
Views: 2222
В приводах различных устройств часто применяются шаговые двигатели, Шаговый двигатели различают двух типов униполярные – когда обмотки коммутируются током текущим только в одну сторону, например при помощи обычных транзисторных ключей и биполярные когда для управления шаговым двигателем необходимо направление тока в обмотках менять на противоположное. Биполярные двигатели требуют специальных драйверов и управление в этом случае сводить к двум сигналам направление и количество шагов. Но применение драйверов иногда резко удорожает конструкцию изделия. Для удешевления проще использовать униполярные шаговые двигатели и применить возможности самого микроконтроллера, для силовых ключей можно использовать недорогие сборки типа ULN2003.
Классическая схема шагового двигателя
Принцип управления 4 обмоточного шагового двигателя заключается в коммутации обмоток двигателя. В инете я нашел три варианта
- one phase on – управление запиткой по одной фазе. В этом варианте мы получим самый экономичный режим работв, но и саму малую мощность.
- two phase on – управление запиткой двух обмоток сразу в это варианте потребление увеличивается в два раза соответственно и мощность вращения ротора, по оценкам на 40-50%.
- one and two phase on – это полушаговый режим работы, в принципе комбинация первого и второго метода.
Механизм управления обмотками
one phase on
two phase on
one and two phase on
Схема подключения для тестирования
Функция управления в режимах one phase on и two-phase-on
Управление шаговым двигателем возложено на таймер 2, он занимается всем процессом. Управление производиться с использование механизма прерываний, это важно, нам надо сделать такую функцию, чтобы управление работой шагового двигателя не влияло на работу основной программы или имело минимальное влияние.
Я показываю, этот проект на 8 битном контроллере, что можно было понять, что при правильной организации работы, 8-битка PIC справляется с управление на уровне 32 битных микроконтроллеров других производителей.
Вспомогательные функции
Задание скорости перемещения шагового двигателя
void speed (uint8_t speedstep) { if(speedstep<25)T2PR=25; else T2PR=speedstep; }
Режим работы
void restep (bool regimstep) { if(regimstep) uprlfaz=3; // регистр управления фазами else uprlfaz=1; // регистр управления фазами }
Основная функция управления
Запуск двигателя, направление и количество шагов
void steping (bool directionF, uint16_t stepF) { // загрузка во внешние переменные if(stepF) { steps = stepF; direction = directionF; // запуск шагового T2TMR = 0x00; PIR4bits.TMR2IF =0; PIE4bits.TMR2IE = 1; } }
Принцип работы, мы задаем количество шагов, направление и включаем прерывание от таймера Т2. Все остальное происходит автоматически. Для контроля выполнения позиционирования ШД, можно использовать сброс разрешения прерываний для таймера T2.
Если использовать МСС для конфигурации, то функцию прерываний от T2 надо модернизировать следующим образом:
void TMR2_ISR(void) { uint8_t maska; //------------------------------------------------------------------------------ maska = (uint8_t)(LATC&0xF0); // загрузить текущее значение регистра и очистить биты для шагового if(!steps) { LATC = maska; // PIE4bits.TMR2IE = 0; } else { LATC = (uint8_t)(uprlfaz|maska); // загрузить текущее значение для управления шаговым двигателем if(direction) // направление вращения { uprlfaz=(uint8_t)((uprlfaz >> 1) | (uprlfaz << 3)); } else { uprlfaz=(uint8_t)((uprlfaz << 1) | (uprlfaz >> 3)); } uprlfaz=(uint8_t)(uprlfaz&0x0F); // очистить "лишнии биты" //------------------------------------------------------------------------------ steps--; // уменьшить шаг } //------------------------------------------------------------------------------ // clear the TMR2 interrupt flag PIR4bits.TMR2IF = 0; if(TMR2_InterruptHandler) { TMR2_InterruptHandler(); } }
Что происходит во время прерывания? Программы в прерываниях должны выполняться с максимальной скорость, т.е. быть минимальной длины. Чтобы не мешать выполнять основное задание. В нашем случае задача состоит в том. что-бы во время прерывание изменить состояние порта и закончить прерывание. И это всё. Если мы будем переключать порт по битам, это будет долго, единственный вариант выполнить запись в порт сразу.
Мы считываем состояние порта (в нашем случае порт С) это необходимо, когда мы будем выполнять управление шаговым двигателем, надо не забывать, что двигатель использует, только часть выводов порта, а другую, часть надо оставлять не тронутой. Вот по этому мы считывает текущее состояние с очисткой бито шагового двигателя, затем суммируем с переменной которая определяет следующее положение ротора и загружаем в порт (Если количество шагов не равно нулю), далее в зависимости от бита направление делаем вращение битов в нашей перемененной подготавливая данные для следующего прерывания. Дополнительно корректируем нашу перемененную, т.к. сдвиг может изменить не только “рабочие” битв, но и “сторонние”. И последнее уменьшаем количество заданных шагов.
Пример тестовой программы для управления шаговым двигателем.
void main(void) { CLRWDT(); // сброс сторожевого таймера // Initialize the device SYSTEM_Initialize(); // If using interrupts in PIC18 High/Low Priority Mode you need to enable the Global High and Low Interrupts // If using interrupts in PIC Mid-Range Compatibility Mode you need to enable the Global and Peripheral Interrupts // Use the following macros to: // Enable high priority global interrupts //INTERRUPT_GlobalInterruptHighEnable(); // Enable low priority global interrupts. //INTERRUPT_GlobalInterruptLowEnable(); // Disable high priority global interrupts //INTERRUPT_GlobalInterruptHighDisable(); // Disable low priority global interrupts. //INTERRUPT_GlobalInterruptLowDisable(); // Enable the Global Interrupts INTERRUPT_GlobalInterruptEnable(); // Disable the Global Interrupts //INTERRUPT_GlobalInterruptDisable(); // Enable the Peripheral Interrupts INTERRUPT_PeripheralInterruptEnable(); // Disable the Peripheral Interrupts //INTERRUPT_PeripheralInterruptDisable(); //------------------------------------------------------------------------------ CLRWDT(); // сброс сторожевого таймера bool nop; // флаг управления направлением // Настройка // задание скорости speed (25); // задание режима работы по фазам restep (one_phase_on); // малая мощность // restep (two_phase_on); // большая мощность // работа // запуск шагового двигателя steping (forward, 800); // CLRWDT(); // сброс сторожевого таймера while(PIE4bits.TMR2IE); // ожидать окончания вращения шагового steping (backward, 400); // //------------------------------------------------------------------------------ while (1) { CLRWDT(); // сброс сторожевого таймера // Add your application code // вращяем вперед, назад на 50 шагов if(!PIE4bits.TMR2IE) // ждем окончания выполнения команды { if(nop) { nop=0; steping (backward, 50); // назад на 50 шагов } else { nop=1; steping (forward, 50); // вперед на 50 шагов } } } } /** End of File */
Перед началом работы надо задать режим работы one phase on и two-phase-on и необходимую скорость вращения. Далее для перемещения двигателя на заданное количество шагов используем функцию steping.
Следует учитывать, что для конкретного шагового двигателя надо определить минимальную длительность которой возможно привести во вращения ротор, это и будет максимальная скорость вращения.
Проект для тестирования

Униполярный шаговый двигатель - проект для тестирования 680.43 KB 11 downloads
В приводах различных устройств часто применяются...Это может быть интересно
Индикатор температуры
Views: 2630 Проект для начинающих, на демо плате BB-2T3D-01. Простой индикатор температуры. Проект никак не задумывался, просто на витрину магазин Ворон нужна была демонстрационная модель на макетной плате, чего нибудь работающего. Остановились на индикаторе …ch-4000 – универсальная печатная плата
Views: 1004 На смену устаревшей плате ch-3000, пришла новая ch-4000. Плату уже можно приобрести в магазине Ворон. Схема. Плата позволяет создавать таймеры, часы реального времени, регуляторы температуры, регуляторы влажности, вольтметры, …PIC32MZ – Core Timer (библиотека)
Views: 543 Переработанные файлы от Microchip, библиотека для работы с Core Timer.Проект с использованием MCC часть 11
Views: 863 Можно несколько облагородить программу вынести наши процедуры обработки нажатия кнопок в отдельные функции. Но вы должны понимать, что это хоть и не значительно, но будет тормозить общую скорость …Гаджеты для домашней автоматики – Датчик движения
Views: 1448 Управление светодиодным освещением – Датчик движения. Данный гаджет предназначен для управления освещением рабочих столов (кухонных столов), освещение прихожих, освещение зеркал в прихожих, автоматическое включение света в коридорах. Датчик позволяет …Просто о внешних переменных
Views: 789 Часто возникает задача когда необходимо предавать данные между модулями программы. Например, передать данные между файлами, или управлять работой модулей. Для этого создаем заголовочный файл и описываем наши переменные как …MPLAB® Harmony – или как это просто! Часть 3.
Views: 2089 Часть третья – копнём немного глубже. Вы наверное заметили, что во второй главе, вроде сначала все шло как по маслу, а потом, что бы заморгали светики, я вставил …REFERENCE CLOCK OUTPUT MODULE
Views: 500 REFERENCE CLOCK OUTPUT MODULE Модуль формирования опорного тактового сигнала Модуль опорного тактового сигнала обеспечивает возможность посылать сигнал синхронизации на тактовый опорный выходной контакт или контакты (CLKR) в зависимости от …MAX7219/21 и 8х8 LED дисплеи
Views: 926 MAX7219, MAX7221 предназначены для вывода информации на 8 разрядов семисегментного индикатора, но на нем легко организовать вывод на светодиодные индикаторы 8х8. продолжение следует…. Это может быть интересноch-светомузыка от теории до реализации
Views: 687 Сразу оговоримся технология или теория ch-светомузыки, это постоянно развивающийся процесс и то что будет сказано сегодня завтра может быть опровергнуто и считаться ошибочным. Назовем само решение проблемы автоматического …