Schrittmotor ansteuern mithilfe des RaspberryPi und dem L293D

Transkript

1 Schrittmotor ansteuern mithilfe des RaspberryPi und dem L293D

2 Inhalt Einleitung Einsatzgebiete Aufbau verschiedener Schrittmotoren Motortreiber L293D Ansteuerung über WiringPi Praktikum

3 Einleitung - Schrittmotor im Vergleich zum Gleichstrommotor Schrittmotor ist komplexer aufgebaut Drehbewegung ist nicht kontinuierlich sondern schrittweise Welle bewegt sich nach jedem Schritt um den Winkel α Nach n Schritten ist eine komplette Umdrehung erfolgt

4 Einsatzgebiete Antriebs- und Positionierungstechnik CNC-Maschinen Scanner 3D-Drucker Fotografie

5 Schrittmotor im 3D-Drucker HLB-Labor

6 Schrittmotor im 3D-Drucker Schrittmotor aus einem 3D-Drucker

7 McLennon Bipolar-Schrittmotor,25 A Strom pro Wicklung 4 Ohm Widerstand pro Wicklung Drehmoment von 3.87 mnm

8 McLennon Bipolar-Schrittmotor Bestimmen der Wicklungen durch Widerstandsmessung Zwischen Kabeln einer Wicklung Widerstand messbar

9 Aufbau und Funktion

10 Unipolar/ Bipolar Bipolar: Eine Wicklung, zwei Enden Spannung wird ständig umgepolt 8 Transistoren laden um Unipolar: Mittelabgriff zwischen den Spulen Abwechselnd jeweils ein Strang auf V 4 Transistoren laden um 3..5

11 Drehmoment beim Schrittmotor Umpolung sorgt für Gegenstrom durch Induktivität Drehmoment sinkt mit steigender Drehzahl 3..5

12 Drehmoment beim Schrittmotor Höhere Spannung an Motor anlegen Probleme bei niedrigen Drehzahlen Lösung des Problems durch stromgeregelte Ansteuerung

13 Ansteuerung des bipolaren Schrittmotors Schrittreihenfolge: Vollschritt Logiktabelle für Vollschritt 3 Wicklung A Wicklung B Wicklung 2A Wicklung 2B Schritt Schritt 2 Schritt 3 Schritt

14 Ansteuerung des bipolaren Schrittmotors Feine Schritte durch Halbschritt, Viertelschritt usw. Halbschritt 4 Wicklung A Wicklung B Wicklung 2A Wicklung 2B Schritt Schritt 2 Schritt 3 Schritt 4 Schritt 5 Schritt 6 Schritt 7 Schritt

15 Phasenstrom bei Vollschritt und Halbschritt Beispielhafter Phasenstrom Ausschnitt aus Elektronische Ansteuerung eines Schrittmotors von Mogelzahn (CC BY-SA 3. über Wikipedia Commons)

16 Motortreiber L293D 4 Ohm Widerstand pro Wicklung,25 A Strom pro Wicklung GPIOs liefern max. 6mA pro Pin Daher wird ein Motortreiber benutzt Dauerstrom von max. 6mA pro Ausgang Integrierte Schutzdioden

17 Drehmoment beim Schrittmotor Pinbelegung

18 Platine und Pinbelegung

19 Ansteuerung mit WiringPi WiringPi Pinzuordnung

20 Praktikumsaufgabe Implementieren einer Schrittmotorklasse Implementieren einer Uhrklasse Implementieren eines erweiterten Schrittmotors

21 Praktikumsaufgabe - Schrittmotorklasse Methoden setdirection Start Stop setpins Vollschritt Halbschritt Attribute Int EingangA, EingangB, Eingang2A, Eingang2A Int Enable2, Eingang34, Richtung

22 Praktikumsaufgabe - Uhrklasse Methoden gettime starteuhr Attribute Int Zeit Schrittmotor soll Sekundenzeiger einer Uhr möglichst gut imitieren Speichert die aktuelle Zeit Enthält einen der zuvor erstellten Schrittmotoren

23 Erweiterter Schrittmotor Erbt Methoden und Attribute des Schrittmotors Ermöglicht es den Schrittmotor linear zu beschleunigen und zu bremsen Kann sich eine vorgegebene Zeit drehen

24 Ansteuerung mit WiringPi und Hinweise zum Praktikum Schrittabfolge muss wiederholt werden, damit der Motor sich dreht Nach jedem Teilschritt muss eine kurze Verzögerung eingefügt werden

25 Quellen Folie 5: Elektronische Ansteuerung eines Schrittmotors aus der deutschsprachigen Wikipedia, erstellt von Mogelzahn (CC BY-SA 3. über Wikipedia Commons) Alle anderen Bilder und Zeichnungen: T. Kompalla, M. Brinker