Управление на стъпкови двигатели и двигатели за постоянен ток за L298 и Raspberry Pi, връзка и програмиране

Помислете за моторни шофьор транзистори и чип L298, се справят с принцип на H-мост. Разберете какви драйвери за свързване L298 за различните двигатели и захранване, да извършват прости експерименти с стъпкови двигатели и двигатели с постоянен ток. Свързване с Raspberry Pi и една проста програма за тестване на контрола на водача.

Какво е H-мост

При проектирането на машини, роботи и други автоматизирани устройства е необходимо да се контролира DC двигател или двигател с стъпкови бобини. За да бъде в състояние да контролира намотката на двигателя и да го принуди да се вала да се върти в различни посоки, е необходимо да се извърши преминаване към обръщането на поляритета. За тази цел на така наречените "H-мост".

Защо такова име? - поради свързания двигател и ключове за превключване прилича на латинската буква Н. Принципи на H-мост показани narisunke долу.

Фиг. 1. Как работи H-мост, Ключът за запалване на ротационен принцип в противоположни посоки.

Както можете да видите, като се използват 4 превключватели можем да свържем двигателя към захранването в различна полярност, което от своя страна ще доведе да се върти вала в противоположни посоки. Ключовете могат да бъдат заменени с реле или на мощни електронни ключове за транзистори.

Важно е да се отбележи, че не е възможно да се позволи затварянето на двата бутона от едната страна на H-мост, както ще късо съединение, дизайнът на мостовата схема обикновено е необходимо да се постави логика и по този начин да реализира защита.

Схема прост H-мост транзистори върху силициев

Съберете прост DC шофьор мотор (или степер намотките на двигателя), може да бъде обща за силициеви транзистори.

Фиг. 2. Схема на проста моторно управление на силициеви транзистори.

Това позволява на водача да контролира за постоянен ток с напрежение до 25V (за KT817A, KT816A) и да 45B (за KT817B-T, T-KT816B) с ток не повече от 3А. С голямо работно натоварване и тока на мотора на KT817 на изходните транзистори и KT816 трябва да се определя на достатъчен размер, радиатори.

Инсталиране VD1-Vd2 диоди, необходими, те трябва да се защитят изходните транзистори срещу обратен ток. На тяхно място, можете да сложите вътрешен KD105A или други по-актуална.

Чрез събирането на две такива shemki (2x6 транзистори) също могат да бъдат контролирани стъпков мотор или два постояннотокови двигатели.

За да не се направи голям шум от 12 транзистори могат да се използват специализирани чипове, по-долу ще разгледаме пример за IC L298 и предварително разработен въз основа на нея.

Chip L298, функции и възможности

Интегрална схема L298 - е мощен универсален драйвер мост за контролиране на постояннотокови двигатели, стъпкови двигатели, електромагнитни релета и електромагнити (рулони). Чипът съдържа две H-мост, направено на висока мощност транзистори и логика съвместим с TTL.

Фиг. 3. L298 чип корпуси Multiwatt15 PowerSO20.

Основни спецификации:

• Работно напрежение - до 46V;
• Максимална DC - 4А (с радиатора);
• ниско насищане напрежение;
• Защита срещу прегряване;
• Логично "0" = напрежение 1.5V.

Къде мога да кандидатствам шофьор IC L298? - няколко идеи:

• За управление на стъпков мотор;
• Контрол на два постояннотокови двигатели (постояннотокови двигатели);
• Превключване на намотките на електрически релета;
• Контролните соленоиди (електромагнити).

Ако се вгледате в блок схема L298 чип, можем да видим нещо по подобие на веригата на фигура 2, но с допълнителни логически елементи.

Фиг. 4. Вътрешен L298N чип верига - мощен двоен H-мост.

За всеки Н-мост имаме 3 входа: IN1 - захранващото напрежение в една посока, IN2 - в обратна посока и друг вход En за захранване мост изходните транзистори.

Така че можем да определя посоката на протичане на ток и ще управлява доставките (включен или изключен, както и PWM).

управляваща верига на чип L298

По-долу е проста схема за моторни водачи на L298N на чип. Управление се извършва от четири проводника (вместо шест при L298) чрез използване на допълнителни инвертори в CD4011 чип.

Фиг. 5. Схема верига моторно управление на чип L298N.

За да се предоставят на логически чипове трябва както стабилизирано напрежение + 5V (Р2), може да се използва неразделна стабилизатор, например L7805 или захранващите линии от съществуващата логика доставката + 5V. За подаването на напрежение към мотора използва отделна захранваща линия Р1.

Заключения Р4, Р5 се използват за определяне на полярността на всеки от каналите, и терминали Р6, Р7 - оставят да се влеят в етапите на мощност (ключове) на вътрешния H-мост за всеки канал.

CD4011 чип може да бъде заменен от вътрешното K176LA7. Шотки диоди могат да бъдат пуснати още деноминация за 35V / 4A или повече. А ако не е за ограничаване на тока на намотките на двигателя (двигатели), свързващи ниско съпротивление резистори R9-R10 могат да бъдат елиминирани от веригата, замяната им в интернет.

Завършени модули L298

В интернет можете да си поръчате готов модул на L298, обаче, че ще бъде на 6 входа за контрол.

Фиг. 6. Готов модули L298.

Купих си за собствено ползване готов модул от типа, както е показано в ляво. Той присъства L298 чип и малък регулатор за доставка + 5V за логиката на чип.

За да свържете тези шалове е важно да се разбере ясно една функция:

• Ако мощността на двигателя се използва за захранване на повече от 12V след джъмпера трябва да бъдат отстранени и се подава отделно на специален 5V към този конектор
• Ако мощността на двигателя ще бъде доставяно от напрежение джъмпера 5-12V След като зададете необходимото и 5Б не е необходимо допълнително захранване.

Ако се прилага за мотора, например 20B и да напусне инсталиран скок, а след това на модула ще изгори mikroshemka стабилизатор на 5V. Защо разработчиците не инсталирайте интегриран регулатор с широк диапазон на входното напрежение - не е ясно.

За да се спести двата входа, когато този елемент на Arduino и малини Pi да добавите част от веригата на CD4001, както е показано на фигура 5.

L298 + постояннотокови двигатели + Raspberry Pi

За този експеримент на DC мотор модул две са свързани към L298. Силата на всички на модула се извършва на един 6V батерия. Тъй като това напрежение е по-малко от 12V (виж по-горе описание) се изисква вътрешния стабилизатор резерв скачач инсталиран и допълнителна мощност за 5 V логика.

Jumpers "ENA" и "ENB", които позволяват на захранване към изходните мостове, наляво установени. По този начин, за да контролира всеки един от моторите с помощта на останалите четири входове: В1, IN2, IN3, IN4.

След свързването Power LED светлини на модула, сега можем да се прилага за всеки от входовете последователно + 5V и да видим как ще се завърти нашите двигатели.

Къде да получите + 5V? - в този случай, напрежението присъства на конектора за захранване отдясно в близост до GND. За теста, можете да използвате парче тел - мост.

Сега се свърже нашия модул за Raspberry Pi и напишете проста програма за изпитване на Python. За да се свържете модул използвам констатации GPIO тук, в тази кореспонденция:

Фиг. 7. L298 + Raspberry Pi + постояннотокови двигатели.

Миникомпютър I задвижвани чрез понижаващ регулатор превключване на втората 6V батерия. Продължаваме да напише програма за нашия експеримент, нашата цел - да се контролира въртенето на вала на всеки един от двигателите използвате клавиатурата, която е свързана с Raspberry Pi или отдалечено през SSH, VNC.

Зареждане на Малинка, отворен терминал, или се свържете с нея от разстояние с помощта SSH. Създаване на нов файл и да го отворите за редактиране със следната команда:

Сега можете да натиснете стрелката наляво и надясно, както и бутони с букви "А" и "D" - двигателите трябва да се въртят и се превръщат в различни посоки, а програмата ще покаже начина на работа.

Фиг. 8. програма за Python за водача моторни контрол с помощта L298 (Konsole терминал, KDE).

Какво е видове моторни степер shagovikov

Стъпков мотор (за тези, които не знаят) - мотор, който все още няма четки и намотките на статора (арматура), те се намират на ротора и подредени по такъв начин, че да се свърже всеки един от тях по отношение на доставката на енергия, ние извършваме заключване ротор (направим една стъпка) , Ако на свой ред захранване за всяка от бобините с желания полярността, която може да причини на двигателя да се върти (да направи последователни стъпки) в правилната посока.

Стъпкови двигатели са надеждни, устойчиви на износване и ще ви позволи да се контролира въртенето на определен ъгъл, който се използва в процеса на автоматизация, производство, електроника и компютърен хардуер (CD-DVD дискове, принтери, копирни машини), и т.н.

Тези двигатели са от следните видове:

• Биполярно - две намотки, по един за всяка фаза, могат да бъдат използвани за контрол на схема 2 H-мост или половин мост с биполярно захранване;
• Униполарни - две намотки, всяка с клон на средата, която е фаза промяна превключвател половини на всяка от намотките, опростяване верига водача (ключ 4) и се използва като bypolyarny без използване на смесители на намотките;
• С chetirmya намотки - универсален свързващ бобина съответно може да се използва като bypolyarny или еднополюсен мотор.

Фиг. 9. стъпкови видове моторни: биполярни, монополярна, с четири бобини.

Определя типа на моторни използва като цяло могат да броят на закрепване на корпуса му, и няма да попречи на всяко терминали до пръстен тестер за определяне на това дали например свързване между намотките.

L298 + стъпков двигател + Raspberry Pi

Сега нека да се свържете на стъпковия мотор, в моя случай се прилага bypolyarny мощен стъпков мотор, възстановени от стар матричен принтер.

Свързване на биполярно мотор водача два изхода трябва да L298 (две H-мост). За този експеримент, L298 модул трябва да бъде свързан към Raspberry Pi, както и във версията с DC-двигатели.

Преди да можете да експериментирате без малини - подава последователно към входовете на модула L298 5V и да видим как моторът ще изпълни стъпките.

В действителност, с помощта на малини, и ние ще се обърнем към известно забавяне на пулса при навиване на двигателя, отколкото да се направи неговия вал да се върти в посоката, в която е необходимо и в правилната скорост.

Фиг. 10. Свързване биполярно стъпков двигател на L298 модул за контрол чрез Raspberry Pi.

Ако всичко е свързано, след това продължете да тествате програмата в Python, създадете файл за сценария, и го отворете за редактиране:

Сега klatsat клавишите със стрелки наляво и надясно и да изглежда като ще променят посоката на въртене на вала на двигателя, и като натиснете нагоре и надолу скорост ще се увеличи и намаление, съответно.

Ако двигателят не работи, е възможно, че необходимостта да се променят полярността на една от намотките на модула на L298.

Фиг. 11. Програмата за контрол на биполярно стъпков мотор, L298, Raspberry Pi.

заключение

Надявам се, че имам отговор на въпроса "какво е H-мост и как работи", от експериментите трябва да е ясно как да се прилагат на водача IC L298 и да го свържете към различни двигатели.

Важно е да се отбележи, че в Интернет можете да намерите готови библиотеки и Python скриптове за по-лесно управление на двигателя с помощта на H-мост на L298 с Raspberry Pi.

В моя експеримент Малинка захранва с батерия чрез конвертор DC-DC и L298 модул се доставя от друга батерия.
"Земя" малини и L298 модул, за да бъдат свързани, или при подаване на GPIO щифт malinki модул високо ниво L298 просто не се "чувстват". Не за да се свържете минусите на батериите (по същество смлени малини и модул) отделен тел Просто свързан щифта GPIO 9 (GND) GND да Клем на целия свещен смисъл на модула.

Това, което се пише за форумите - най-вероятно означава, че Малинка и всички модули в устройството вече са свързани и се захранват с ispolzovniem цяло отрицателния полюс (пръст), така че отделен проводник за да се свържете на земята не е необходимо.