» » Микрошаговый контроллер шагового двигателя на базе PIC18F2320 V4.0
Информация к новости
  • Просмотров: 69844
  • Автор: Sergey_r
  • Дата: 2 декабря 2008
Изменил: administrator
Причина: Смотрим доработанный вариант V4.1 (прошивка тоже существенно переработана).
  • 80
2 декабря 2008

Микрошаговый контроллер шагового двигателя на базе PIC18F2320 V4.0

Категория: Домашнее ЧПУ (CNC)

Контроллер униполярного шагового двигателя на основе микроконтроллера PIC18F2320. Контроллер поддерживает управляющие сигналы STEP, DIR и ENABLE. В контроллере реализован микрошаговый режим и режим удержания с понижением тока фаз.

 

Микрошаговый контроллер шагового двигателя на базе PIC18F2320 V4.0

 

Особенности контроллера униполярного двигателя PIC BINAR CNC 4.0:

  • Аппаратная ШИМ регулировка ограничения тока фаз
  • Режим удержания при отсутствии сигнала STEP более 2-х секунд (при указанных номиналах ~ 30% от номинала)
  • Больший диапазон напряжения и тока фаз (зависит от силовой части контроллера)
  • Использование универсальных управляющих сигналов STEP, DIR, ENABLE.
  • Работа в режимах «полный шаг», «полушаг» и «микрошаг» (FULL STEP/ HALF STEP/MICRO STEP)
  • Рекомендуемое максимальное рабочее напряжение силовой части до 90В

Микрошаговый контроллер шагового двигателя на базе PIC18F2320 V4.0

 

Регулировка тока фаз осуществляется с помощью подстроечных резисторов R2 и R4.

Перемычками Jmp1-Jmp3 на плате переключаются режимы работы «шаг», «полушаг» и «микрошаг», при изменении режимов работы необходим перезапуск контроллера.

 

Режимы работы            Jmp1        Jmp2        Jmp3

1                                  on            on            on

1/2                               off            on            on

1/4                               on            off            on

 

Контроллер тестировался с униполярным шаговым двигателем PL57H76-3.0-6 (1 Ом, 3 А),  нагрев двигателя был в пределах рабочего режима, нагрев контроллера минимальный (подаваемое напряжение 24 В, ток 1.2 А), но радиатор для силовой части крайне рекомендуется (габариты зависят от мощности двигателя, в нашем случае он раза в три больше требуемого, просто такой был под рукой...). Тестировался контроллер от генератора импульсов и под управлением программы K-cam. Максимальная частота следования сигнала STEP в режиме шаг и полушаг - 100 кГц, в режиме микрошаг - 50 кГц. Мы при тестах получили максимальную скорость 1250 оборотов в минуту при 1/4 шага.

 

При  разработке схемы был проверен режим работы полевых транзисторов с использованием драйверов (1.2 А) на «раскачку» затворов, температурный режим практически не изменился (разница около 10 градусов), пришли к выводу что основной нагрев приходится на защитные диоды полевых транзисторов, исходя из этого управление оставили напрямую с логики. На осциллографе (С1-117) фронт нарастания и спада выглядел очень достойно.

 

Печатная плата контроллера разведена в двухстороннем варианте под «ЛУТ». Силовые транзисторы T1 - T4 и стабилизатор VR1 монтируются на плату с нижней стороны печатной платы (пластиком к плате) для удобства крепления радиатора (как на фото). Изоляция транзисторов и стабилизатора через теплопроводящие прокладки от радиатора ОБЯЗАТЕЛЬНА!!! Транзисторы не менее чем с двойным запасом по подаваемому напряжению на силовую часть.

 

Микрошаговый контроллер шагового двигателя на базе PIC18F2320 V4.0

 

НАСТРОЙКА

  1. Установить подстроечные резисторы R2 и R4 в одинаковое положение, рассчитав нужное сопротивление исходя из требуемого тока фазы: Rп = 56000 / ( 3,57 / ( 0,27 * I ) – 1 )). Формула под конкретные номиналы указанные в схеме!!!
  2. При наличии осциллографа проконтролировать формы сигналов как приведено ниже на 1/4 шага при частоте STEP 2 Кгц (значение частоты не критично, просто наши осциллограммы при вышеуказанных параметрах):

 

Опорное напряжение для микрошага, контролируется на С1 и С2

Опорное напряжение для микрошага, контролируется на С1 и С2

 

Форма напряжение на выходе LM358 промодулированое ШИМом

Форма напряжение на выходе LM358 промодулированое ШИМом

 

 

Видео-ролик разгона шагового двигателя PL57H76-3.0-6 в режиме 1/4 шага, напряжение питания силовой части 24 вольта, ток 0,8 ампер на фазу. Генерация импульсов STEP подавалась с тестового макета автономного контроллера управления станком ЧПУ. Максимальные полученные обороты составили около 1000 об/мин., с учетом некондиционного двигателя (отсутствие осевой центоровки) и скачкообразным повышением частоты (имитация работы K-CAM). 

