Электроника для начинающих

Проверьте справочное техническое описание на ваш двигатель; вы должны найти в нем описание четырех проводов, которые используются для подачи напряжения на двигатель для его вращения по шагам, в то время как пятый контакт должен быть общим. В большинстве случаев общий контакт должен подключаться к положительному выводу вашего источника питания, в то время как отрицательное напряжение должно последовательно подаваться на четыре других провода.

Справочный лист технических данных на двигатель подскажет вам, в какой последовательности вы должны подавать напряжение питания на провода. Необходимую последовательность вы, конечно, можете определить методом проб и ошибок.

Одну вещь вы должны иметь в виду: шаговый двигатель очень устойчивый электронный компонент. Пока вы применяете верное по величине напряжение, его сжечь нельзя. Чтобы увидеть точно, что на самом деле делает двигатель, нужно на его ось наклеить кусочек липкой ленты. Затем подать напряжение на провода по одному, подключая отрицательный контакт напряжения питания к каждому следующему контакту. В этом случае вы увидите, как ось будет поворачиваться маленькими шажками.

Внутри двигателя имеются обмотки и магниты, но их функции отличаются от тех функций, которые эти элементы обычно выполняют в двигателях постоянного тока. Вы можете начать представление конфигурации шагового двигателя с той, которая приведена на схеме на рис. 5.106. Каждый раз, когда вы будете подавать напряжение на другую обмотку, черный сектор ротора будет поворачиваться в направлении этой обмотки. На практике, конечно, двигатель будет поворачиваться на угол меньший, чем 90°, от одной катушки к следующей, но эта упрощенная модель неплохой способ для понимания в общих чертах того, что происходит. Для получения более подробной информации см. следующий разд. «Теория — Внутри шагового двигателя

».

Рис. 5.106.Это сильно упрощенная схема шагового двигателя, которая помогает визуально понять его принцип работы. В действительности почти все двигатели поворачиваются на угол меньший 90° в ответ на каждый импульс, подаваемый на управляющую обмотку

Имейте в виду, что чем больше длина проводов, которыми двигатель подключается к источнику питания, тем больше получается постоянный расход мощности, даже в те моменты, когда нет никакого движения и ничего не происходит. В отличие от обычного двигателя постоянного тока, шаговый двигатель сконструирован так, чтобы большую часть времени ничего не делать.

Когда вы подключаете напряжение к его управляющим проводам, он поворачивается, делая «шаг» в это положение, и затем опять ничего не делает. Обмотка внутри двигателя удерживает ось двигателя в определенном положении, а мощность, которую двигатель при этом потребляет, рассеивается в виде тепла. Таким образом, разогрев двигателя во время эксплуатации — это вполне нормальное явление. Проблема заключается в том, что если вы используете напряжение питания от батарейки и забыли ее отключить, то батарейка очень быстро разрядится.

Быстрая демонстрация работы

Теперь вы убедились, что ваш двигатель является работоспособным, как же вы теперь можете реально запустить его?

Вам нужно посылать импульсы на каждый из четырех проводов управляющих обмоток по очереди в быстрой повторяющейся последовательности. Если вы сможете также регулировать частоту импульсов, то это будет еще лучше. Я думаю, что для быстрой и простой демонстрации работы шагового двигателя вы можете просто использовать четыре таймера 555, которые все будут работать в моностабильном режиме и которые будут последовательно запускать друг друга.

На схеме, которая приведена на рис. 5.107, показано все то, что я имел в виду. Схема выглядит несколько сложно, но это именно то, что в реальности нужно. Каждый таймер имеет одинаковый набор окружающих его компонентов, поэтому после монтажа первого модуля вам потребуется просто сделать три его копии.

Рис. 5.107.Очень скоростная и простая схема для управления шаговым двигателем использует четыре таймера 555, каждый из которых работает в моностабильном режиме, запуская друг друга в повторяющейся последовательности