Silniki_krokowe.PDF

(2371 KB) Pobierz

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">

Podzespoły

S

i

l

n

i

k

i

k

r

o

k

o

w

e

a

.

iv

o

d

p

o

d

s

t

a

w

>

Część 1 − dla niecierpliwych praktyków

Większe i mniejsze silniki krokowe są obec−

nie bardzo często wykorzystywane w rozma−

itych urządzeniach. Jednocześnie dla bardzo

wielu zarówno zrozumienie zasady działania

tych silników, jak i sposobu ich sterowania

wydaje się wyjątkowo trudne. Utwierdza

w takim przekonaniu dziwna budowa oraz

obecność kilku, zwykle 4...8 wyprowadzeń.

Budowa popularnego silnika pokazana jest

na fotografii 1 i fotografii tytułowej . Na do−

miar złego istnieje kilka typów silników kro−

kowych, kilka sposobów sterowania, a w po−

szczególnych źródłach stosuje się odmienną

terminologię. Stosowane nazwy i określenia

straszą początkujących. Oto przykłady: silni−

ki reluktancyjne, hybrydowe, bifilarne, unifi−

larne, bipolarne, unipolarne; sterowanie peł−

nokrokowe, półkrokowe, mikrokrokowe,

jednofazowe, dwufazowe, itp.

trudne. Silniki krokowe to miłe i wdzięczne

stworzenia, które można sterować z wyko−

rzystaniem bardzo prostych sposobów. Jedy−

nie osoby, które chcą „wycisnąć” z tych silni−

ków absolutnie wszystko, co się tylko da, po−

winny wgłębić się w temat, poznać zaawan−

sowane zagadnienia sterowania mikrokroko−

wego, złożone sterowniki i specyficzne spo−

soby sterowania.

Aby łagodnie wprowadzić w temat zupeł−

nie niezorientowanego Czytelnika, w tym ar−

tykule zaczniemy od najpopularniejszych sil−

ników i ich sterowania, a dopiero potem

przejdziemy do pokazania szerszego obrazu

zagadnienia.

Silniki krokowe, zwane też skokowymi,

przekształcają impulsy elektryczne w ruchy

mechaniczne. Każdy impuls podany na

uzwojenia silnika powoduje obrót wirnika

o niewielki kąt. Czym większa czę−

stotliwość impulsów sterujących,

tym szybciej obraca się wirnik. Kie−

runek obrotów zależy od sekwencji

impulsów zasilających uzwojenia.

Ponieważ pojedynczy skok wirnika

w większości silników krokowych

jest mały, około 0,72...3,6 stopnia,

podając odpowiednią liczbę impul−

sów można precyzyjnie ustawić wir−

nik w potrzebnym położeniu. Choć

maksymalna prędkość obrotowa nie

jest imponująca (rzędu kilku, kilku−

nastu obrotów na sekundę), silniki

takie mają szereg zalet. Znakomicie

sprawdzają się tam, gdzie potrzebny jest kon−

trolowany ruch. Dużą zaletą silników kroko−

wych jest możliwość pracy z bardzo małymi

prędkościami obrotowymi, przy czym silnik

dysponuje cały czas swym pełnym momen−

tem obrotowym. Dzięki temu zastępują sto−

sowane wcześniej klasyczne silniki z prze−

kładnią i kosztowne serwomechanizmy. Jed−

ną z najbardziej znaczących zalet jest możli−

wość pracy w pętli otwartej. Praca w pętli

otwartej oznacza, że nie potrzeba sprzężenia

zwrotnego i informacji o aktualnym położe−

niu wirnika. Nie potrzeba kosztownych ele−

mentów sprzężenia zwrotnego, takich jak en−

kodery optoelektroniczne czy inne czujniki.

Aktualna pozycja wirnika wyznaczona jest

przez liczbę podanych impulsów.

Silniki krokowe nie mają szczotek, komu−

tatora ani innych elementów, gdzie występu−

je znaczne tarcie, więc są bardzo trwałe. Ich

trwałość wyznaczona jest przez żywotność

łożysk. Dają się bardzo precyzyjnie stero−

wać. Częstotliwość impulsów sterujących

wyznacza prędkość obrotową. Każdy impuls

obraca wirnik o ściśle określony, niewielki

kąt, więc przemieszczenie wirnika i napędza−

nych elementów dokładnie odpowiada licz−

bie impulsów sterujących. Silniki krokowe

zdobyły ogromną popularność, co nie zna−

czy, że są najlepsze ze wszystkich silników.

Do niektórych zastosowań w ogóle się nie

nadają, bo na przykład nie mogą pracować

przy dużej prędkości obrotowej.

\

S V

1

I

Silnik

O różnorodności rynkowej oferty w zakresie

silników krokowych może świadczyć choćby

strona internetowa poważnego dystrybutora,

na przykład poznańskiej firmy Wobit:

www.wobit.com.pl

Generalnie silniki krokowe są dość ko−

sztowne, dlatego hobbyści rzadko korzystają

z bogatej oferty rynkowej. Z reguły wykorzy−

stują silniki z odzysku, najczęściej ze starych

Fot. 1

Jeśli ktoś się nie da zdeprymować i zajmie

tymi pożytecznymi elementami, szybko się

przekona, że całe zagadnienie wcale nie jest

22

Elektronika dla Wszystkich

Lipiec 2002

871256559.549.png

871256559.660.png

871256559.771.png

Podzespoły

drukarek. Właśnie taki silnik pokazany jest

na fotografii wstępnej. Fotografia 2 pokazu−

je dwa podobne „drukarkowe” silniki. Nie

mając żadnych danych technicznych takiego

silnika z odzysku należy przede wszystkim

ustalić typ i układ wyprowadzeń, natomiast

maksymalną moc można ocenić w czasie

prób praktycznych na podstawie temperatury

obudowy. Moc typowych silników tego typu

wynosi 1...20W, zależnie od rozmiarów.

w silnikach różnych producentów są inne – kil−

ka przykładów zamieszczono na rysunku 2 .

