Бесколлекторные двигатели. Михаил Зенин. Митап 17.02.19

управление двигателем жесткого диска, жесткий диск, управление двигателем hdd, митап, diy

Похожие видео

Описание

Михаил расскажет историю о том, как разбирал кучу дисководов и жёстких дисков, какие двигатели там есть, как ими можно управлять (какие существуют способы управления), где можно использовать ардуино, а где нет, и какое управление лучше для конкретного случая.

Текстовая версия

Здравствуйте сегодня я бы хотел рассказать про разные типы двигателей которые можно достать из старого хлама и собственно что с ним на слайде представлен типичный модуль.

Из дисковода сам диск вращается с помощью бесколлекторного? Мотора когда как лазерная головка позиционируются при помощи.

Коллекторного далее рассмотрим рассмотрен типичный флоппи-дисковод здесь же позиционирование. Головки осуществляется при помощи шаговых двигателя управлением диском при помощи бесколлекторного однако обмоткой здесь намного больше чем в предыдущем примере.

Находится на печатной плате это связано с тем что нужно развивать больше. Момент чтобы прокрутить магнитный диск в жестких дисках же в современных жестких дисков позиционирование головки осуществляется при помощи обмотки зажатой. Между двумя неодимовыми магнитами а сами диски вращаются при помощи бесколлекторного двигателя на жестких же дисках конца.

80-х годов которые представлены на слайде диски позиционировались при помощи бесколлекторного. Двигателя больше похожего на на данный двигатель в флоппи-дисководы а позиционирование?

Головки осуществлялось с помощью шаговых двигателя так для начала. Рассмотрим самые простые коллекторные двигатели принцип работы их достаточно прост мы создаем магнитное поля на роторе которая взаимодействует с магнитным полем:

Стартера прокручивают роутер как показано с зеленой стрелкой чем мы можем управлять в данным типом двигателям. Мы можем управлять скоростью при помощи шим а также направлением при помощи из меня направление.

Тока на нагрузки для того чтобы это реализовать нам нужно 4 ключа и замыкая попарно. Ключи мы можем собственно менять направление движения тока в нагрузке тем самым изменять направление движения. Двигателя также подавая шим сигнал на один из ключей мы можем регулировать скорость данную.

Схему можно реализовать с помощью транзисторов однако нам дополнительно потребуются диоды чтобы защитить нашу цифровую часть от токов самые индукции при остановке двигателя а также только. Ограничительные резисторы которые нас защищают от сильных токов база если же нам лень реализовывать эту схему то можно воспользоваться готовыми драйверами при этом некоторые?

Драйверы как крайний на данном слайде дают нам дополнительный функционал такое как возможность получить значение тока потребляемый двигателем в данный момент есть еще более.

Diy

Сложные драйверы как вот этот модуль от сид studio внутри него уже находится микроконтроллер мега 8 которая! Позволяет управлять двигателем при помощи шины а и тусе интересный момент с этим драйвером. Связан с тем что он полностью up in собственной то есть мы можем скачать.

Его схему и прошивку в интернете однако эти две вещи слабо нам помогут повторить этот модуль. Потому что в нем используется 10-ом используются 10 10 это на этом слове:

Цели ok вроде слышно используется 10 10 преобразователь специфический который нельзя найти ни на алиэкспрессе не в чип и дипе технически где-нибудь скорее всего.

Его можно найти на это очень проблематично следовательно для того чтобы повторить эту схему нам так и так нужно менять. Разводку также примеры кода для типичного драйвера управления данным типом двигателей слева находится.

Код который позволяет запустить на максимальной скорости двигатель либо в одну любовь в другую сторону он заключается в том что мы выставляем значение 2 тэнов в одном! В единичку другой в ноль и дальше пример кода для управления двигателем с направлением ашимов по сути тоже самое?

Мы выставляем один пин в единичку другой 0 и добавляем на третий пин шум все очень просто к сожалению. Это единственный пример кода в презентации потому что весь остальной. Код написан stm32 я решил его не добавлять теперь про то куда это все можно двигать и как это развивать к сожалению?

Давая шим сигнал на двигатель мы не можем:

Хорошо управлять его скоростью например если мы зажмем volta двигатель не сможет компенсировать потери и не сможет увеличить скорость дабы скомпенсировать приложенный.

К нему момент для того чтобы решить эту проблему необходимо добавить дополнительный датчик.

К двигателю на данной картинке представлен энкодер в виде магнитного диска и двух датчиков холла с помощью этого сенсора. Можно узнать скорость двигателя далее нам необходимо реализовать it- регулятор что он будет делать он будет сравнивать скорость которая получена. С нашего сенсора со скоростью которая нам необходимо установить в случае если необходимая скорость.

Митап

Если текущая скорость ниже необходимы то он увеличит шим случае если ниже если выше то уменьшит! В принципе программирования пид-регулятора достаточно сложное занятие однако для arduino есть уже готовые. Библиотеки которые можно посмотреть на официальном сайте arduino то доступными тут ареалами единственная проблема с которой вы можете!

Столкнуться в ходе программирования это то что необходимо вот эти три коэффициента но посидев часок-другой в принципе. Их реально подобрать и и все будет достаточно хорошо работать подбираются они экспериментально! Не высчитываются так что никакой математики все хорошо следующий тип двигателей который хотелось бы рассмотреть.

Это бесколлекторные двигатели не буду говорить много по про принцип их работы если кратко то вот из этой схему. Можно сделать вывод что поочередно включая обмотки мы будем двигать ротор за текущий?

Включенной обмоткой также можно догадаться что если мы возьмем двигатель покрутим его вал рукой. При этом подключив к выходам осциллограф то на 3 выходах мы увидим синусоиду из этих двух фактов. Можно сделать вывод что существуют два способа управления данным типом двигатели это поочередное включение обмоток либо подачей синусоид.

На обмотке тип управления при котором мы просто поочередно включаем обмотки подходит к нам в том случае если нам нужно крутить. Двигателям с постоянной большой скоростью и нам неважно его положение если же нам надо крутить с маленькой скоростью но достаточно точно. Позиционировать двигатель например как в стабилизаторах электронных то нам больше подходит способ управления с помощью синусоид управление данными.

Двигателями можно реализовать при помощи 6 ключей интересный момент заключается в том что у питание у нас только два выхода следовательно. Муму чем одновременно задействует только две обмотки а третье у нас будет свободно висеть в дальнейшем нам это пригодится к сожалению.

Нам недостаточно просто переключать обмотки если вы мы будем их просто переключать. То рано или поздно двигатель кучу потеряется на хронизации забьется. То есть просто будет дергаться и шуметь для того чтобы раскрутить и воду максимальных оборотах.

Нам нужно знает текущий момент где находится ротор для этого отлично подойдут датчики холла вот в во многие двигатели они уже устанавливаются. На заводе при производстве управление с помощью датчиков холла достаточно простое его можно реализовать на arduino на картинке справа собственно нарисована. Схема как в зависимости от различных сигналов получаемых с датчика холла необходимо коммутировать выхода обмоток к сожалению не всегда.

Мы можем поставить датчики холла в двигатель и в таком случае? Есть 2 способ управления это управление при помощи измерения ds на свободной катушки к сожалению. Этот способ очень сильно усложняет схемотехнику так как как минимум нам нужен делитель напряжения чтобы померить.

Это напряжение и выход а cp на микроконтроллере но как правило. Этого тоже недостаточно нам необходимы фильтр и потому что сигнал со свободной катушки достаточно часто получается очень шумным вот приключения собственно обмоток.

Управление двигателем hdd

Происходит после перехода сигнала на свободной катушки через ноль через нулевую линию если нам неохота запариваться совсем что было сказано ранее. Существует уже готовы драйверы с правой части. Изображен и драйверы которые управляют двигателем без датчика холла типичный пример.

Такого драйвера это драйвера для радиоуправляемых самолётов и квадрокоптеров:

Их очень легко подключать к arduino при помощи библиотеки servo fright также есть чуть отличающиеся драйверы они управляются при помощи pin направлении pin скорости! На пин скорости необходимо подавать shimano правления это нолик ли единичка собственно про им вращение мотора также. Есть драйверы поддерживающие движке с датчиками холла они управляются точно.

Так же с вином направлении и спинам скорости если все же нам хочется чуть-чуть пособирать? Схемы то есть более простой вариант чем напайка транзисторов это готовый модуль. К сожалению в данных готовых модулях находится только 6 транзисторов и 6 диодов то есть остальной.

Обвязку надо паять как собственно это выглядит на моей платья пришлось убить на нее наверное. Часа два чтобы это все запаять правильно.

И придумать как это развести если делать на транзисторах.

Развязку то это совсем молодого и очень много деталях будет а если.

Еще и дело делителя напряжения для управления по эдс самоиндукции на свободной катушки tascam? От и получается совсем много и без производства печатной платы. На заводе специализированным не обойтись также пару слов хочется сказать про то в каких случаях:

Можно использовать управление с помощью свободной катушки в каких случаях нужны датчики холла датчики холла нужны в первую?

Очередь на тех двигателях которые стартуют уже с каким-то маме он там как moto колеса:

Гироскутеры и прочее для того чтобы запустить двигатель с управлением по свободной катушки. Необходимо чуть-чуть дёрнуть его перед стартом чтобы он встал на место которое мы точно знаем чтобы подать первые сигналы начать его разгонять.

Поэтому если вы запустите авиамодель с контроллером она сначала будет пищать и дергай двигателем и только потом позволит дать газу вот иногда бывает. Так что обмоток и не 3f и типичные драйвера нам не подходят собственно двигатели для дисков для дисков!

Которые я покажу самом начале жесткие диски годов 80-х они содержат в себя два типа бесколлекторных. Двигателей это только с двумя обмотками и с четырьмя обмотками.

К сожалению для таких двигателей мы никак не можем обойтись без собственного!

Драйвера теперь пару слов про то куда это развивать.

Дальше к сожалению управление по датчиком холла не позволяют нам точно позиционировать. Двигатель в положение между двумя обмотками то есть мы знаем между какими двумя находится но не знаем где именно он находится следовательно. Нам надо приделать сзади к нему еще один кадр который будет измерять.

Это положение на данном слайде я привел самый дешёвый контроллер. Самый дешевый двигатель компании максон используемой профессиональном! Сегменте двигатель кстати размером с палец из суммарно это все стоит 300 евро это самый дешевый двигатель такие двигатели используются например.

В высокоточных манипуляторах у которых точность позиционирования это где-то 10 часть мм atra следующий двигателю.

Про которого хотелось бы поговорить это шаговые двигатели они по сути являются: Частным примером бесколлекторных двигателей однако есть один. Нюанс как видите на стартере зубья и также есть выемки на роторе:

Следовательно на один шаг мы поворачиваем двигатель на очень маленький угол следовательно нам не нужно запариваться синусоида me для стабильной работы. Нам достаточно просто по очереди переключать обмотки существует три основных способа управления шаговыми двигателями это просто поочередное включение одной обмотки. Либо поочередное включение двух работах в с магнитным полем в разное направление либо включение топ кто 1 то порно обмоток из последнего способа.

Последний способ можно разбить пойти дальше с помощью шима включать не две обмотки с одинаковой мощностью а скажем.

На одной обмотки делать 25 процентов а на другой 75 и тогда получится.

Что роутер пройдет одну четвертую шага так можно дробить до очень большого числа и на выходе у нас получится очень плавное. Движение ротора что еще важно знать про шаговые.

Двигатели это способы организации катушек существует биполярный двигатель по сути в нем две.

Независимые катушки также существует униполярный двигателем в нем средней линии двух соседних катушек.

Соединены вместе и обычно уходят на землю интересный момент заключается?

Дополнительные материалы

Хештеги:
Поделиться или сохранить к себе:
Моя Мотивация