Tag Archives: Электропривод

Двигатели переменного тока. Принцип работы, характеристики и управление

Продолжаем наш ликбез по движкам. На этот раз речь пойдет о переменном токе, трехфазных движках разной конструкции. Их характеристикам, устройству и принципу работы. Ну и заодно подготавливаем почву под BLDC, так как там получается зверский гибрид всего и вся.
 

▌Вращающееся поле
Вращающееся поле это краеугольный камень всех машин переменного тока. Без него ничего не было бы и все было бы уныло и пресно. Делается оно посредством хитрой обмотки и хитрого напряжения. Сейчас подробно покажу как.
 

Начнем с упрощенной одновитковой обмотки. Вот такой:

Подаем на него напряжение, получаем ток, создающий магнитный поток. Направление потока зависит от направления тока. Определяется по правилу буравчика. Вспоминаем курс физики из школы :) Если сунуть туда синусоидальное напряжение, то поток через обмотку будет шнырять туда-сюда по синусоидальному же закону.
 

Берем три обмотки и ставим их так, чтобы магнитное поле, ими генерируемое, было направленно под 120 градусов относительно катушек.
 

Получаем упрощенный вариант статора. Соединяем обмотки треугольником:

Оставим от него только направления векторов, чтобы посмотреть на это в разрезе. И загоняем в эту обмотку трехфазное напряжение. Три синуса, сдвинутые под 120 градусов.
 
(далее…)

Read More »

Двигатель постоянного тока. Характеристики и регулирование

После предыдущего поста о мотор-редукторе мне пришло несколько вопросов по регулированию двигателя постоянного тока. Так что пора написать очередной пост :)

Двигатель постоянного тока (ДПТ) это один из самых привычных и понятных электродвигателей, он изучается даже в школе, на физике. Он используется практически везде, где нужен малогабаритный моторчик, а также не спешит сдавать своих позиций и там, где мощность измеряется десятками киловатт. О нем и поговорим.
 
(далее…)

Read More »

Контроллер маломощного униполярного шагового двигателя

Предыстория
Понадобилось мне прошлой осенью восстановить измерительный стенд. Одна из главных частей стенда — система протяжки лески с закрепленной на ней трубочке сквозь СВЧ-резонатор (это такая медная банка весом 20-30 кг). Причем протяжка должна осуществляться периодически с фиксацией положения (на 1мм подвинул, остановился, подождал секунду, ещё на 1мм подвинул, и так далее). Естественно сразу возникла мысль о шаговом двигателе (ШД). Но как им управлять? Разобрался. Начал искать схемные решения — биполярными двигателями сложно управлять, поэтому выбор пал на униполярный. Был приобретён кЫтайский моторчик под названием
MOTS1 (ST28), который в России продаётся Velleman`ом

Купленный моторчик оказался без какой-либо документации. В интернете — тоже почти ничего. Позже экспериментально нашёл необходимую последовательность управляющих сигналов.
(далее…)

Read More »

Мотор-редукторы IE-BO2-120M и IE-BO2-48M

Фирма Inex Global кроме робоконструкторов барыжит еще и прикольными мотор-редукторами. Теми самыми, что стоят в Robopica и Microcamp. В Челябинск их периодически таскает Элемент. Я прикупил парочку на пробу, есть у меня одна задумка на их счет, но об этом несколько позже ;)

Пока же расскажу о самом движке. Бывают они двух моделей IE-BO2-120M и IE-BO2-48M, отличаются друг от друга передаточным отношением редуктора 1:120 и 1:48.

Больше ничем, отличить 120 от 48 визуально можно только по цвету кожуха. У 120 кожух черного цвета, у 48го белый. У меня сейчас в наличии только два 48ых.
(далее…)

Read More »

Робоконструктор MicroCamp

В Элементе появилась очередная игрушка, так что я не устоял и подорвался туда с фотиком.
Итак, это робоконструктор, подобный RoboPICA, но на этот раз на ATmega8 и колесном шасси. Этакая вертлявая каракатица на двух колесах и двух шариках, поворачивает по тракторному — реверсом колес. Проходимость у ней, конечно, не танковая, но зато по маневрености она гусеничному шасси огромную фору даст. (далее…)

Read More »

Сервомашинка HS-311

PLC похачил, защита там оказалась даже не детской — идиотской, пароль шел от PLC в комп открытым текстом и сверялся с введеным уже в софте. Так что RS232 сниффер это наше все :) Рубанул капусты и решил ее куда нибудь потратить. На глаза попалась сервомашинка HS-311. Вот и прикупил ее показать что это за зверь.
 

Серва это краеугольный камень механики радиоуправляемых моделей, а последнее время и домашней робототехники. Представляет собой небольшой блок с двигателем, редуктором и схемой управления. На вход сервомашинки подается питалово и управляющий сигнал, задающий угол на который надо выставить вал сервы.
 

В основном все управление тут стандартизировано (если есть тут RCшники, то может добавите свои пять копеек?) и сервомашинки, по большей части, различаются усилием на валу, быстродействием, точностью управления, габаритами, весом и материалом изготовления шестеренок. Цена колеблется от 200-300 рублей за самую дешевую и до бесконечности за ультрамегатехнологичные девайсы. Как и в любой фанатской области, верхняя планка цен тут не ограничена и наверняка под потолком в ход идут какие нибудь шестерни из перфорированного титана и карбоновые корпуса с обратной связью через миллионимпульсный оптический энкодер =) В общем, всегда можно чем нибудь померяться.
 

Я же не стал выпендриваться и взял пока самую дешевую, самую распространенную HS-311. Тем более у меня уже есть планы по ее переделке.
 
Характеристики HS-311

  • Момент на валу: 3кг*см
  • Размеры: 41x20x37 мм
  • Вес: 44.5 гр
  • Скорость поворота вала на 60 градусов: 0.19 сек
  • Управление импульсное
  • Цена: 350-450р

(далее…)

Read More »

Робот на контроллере PIC от SWG

Камрад SWG решил тоже побаловаться самобеглыми тачанками. И достал с антресоли давнюю разработку.

SWG:
Глядя на вашу бурную активность, я тоже решил шевельнуть ластами. Достал со шкафа сделанную еще в 2006г простенькую тележку (к коробке от CD-ROMа прикручены 2 самодельных колеса, 2 движка ДПМ-25-Н1-7Т с редукторами (27v, но неплохо тянут уже при 12, надо будет больше — сделаю преобразователь 12->27), и самодельный поворотный узел с роликом (третье колесо).

Потребление от 12v: 33 мА при выкл. двигателях, при макс. скорости без нагрузки (колеса не касаются пола) = 103 мА вперед, 115 мА назад. При одном заклиненном колесе — 300 мА, при обоих заклиненных колесах = 500 мА.
L293DN чуть теплая. Будет греться — приклею радиатор. Да, частоту ШИМ взял пока 500 Гц. (период 2 мс). Померяю скорость нарастания тока в двигателях — определю более оптимальную (За самый короткий импульс ток в двигателе должен успеть достигнуть максимума).
Максимальная скорость движения по полу сейчас 15-20 см/сек. Больше мне пока ни к чему, слишком быстро будет комнату пробегать. Диаметр колес = 80мм (резиновые “бублики” вроде от какой-то сантехники, полно на базаре).

Честно говоря, я был сильно удивлен когда нагуглил характеристики движка ДПМ. Почти все они, несмотря на весьма брутальную конструкцию, жрут довольно мало. Так что даже L293 их спокойно тянет. При этом они отличаются вполне сносным моментом и оборотами.

(далее…)

Read More »

Управление шаговым двигателем

Первая модификация. L293 вытащена.
Первая модификация силового блока. L293 вытащена.
Вид снизу
Вид снизу
Рано или поздно, при постройке робота, возникнет нужда в точных перемещениях, например, когда захочется сделать манипулятор. Вариантов тут два — сервопривод, с обратными связями по току, напряжению и координате, либо шаговый привод. Сервопривод экономичней, мощней, но при этом имеет весьма нетривиальную систему управления и под силу далеко не всем, а вот шаговый двигатель это уже ближе к реальности.

Шаговый двигатель это, как понятно из его названия, двигатель который вращается дискретными перемещениями. Достигается это за счет хитрой формы ротора и двух (реже четырех) обмоток. В результате чего, путем чередования направления напряжения в обмотках можно добиться того, что ротор будет по очереди занимать фиксированные значения.
В среднем, у шагового двигателя на один оборот вала, приходится около ста шагов. Но это сильно зависит от модели двигателя, а также от его конструкции. Кроме того, существуют полушаговый и микрошаговый режим, когда на обмотки двигателя подают ШИМованное напряжение, заставляющее ротор встать между шагами в равновесном состоянии, которое поддерживается разным уровнем напряжения на обмотках. Эти ухищрения резко улучшают точность, скорость и бесшумность работы, но снижается момент и сильно увеличивается сложность управляющей программы — надо ведь расчитывать напряжения для каждого шага.

Один из недостатков шаговиков, по крайней мере для меня, это довольно большой ток. Так как на обмотки напруга подается все время, а такого явления как противоЭДС в нем, в отличии от коллекторных двигателей, не наблюдается, то, по сути дела, мы нагружаемся на активное сопротивление обмоток, а оно невелико. Так что будь готов к тому, что придется городить мощный драйвер на MOSFET транзисторах или затариваться спец микросхемами.

Типы шаговых двигателей
Если не углубляться во внутреннюю конструкцию, число шагов и прочие тонкости, то с пользовательской точки зрения существует три типа:

  • Биполярный — имеет четыре выхода, содержит в себе две обмотки.
  • Униполярный — имеет шесть выходов. Содержит в себе две обмотки, но каждая обмотка имеет отвод из середины.
  • Четырехобмоточный — имеет четыре независимые обмотки. По сути дела представляет собой тот же униполярник, только обмотки его разделены. Вживую не встречал, только в книжках.

Униполярный отличается от биполярного только тем, что ему нужна куда более простая схема управления, а еще у него значительно слабее момент. Так как работает он только половинами обмоток. НО! Если оторвать нафиг средний вывод униполярника, то мы получим обычный биполярный. Определить какой из выводов средний не сложно, достаточно прозвонить сопротивление тестером. От среднего до крайних сопротивление будет равно ровно половине сопротивления между крайних выводов. Так что если тебе достался униполярник, а схема подключения для биполярного, то не парься и отрывай средний провод.

Где взять шаговый двигатель.
Вообще шаговики встречаются много где. Самое хлебное место — пятидюймовые дисководы и старые матричные принтеры. Еще ими можно поживиться в древних винчестерах на 40Мб, если, конечно, рука поднимется покалечить такой антиквариат.
А вот в трехдюймовых флопарях нас ждет облом — дело в том, что там шаговик весьма ущербной конструкции — у него только один задний подшипник, а передним концом вал упирается в подшипник закрепленный на раме дисковода. Так что юзать его можно только в родном креплении. Либо городить высокоточную крепежную конструкцию. Впрочем, тебе может повезет и ты найдешь нетипичный флопарь с полноценным движком.

Схема управления шаговым двигателем
Я разжился контроллерами шаговиков L297 и мощным сдвоенным мостом L298N.

(далее…)

Read More »