W niektórych silnikach wyprowadzonych

przewodów jest tylko pięć, a układ połączeń

wygląda, jak na rysunku 3 . Łatwo wtedy z po−

mocą omomierza określić przewód wspólny, ale

nie sposób określić, które dwa uzwojenia tworzą

parę. Nie jest to dużym utrudnieniem – ostatecz−

nej identyfikacji można łatwo dokonać po dołą−

czeniu silnika do (prostego) sterownika, zamie−

niając końcówki uzwojeń.

A, COM B. Zamiana miejscami A+ i A− (albo

B+ z B−) zmienia tylko kierunek wirowania.

Powyższe wskazówki dotyczą najczęściej

spotykanych silników czterouzwojeniowych.

Jeżeli posiadany przez Ciebie silnik ma trzy

uzwojenia, albo jeszcze inny układ uzwojeń

(na przykład silniki krokowe z napędów sta−

rych dyskietek 5,25 cala), trzeba dla niego

zastosować odmienne sposoby sterowania –

zagadnienia te będą omówione w przyszło−

ści. Ten artykuł dotyczy tylko najpopularniej−

szych silników z dwoma parami uzwojeń.

Sterowanie

Podstawowe zasady sterowania tych najpopu−

larniejszych silników z czterema uzwojenia−

mi są bardzo proste. Najprostszy układ poka−

zany jest na rysunku 6 . Każda para uzwojeń

jest sterowana przez klucz−przełącznik. Sche−

mat ten ilustruje ważną zasadę sterowania:

w danym momencie nie mogą być zasilane

oba uzwojenia z jednej pary . Przełączniki są

przełączane na przemian, przez co uzyskuje

się potrzebną prędkość i kierunek obrotu.

2

ir,

*

Q

Rys. 3

Fot. 2

Rys. 4

Rzadko zda−

rza się, że silnik

ma aż osiem

wyprowadzeń

według rysun−

ku 4 . Pozwala

wtedy zrealizo−

wać wymyślne

sposoby stero−

wania, ale przy

najprostszym sposobie trzeba je połączyć, by

tworzyły dwie pary uzwojeń, jak na rysunkach

1 i 3. Na pierwszy rzut oka może to być trudne,

ale wtedy powinny pomóc kolory przewodów.

Chodzi o to, by nie tylko odnaleźć pary uzwo−

jeń, ale też zachować odpowiednią fazę – dlate−

go na rysunku 4 kropkami oznaczono początki

uzwojeń. Pomocą przy łączeniu może być rysu−

nek 5 z przykładowymi kolorami przewodów.

Najpopularniejsze silniki krokowe mają

cztery uzwojenia, a właściwie dwie pary

uzwojeń. Początkujących czasem przestrasza

fakt, że liczba wyprowadzeń silnika bywa

różna. Nie należy się tym przejmować, tylko

trzeba sprawdzić zwyczajnym omomierzem,

jak są połączone te uzwojenia. Omomierz od−

daje nieocenione usługi podczas identyfikacji

uzwojeń, przy czym ich oporność wskazuje

z grubsza moc silnika. Bardzo często silnik

ma sześć wyprowadzeń, a układ połączeń wy−

gląda jak na rysunku 1 . Identyfikacja koń−

cówek za pomocą omomierza jest wtedy ba−

nalnie prosta. W publikacjach często podaje się

stosowane kolory przewodów, ale kolory te

Rys. 6

Czytelnicy, którzy nigdy nie mieli do czy−

nienia z silnikami krokowymi, powinni zbu−

dować najprostszy ręczny sterownik według

rysunku 6 i wypróbować jego działanie. Na−

leży zacząć od niskich napięć zasilania, np.

2...3V i ewentualnie zwiększyć je tak, żeby

w czasie takich testów silnik nie był gorący,

a co najwyżej ciepły. Zasilacz powinien mieć

odpowiednią wydajność – rezystancja uzwo−

jeń silnika może być rzędu kilku omów, więc

należy liczyć się z prądami 0,5...1A. Mały

silnik ze starej drukarki, pokazany na foto−

grafii wstępnej, ma rezystancję jednego

uzwojenia równą 5Ω .

Warto założyć na wałek silnika jakąkol−

wiek „wskazówkę”, by łatwiej zaobserwo−

wać ruch wirnika, a następnie dociec, jaka

sekwencja ustawień powoduje obrót w jed−

nym i w drugim kierunku.

Doświadczenie takie pokazuje ostatecznie,

że silniki krokowe można nazwać „silnikami

cyfrowymi”, ponieważ ich prędkość obrotowa

i kierunek ruchu nie zależą od wartości napięć,

tylko od kolejności dołączania zasilania do

poszczególnych uzwojeń. Zupełnie niezorien−

towani zdziwią się przy takich eksperymen−

tach, że przy przełączaniu wirnik wykonuje

tylko maleńki ruch, a do uzyskania jednego

pełnego obrotu wirnika trzeba przełączyć

przełączniki od kilkudziesięciu do kilkuset

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 5

Nie musisz wiedzieć, które przewody

są „początkami” oznaczonymi A+, B+,

a które „końcami” oznaczonymi A−, B−.