 

Схема контроллера в формате sPlan 6.0, разводка печатной платы под ЛУТ в формате Sprint-Layout 5.0 и файл прошивки в формате *.hex вы можете скачать ниже:

Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера

Плата  в одностороннем варианте с перемычками (не тестировалась):

Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера

 

Вместо PIC18F2320 можно использовать PIC18F2220, но в интернет магазинах они дороже..., кому очень надо пишите в личку, прошивку в *.hex под него вышлю.

 

 

Опорное напряжение на С1 и С2 в режиме 1/16 и 1/32 шага

Опорное напряжение на С1 и С2 в режиме 1/16 и 1/32 шага

 

P.S. Данная информация предоставлена не для коммерческого использования. 

Метки к статье: cnc, чпу, драйвер двигателя, контроллер шагового, микрошаг, шаговый двигатель, PIC18F2320

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
<
Inju

2 декабря 2008 20:30

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Отлично! Поздравляю! А какие ограничения, по посту в предыдущей версии?
<
administrator

2 декабря 2008 21:05

Информация к комментарию
  • Группа: Администраторы
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: 26.02.2008
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 65
  • Комментариев: 747
Оганичения касаются режима микрошаг. В прилагаемой версии прошивки реализована только 1/4 шага. Это и есть "некоторые ограничения".
<
Inju

2 декабря 2008 22:18

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
" Режим удержания при отсутствии сигнала DIR более 2-х секунд (при указанных номиналах ~ 30% от номинала)"
- может не DIR а STEP?
<
bolek

3 декабря 2008 06:52

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Вопросы:
1. а чо на картинке "Опорное напряжение для микрошага" ступеньки кривые? На падающей синусоиде выше чем на растущей?
Это у вас типа "меры по защите авторских прав" такие?
2. почему на кртинке "Форма напряжение на входе LM358" , где синусоида должна плавно падать, она продолжает расти, а потом резко падает?
3. на какой частоте идет ШИМ?
4. почему на входах 3,5 LM358 нет диодов
<
Sergey_r

3 декабря 2008 13:43

Информация к комментарию
  • Группа: Журналисты
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: 13.07.2008
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 10
  • Комментариев: 181
Inju

Извини опечатка, уже поправил.

bolek

1 и 2. Цифровой осцил поломался, пришлось полуживым 117 пока заснять. Отреставрирую цифру выложу в нармальном варианте. На самом деле все ровненько.
3. Опорное напряжение получается шимом 156кГц. Шим в обмотках зависит как и во второй версии которая без микрошага от индуктивности обмоток, R18, R19, C3, C4 + задержек IC1, IC2, IC3.
Диодов нет по простой причине, исходя из нужного тока выбирайте номиналы сопротивлений R20 и R21, операционник же не зря поставил. В моем случае на вышеуказанном движке на этих резисторах 0.35 вольта, и какие диоды на защиту входов LM358?
<
kret_a_v

3 декабря 2008 15:48

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Сссссупер!!!!

как сие чудо можно к LPT присобачить в 3х осях для станочка + 4я запасная

развейте эту тему пож.

сам в конструировании не силен- но если будет приемлемая цена и готовое решение - хотел бы собрать устройство управления для чпу

заранее благодарен

еще вопрос - ДШИ200-2 - подойдут для этого девайса ???
<
bolek

3 декабря 2008 16:03

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Цитата: Sergey_r
1 и 2. Цифровой осцил поломался... Отреставрирую цифру выложу в нармальном варианте. На самом деле все ровненько.
Дык цифровой он или нет - без разницы, кривизна от этого не исправится. Я понимаю - луч не фокусируется, но форма осциллограмм от этого не зависит.

Цитата: Sergey_r
В моем случае на вышеуказанном движке на этих резисторах 0.35 вольта, и какие диоды на защиту входов LM358?

Давай считать:
- максимальный ток при указанных номиналах 3,57/(Ку_мин*R21)=3,57/(((56/8,2)+1)*0,27)=1,69 А
- на R21 напряжение 1,69*0,27=0,45 В
Это больше допустимых 0,3 В для ОУ. Затыкаться он будет. Так что шоттки бы нужно поставить.

А до какой температуры греются транзисторы без радиатора или на радиаторе?
<
Relikts

3 декабря 2008 16:28

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Подскажите плиз такой программатор нормально пики прошьет ?
http://pic18fpr.narod.ru/
или порекомендуйте каким щить?
<
immegagoodwin123

3 декабря 2008 23:27

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
спасибо за инфу, у меня отец уже полгода мучается с подобным
<
Sergey_r

4 декабря 2008 11:19

Информация к комментарию
  • Группа: Журналисты
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: 13.07.2008
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 10
  • Комментариев: 181
bolek,
Терпение... Постараюсь сегодня нормальные осциллограммы выложить. А аналоговый осцил у меня просто действительно сильно брешет, с фокусировкой у него все ок., а вот с остальным проблемы. Транзисторы нагревались где то до 40 - 45 градусов.

Relikts,
Этот программатор не проверял. Там на сайте почта автора указана, спроси лучше у него про данный программатор. Я пользуюсь аналогом фирменного ICD2 и PICFlash2.

kret_a_v,
По поводу "устройство управления для чпу" пока что то говорить рано, все пока в разработке.
ДШИ200-2 - подойдет.
Назад Вперед
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.