Энкодер для шагового двигателя своими руками

Вечный энкодер (валкодер) с устойчивыми положениями из шагового двигателя

Механический энкодер — вещь удобная в использовании, но он имеет некоторые досадные недостатки. В частности, контакты со временем изнашиваются и приходят в негодность, появляется дребезг. Оптические энкодеры гораздо надежнее, но они дороже, многие из них боятся пыли, и они редко встречаются в таком виде, в котором их удобно было бы использовать в радиотехнике.

Короче, когда я узнал о том, что шаговый двигатель можно использовать как энкодер, эта идея мне очень понравилась.
Практически вечный энкодер! Замучить его невозможно: соберешь раз и можешь энкодить всю жизнь.

Содержание / Contents

• 1 Шаговый двигатель и схема
• 2 Недостатки схемы и их преодоление
• 3 Видео в работе
• 4 Итого

↑ Шаговый двигатель и схема

Я разобрал несколько дисководов, везде двигатели были разные. Встречались на шлейфе, встречались с косой цветных проводов. На шлейфе общий провод — крайний. Всё остальное находится прозвонкой. По сопротивлению понятно: с выхода на выход сопротивление вдвое больше, чем с выхода на общую точку. А можно даже не прозванивать. Если открутить четыре винта, внутри коммутационная плата, на ней видно, где общий провод.

Исходная схема многократно встречается в Сети в вариациях. Я оттолкнулся от статьи Thomas (OZ2CPU) .

У неё есть достоинства, но есть и недостатки, об этом далее. Собрал пробный вариант в виде макета, и понял, что ничего не понял
Для начала хотелось бы сразу видеть, в какую сторону происходит шаг. Схема выдавала квадратурный код, как и обычный энкодер. Этот код надо было каким-то образом превратить в мигание светодиода — «правый» или «левый».

Разработал и протестировал вот такую схему:

Кстати, эту схему на логике можно использовать и для обычного энкодера, я её и отрабатывал на нём.

Для сборки понадобятся 8 элементов «2И-НЕ», я использовал два чипа 74HC00.
Элемент U2A, диод, конденсатор и U2B создают короткий импульс в момент положительного фронта. Элемент U6D, U4D и U2D — мультиплексор, который пересылает этот испульс либо на один, либо на другой светодиод.

Разумеется, этот же функционал можно сделать на единственном микроконтроллере, но это далеко не для всех доступно и удобно. Всё-таки элементы 2И-НЕ можно найти где угодно, в т. ч. советские (74хх00, К155ЛА3, К555ЛА3).
Последние два инвертора (U5D и U3D) можно выкинуть, ведь ничто нам не мешает подключить светодиоды не к земле, а к плюсу питания. Если крепко пошевелить мозгом, схему можно было бы ещё упростить, но эту задачу оставляем на будущее.
Печатки нет, поскольку всё собиралось только на макетке.

↑ Недостатки схемы и их преодоление

↑ Видео в работе

Жалко, что видео не передает тактильные ощущения на валу!

↑ Итого

В целом работа энкодера меня устраивает. Крутить такую «ручку громкости» необычно приятно.
Работа над устройством будет продолжена.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

? Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Драйвер шагового двигателя с энкодером Leadshine ES-D1008

Leadshine ES-D1008 является одной с моделей драйверов серии ES-D, которая поддерживает питание как переменным (20

70 VAC), так и постоянным током (30

100VDC). Данный драйвер способен управлять гибридными двигателями (шаговыми двигателями с энкодером) типоразмеров NEMA 23, 24 и 34 с позиционированием по замкнутому контуру в режиме реального времени.

ES-D1008 объединяет в себе преимущества шаговых и сервосистем и предлагает множество усовершенствованных особенностей для обеспечения отличной производительности систем управления позиционированием.

При совместном использовании с двигателями Leadshine серии ES-M (например, двигателем ES-M23480) практически всегда не нужна дополнительная настройка драйвера.