Zidentyfikuj tylko prawidłowo pary

uzwojeń i ich „środki” oznaczone COM

23

Elektronika dla Wszystkich

Lipiec 2002

871256559.001.png

871256559.012.png

871256559.023.png

871256559.034.png

871256559.045.png

871256559.056.png

871256559.067.png

871256559.078.png

871256559.089.png

871256559.100.png

871256559.110.png

871256559.121.png

871256559.132.png

871256559.143.png

871256559.154.png

871256559.165.png

871256559.176.png

871256559.187.png

871256559.198.png

871256559.209.png

871256559.220.png

871256559.231.png

871256559.242.png

871256559.253.png

871256559.264.png

871256559.275.png

871256559.286.png

871256559.297.png

871256559.308.png

871256559.319.png

871256559.330.png

871256559.341.png

871256559.352.png

871256559.363.png

871256559.374.png

871256559.385.png

871256559.396.png

871256559.406.png

871256559.417.png

871256559.428.png

871256559.439.png

871256559.450.png

871256559.461.png

871256559.472.png

871256559.483.png

871256559.494.png

871256559.505.png

871256559.516.png

871256559.527.png

871256559.538.png

871256559.550.png

871256559.561.png

871256559.572.png

871256559.583.png

871256559.594.png

871256559.605.png

871256559.616.png

871256559.627.png

871256559.638.png

871256559.649.png

871256559.661.png

871256559.672.png

871256559.683.png

871256559.694.png

871256559.705.png

871256559.716.png

871256559.727.png

871256559.738.png

871256559.749.png

871256559.760.png

871256559.772.png

871256559.783.png

871256559.794.png

871256559.805.png

871256559.816.png

871256559.827.png

871256559.838.png

871256559.844.png

871256559.845.png

871256559.846.png

871256559.847.png

871256559.848.png

871256559.849.png

871256559.850.png

871256559.851.png

871256559.852.png

871256559.853.png

871256559.854.png

871256559.855.png

871256559.856.png

871256559.002.png

871256559.003.png

871256559.004.png

871256559.005.png

871256559.006.png

871256559.007.png

871256559.008.png

871256559.009.png

871256559.010.png

871256559.011.png

871256559.013.png

871256559.014.png

871256559.015.png

871256559.016.png

871256559.017.png

871256559.018.png

871256559.019.png

871256559.020.png

871256559.021.png

871256559.022.png

871256559.024.png

871256559.025.png

871256559.026.png

871256559.027.png

871256559.028.png

871256559.029.png

871256559.030.png

871256559.031.png

871256559.032.png

871256559.033.png

871256559.035.png

871256559.036.png

871256559.037.png

871256559.038.png

871256559.039.png

871256559.040.png

871256559.041.png

871256559.042.png

871256559.043.png

871256559.044.png

871256559.046.png

871256559.047.png

871256559.048.png

871256559.049.png

871256559.050.png

871256559.051.png

871256559.052.png

871256559.053.png

871256559.054.png

871256559.055.png

871256559.057.png

871256559.058.png

871256559.059.png

871256559.060.png

871256559.061.png

871256559.062.png

871256559.063.png

871256559.064.png

871256559.065.png

871256559.066.png

871256559.068.png

871256559.069.png

871256559.070.png

871256559.071.png

871256559.072.png

871256559.073.png

871256559.074.png

871256559.075.png

871256559.076.png

871256559.077.png

871256559.079.png

871256559.080.png

871256559.081.png

871256559.082.png

871256559.083.png

871256559.084.png

871256559.085.png

871256559.086.png

871256559.087.png

871256559.088.png

871256559.090.png

871256559.091.png

871256559.092.png

871256559.093.png

871256559.094.png

871256559.095.png

871256559.096.png

871256559.097.png

871256559.098.png

871256559.099.png

871256559.101.png

Podzespoły

razy (zależnie od typu i budowy silnika). Już

to sugeruje, że silniki krokowe nie mogą pra−

cować z dużą prędkością obrotową. Nawet

przy zastosowaniu szybkich przełączników

elektronicznych maksymalna prędkość obro−

towa typowego silnika krokowego sięga co

najwyżej kilku obrotów na sekundę, czyli

kilkuset obrotów na minutę. Przy większych

prędkościach silnik szybko traci moc. Dają

też o sobie znać rezonanse mechaniczne

i elektryczne, dlatego dużej prędkości nie da

się tu uzyskać − silnik niejako się „zadusi”.

Układ z przełącznikami z rysunku 6 po−

zwala zrealizować tylko jeden ze sposobów

sterowania, bo w danej chwili zawsze zasila−

ne są dwa z czterech uzwojeń. Sposób z prze−

łącznikami trzypozycyjnymi według rysun−

ku 7 daje więcej możliwości: w danej chwili

żelazną zasadą sterowania silni−

ków omawianego rodzaju.

Kto ma dwa takie trzypozy−

cyjne przełączniki, może prze−

prowadzić stosowne ekspery−

menty.

W praktyce zamiast przełącz−

ników mechanicznych, do stero−

wania silników krokowych stosu−

je się tranzystory. Tranzystor, bi−

polarny czy MOSFET pełni tu ro−

lę przełącznika: jest albo zatkany,

albo całkowicie otwarty. Wobec

tego do sterowania można wyko−

rzystać sekwencję impulsów wy−

twarzaną przez układy cyfrowe

albo mikroprocesor. Warto pa−

miętać, że przełączaniu ulegają

uzwojenia, mające jakąś indukcyjność. Pod−

czas przerywania prądu w indukcyjności wy−

twarza się napięcie samoindukcji, które może

mieć bardzo dużą wartość. Dlatego stosując

tranzystory należy

dodać elementy

chroniące przed

przepięciami. Mogą

to być dobrane kon−

densatory według

rysunku 8a , ale

częściej stosuje się

diody według ry−

sunku 8b . „Górne”

diody włączone są

analogicznie, jak

w przypadku prze−

kaźników. Obcinają

one dodatnie szpil−

ki, powstające

w chwili wyłącza−

Rys. 8

Rys. 9

Rys. 7

nia prądu w „swoich” cewkach. „Dolne” dio−

dy są potrzebne, bo dwa uzwojenia jednej pa−

ry są ze sobą sprzężone i tworzą autotransfor−

mator. Gdy w uzwojeniu, gdzie zanika prąd,

powstaje dodatnie przepięcie likwidowane

przez „górną” diodę, w drugim uzwojeniu

z danej pary powstaje wtedy impuls ujemny,

obcinany przez diodę „dolną”.

Amatorzy stosując tranzystory mocy

MOSFET często pomijają takie diody i oka−

zuje się, że duże MOSFET−y nie ulegają

uszkodzeniu ze względu za swe specyficzne

cechy i zdolność do przeciążeń. W przypadku

tranzystorów bipolarnych diody takie (przy−

najmniej diody „górne”) należy stosować. Po−

winny to być diody szybkie, a nie zwykłe dio−

dy prostownicze. W przypadku mniejszych sil−

ników warto wykorzystać popularny układ

scalony ULN2803, który ma w sobie osiem

tranzystorów Darlingtona o prądzie maksy−

malnym 0,5A i osiem diod zabezpieczających.

