AVR-STM-C++

суббота, 6 апреля 2019 г.

Шаговый двигатель из CD/DVD привода

Попались в мои руки несколько приводов оптических дисков, которые я разобрал. В итоге помимо плат и прочей механики стал обладателем нескольких шаговых двигателей, которые позиционируют лазерную головку. Захотелось их как-то использовать, но информации по ним фактически никакой. После продолжительного и настойчивого гугления информацию я таки нашел и решил поделится ею с вами.
Итак, шаговый двигатель cd rom

Он имеет маркировку 0550902, чуть ниже 15RF 172KP, хотя можно прочитать и слитно, получится 15RF172KP. Так же маркировка на шлейфе 3 e232171. С обратной стороны выгравировано SM15DD — это тип винта двигателя.

После длительных поисков datasheet я нашел каталог продукции фирмы MOATECH, в котором и упоминается данный двигатель из сд привода. Это двигатель SPS-15RF-172KP, в каталоге есть небольшое упоминание SPS-15RF Type, где присутствует позиция 172FH.

Пусть последние буквы маркировки и не совпадают, но думаю, что это одно и то же. Давайте теперь посмотрим, что же это за шаговик такой.

Характеристики шагового двигателя
В табличке есть данные по сопротивлению обмоток, 10 Ом на обмотку, я проверил — мультиметр показал 10 Ом. Так же можно увидеть угол поворота — 18 градусов на шаг. И, самое важное, напряжение питания двигателя — 5 вольт. Идеально для использования с AVR микроконтроллерами или Arduino.
Этот двигатель dvd привода имеет две фазы, видим, что он биполярный (это должно быть и так ясно, исходя из количества выводов). Для таких двигателей необходимы специальные драйвера управления, в следующей статье будем собирать свой драйвер на полевых транзисторах. Это обусловлено их принципом работы. Давайте посмотрим, как управлять биполярным шаговым двигателем.

Распиновка шагового двигателя
Тут все предельно просто, имеем четыре вывода и две обмотки — по два вывода на обмотку.

Я промаркировал выводы обмоток приписав плюс и минус дабы не путаться где первая обмотка, а где вторая, хотя было бы более правильно написать первый вывод и второй.

Управление биполярным шаговым двигателем
Вот и добрались до вопроса как управлять шаговым двигателем. Это довольно сложный процесс в плане реализации, так как из-за наличия двух фаз нужно подавать напряжение на обмотку в разные стороны. Тоесть в какой-то момент мы подаем плюс на первый вывод первой обмотки, на второй вывод этой же обмотки минус, а в какой-то момент нужно подать наоборот — плюс на второй вывод первой обмотки и минус на первый вывод первой обмотки. Для того, чтоб двигатель вращался, ток на обмотки нужно подавать вот в такой последовательности

Я привел схему подачи тока на биполярный шаговый двигатель в виде четырех полных шагов двигателя. Чтоб двигатель вращался, достаточно после четвертого шага выполнить первый шаг и продолжить дальше. Чтоб двигатель вращался в обратную сторону, то шаги нужно выполнять с обратной последовательности, например 4-3-2-1-4-3. и так далее.
Эта схема управления не такая уж сложная, но в плане подачи тока могут возникнуть затруднения. Но об этом мы поговорим в следующей статье, а сейчас давайте вернемся к нашим двигателям. Я описал только один, а у меня их два.

Второй двигатель выглядит точно так же, как и первый, но имеет другую маркировку — 172F p10816H1. Тем не менее это тот же самый SPS-15RF, который с этой же буквой F после 172 есть в первой позиции таблички из каталога. Так что идентификация обоих двигателей успешно произведена, технические характеристики определены и можно приступать к повторному использованию этих шаговиков.

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ МОТОР ОТ DVD ИЛИ HDD

Как-то давно попалась мне на обозрение схема драйвера шагового двигателя на микросхеме LB11880, но поскольку такой микросхемы у меня не было, а двигателей валялось несколько штук, отложил интересный проект с запуском моторчика в долгий ящик. Прошло время, и вот сейчас с освоением Китая с деталями проблем нет, так что заказал МС, и решил собрать и протестировать подключение скоростных моторов от HDD. Схема драйвера взята стандартная:

Схема драйвера мотора

Далее идёт сокращённое описание статьи, полное читайте здесь. Двигатель, вращающий шпиндель жесткого диска (или CD/DVD-ROM) — это обычный синхронный трёхфазный мотор постоянного тока. Промышленность выпускает готовые однокристальные драйверы управления, которым к тому же не требуются датчики положения ротора, ведь в роли таких датчиков выступают обмотки двигателя. Микросхемы управления трёхфазными двигателями постоянного тока, которым не требуются дополнительные датчики, являются TDA5140; TDA5141; TDA5142; TDA5144; TDA5145 и конечно же LB11880.

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. Регулировка скорости вращения производится изменением напряжения на выводе 2 микросхемы, соответственно: Vпит — максимальная скорость; 0 — двигатель остановлен. От автора имеется и печатка, но я развёл свой вариант, как более компактный.

Позже пришли заказанные мной микросхемы LB11880, запаял в две готовые платки и провёл тест одной из них. Всё прекрасно работает: скорость регулируется переменником, обороты определить трудно но думаю до 10000 есть точно, так как двигатель гудит прилично.

В общем, начало положено, буду думать куда применить. Есть мысль сделать из него такой же точильный диск как у автора. А сейчас тестировал на куске пластика, сделал типа вентилятора, дует просто зверски хоть на фото даже не видно как он крутится.

Поднять обороты выше 20000 можно переключением ёмкостей конденсатора С10 и подачей питания МС до 18 В (18,5 В предел). На этом напряжении у меня мотор свистел капитально! Вот видео с питанием в 12 вольт:

Видео подключения мотора HDD

Подключил ещё двигатель от CD, погонял при питании 18 В, поскольку в моём внутри шарики, разгоняется так, что прыгает всё вокруг! Жаль не отследить обороты, но если судить по звуку то она очень большая, до тонкого свиста. Куда применять такие скорости, вот вопрос? Приходит на ум мини болгарка, настольная дрель, точильный станок. Применений много — думайте сами. Собирайте, тестируйте, делитесь впечатлениями. В интернете есть множество обзоров с применением данных двигателей в интересных самодельных конструкциях. В интернете видео видел, там кулибины с этими моторами помпы мастерят, супер вентиляторы, точилки, покумекать можно куда такие скоростя применить, мотор тут разгоняется свыше 27000 оборотов. С вами был Igoran.

Форум по обсуждению материала КАК ПОДКЛЮЧИТЬ МОТОР ОТ DVD ИЛИ HDD

Генератор из двигателя от CD-rom

Необходимость в небольших автономных источниках электричества сейчас кажется неактуальной — ведь полная электрификация страны закончилась ещё давно, розетки есть буквально на каждом шагу, а если и розеток нет поблизости — помогает Power Bank, заряда которого хватает на то, чтобы несколько раз зарядить телефон. Однако есть случаи, когда автономные источники просто необходимы — ведь каким бы ёмким не был Power Bank не был, рано или поздно его заряд всё равно закончится. А вот если использовать генератор, вырабатывающий электричество, например, от потока ветра или даже простого вращения ручкой — он никогда не разрядится и поможет подзарядить телефон для совершения звонка или другой гаджет вне зависимости от обстоятельств и местонахождения человека. Особенно актуально это будет для людей, которые ходят в длительные походы, но также сферой применения маломощных генераторов являются велосипеды — многие энтузиасты устанавливают на колёса небольшие динамо-машины, для того, чтобы поддерживать свечение габаритных огней в долгих ночных поездках, либо подзарядить тот же телефон.

В этой статье описывается создание небольшого генератора, в котором в качестве основного элемента применяется бесколлекторный двигатель от CD-rom, также такие бесколлекторные двигатели можно найти в жёстких дисках. Обратите внимание, что иногда вместо них попадаются обычные коллекторные двигатели, для данного же применения следует выбирать бесколлекторные, отличить их довольно легко по внешнему виду. Учитывая, что на данный момент оптические диски уже устарели и практически не используются, большое количество приводов CD-rom попадает просто на свалку, а потому обзавестись ими не составляет труда, у многих людей, кто занимается ремонтом системных блоков также обычно присутствует целая коллекция подходящих двигателей.

Внешний вид может меняться от модели к модели, главное, чтобы общий вид двигателя был как на картинке выше — большое количество обмоток (чаще всего 9), расположенных по периметру всей окружности. Кроме создания генератора, данные двигатели находят применение также для создания различных вентиляторов, маломощных шлифовальных машинок — двигатели могут создавать довольно приличные обороты, однако имеют не самый большой крутящий момент. Сложность использования двигателя по его прямому назначению заключается в том, что для включения двигателя необходимо собрать или купить специальную схему, которая бы поочерёдно и определённой частотой коммутировала обмотки. Просто так подавать напряжение на два вывода, чтобы двигатель начал крутится, недостаточно. Но вернёмся к генератору — для того, чтобы определить подключение обмоток автор полностью разобрал двигатель и смотал обмотки, к счастью, делается это довольно просто и провод не залит лаком. Обмотки могут быть подключены в двигателе двумя основными способами — «звезда» и «дельта (треугольник)», они показаны на картинке.

Перематывать обмотки не обязательно, независимо от того, каким способом они устроены в самом двигателе. Но если, например, обмотки повреждены и перемотка требуется, не помешает намотать их чуть более толстым проводом, чем был — это позволит слегка увеличить максимальный ток, отдаваемый генератором. Для того, чтобы снимать с вращающегося мотора постоянное напряжение, необходимо собрать небольшую схему, для выпрямления полученного с мотора напряжения и сглаживания пульсаций.

Теперь, когда двигатель обратно собран и подключен согласно схеме, можно подумать о механической части — ведь просто так крутить рукой вал двигателя явно неэффективно, обороты получатся крайне низкими и напряжение на выходе генератора будет ничтожно малым. Нужно применить редуктор — на вал двигателя насадить маленькой шестерню, и в одной плоскости с ней поставить более крупную, чем больше будет соотношение — тем лучше, больших оборотов двигателя можно будет добиться.

Подобные шестерни без труда можно найти в различных сломанных игрушках, либо в магазинах запчастей к радиоуправляемым моделям. В качестве основания для всей конструкции используется деревянный брусок. Две шестерни закрепляются в одной плоскости, важно соблюсти межцентровое расстояние, иначе при вращении появится дополнительное сопротивление и зубцы быстро износятся. В данном случае крупная шестерня раскручивает всего один мотор — однако данную конструкцию можно значительно усовершенствовать, если в этой же плоскости расположить ещё несколько моторов, в этом случае мощность генератора увеличится в разы. Также не лишним будет установить удобную ручку для вращения — это позволит вращать генератор с большей скоростью, тем самым также увеличив мощность.

На картинках выше показаны замеры тока и напряжения на выходе генератора. На первой картинке мотор не вращается — напряжение на выходе равно нулю. На второй картинке показано напряжение на выходе без нагрузки при достаточно интенсивность вращении — оно составляет 1,7В. На третьей же картинке измеряется ток короткого замыкания при том же интенсивном вращении — он составляет примерно 121 мА, что достаточно неплохо, учитывая, что двигатель подключен всего лишь один, а редуктор имеет большой потенциал к усовершенствованию и увеличении оборотов. Таким образом, данная конструкция генератора при увеличении числа двигателей до 4-6 штук вполне жизнеспособна и может использоваться, например, для питания светодиодов фонарика, либо заряда аккумулятора. Удачной сборки!

КАК ЗАПУСТИТЬ МОТОР HDD без Контроллеров и Транзисторов

Это очень простой способ для запуска моторов от СидиРумов и HDD Жестких дисков . Не требуется ни плат драйверов ни контролеров ни транзисторов !

Мотор HDD штука призабавная

Многие считают , что схожесть расположения обмоток данного электродвигателя с бесколлекторными электромоторами переменного тока, дает основания запускать такие двигатели используя внешние схемы типа такой .

Только вот выглядит все это уж слишком навороченно и большинство фанатов быстро остывают к такому «бесподобию» и , вместо покупки комплектующих для сборки подобной схемы, покупают готовые китайские решения

Благо стоят эти мини модули даже меньше чем набор полевиков для управления током обмоток.

Считая что Двигатель , вращающий шпиндель жесткого диска (или CD/DVD-ROM) — это обычный синхронный трёхфазный мотор постоянного тока , можно использовать готовые однокристальные драйверы управления, которым к тому же не требуются датчики положения ротора, ведь в роли таких датчиков выступают обмотки двигателя .

Ну, а тем, кто желает показать свои способности в программировании всевозможных контроллеров, есть шанс собрать Драйвер на Ардуино и сопутствующих запчастях

И ВСЁ ТАКИ ! КАК БЕЗ НАВОРОТОВ ЗАПУСТИТЬ МОТОРЧИК HDD ?

В большинстве случаев , запуск делается вовсе не для промышленных самоделок » очень нужная в хозяйсвто «, а просто ради интереса и любопытства. И желания тратить кучу времени на поиск запчастей или программирование вовсе нет охоты.

«К ак запустить моторчик из HDD ( жёсткого диска )?» Многие задаются этим вопросом, и я решил помочь с ответом .
При использовании старых HDD приводов в прикладных целях иногда возникает проблема с тем, что шпиндельный двигатель останавливается через некоторое время после запуска . Есть у них такая «фишка» — если с блока головок не поступают сигналы на микросхему- контроллер , то она запрещает микросхеме-драйверу вращать двигатель . Но это в прикладных цепях! В нашем случае мы обойдемся и без обратных связей и без контроллеров !

Чем отличается HDD привод от мотора «трёх фазного» ? — Тем что в нём есть постоянные магниты! Тут напомню вам, что моторы переменного тока с постоянными магнитами существуют ! =) эти бесщеточные и РЕАЛЬНО бесколлекторные моторчики на постоянных магнитах применяются в самых жестких условиях — СВЧ печах и даже в духовках. (Не знали? Знайте!) и запуск таких моторов вовсе не сложен!

Правда есть у них своя изюмина — они при запуске вращаются в неопределенном направлении — » Как фаза ляжет «, но все равно вращаются и работают.

Вот тут мы и подходим у кульминации и ответу на вопрос КАК ЗАПУСТИТЬ МОТОР HDD ? СМОТРИТЕ — ВСЕ ПЕРЕД ВАШИМИ ГЛАЗАМИ (а еще и послушать можно)