» » Микрошаговый контроллер шагового двигателя на базе PIC18F2320 V4.0
Информация к новости
  • Просмотров: 75323
  • 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.
<
bolek

8 декабря 2008 06:22

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Я тут в выходные поснимал осциллограммы у себя в униполярном драйвере.
Картинки можно посмотреть:

http://bolek.land.ru/pictures/MyUnipolar1/Uref_1_16.jpg
http://bolek.land.ru/pictures/MyUnipolar1/U_Rmeas_filtered_1_16.jpg

Соответстенно опорное напряжение и напряжение на измерительном резисторе.
Напряжение питания силовой части 26 В.

Imho, можно использовать как образец для включения в учебники по управлению шаговым двигателем. :)
<
Inju

8 декабря 2008 11:37

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Цитата: bolek
V4.0


Осциллограммы драйвера версии V4.0?
<
Sergey_r

8 декабря 2008 12:43

Информация к комментарию
  • Группа: Журналисты
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: 13.07.2008
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 10
  • Комментариев: 181
Inju,
Судя по картинке, осциллограммы с контроллера который опорное напряжение формирует с помощю ЦАП (если я не прав думаю bolek поправит), т.к. фронты переходов от шага к шагу имеют хорошую крутизну. Осциллограмму с этой версии для микрошага сегодня постараюсь выложить. У меня фронт нарастания и спада сглажен т.к. опорное напряжение формируется на конденсаторах, а их зарядить или разрядить моментально не получится. У каждого варианта есть свои преимущества. В моем варианте переключение происходит "плавнее" и режим работы на больших скоростях близок к линейному режиму а не шаговому, но максимальная скорость тактирования ограничена как раз скоростью нарастания и спада напряжения на этих конденсаторах. Хотя для тех шаговиков которые я гонял, до скоростных ограничений из за схемных решений дело не доходит, двигатель сам затыкается быстрее. Режим работы в режиме шаг и полушаг этих ограничений не имеет, т.к. реализован стандартно, опорное напряжение в этих режимах не изменяется.
<
bolek

8 декабря 2008 15:48

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Цитата: Sergey_r
Режим работы в режиме шаг и полушаг этих ограничений не имеет, т.к. реализован стандартно, опорное напряжение в этих режимах не изменяется.

А зря в полушаге не меняется: полушаг с компенсированным моментом гораздо лучше.

P.S. Опорное формировал действительно ЦАП-ом.
Inju эти осциллограммы не от V4.0, это к нашему с Sergey_r обсуждению.
<
Sergey_r

8 декабря 2008 16:15

Информация к комментарию
  • Группа: Журналисты
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: 13.07.2008
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 10
  • Комментариев: 181
bolek,
На счет полушага надо подумать, может ты и прав. Поправить прошивку не проблема.
<
Superbarius

10 декабря 2008 17:35

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Респект автору
<
Filinozik

12 декабря 2008 11:30

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
обычно я всем не доволен, но в этот раз иной случай ))
<
zakusaka

15 декабря 2008 15:15

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
как говорится, будем посмотреть
<
Fructozic

16 декабря 2008 17:18

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Спасибо!
<
sanek1603

19 декабря 2008 01:49

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Здравствуйте:)
У меня такой вопросик возник: а нельзя было разработать данный блок не к LPT порту, а к СОМ порту? это позволило бы воткнуть данное устройство в автоматизированное производство и наладить поточную линию, а так придется компьютер ставить рядом с каждым таким станочком, ведь недостаток LPT порта - передача сигнала на относительно малые расстояния.
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.