może być zasilane dwa, jedno lub żadne

z czterech uzwojeń. Także i tu nigdy nie są

zasilane oba uzwojenia z jednej pary, co jest

Rys. 10

24

Elektronika dla Wszystkich

Lipiec 2002

871256559.102.png

871256559.103.png

871256559.104.png

871256559.105.png

871256559.106.png

871256559.107.png

871256559.108.png

871256559.109.png

871256559.111.png

871256559.112.png

871256559.113.png

871256559.114.png

871256559.115.png

871256559.116.png

871256559.117.png

871256559.118.png

871256559.119.png

871256559.120.png

871256559.122.png

871256559.123.png

871256559.124.png

871256559.125.png

871256559.126.png

871256559.127.png

871256559.128.png

871256559.129.png

871256559.130.png

871256559.131.png

871256559.133.png

871256559.134.png

871256559.135.png

871256559.136.png

871256559.137.png

871256559.138.png

871256559.139.png

871256559.140.png

871256559.141.png

871256559.142.png

871256559.144.png

871256559.145.png

871256559.146.png

871256559.147.png

871256559.148.png

871256559.149.png

871256559.150.png

871256559.151.png

871256559.152.png

871256559.153.png

871256559.155.png

871256559.156.png

871256559.157.png

871256559.158.png

871256559.159.png

871256559.160.png

871256559.161.png

871256559.162.png

871256559.163.png

871256559.164.png

871256559.166.png

871256559.167.png

871256559.168.png

871256559.169.png

871256559.170.png

871256559.171.png

871256559.172.png

871256559.173.png

871256559.174.png

871256559.175.png

871256559.177.png

871256559.178.png

871256559.179.png

871256559.180.png

871256559.181.png

871256559.182.png

871256559.183.png

871256559.184.png

871256559.185.png

871256559.186.png

871256559.188.png

871256559.189.png

871256559.190.png

871256559.191.png

871256559.192.png

871256559.193.png

871256559.194.png

871256559.195.png

871256559.196.png

871256559.197.png

871256559.199.png

871256559.200.png

871256559.201.png

871256559.202.png

871256559.203.png

871256559.204.png

871256559.205.png

871256559.206.png

871256559.207.png

871256559.208.png

871256559.210.png

871256559.211.png

871256559.212.png

871256559.213.png

871256559.214.png

871256559.215.png

871256559.216.png

871256559.217.png

871256559.218.png

871256559.219.png

871256559.221.png

871256559.222.png

871256559.223.png

871256559.224.png

871256559.225.png

871256559.226.png

871256559.227.png

871256559.228.png

871256559.229.png

871256559.230.png

871256559.232.png

871256559.233.png

871256559.234.png

871256559.235.png

871256559.236.png

871256559.237.png

871256559.238.png

871256559.239.png

871256559.240.png

871256559.241.png

871256559.243.png

871256559.244.png

871256559.245.png

871256559.246.png

871256559.247.png

871256559.248.png

871256559.249.png

871256559.250.png

871256559.251.png

871256559.252.png

871256559.254.png

871256559.255.png

871256559.256.png

871256559.257.png

871256559.258.png

871256559.259.png

871256559.260.png

871256559.261.png

871256559.262.png

871256559.263.png

871256559.265.png

871256559.266.png

871256559.267.png

871256559.268.png

871256559.269.png

871256559.270.png

871256559.271.png

871256559.272.png

871256559.273.png

871256559.274.png

871256559.276.png

871256559.277.png

871256559.278.png

871256559.279.png

871256559.280.png

871256559.281.png

871256559.282.png

871256559.283.png

871256559.284.png

871256559.285.png

871256559.287.png

871256559.288.png

871256559.289.png

871256559.290.png

871256559.291.png

871256559.292.png

871256559.293.png

871256559.294.png

871256559.295.png

871256559.296.png

871256559.298.png

871256559.299.png

871256559.300.png

871256559.301.png

871256559.302.png

871256559.303.png

871256559.304.png

871256559.305.png

871256559.306.png

871256559.307.png

871256559.309.png

871256559.310.png

871256559.311.png

871256559.312.png

871256559.313.png

871256559.314.png

871256559.315.png

871256559.316.png

871256559.317.png

871256559.318.png

871256559.320.png

871256559.321.png

871256559.322.png

871256559.323.png

871256559.324.png

871256559.325.png

871256559.326.png

871256559.327.png

871256559.328.png

871256559.329.png

871256559.331.png

871256559.332.png

871256559.333.png

871256559.334.png

871256559.335.png

871256559.336.png

871256559.337.png

871256559.338.png

871256559.339.png

871256559.340.png

871256559.342.png

871256559.343.png

871256559.344.png

871256559.345.png

871256559.346.png

871256559.347.png

871256559.348.png

871256559.349.png

871256559.350.png

871256559.351.png

871256559.353.png

871256559.354.png

871256559.355.png

871256559.356.png

871256559.357.png

871256559.358.png

871256559.359.png

871256559.360.png

871256559.361.png

871256559.362.png

871256559.364.png

871256559.365.png

871256559.366.png

871256559.367.png

871256559.368.png

871256559.369.png

871256559.370.png

871256559.371.png

871256559.372.png

871256559.373.png

871256559.375.png

871256559.376.png

871256559.377.png

871256559.378.png

871256559.379.png

871256559.380.png

871256559.381.png

871256559.382.png

871256559.383.png

871256559.384.png

871256559.386.png

871256559.387.png

871256559.388.png

871256559.389.png

871256559.390.png

871256559.391.png

871256559.392.png

871256559.393.png

871256559.394.png

871256559.395.png

871256559.397.png

871256559.398.png

871256559.399.png

871256559.400.png

871256559.401.png

Podzespoły

Układ wyprowadzeń i budowa układu

ULN2803 pokazane są na rysunku 9 . Kana−

ły można łączyć równolegle, uzyskując ste−

rownik o prądzie do 1A, jak pokazuje

rysunek 10a . Taki układ wykonawczy

można śmiało stosować w przypadku małych

silników krokowych. Jeśli prąd przekracza

1A, należy zastosować cztery MOSFET−y,

np. BUZ10, IRF530 według rysunku 10b .

Na cztery wejścia sterujące należy podać

odpowiednią sekwencję stanów logicznych.

Rysunek 11a pokazuje przebiegi i przy−

kład realizacji najprostszego sposobu: w da−

nej chwili zasilane jest tylko jedno z czterech

uzwojeń. Sekwencja sterująca A+ B+ A− B−

powtarza się co cztery impulsy generatora

taktującego. Taki sposób nazywany jest ste−

rowaniem falowym lub jednofazowym .

Rys. 12

obroty w prawo

liczba dwójkowa

dziesiętnie

A+

B+

A−

B−

0

1

1

0

6

1

1

0

0

12

1

0

0

1

9

0

0

1

1

3

0

1

1

0

6

1

1

0

0

12

1

0

0

1

9

0

0

1

1

3

„Rozdzielaczem” impulsów może być rejestr

przesuwny, a w tym wypadku jest nim licznik

4017 pracujący w skróconym cyklu.

A tak na marginesie: w taki najprostszy

sposób można też sterować stare silniki kro−

kowe z napędów dyskietek, które mają 3...5

uzwojeń.

Kierunek obrotów silnika z dwoma parami

uzwojeń możesz zmienić w różny sposób, naj−

prościej chyba będzie zamienić miejscami

końcówki dwóch uzwojeń jednej z par, za po−

mocą przełącznika albo przekaźnika K we−

dług rysunku 11b . Sposób sterowania we−

dług rysunku 11 nie jest zalecany, bo przy

wysterowaniu w danej chwili tylko jednego

uzwojenia możliwości silnika są wykorzysta−

ne w niewielkim stopniu. Dużo częściej

stosuje się sposób, w którym zawsze pracują

dwa z czterech uzwojeń. Rysunek 12a poka−

zuje przebiegi i przykład realizacji sterowa−

nia dwufazowego . Ten bardzo prosty sposób

możesz wykorzystywać w praktyce. Przebie−

gi A+ i B+ są przesunięte względem siebie,

a przebiegi A−, B− są zanegowanymi sygnała−

mi A+, B+. Przebiegi takie łatwo wytworzyć

z pomocą np. układu scalonego 4013 zawie−

rającego dwa przerzutniki D, przy czym ob−

wód zerowania nie jest potrzebny – na rysun−

ku pojawił się tylko w celach edukacyjnych.

Kierunek obrotów można zmieniać dodając

dwie bramki EX−OR lub EX−NOR (kostki

4030, 4077) według rysunku 12b . W ste−

rowniku można wykorzystać dowolny gene−

rator przebiegu prostokątnego. Jego często−

tliwość określi prędkość obracania wirnika.