Особенности:

• Управление шагом и направлением
• Замкнутый контур позиционирования
• Высокий крутящий момент на низких скоростях
• Высокая устойчивость при останове
• Существенно низкое нагревание двигателя
• Сглаживание вращения двигателя и сверхнизкий шум его работы
• Высокое быстродействие, отсутствие задержек и перенастройки
• Отсутствие потери шагов, проскакивания
• Автоматическая настройка
• Защита от перегрузки по току, напряжению, ошибок позиционирования

Основные характеристики:

• Напряжение питания: 20

100VDC

Имея множество преимуществ, Leadshine ES-D1008 идеально подходит для усовершенствования шаговых систем или экономически выгодной замены сервосистем у многих отраслях промишленности.

Наш контроллер шагового двигателя с энкодером Leadshine ES-D1008, управление шаговым двигателем с очень низким энергопотреблением, прочный и экономически эффективный. Драйвер для управления шаговыми двигателями с энкодером. Драйвер с энкодером Leadshine ES-D1008 позволяет управлять биполярным двухфазным шаговым двигателем и взаимодействует с любой программой управления станками ЧПУ (CNC). Они пользуются высоким спросом в национальных, так и международных рынках.

Мы стали популярными среди наших клиентов, предлагая широкий спектр, каталог драйверов шагового двигателя с энкодером Leadshine ES-D1008. Мы предлагаем нашим клиентам Аналоговые драйверы шаговых двигателей, контроллер шагового двигателя после строгого контроля качества в различных параметров качества.

Чтоб не делать драйвер шагового двигателя своими руками звоните нам и мы доставим его вам в короткое время. Шаговый двигатель купить можно у нас со склада в Ивано-Франковске. Кстати цена на Шаговые двигатели у нас самая низкая на рынке Украины. Мы доставляем товар по Украине, поэтому звоните будем рады сотрудничеству.

Скачать:

Цена за шт. с НДС* — 7770.12 грн.

* — указанные цены не являются публичной офертой, носят исключительно информационный характер и могут отличаться от действительных цен.

При питании драйверов с использованием трансформаторов или импульсных блоков питания желательно применять устройство плавного пуска для защиты оборудования от пусковых токов.

Также возможное использование выпрямителя, если требуется питание постоянным током, а блоком питания служит трансформатор.

Энкодер для шагового двигателя своими руками

Перед автором этой конструкции по долгу службы частенько возникает задача контроля работоспособности инкрементальных энкодеров, коих на промышленном оборудовании полно.

В частности необходимо было проконтролировать правильность счёта каналами энкодера, исправность Z-канала. Работа каналов инкрементального энкодера в общем представлена на диаграмме ниже — 2 канала («А», «А инверсный» и «В», «В инверсный») а так же канал Z (на диаграмме обозначен как «С»).

Представленная на фото ниже конструкция предназначена для контроля работоспособности подобных инкрементальных энкодеров

Устройство управляется PIC-контроллером. Принцип работы сей шайтан-арбы несложен — шаговый двигатель вращает вал энкодера, в это время контроллер производит счёт импульсов, подсчитанные значения выводятся на LCD-дисплей.

На первом экране видим готовность аппарата

После нажатия любой из клавиш управления переходим к выбору исполняемой программы:

Программа 1: подсчёт количества оборотов ведёт контроллер, основываясь на числе импульсов шагового двигателя. Возможно задать число оборотов от 1 до 10. Подсчитанное число импульсов делится на число оборотов и на экран выводится число импульсов на оборот. Подходит для энкодеров без Z-канала

Программа 2: подсчёт количества оборотов ведёт контроллер, основываясь на сигнале синхронизации Z-канала. Первый оборот начинает отсчитываться после первой сработки Z-канала. Возможно задать число оборотов от 1 до 10. Подсчитанное число импульсов делится на число оборотов и на экран выводится число импульсов на оборот.

На следующем экране — выбор числа оборотов для измерения

Далее — после нажатия кнопки «Ввод» происходит работа программы

И в конце — вывод на экран результатов измерения числа импульсов инкрементального энкодера на оборот

Принципиальная схема устройства изображена ниже
(для открытия в полный размер кликните на изображении)

Управление шаговым двигателем производится в полушаговом режиме (что с нашим двигателем от 5-дюймового дисковода составляет 400 имп/об.)
Входа контроллера развязаны от каналов энкодера опторазвязками.
Подсчёт импульсов происходит по прерываниям от изменения состояния входов порта B (RB4:RB7)
Для канала Z используется прерывание по входу RB0 (INT)
Ссылки на документацию по элементной базе можно найти внизу страницы.

Источник питания устройства даёт напряжения питания 24, 12 и 5V, что позволяет испытывать инкрементальные энкодеры, предназначенные для работы со всеми этими напряжениями питания. Переключатель на плате контроллера так же переключает резисторы на входе оптопар, в зависимости от напряжения выхода конкретного энкодера (5, 12 и 24v соответственно).

Ниже представлены фото платы источника питания и платы управления. Надписи на кнопках смысловой нагрузки не несут — просто подвернулись такие кнопки. На самом деле верхняя — «больше», средняя — «меньше», нижняя — «ввод». Входной переключатель был использован от старой магнитолы, а поэтому имеет не 3 положения, а 7 (использованы 3).

Далее — чертёж печатной платы (со стороны проводников и со стороны деталей)
(для открытия в полный размер кликните на изображении)
По ссылке можно скачать проект этой печатной платы для Sprint Layout (*.lay).

А вот фото в сборе с LCD — дисплеем.

Механически система представляет из себя шаговый двигатель, вращающий щестерёнку большего диаметра (взята от старого самописца), вал которой через «гибкую передачу» (короткий отрезок толстой резиновой трубки) соединён с валом энкодера. Сам же энкодер жёстко зажат пластинами крепления (конструкция в принципе может быть любая). Коэффициент передачи получился 4.8, что в связке с двигателем от 5-дюймового дисковода в полушаговом режиме (400 имп/об) даёт 1920 имп/оборот энкодера).

Вот как это выглядит в работе:

Программа для PIC-контроллера написана на MicroC PRO v.4.15

По ссылкам ниже можно скачать:

Дополнительная справочная информация по комплектующим устройства:

Энкодер для шагового двигателя своими руками

Во многих статьях читал, что можно его сделать как то из шагового двигателя, от дисковода. Есть ли у кого рекомендации как это делается. А может есть фото в сборе.

А вот то что вы просили http://ru3ga.qrz.ru/UZLY/encod.htm

Сегодня отправил запрос на получения семпла оптического энкодора в BOURNS, будем надеятся, что они такие же добрые как Analog.

По поводу самоделок попробую скрестить шаговый двигатель с диском от мышки.

Во многих статьях читал, что можно его сделать как то из шагового двигателя, от дисковода. Есть ли у кого рекомендации как это делается. А может есть фото в сборе.

На сайте http://temport.by.ru/ приведена схема подключения 3х шаговых двигателей от 3.5″ дюймовых дисководов к lpt порту под XP а также представлена программа управления шаговыми двигателями. Очень простой контроллер для управления тремя шаговыми двигателями от LPT.

To rx3apf
А нельзя ли поподробнее про «. что до собственно источкика «заготовок» для валкодеров» . 400-шаговые от HDD.
В HDD два мотора, один выполнен в корпусе накопителя и вращает диски, другой на приводе головок, но он постоянного тока, . что имелось в виду.

В самых старых HDD для привода головок тоже использовались шаговые двигатели, но с мелким (типично 400 шагов на оборот) шагом. А у некоторых даже там же еще был и оптический энкодер. Понятное дело, VCM из современных HDD для этих целей не годится.

Кстати в некоторых 5″ приводах стоят маленькие цилиндрические моторы, ( вместо квадратных), кто то пробовал с ними работать?

Подозреваю, что еще менее пригодны — у них шаг еще крупнее, да и наверняка опорный подшипник червяка запрессован в станину — и снятый двигатель руками крутиться не будет, нужно добавлять подшипник. А оно надо ? Нужен мелкий шаг без «трещетки» — самое простое использовать начинку оптической мыши. Нужны трещетка для канального или режимного переключателя — в «Чип и Дип» меньше чем по два бакса продаются прекрасные механические энкодеры от Bourns (PEC16, да и PEC12 ничего).

Вы совершенно правы насчет антенного индикатора. Много лет назад в Ham Radio была описана именно такая система из самодельного диска с кодом Грея. Поскольку есть готовые датчики, то их применение резко упрощает всю конструкцию.

Вы совершенно правы насчет антенного индикатора. Много лет назад в Ham Radio была описана именно такая система из самодельного диска с кодом Грея. Поскольку есть готовые датчики, то их применение резко упрощает всю конструкцию.

Я раньше вот думал поставить диск с кодом Грея. Даже сделал, получилась достаточно большая и неудобная штука. А как попались эти доступные магнитные энкодеры, сразу вся отслеживающая система упростилась до небольшого по размерам датчика на крыше, тонкого 4х жильного провода в шек и простейшего индикатора на PIC. А можно сразу в LPT порт компа. А для тех, кто “не дружит” с цифровой техникой у этой AS5040 есть на выходе аналоговый сигнал изменяющихся от 0 до 5 вольт прямопропорционально от угла поворота. Тогда вообще два провода нужно. :rotate:

Уже увидел
сразу захотелось AS5043 — там и аналоговый выход есть
вот только их в наличии нет

На фирме . появились AS5040 и AS5045. .
Не сочтите за рекламу. Вообще-то, больше похоже на рекламу.
Можно было-бы прямую ссылку дать. А то, так и не нашел.
Думаю, реклама 😳 . Фирмы.

Не это не реклама фирмы а информация о доступности этих микросхем на одной из киевских фирм. Я рядовой клиент на этой фирме и не больше. У людей были проблемы с доставабельностью в единичных экземплярах. Возить поштучно они не будут, только упаковкой. Мы брали не всю упаковку и у них на складе осталось около десятка. Можете теперь купить поштучно.
Ссылки прямой не будет, у них там скрипты. В строке поиска забиваете AS5040 и будет Вам счастье. AS5045 у них есть но на сайте нету. Звоните на фирму и Вам там всё подробно расскажут.
Цена микросхемы около 10$, магнитика 1$.

Господа, ну мало 100ppr.
Просто мало. Нужна 1000. В худшем случае 500.

Валентин, я Вас прекрасно понимаю. На моём IC-7000 маловато шажков будет, бывает неудобно. Поэтому для самоделки предлагаю применить AS5040. В московских и питерских фирмах этот зверь встречался. Минимальная механика, 20мм платка. Я себе инкрементный валкодер для самодельного ГССа так и делаю. :rotate:

Неплохой девайс. . Господа, ну мало 100ppr.
Просто мало. Нужна 1000. В худшем случае 500.
Ну, поработайте пару часов на КВ со 100ppr. Палец отвалится. А менять каждый раз шаг — нереально. И тот, кто предлагает
это делать — в эфире только теоретически вращает валкодер.

Не судите обо всех по себе. У меня в К2 в оригинале вообще 25ppr с умножением на 4. С этим девайсом получается 4 х 100 = 400.
Удачи в изобретении велосипеда!

Почитал , подумал, и заказал 2 штуки AS5040 .
Александр, UT4UBL теперь с вас причитается схемка управления с индикатором на пик 😆

Про магнитик незабудте. .
Схемка будет как только с механикой закончу.

AS5040 уже месяц ищу 🙁
готовые абсолютные энкодеры стоят ужасно дорого
на поворотки надо
может даст кто их реальное место нахождения ?

В Чип и Дипе по 260руб, сам на днях брал. Абсолютные энкодеры шина 8 разрядов.

Кто либо пробовал применить в качестве валкодера привод от HDD ?

А что там может служить энкодером? 😯
Пластины там вращает трёхфазный движок.

А что там может служить энкодером? 😯
Пластины там вращает трёхфазный движок.

Возможно что так, из разобранных приводов есть несколько вариантов, с 3-я либо 4-я выводами.
(отличаются наверное типом соединения обмоток: звезда/треугольник)
И что это никак нельзя применить в качестве валкода ?
Задействовав например 2-е из трех фаз?

А что там может служить энкодером? 😯
Пластины там вращает трёхфазный движок.

Возможно что так, из разобранных приводов есть несколько вариантов, с 3-я либо 4-я выводами.
(отличаются наверное типом соединения обмоток: звезда/треугольник)
И что это никак нельзя применить в качестве валкода ?
Задействовав например 2-е из трех фаз?

Можна попробывать как с шаговиком, но я сомневаюсь что в пасивном режиме на выводах что-то будет. А вот возбуждение на одну из обмоток можна подать. Потом анализировать изменение амплитуд. Сложно это. Делал я такое с маленьким сельсином. Получилось, но очень капризная штука вышла. Делал как абсолютный енкодер, но непошло из-за нестабильности.

В требованиях не указан ресурс и усилие на валу.
Вспоминается впечетление от советских телевизоров:

Идея как можно более удешевить массовое поделие и дальше доводится до абсуpда —
в ход уже идут мебельные шуpупы с надетой винилкой вместо ноpмальных стоек для
плат .

Геннадий!
Самые дешовые ОПТИЧЕСКИЕ н-кодеры (валкодеры по-нашему) стоят, как было отмечено, неоправданно дорого.
Конкурс же заключается в том, что может кто то захочет подзаработать и сделать, например, своими руками, или на развалинах своего родного заводика или НИИ произвести, за указанную цену сей девайс. Я считаю, что цена для этого изделия вполне достойная. Нам BOURNS-ы не указ!
За одно выигравший конкурс получит в качестве премии ОДНО ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНОЕ УСТРОЙСТВО, для которого эти валкодеры и предназначаются.

Ба, к нам клоуны вернулись. сергей макаркин пожаловал, правда под другой кличкой, но смрадной душок все же выдает.
За 10 постов уже две «медали», видимо еще есть порох в пороховницах. а под «ОДНО ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНОЕ УСТРОЙСТВО» подразумевается видимо корявая поделка синтезатора. Уже ни кто ни покупает, так пустил в довесок в виде премии.
Да, вопрос к модераторам, если так просто тому кого забанили вновь под другим именем снова влезть в форумы, так в чем фишка банить?

К стати, почитайте здесь:
http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?p=1297 99&highlight=#129799

Мне особенно понравился ход под F0EQE, признаю с письмом ты ловко придумал. Жаль что использовал F0EQE, ничем не подозревающем человеке.

Да, еще обращение к модераторам форума, вы имеете полное право вынести мне предупреждение, так как я признаю что нарушил устав форума и высказал оскорбления в адрес макаркина, но я же делаю вашу работу. Ведь его надо забанить так, чтобы он больше здесь не показывался. Я уверен, что здесь на форумах, осталось очень мало людей, кому бы он не нагрубил, не оскорбил и не наговорил гадостей. А таким личностям не места на форуме, тем более что он его использует в корыстных целях, как рекламу своим поделкам.

А че! Ничего мужик для пенсионного возраста! Только вот морду лица немного перекосило. Наверное что то умное хотел сказать.
Но вобще я удивляюсь как они^^^ боятся и ненавидят RX3AKT. Видать его синтез действительно — угроза их бизнесу

Геннадий!
О ресурсах, усилиях и др. я буду говорить с тем, кто возжелает дать первоначальное согласие на взаимодействие.