Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- ru:examples:motor:stepper [2010/12/26 19:54] – создано eduardtlmk
+++ ru:examples:motor:stepper [Unknown date] (current) – removed - external edit (Unknown date) 127.0.0.1
@@ Line 1: / Line 1: @@
-====== Шаговый двигатель ======
-//Необходимые знания: [HW] [[et:hardware:homelab:motor]], [AVR] [[et:avr:io]], \\ [LIB] [[et:software:homelab:library:module:motor]], [LIB] [[et:software:homelab:library:delay]]//
-===== Теория =====
-[{{  :examples:motor:stepper:stepper.jpg?220|Шаговый двигатель}}]
-Шаговые двигатели широко применяются в приложениях, требующих точность. В отличие от двигателя постоянного тока у шагового двигателя отсутствуют щетки и коммутатор - для этого там несколько отдельных обмоток, которые коммутируются внешней электроникой (драйвером). Вращение ротора происходит за счет коммутации обмоток шаг за шагом, без обратной связи. Здесь проявляется и один недостаток шаговых двигателей - в случае механической перегрузки, когда ротор не двигается, шаги начинают путаться и движение становится неточным. По виду обмоток, шаговые двигатели разделяются на два типа: униполярные и биполярные шаговые двигатели. По строению их делят еще на три вида:
-  * С переменным магнитным сопротивлением (высокая точность, низкий крутящий момент, низкая цена)
-  * С постоянным магнитом (низкая точность, высокий крутящий момент, низкая цена)
-  * Гибридный (высокая точность, высокий крутящий момент, высокая цена)
-У шаговых двигателей с переменным магнитным сопротивлением зубчатые обмотки и зубчатый ротор из железа. Максимальная сила тяги возникает при перекрытии зубьев обоих сторон. В шаговых двигателях с постоянным магнитом, как следует из названия, есть постоянный магнит, который ориентируется в зависимости от полярности обмотки. В гибридных используются обе технологии.
-Независимо от модели шагового двигателя для создания одного полного оборота вала (360 градусов) требуется сотня коммутационных шагов. Для обеспечения стабильного и плавного движения используют подходящую управляющую электронику, которая управляет двигателем в соответствии с его параметрами (инертность ротора, крутящий момент, резонанс и т.д.). Вдобавок в управляющей электронике можно применять различные методы коммутации. Коммутацию последовательно по одной обмотке называют полным шагом, но если коммутируется поочередно одна и две обмотки, то это называется полушагом. Используют так же синусоидальные микрошаги, что дает особую точность и плавность управления.
-~~PB~~
-**Униполярный шаговый двигатель**
-[{{  :examples:motor:stepper:motor_stepper_unipolar.png?250|Обмотки униполярного шагового двигателя}}]
-Униполярный шаговый двигатель имеет пять или шесть проводов. В соответствии со схемой привода запускается разом только одна четвертая обмоток. Линии //Vcc// обычно соединяются с положительным питающим напряжением двигателя. Концы обмоток 1a, 1b, 2a, и 2b соединяются при коммутации через транзисторы только с землей, в связи, с чем их управляющая электроника довольно простая.
-**Биполярный шаговый двигатель**
-[{{  :examples:motor:stepper:motor_stepper_bipolar.png?250|Обмотки биполярного шагового двигателя}}]
-Биполярный шаговый двигатель отличается от униполярного шагового двигателя тем, что полярность обмоток изменяется во время коммутации. Разом активируется половина обмоток, что обеспечивает в сравнении с униполярными шаговыми двигателями большую эффективность. У биполярных шаговых двигателей четыре провода, которые все соединяются отдельно полумостом. При коммутации полумосты прикладывают к концам обмоток положительное или отрицательное напряжение. Униполярные шаговые двигатели можно запускать и с помощью биполярного драйвера: для этого нужно соединить только линии обмоток 1a, 1b, 2a и 2b (//Vcc// остается не соединенным).
-Необходимые коммутации полного шага и полушага шаговых двигателей с обоими видами обмоток отображает следующая таблица. Так как в случае драйвера униполярного шагового двигателя происходит только отпирание транзисторов, то эти шаги представлены логическими числами 0 и 1. Управление биполярным шаговым двигателем может потребовать больше сигналов, и его шаги представлены выходной полярностью драйвера.
-^ ^   Униполярный   ^^^^   Биполярный   ^^^^
-^ Шаг ^ 1A ^ 2A ^ 1B ^ 2B ^ 1A ^ 2A ^ 1B ^ 2B ^
-^   Полный шаг   ^^^^^^^^^
-| 1 ^ 1 | 0 | 0 | 0 ^ + | - | - | - |
-| 2 | 0 ^ 1 | 0 | 0 | - ^ + | - | - |
-| 3 | 0 | 0 ^ 1 | 0 | - | - ^ + | - |
-| 4 | 0 | 0 | 0 ^ 1 | - | - | - ^ + |
-^   Полушаг   ^^^^^^^^^
-| 1 ^ 1 | 0 | 0 | 0 ^ + | - | - | - |
-| 2 ^ 1 ^ 1 | 0 | 0 ^ + ^ + | - | - |
-| 3 | 0 ^ 1 | 0 | 0 | - ^ + | - | - |
-| 4 | 0 ^ 1 ^ 1 | 0 | - ^ + ^ + | - |
-| 5 | 0 | 0 ^ 1 | 0 | - | - ^ + | - |
-| 6 | 0 | 0 ^ 1 ^ 1 | - | - ^ + ^ + |
-| 7 | 0 | 0 | 0 ^ 1 | - | - | - ^ + |
-| 8 ^ 1 | 0 | 0 ^ 1 ^ + | - | - ^ + |
-===== Практика =====
-Цель упражнения запустить биполярный шаговый двигатель, вместо чего можно использовать по приведенному выше методу и униполярный двигатель. На плате модуля «Двигателя» имеются два драйвера L293D, которые управляются четырьмя входными выводами микроконтроллера. Каждый вывод обозначает один конец полярности обмотки. Напряжение конца обмотки положительное, если вывод высокий, и отрицательное, если вывод низкий. Концам 1A, 1B, 2A и 2B соответствуют выводы микроконтроллера PB0, PB1, PB2 и PB3.
-Для управления биполярным шаговым двигателем в библиотеке Домашней Лаборатории есть функция //bipolar_init//, которая настраивает выводы выходом и функция //bipolar_halfstep//, которая совершает вращение на определенное количество полушагов. Коммутация происходит по таблице полушагов, но используются более сложные битовые операции.
-<code c>
-//
-// Подготовка управления биполярного шагового двигателя
-//
-void bipolar_init(void)
-{
-	DDRB |= 0x0F;
-	PORTB &= 0xF0;
-}
-//
-// Передвижение биполярного шагового двигателя полушагами
-//
-void bipolar_halfstep(signed char dir,
-	unsigned short num_steps, unsigned char speed)
-{
-	unsigned short i;
-	unsigned char pattern, state1 = 0, state2 = 1;
-	// Утверждение направления +- 1
-	dir = ((dir < 0) ? -1 : +1);
-	// Осуществление полушагов
-	for (i = 0; i < num_steps; i++)
-	{
-		state1 += dir;
-		state2 += dir;
-		// Создание шаблона
-		pattern = (1 << ((state1 % 8) >> 1)) |
-		          (1 << ((state2 % 8) >> 1));
-		// Обозначение выхода
-		PORTB = (PORTB & 0xF0) | (pattern & 0x0F);
-		// Создание паузы для ожидания выполнения шага
-		sw_delay_ms(speed);
-	}
-	// Остановка двигателя
-	PORTB &= 0xF0;
-}
-</code>
-Использование функций демонстрирует пример программы, которая поворачивает двигатель попеременно в одну и другую сторону на 200 полушагов. Скорость вращения двигателя определяет длинна паузы, создаваемая между шагами. Если паузу настроить слишком маленькой, то двигатель не успевает осуществлять вращение в связи с инертностью ротора и вал не двигается.
-<code c>
-//
-// Тест-программа биполярного шагового двигателя
-// модуля «Двигатели» Домашней Лаборатории
-//
-#include <homelab/module/motors.h>
-//
-// Основная программа
-//
-int main(void)
-{
-	// Настройка двигателя
-	bipolar_init();
-	// Бесконечный цикл
-	while (true)
-	{
-		// Вращение в одну сторону 200 полушагов со скоростью 30 мс/шаг
-		bipolar_halfstep(+1, 200, 30);
-		// Вращение в другую сторону 200 полушагов со скоростью 30 мс/шаг
-		bipolar_halfstep(-1, 200, 30);
-	}
-}
-</code>

ru/examples/motor/stepper.1293386045.txt.gz · Last modified: 2020/07/20 12:00 (external edit)