W roli sterownika można też wykorzystać

mikroprocesor. Wtedy cztery przewody z sy−

gnałami sterującymi A+, B+, A−, B− potraktu−

jemy jako szynę, na którą będą wysyłane ko−

lejno cztery (czterobitowe) liczby dwójkowe.

Można wysłać liczby według tabeli 1 , zgo−

dnie z rysunkiem 12a, przy czym określenia

obroty w lewo i obroty w prawo są umowne.

Przy pierwszych próbach z nieznanym sil−

nikiem częstotliwość taktująca nie powinna

być większa, niż 50Hz. Spodziewana prędkość

obrotowa wyniesie wtedy 0,25...1obr/sek, za−

leżnie od silnika. Jeśli silnik nie ruszy, tylko

będzie lekko drgać, będzie to wskaźnikiem, że

źle podłączyłeś przewody i zasilasz jednocze−

śnie dwa uzwojenia z jednej pary. Przełączając

końcówki silnika w takim układzie pracy mo−

żesz zidentyfikować pary uzwojeń w silniku

pięcioprzewodowym według rysunku 3. Jeśli

silnik zacznie poprawnie pracować, można

0

1

1

0

6

i tak dalej

obroty w lewo

liczba dwójkowa

dziesiętnie

A+

B+

A−

B−

0

0

1

1

3

1

0

0

1

9

1

1

0

0

12

0

1

1

0

6

0

0

1

1

3

1

0

0

1

9

1

1

0

0

12

0

1

1

0

6

0

0

1

1

3

i tak dalej

Tabela 1

Rys. 11

25

Elektronika dla Wszystkich

Lipiec 2002

871256559.402.png

871256559.403.png

871256559.404.png

871256559.405.png

871256559.407.png

871256559.408.png

871256559.409.png

871256559.410.png

871256559.411.png

871256559.412.png

871256559.413.png

871256559.414.png

871256559.415.png

871256559.416.png

871256559.418.png

871256559.419.png

871256559.420.png

871256559.421.png

871256559.422.png

871256559.423.png

871256559.424.png

871256559.425.png

871256559.426.png

871256559.427.png

871256559.429.png

871256559.430.png

871256559.431.png

871256559.432.png

871256559.433.png

871256559.434.png

871256559.435.png

871256559.436.png

871256559.437.png

871256559.438.png

871256559.440.png

871256559.441.png

871256559.442.png

871256559.443.png

871256559.444.png

871256559.445.png

871256559.446.png

871256559.447.png

871256559.448.png

871256559.449.png

871256559.451.png

871256559.452.png

871256559.453.png

871256559.454.png

871256559.455.png

871256559.456.png

871256559.457.png

871256559.458.png

871256559.459.png

871256559.460.png

871256559.462.png

871256559.463.png

871256559.464.png

871256559.465.png

871256559.466.png

871256559.467.png

871256559.468.png

871256559.469.png

871256559.470.png

871256559.471.png

871256559.473.png

871256559.474.png

871256559.475.png

871256559.476.png

871256559.477.png

871256559.478.png

871256559.479.png

871256559.480.png

871256559.481.png

871256559.482.png

871256559.484.png

871256559.485.png

871256559.486.png

871256559.487.png

871256559.488.png

871256559.489.png

871256559.490.png

871256559.491.png

871256559.492.png

871256559.493.png

871256559.495.png

871256559.496.png

871256559.497.png

871256559.498.png

871256559.499.png

871256559.500.png

871256559.501.png

871256559.502.png

871256559.503.png

871256559.504.png

871256559.506.png

871256559.507.png

871256559.508.png

871256559.509.png

871256559.510.png

871256559.511.png

871256559.512.png

871256559.513.png

871256559.514.png

871256559.515.png

871256559.517.png

871256559.518.png

871256559.519.png

871256559.520.png

871256559.521.png

871256559.522.png

871256559.523.png

871256559.524.png

871256559.525.png

871256559.526.png

871256559.528.png

871256559.529.png

871256559.530.png

871256559.531.png

871256559.532.png

871256559.533.png

871256559.534.png

871256559.535.png

871256559.536.png

871256559.537.png

871256559.539.png

871256559.540.png

871256559.541.png

871256559.542.png

871256559.543.png

871256559.544.png

871256559.545.png

871256559.546.png

871256559.547.png

871256559.548.png

871256559.551.png

871256559.552.png

871256559.553.png

871256559.554.png

871256559.555.png

871256559.556.png

871256559.557.png

871256559.558.png

871256559.559.png

871256559.560.png

871256559.562.png

871256559.563.png

871256559.564.png

871256559.565.png

871256559.566.png

871256559.567.png

871256559.568.png

871256559.569.png

871256559.570.png

871256559.571.png

871256559.573.png

871256559.574.png

871256559.575.png

871256559.576.png

871256559.577.png

871256559.578.png

871256559.579.png

871256559.580.png

871256559.581.png

871256559.582.png

871256559.584.png

871256559.585.png

871256559.586.png

871256559.587.png

871256559.588.png

871256559.589.png

871256559.590.png

871256559.591.png

871256559.592.png

871256559.593.png

871256559.595.png

871256559.596.png

871256559.597.png

871256559.598.png

871256559.599.png

871256559.600.png

871256559.601.png

871256559.602.png

871256559.603.png

871256559.604.png

871256559.606.png

871256559.607.png

871256559.608.png

871256559.609.png

871256559.610.png

871256559.611.png

871256559.612.png

871256559.613.png

871256559.614.png

871256559.615.png

871256559.617.png

871256559.618.png

871256559.619.png

871256559.620.png

871256559.621.png

871256559.622.png

871256559.623.png

871256559.624.png

871256559.625.png

871256559.626.png

871256559.628.png

871256559.629.png

871256559.630.png

871256559.631.png

871256559.632.png

871256559.633.png

871256559.634.png

871256559.635.png

871256559.636.png

871256559.637.png

871256559.639.png

871256559.640.png

871256559.641.png

871256559.642.png

871256559.643.png

871256559.644.png

871256559.645.png

871256559.646.png

Podzespoły

zwiększyć częstotliwość generatora, ewentu−

alnie zwiększyć napięcie zasilania i spraw−

dzić maksymalną prędkość obrotową danego

silnika oraz jego moment obrotowy. Nie

spodziewaj się cudów – silniki krokowe prze−

znaczone są do pracy przy małych i znikomo

małych prędkościach obrotowych, a ich moc

jest niewielka. Jeden obrót na sekundę to już

dla takiego silnika sporo. W przypadku silni−

ków z odzysku, niewiadomego pochodzenia,

trudno precyzyjnie określić ich napięcie pracy

i moc. Napięcie pracy można dobrać samo−

dzielnie na podstawie temperatury obudowy

silnika w czasie pracy. Silnik jako urządzenie

elektromechaniczne jest dość odporny na

wzrost temperatury. Maksymalne napięcie za−

silania można zwiększać dopóty, dopóki tem−

peratura obudowy nie wzrośnie do

+80...90 o C. Czyli w czasie pracy silnik może

być tak gorący, że nie będzie można dotknąć

go ręką. W praktyce takie sposoby szacowa−

nia możliwości silnika są wystarczające. War−

to tylko pamiętać, że przy tak określonej mo−

cy maksymalnej, prądy pracy mogą sięgnąć

kilku amperów i należy stosować wtedy czte−

ry MOSFET−y mocy (np. BUZ10, BUZ11,

IRF530, IRF540), a nie układ ULN2803.

sterowaniu pośrednim między jedno− i dwu−

fazowym. O ile przy sterowaniu pełnokroko−

wym sekwencja sterująca powtarza się co

cztery impulsy generatora taktującego, przy

sterowaniu półkroko−

wym − co osiem impul−

sów. Rysunek 13

wskazuje, że sekwen−

cja przy sterowaniu

półkrokowym jest nie−

jako połączeniem obu

sekwencji pełnokroko−

wych według rysun−

ków 11 i 12. Sprawdź,

że i tu nigdy nie są za−

silane jednocześnie

dwa uzwojenia z jed−

nej pary. Choć w pew−

nych chwilach zasilane

jest tylko jedno uzwo−

jenie, a więc uzyskiwany

moment obrotowy jest

nieco mniejszy, niż

w układzie z rysunku 12,

sterowanie półkroko−

we ma swoje zalety, m. in.: silnik przy (sto−

sunkowo) wysokich obrotach ma znacznie

mniejszą skłonność do rezonansów i można

uzyskać mniejszy skok elementarny (właśnie

pół kroku), co w niektórych zastosowaniach

jest bardzo pożądane.

W przebiegach sterujących łatwo zauwa−

żyć pewną regularność – zawsze mamy im−

puls o czasie trzech taktów i przerwę o długo−

ści pięciu taktów. W praktyce wytworzenie

czterech takich przesuniętych przebiegów nie

jest już takie łatwe, jak przy sterowaniu peł−

nokrokowym we−

dług rysunku 12.

Dlatego w najprost−

szych systemach sto−

suje się często ste−

rowniki według ry−

sunku 12, a sterowa−

nie półkrokowe we−

dług rysunku 13 rea−

lizuje się najczęściej

przy wykorzystaniu

mikroprocesora.

Można też wykorzy−

stać względnie prosty sposób

z kostką 4017 (4022) i siecią 12

diod i przełącznikiem kierunku

K według rysunku 14 , ewentu−

alnie inny układ z wykorzysta−

niem rejestrów przesuwnych.

Przy zastosowaniu mikro−

procesora traktuje się cztery li−

nie sterujące jako szynę cztero−

bitową, na którą podawane są

odpowiednie liczby dwójkowe.

Tabela 2 pokazuje przykłado−

wą sekwencję sterującą wysyła−

ną na cztery młodsze bity portu

procesora. Zmiana kierunku wi−

rowania polega tu na odwróceniu kolejności

impulsów w sekwencji sterującej, co w przy−

padku programu mikroprocesorowego jest

łatwe do zrealizowania.

obroty w prawo

liczba dwójkowa

numer

pracujące

A+

B+

A−

B−

dziesiętnie

taktu

uzwojenia

Px.3

Px.2

Px.1

Px.0

1

1

0

0

1

9

dwa

2

1

0

0

0

8

jedno

3

1

0

1

0

10

dwa

4

0

0

1

0

2

jedno

5

0

1

1

0

6

dwa

6

0

1

0

0

4

jedno

7

0

1

0

1

5

dwa

8

0

0

0

1

1

jedno

1

1

0

0

1

9

dwa

2

1

0

0

0

8

jedno

3

1

0

1

0

10

dwa

4

0

0

1

0

2

jedno

5

0

1

1

0

6

dwa

6

0

1

0

0

4

jedno

7

0

1

0

1

5

dwa

8

0

0

0

1

1

jedno

1

1

0

0

1

9

dwa

i tak dalej

Tabela 2

Podsumowanie

Podane informacje wskazują, że silników kro−

kowych w żadnym wypadku nie trzeba się bać.

Mogą być z powodzeniem sterowane w prosty

sposób, a potrzebne sterowniki wykona nawet

mało doświadczony elektronik. Warto też na−

wet dla czystej ciekawości „dotknąć” tego te−

matu – zdobycie czterouzwojeniowego silnika

krokowego, pochodzącego ze starej drukarki

czy innego urządzenia nie powinno być pro−

blemem, a wykonanie opisanych układów

i eksperymentów da dużo radości.

Chętni, którzy zechcą zagłębić temat sil−

ników krokowych i sposobów sterowania

znajdą wiele cennego materiału w kolejnych

częściach artykułu, które niebawem ukażą

się w EdW.

Kroki i półkroki

Sposoby według rysunków 11 i 12 zapewnia−

ją tak zwane sterowanie pełnokrokowe .

Układy według rysunku 12 bywają stosowa−

ne w praktyce. Częściej wykorzystywany jest

jednak nieco inny sposób nazywany sterowa−

niem półkrokowym . Przy sterowaniu półkro−

kowym jednocześnie zasilane jest albo jedno,

albo dwa uzwojenia. Mówimy też wtedy o

Leszek Potocki

Rys. 13

Rys. 14

26

Elektronika dla Wszystkich

Lipiec 2002

871256559.647.png

871256559.648.png

871256559.650.png

871256559.651.png

871256559.652.png

871256559.653.png

871256559.654.png

871256559.655.png

871256559.656.png

871256559.657.png

871256559.658.png

871256559.659.png

871256559.662.png

871256559.663.png

871256559.664.png

871256559.665.png

871256559.666.png

871256559.667.png

871256559.668.png

871256559.669.png

871256559.670.png

871256559.671.png

871256559.673.png

871256559.674.png

871256559.675.png

871256559.676.png

871256559.677.png

871256559.678.png

871256559.679.png

871256559.680.png

871256559.681.png

871256559.682.png

871256559.684.png

871256559.685.png

871256559.686.png

871256559.687.png

871256559.688.png

871256559.689.png

871256559.690.png

871256559.691.png

871256559.692.png

871256559.693.png

871256559.695.png

871256559.696.png

871256559.697.png

871256559.698.png

871256559.699.png

871256559.700.png

871256559.701.png

871256559.702.png

871256559.703.png

871256559.704.png

871256559.706.png

871256559.707.png

871256559.708.png

871256559.709.png

871256559.710.png

871256559.711.png

871256559.712.png

871256559.713.png

871256559.714.png

871256559.715.png

871256559.717.png

871256559.718.png

871256559.719.png

871256559.720.png

871256559.721.png

871256559.722.png

871256559.723.png

871256559.724.png

871256559.725.png

871256559.726.png

871256559.728.png

871256559.729.png

871256559.730.png

871256559.731.png

871256559.732.png

871256559.733.png

871256559.734.png

871256559.735.png

871256559.736.png

871256559.737.png

871256559.739.png

871256559.740.png

871256559.741.png

871256559.742.png

871256559.743.png

871256559.744.png

871256559.745.png

871256559.746.png

871256559.747.png

871256559.748.png

871256559.750.png

871256559.751.png

871256559.752.png

871256559.753.png

871256559.754.png

871256559.755.png

871256559.756.png

871256559.757.png

871256559.758.png

871256559.759.png

871256559.761.png

871256559.762.png

871256559.763.png

871256559.764.png

871256559.765.png

871256559.766.png

871256559.767.png

871256559.768.png

871256559.769.png

871256559.770.png

871256559.773.png

871256559.774.png

871256559.775.png

871256559.776.png

871256559.777.png

871256559.778.png

871256559.779.png

871256559.780.png

871256559.781.png

871256559.782.png

871256559.784.png

871256559.785.png

871256559.786.png

871256559.787.png

871256559.788.png

871256559.789.png

871256559.790.png

871256559.791.png

871256559.792.png

871256559.793.png

871256559.795.png

871256559.796.png

871256559.797.png

871256559.798.png

871256559.799.png

871256559.800.png

871256559.801.png

871256559.802.png

871256559.803.png

871256559.804.png

871256559.806.png

871256559.807.png

871256559.808.png

871256559.809.png

871256559.810.png

871256559.811.png

871256559.812.png

871256559.813.png

871256559.814.png

871256559.815.png

871256559.817.png

871256559.818.png

871256559.819.png

871256559.820.png

871256559.821.png

871256559.822.png

871256559.823.png

871256559.824.png

871256559.825.png

871256559.826.png

871256559.828.png

871256559.829.png

871256559.830.png

871256559.831.png

871256559.832.png

871256559.833.png

871256559.834.png

871256559.835.png

871256559.836.png

871256559.837.png

871256559.839.png

871256559.840.png

871256559.841.png

871256559.842.png

871256559.843.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Tranzystory.PDF (7420 KB)
Akumulatory.PDF (3254 KB)
Indukcja.PDF (1359 KB)
Kondensatory.PDF (1549 KB)
Rezystory.PDF (1728 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin