фазную последовательность на обратную.
2.2.Управление шаговым двигателем с помощью пк.
Параллельный порт является великолепным интерфейсом, позволяющим подключать к персональному компьютеру множество самых различных устройств. Ниже приводится краткое описание параллельного порта. Параллельный порт (рис. 4) имеет несколько линий ввода/вывода, которые могут быть разделены на две группы — линии передачи данных и линии сигналов управления. В табл.1 описано назначение выводов разъема порта LPT.
Рис. 4. Параллельный
порт.
Табл. 1
Направление |
Описание |
|
|
1 |
STROBE |
ввод и вывод |
устанавливается PC после завершения каждой передачи данных |
2/9 |
DO-D7 |
вывод |
8 линий данных |
10 |
АСК |
ввод |
устанавливается в "0" внешним устройством после приема байта |
11 |
BUSY |
ввод |
устройство показывает, что оно занято, путем установки этой линии в «1» |
12 |
Paper out |
ввод |
для принтеров |
13 |
Select |
ввод |
устройство показывает, что оно готово, путем установки на этой линии «1 » |
14 |
Autofeed |
Ввод и вывод |
|
15 |
Error |
ввод |
индицирует об ошибке |
16 |
Initialize |
Ввод и вывод |
|
17 |
Select In |
Ввод и вывод |
|
18-25 |
Ground |
GND |
общий провод |
|
|
|
|
Для управления
шаговым двигателем можно использовать
микросхему драйвера ULN2003, которая
содержит семь мощных транзисторных
ключей, собранных по схеме Дарлингтона.
Каждый ключ способен управлять нагрузкой
с током потребления до 500 мА. Микросхема
имеет резисторы в цепи базы, что позволяет
напрямую подключить ее входы к обычным
цифровым микросхемам. Все эмиттеры
соединены вместе и выведены на отдельный
вывод. На выходах транзисторных ключей
имеются защитные диоды, что позволяет
управлять с помощью этой микросхемы
индуктивными нагрузками при минимуме
внешних компонентов. В этой конструкции
использовано только четыре транзисторных
ключа. Электрическая схема подключения
шагового двигателя показана на рис.5.
Рис. 5. Электрическая схема подключения шагового двигателя.
Первый вывод шагового двигателя, идентифицированный с помощью описанной ранее процедуры, подсоединен к линии DO параллельного порта (разумеется, через микросхему ULN2003). Каждый следующий вывод подсоединен к соответствующему выводу параллельного порта. Если порядок подключения выводов шагового двигателя неверный, вал мотора будет не вращаться, а лишь поворачиваться на небольшой угол из одной стороны в другую и наоборот. Общий провод схемы подсоединен к источнику питания не напрямую, а через стабилитрон. Это сделано с целью защиты схемы от напряжения ЭДС самоиндукции, возникающего в катушках при резком выключении напряжения питания схемы. Программа, разработанная для описываемого устройства, достаточно проста. Она управляет выводами порта и формирует на них специальную последовательность импульсов. Эта последовательность показана в табл. 2 для четырехфазного шагового двигателя и в табл. 3 для шестифазного шагового двигателя.
Табл. 2.
Фаза 2 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Фаза 3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
Фаза 4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Табл.3.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фаза 2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Фаза 3 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Фаза 4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Фаза 5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
Фаза 6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |