Arskama.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ta7291p схема управления двигателем

Микросхемы драйверов реверсируемых двигателей постоянного тока фирмы ROHM

В статье представлены драйверы реверсируемых двигателей постоянного тока общего назначения производства японской компании ROHM.

Японская компания ROHM представляет на рынке электронных компонентов драйверы реверсируемых двигателей постоянного тока общего назначения на основе технологии широко-масштабной интеграции LSI. Представленные драйверы могут быть трех видов: драйвер управления одним электродвигателем, двумя электродвигателями без стабилизации скорости, а также драйвер управ- ления одним электродвигателем с функцией стабилизации тока. Выбор необходимого драйвера и схемы включения можно сделать, основываясь на данных таблицы 1 и рис. 1–3. В основе всех драйверов реверсируемых двигателей постоянного тока лежит Н-мост на биполярных транзисторах, режим работы которого задается двумя логическими входами (табл. 2). При выборе драйвера необходимо руководствоваться величиной напряжения питания, мощностью электродвигателя, максимальным выходным током, рассеиваемой мощностью, наличием вспомогательной функции «термозащита» и «энергосбережение», возможностью установки выходного напряжения и работы с электронным регулятором скорости.

F — Forward (вперед), R — Reverse (реверсирование), S — Stop (стоп), B — Short brake (тормоз).

Рис. 1. Драйвер одного электродвигателя постоянного тока


Рис. 2. Драйвер двух электродвигателей постоянного тока


Рис. 3. Драйвер электродвигателя с регулятором скорости

Прибор BA6208 относится к группе простых драйверов одного реверсируемого двигателя постоянного тока и применяется в основном для управления двигателем кассетного магнитофона. Внутренняя схема драйвера BA6208 представлена на рис. 4. Управление драйвером осуществляется логическими сигналами, соответствующими ТТЛ-уровням.


Рис. 4. Внутренняя схема (типовая) драйвера BA6208

Таблица 2. Режимы работы драйвера одного реверсируемого двигателя постоянного тока

РежимАвх. (Fвх.)В вх. (Rвх.)Вых1 (Авых.)Вых2 (Ввых.)
Вперед11
Назад11
Тормоз11
ОтключениеZ*Z*

Z* — разомкнутое состояние ключевого транзистора (OPEN)

Два управляющих входа (табл. 2) определяют четыре возможных режима работы драйвера: вращение вперед, назад (реверсирование), стоп и тормоз. В режиме торможения выводы электродвигателя соединяются с общим проводом питания, и осуществляется быстрый останов. В режиме «стоп» выводы электродвигателя отключаются от источника питания и останов происходит произвольно.

Основные характеристики драйвера BA6208:

  • встроенные мощные (100 мА) транзисторы;
  • режим торможения при высоких уровнях логического сигнала на обоих входах;
  • встроенные диоды для защиты от бросков тока;
  • очень низкий ток потребления в режиме standby, когда на обоих входах низкий логический уровень;
  • широкий диапазон питающих напряжений 4,5–15 В;
  • управление непосредственно ТТЛ-уровнями.

Таблица 3. Максимальные значения BA6208 (T a =25 °С)

ПараметрОбозн.Макс.Ед.
Напряжение питанияVCC188
Мощность расс.BA6208Pd700*мВт
BA6208FPd450**мВт
Рабочая температураTopr–40 +60°C
Температура храненияTstg–55+125°C
Макс. выходной токIout500мА

* понижается на 7 мВт на каждый 1 °С выше 25 °С

** понижается на 4,5 мВт на каждый 1 °С выше 25

Драйвер BA6209 аналогичен предыдущему, за исключением отсутствия режима «стоп». Основная область применения BA6209 — это кассетные магнитофоны и видеомагнитофоны.

Основные характеристики драйвера BA6208:

  • мощные выходные транзисторы могут выдерживать ток до 1,6 А;
  • обязательный режим торможения при останове двигателя;
  • встроенные диоды для защиты от бросков тока;
  • наличие вывода управления скоростью двигателя;
  • низкий ток потребления в режиме standby (типовое значение Vcc=12 В, Io=5,5 мА);
  • идентичные характеристики при изменении направления вращения;
  • КМОП-уровни управления.


Рис. 5. Схема включения драйвера BA6209

Таблица 4. Максимальные значения (Ta=25 °С) BA6209

Таблица 5. Описание выводов драйвера BA6209

Номер выводаОбозначениеНазначение
1GNDОбщий провод
2OUT1Вывод подключения двигателя
3VZ1Вывод подключения конденсатора для предотвращения одновременного включения вых. транзисторов
4VrefВывод установки уровня «высокий».
5FINЛогический вход
6RINЛогический вход
7VCC1Питание внутреннего блока управляющей логики
8VCC2Питание выходного силового драйвера
9VZ2Вывод подключения конденсатора для предотвращения одновременного включения вых. транзисторов
10OUT2Вывод подключения двигателя
Читать еще:  Электрооборудования схема для дизельных двигателей

Рис. 6. Входной управляющий сигнал

Для уменьшения мощности, рассеиваемой микросхемой, и в целях защиты от пробоя необходимо к выводу питания силового драйвера обязательно подключать последовательно резистор величиной 3–10 Ом. Время нарастания и спада управляющего логического сигнала (рис. 7) должно быть менее 5 мс, иначе возможна некорректная работа и выход из строя микросхемы.


Рис. 7. Схема включения драйвера BA6218

Потенциал общего вывода микросхемы должен быть всегда ниже потенциала других выводов. На входы нельзя подавать напряжение, пока микросхема не запитана. После подключения питания к выводу Vcc, на другие выводы не может быть подан потенциал выше, чем на Vcc.


Рис. 8. Схема включения драйвера BA6219B

Драйвер BA6218 рассчитан на максимальный выходной ток 0,7 А. Логическая часть и силовая имеют отдельные «земляные» выводы. При подключении электронного регулятора микросхема может использоваться для управляемого реверса и в режиме регулятора скорости. Управление режимами осуществляется по двум входам логическими сигналами с ТТЛ-уровнями.

Драйверы BA6219B и BA6219BFP-Y позволяют управлять скоростью вращения двигателя, изменяя прикладываемое напряжение. Выходной ток может достигать 2,2 А. Имеется встроенная защита от перегрева.


Рис. 9. Схема включения драйвера BA6229

Драйвер BA6229 потребляет в статическом режим всего 1 мА при напряжении питания Vcc=12 В. Диапазон питающих напряжений составляет 8–23 В. Входные управляющие уровни — КМОП.


Рис. 10. Блок-схема драйвера BA6229


Рис. 11. Схема включения драйвера BA6238A

BA6950FS (рис. 12) является драйвером реверсируемого коллекторного двигателя. Два логических входа позволяют управлять четырьмя возможными режимами работы. Скорость вращения задается произвольно, и управлять ею можно по отдельному выводу микросхемы. Встроенная схема температурной защиты срабатывает при достижении 175 °С и возврат в рабочий режим происходит при снижении температуры на 20 °С. Встроенная функция стабилизации частоты вращения реализована посредством контроля и коррекции потребляемого тока. Контроль тока осуществляется измерением падения напряжения на последовательном шунте и усилением сигнала рассогласования.


Рис. 12. Схема включения драйвера BA6950FS

Таблица 6. Режимы работы драйвера двух реверсируемых двигателей постоянного тока

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

  • Вычислительная техника
    • Микроконтроллеры микропроцессоры
    • ПЛИС
    • Мини-ПК
  • Силовая электроника
  • Датчики
  • Интерфейсы
  • Теория
    • Программирование
    • ТАУ и ЦОС
  • Перспективные технологии
    • 3D печать
    • Робототехника
    • Искусственный интеллект
    • Криптовалюты

Чтение RSS

Управляем двигателями через последовательный порт, не используя микроконтроллер

Для того, чтобы сделать робота вам не нужны Arduino, PIC или другие микроконтроллеры, поскольку свой проект вы можете подсоединить к USB-порту компьютера или ноутбука через адаптер «USB-последовательный порт». Можно и напрямую, если компьютер оснащен последовательным портом. Это позволит управлять шасси непосредственно с ноутбука, не используя дополнительных плат вроде Arduino.

Адаптер можно приобрести за небольшие деньги, поэтому он может стать хорошей альтернативой платам с микроконтроллерами.

  • Адаптер последовательного порта

  • Драйвер двигателя (TA7291P или подобный)

  • Один или два коллекторных двигателя (в этом проекте используются 3-вольтовые движки)

  • Два резистора 1 КОм

  • Ноутбук. Не знаете какой выбрать ноутбук? В данном случае подойдет самый обычный, лишь бы был хотя бы один порт USB.

Если у вас не 5-вольтовый двигатель, то также понадобится либо резистор 5 Ом 2 Вт, либо 100 или 50-омные резисторы 0,25 Вт.

Шаг 1: разбираемся с разъемом последовательного порта

Стандартный разъем порта RS-232 имеет 9 выводов, но нам нужны только три. В общем случае последовательный порт посылает 5-вольтовые сигналы, сообщающие о готовности передачи сообщения, и эти самые сообщения. Вместо отправки сообщений мы просто воспользуемся 5-вольтовым логическим уровнем. Вывод передачи данных TD можно использовать, но это потребует микросхемы-декодера (например, регистра сдвига) или транзистора для усиления слабого тока. При этом логическим нулем будет высокий уровень напряжения, а логической единицей – низкий.

Если не использовать TD (вывод передачи данных), то, в принципе, нам потребуются выводы DTR, RTS и GND (земля).

Читать еще:  Чем моют двигатель автомобиля внутри

Шаг 2: схема

Теперь нам нужно «обвязать» драйвер двигателя. Если у вас 3-вольтовые двигатели, то есть одна проблема – TA7291P для работы нужно 4.5 В. Можно взять другие двигатели или задействовать резистор для ограничения тока. Резистор должен быть номиналом от 2 до 5 В и мощностью 2 Вт. Можно также соединить параллельно резисторы 0,25 Вт (20 резисторов 100 Ом или 10 резисторов 50 Ом). В итоге всё нужно соединить так, как показано на схеме (первая для двух двигателей, вторая для одного).

Шаг 3: базовая (проверочная) программа

Теперь осталось написать только программу. В данном случае используется Python, но ее можно написать на любом удобном для вас языке. Проследите за тем, чтобы название порта совпадало с используемым портом (в данном случае COM6).

Шаг 4: простая программа

Если к одному мосту вы подключили два двигателя, то с помощью приведенной ниже программы вы сможете вращать их в определенном направлении.

Драйвер коллекторного двигателя

Общие сведения

Практически в каждом роботе применяются электродвигатели. Для управления этими двигателями существуют специальные микросхемы — драйверы. Драйверы берут на себя заботу о полярности и величине напряжения, подаваемого на двигатель, ограничивают ток, и прочее и прочее.

Их много разных, но я остановился на хитрой японской микросхеме TA7291P. В первую очередь потому, что она продавалась у нас в магазине радиодеталей, к тому же она была дешевле и мощнее распространённой L293.

Микросхема TA7291

Я закупил два варианта исполнения микросхемы — TA7291P и TA7291S. Второй имеет меньше ног (9 вместо 10), и не имеет теплоотвода. Соответственно, он менее мощный (средний ток 0.4A вместо 1A). Зато дешевле:)

Таблица 1. Распиновка TA7291

Название ногиНомер ногиОписание
TA7291PTA7291S
VCC72+ питания (логика, 4.5..20В)
VS86+ питания (мотор, 0..20В)
VREF48Опорное напряжение
GND15Земля
IN159Вход 1
IN261Вход 2
OUT127Выход 1
OUT2103Выход 2

Обратите внимание на вывод VREF. Микросхема следит, чтобы напряжение на двигателе было равно VREF + 0.7В. Таким образом, меняя напряжение на VREF, можно управлять скоростью двигателя. Выводы IN1/IN2 в этом случае используются только для смены режима работы.

Таблица 2. Режимы работы TA7291

ВходВыходРежим работы
IN1IN2OUT1OUT2
ZZСтоп
1HLВперёд
1LHНазад
11LLТормоз

Сначала я попытался менять скорость, подавая ШИМ на ноги IN1/IN2. Почему-то такой вариант не заработал, микросхема, несмотря на изрядный dead-time, грелась, мотор не крутился. В даташите по этому поводу сказано, что менять режим работы надо через режим Стоп. По-видимому, транзисторы там совсем медленные, и возникают сквозные токи. Я не стал воевать с этим, а просто сгладил ШИМ фильтром низкой частоты и подал его на VREF. Так всё заработало отлично. Правда в этом случае максимальное напряжение на моторе будет 5.7В, но для теста этого хватит.

Тестовая схема

Часть 1. Собственно драйвер и стабилизатор напряжения 5В:

Часть 2. Микроконтроллер и разъём для внутрисхемного программирования:

Тестовая программа

Программа написана под avr-gcc. Алгоритм работы такой:

  • Плавный разгон вперёд;
  • Равномерное движение вперёд;
  • Плавное замедление;
  • Плавный разгон назад;
  • Равномерное движение назад;
  • Плавное замедление;

Скорость разгона и замедления постепенно увеличивается.

Посмотреть видео работы тестовой программы можно на страничке Колёсная база.

Ta7291p схема управления двигателем

Двигатель, вращающий шпиндель жесткого диска (или CD/DVD-ROM)- это синхронный трёхфазный мотор постоянного тока.

Раскрутить такой двигатель можно подключив его к трём полу мостовым каскадам, которые управляются трёхфазным генератором, частота которого при включении очень мала, а затем плавно повысится до номинальной. Это не лучшее решение задачи, такая схема не имеет обратной связи и следовательно частота генератора будет повышаться в надежде, что двигатель успевает набрать обороты, даже если на самом деле его вал неподвижен. Создание схемы с обратной связью потребовало бы применения датчиков положения ротора и несколько корпусов ИМС не считая выходных транзисторов. CD/DVD-ROM уже содержат датчики холла, по сигналам которых можно определить положение ротора двигателя, но иногда, совсем не важно точное положение и не хочется впустую тянуть «лишние провода».

К счастью, промышленность выпускает готовые однокристальные драйверы управления, которым к тому же им не требуются датчики положения ротора, в роли таких датчиков выступают обмотки двигателя. Микросхемы управления трёхфазными двигателями постоянного тока, которым не требуются дополнительные датчики (датчиками являются сами обмотки двигателя): TDA 5140; TDA 5141; TDA 5142; TDA 5144; TDA 5145 и конечно же LB 11880. (Есть и некоторые другие, но в другой раз.)

Принципиальная схема подключения двигателя к микросхеме LB11880.

Изначально, эта микросхема предназначена для управления двигателем БВГ видеомагнитофонов, в ключевых каскадах у неё биполярные транзисторы а не MOSFET. В своих конструкциях, я использовал именно эту микросхему, она во-первых, оказалась в наличии в ближайшем магазине, во-вторых, её стоимость была ниже (хоть и не на много), чем у прочих микросхем из выше приведенного списка.

Собственно, схема включения двигателя:

Если ваш двигатель вдруг имеет не 3 а 4 вывода, то подключать его следует согласно схеме:

И ещё одна более наглядная схема, адаптированная для использования в автомобиле.

Немного дополнительной информации об LB11880 и не только

Двигатель, подключенный по указанным схемам будет разгоняться до тех пор, пока либо не наступит предел по частоте генерации VCO микросхемы, которая определяется номиналами конденсатора подключенного к выводу 27 (чем его ёмкость меньше, тем выше частота), либо двигатель не будет разрушен механически. Не следует слишком уменьшать ёмкость конденсатора подключенного к выводу 27, так как это может затруднить пуск двигателя.

Как регулировать скорость вращения?

Регулировка скорости вращения производится изменением напряжения на выводе 2 микросхемы, соответственно: Vпит — максимальная скорость; 0 — двигатель остановлен.

Однако, необходимо отметить, что плавно регулировать частоту просто применив переменный резистор не удастся, так как регулировка не линейна и происходит в меньших пределах чем Vпит — 0, по этому лучшим вариантом будет подключение к этому выводу конденсатора на который через резистор, например от микроконтроллера подаётся ШИМ сигнал ну или ШИМ регулятор на всемирно известном таймере NE 555(таких схем в инете полно)

Для определения текущей частоты вращения следует использовать вывод 8 микросхемы, на котором при вращении вала двигателя присутствуют импульсы, по 3 импульса на 1 оборот вала.

Как задать максимальный ток в обмотках?

Известно, что трёхфазные двигатели постоянного тока потребляют значительный ток вне своих рабочих режимов (при питании их обмоток импульсами заниженный частоты). Для выставления максимального тока в данной схеме служит резистор R1. Как только падение напряжения на R1 и следовательно на выводе 20 станет более 0.95 вольта, то выходной драйвер микросхемы прерывает импульс. Выбирая значение R1, учитывайте, что для данной микросхемы максимальный ток не более 1.2 ампера, номинальный 0.4 ампера.

Параметры микросхемы LB11880

Напряжение питания выходного каскада (вывод 21): 8 . 13 вольт (максимально 14.5);

Напряжение питания ядра (вывод 3): 4 . 6 вольт (максимально 7);

Максимальная рассеиваемая микросхемой мощность: 2.8 ватта;

Диапазон рабочих температур: -20 . +75 градусов.

Вот этот диск (правда когда на нём ещё не было медных болтов), казалось бы мелкий и чахлый двигатель от старенького винчестера на 40Гб, рассчитанный на 7200 оборотов/мин (RPM) умудрялся разгоняться примерно до 15000 . 17000 оборотов/мин, если не ограничивать его скорость. Так что область применения двигателей от завалящих винчестеров, думаю весьма обширна. Точило/дрель/болгарку конечно не сделать, даже не думайте, но без особой нагрузки, двигатели способны на многое.

Ф айловый архив для самостоятельной сборка качаем >

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector