» » Микрошаговый контроллер биполярного шагового двигателя V5.0
Информация к новости
  • Просмотров: 71301
  • Автор: Sergey_r
  • Дата: 16 июля 2009
  • 0
16 июля 2009

Микрошаговый контроллер биполярного шагового двигателя V5.0

Категория: Домашнее ЧПУ (CNC)

Контроллер биполярного 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 биполярного шагового двигателя

Особенности контроллера биполярного двигателя PIC BINAR CNC 5.0:

 

  • Аппаратная ШИМ регулировка ограничения тока фаз
  • Режим удержания при отсутствии сигнала STEP более 2-х секунд (при указанных номиналах ~ 50% от номинала)
  • Реализован режим “fixed time off”.
  • Большой 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)

 

Микрошаговый контроллер биполярного шагового двигателя V5.0

 

Регулировка тока фаз осуществляется с помощью резисторов R24 и R26. При указанных номиналах на схеме ток равен 2 амперам.

Перемычками JP2-JP4 на плате переключаются режимы работы «шаг», «полушаг» и «микрошаг»:

 

Режимы работы         JP2          JP3          JP4

1                                  off            off            off

1/2                               off            off            on

1/4                               off            on             off

Только в коммерческой версии прошивки:

1/5                               off             on            on

1/8                               on              off           off

1/10                             on              off           on

1/16                             on              on            off

1/32                             on              on            on

 

Режим удержания с понижением тока фаз будет работать при установленной перемычке JP1. Ток удержания зависит от номиналов R21 и R22, с уменьшением их номиналов уменьшится и ток удержания. Любое изменение в конфигурации перемычек, требует перезапуск контроллера.

Печатная плата контроллера разведена в двухстороннем варианте под «ЛУТ». При наведении курсора на элемент - отображается его номинал, поэтому нумерация элементов не приведена. Силовые транзисторы T1 – T8 монтируются на плату с нижней стороны печатной платы (пластиком к плате) для удобства крепления радиатора (как на фото). Изоляция транзисторов через теплопроводящие прокладки от радиатора ОБЯЗАТЕЛЬНА!!!

Печатная плата контроллера

На плате не промаркированы разъемы, поэтому маркировку привожу здесь. Входной разъем  - * +12v * GND * GND * STEP * DIR * ENABLE *  Выходной разъем - * обмотка А1 * обмотка А2 * обмотка В1 * обмотка В2 * GND * +48v *
 
Настройка сводится в основном к расчету резисторов R24 и R26 от которых зависит ток ШД. R24 = R26 = 27000 / ( 3,175 / ( R * I ) – 1 )), где R = R30 и R32, I = требуемый ток фазы. Желательно проконтролировать величину выставленного тока на резисторах R30 и R32 осциллографом, т.к. на практике он получается немного завышен от расчетного, причем чем выше напряжение питания силовой части, тем больше отклонение. Так к примеру при напряжении питания ШД 48 вольт и токе 2 ампера по расчету R24 и R26 должны быть 1k8 а на практике получается 1k5. Объясняется данный эффект задержками в аналоговых частях схемы. Частота ШИМ зависит от индуктивности обмоток двигателя и номиналов R13, C1 и R14, C2 которые определяют время Toff. Toff = - Ln ( 0,5 ) * R * C, где R = R13 = R14 и C = C1 = C2. При данных номиналах Toff = 16,6 мкСек. Рекомендуемые модели ШД для данного драйвера: FL42, FL57, FL86.
 
Для самостоятельного изготовления рекомендуется улучшенная версия 5.1
 
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
 

Метки к статье: контроллер биполярного шагового, ЧПУ, CNC, PIC18F2320, microstep

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

16 июля 2009 17:00

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Хорошая работа!
Давно пора было для биполярников сделать драйвер.

На плате сразу бросаются в глаза два светодиода, какие режимы ими отображаются?
<
Sergey_r

16 июля 2009 17:22

Информация к комментарию
  • Группа: Журналисты
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: 13.07.2008
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 10
  • Комментариев: 181
Sailanser,
HL1: индикатор питания.
HL2: 1 - индикатор старта MK, т.е. при включении питания два раза моргает (удобно контролировать правильность прошивки). 2 - в момент работы индицирует сбой MK, работа при этом блокируется и светодиод начинает моргать. 3 - если превышена частота сигнала STEP то светодиод зажгется, но работа заблокирована не будет, т.к. если это связано просто с неровномерностью сигнала с LPT порта ПК, то в микрошаге контроллер все равно "дошагает".
<
gfer

17 июля 2009 13:52

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Добрый день! Не устаю удивляться вашей работоспособности. Могли бы вы порекомендовать двигатель под данный контроллер. Например если на станке с небольшим полем предполагается резать алюминиевые сплавы.
<
Sergey_r

17 июля 2009 17:10

Информация к комментарию
  • Группа: Журналисты
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: 13.07.2008
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 10
  • Комментариев: 181
gfer,
Все будет, просто немного потерпите. Помимо прочего мы еще и работаем...
<
bolek

21 июля 2009 15:50

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
1. Нельзя ли картинку дать такую, чтобы на ней было понятно видно схему, а не туманные картины?
2. Судя по фразе "Частота ШИМ зависит от..." схема работает в режиме FIXED-OFF TIME?
3. Пробовали ли включать одновременно несколько драйверов с двигателями на разной скорости? Нет ли взаимного влияния и помех?

Поставил sPlan (вот и нафиг оно надо чтобы посмотреть схему?).

1. В схеме в глаза бросились ФНЧ 3-го порядка (кстати, какова частота среза фильтра?) на формирование отсчетов SIN/COS. Видимо, было желание получить гладкие ступеньки.
Такой фильтр дает большую задержку, в результате SIN|COS и соответствующие им фазные сигналы управления, подаваемые на 74HC08, "разъедутся" во времени. Особенно это будет заметно на повышенной скорости шагания.
Я тоже этим "переболел", в результате оставил ФНЧ 1-порядка, этого вполне достаточно, несмотря на то, что на осциллографе картинка не совсем аккуратная, на работе двигателя это абсолютно никак не сказывается.


2. Откуда у 74HC08 на выходе инверсия?

3. Как насчет замены ir2101 на ir2104? Цепи в затворах будут попроще, а по цене вроде то же самое.
<
Sergey_r

22 июля 2009 17:02

Информация к комментарию
  • Группа: Журналисты
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: 13.07.2008
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 10
  • Комментариев: 181
bolek,
1. Картинка схемы в статье дана для примерного представления о сложности схемы, а не детального ее изучения. В архиве же все есть в нормальном качестве.
2. Схема работает именно в режиме FIXED-OFF TIME.
3. Одновременно гонял четыре драйвера, взаимных помех и глюков небыло. Движки были на 2 и 3 ампера.

1. ФНЧ 3-го порядка стоит именно для получения наименьшей задержки, а не гладких ступенек. Так к примеру в версии 4.1 стоит ФНЧ 1-го порядка, там получается время установления опорного напряжения от 0 до 2 вольт - 140 мкСек при уровне пульсаций 80 мВ, а в данной схеме - 60 мкСек при уровне пульсаций 15 мВ. Ты просто на номиналы внимание обрати и посчитай, ну или на практике проверь smile
2. Нет инверсии, просто когда схему рисовал не тот элемент из базы воткнул, исправлю картинку.
3. ir2101 и 2104 отличаются только входной логикой и временем задержки между переключением верхнего и нижнего плеча. Если уж и менять то на ir2106 - она имеет более мощный выходной каскад. В цепях затвора стоят относительно сложные цепи совершенно из других соображений. Думаю если кто то и возьмется за повторение данной схемы, то 16 лишних деталюшек роли не играют на фоне общего количества элементов.
<
Sailanser

22 июля 2009 22:29

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

Посмотрел схему и что-то на ней не обнаружил следующих конденсаторов C16,C17,C20,C22. На плате их тоже не увидел скорее всего их просто нет ни там ни там.

Так-же интересно было бы узнать на сколько вольт полярные конденсаторы т.е в SMD варианте полярных конденсаторов именно от напряжения зависит их размер.
<
Sergey_r

23 июля 2009 09:31

Информация к комментарию
  • Группа: Журналисты
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: 13.07.2008
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 10
  • Комментариев: 181
Sailanser,
C16,C17,C20,C22 стоят на плате рядом с IR2101 и диодами BYD17J. На печатке промаркированы пока только номиналы, если навести курсор на данный элемент, высветится 100nF. Конденсаторы на печатке обведены сплошным прямоугольником, а резисторы обведены только в местах пайки.
По поводу вольтажа полярных конденсаторов:
С19 - 16 вольт
С21 - зависит от питания ШД
остальные - 6,3 - 10 вольт
<
Sailanser

23 июля 2009 18:15

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Спасибо за подсказку.
Если интересно то проставил маркировку на деталях платы и скриншот приложил в соответсвующей ветке форума.
<
administrator

25 июля 2009 23:20

Информация к комментарию
  • Группа: Администраторы
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: 26.02.2008
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 65
  • Комментариев: 747
Sailanser, правильно сделал

Господа, давайте перемещаться на форум, комментарии я скоро отрублю - большая нагрузка на сервер идет с них.
Назад Вперед
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.