Поэлементный разбор внутренностей простейшей микросхемы

ULN2003 драйвер нагрузок на 7 каналов, ULN2803 — на 8 каналов

В 16-выводном корпусе ULN2003 размещены 7 транзисторов Дарлингтона, которые способны управлять нагрузками с током до 500 мА и напряжением до 50 В на канал.

Спектр применений ULN2003 весьма широк:

• логические буферы,
• управление реле и электромагнитными клапанами,
• управление шаговыми двигателями и щеточными двигателями постоянного тока,
• управление светодиодными и газоразрядными индикаторами.

Основные параметры ULN2003А, ULN2004А

• напряжение коллектор-эмиттер выходного ключа — 50 В ,
• пиковый ток коллектора — 500 мА ,
• суммарный ток всех каналов протекающий через общий вывод — 2,5 А ,
• диапазон рабочих температур -60°C..150°C .

На самом деле существует несколько типов похожих транзисторных сборок начнем с самой распространенной 2003 серии.

Схема одного из каналов в микросхемах ULN2003A, ULQ2003A и ULN2003AI.

Каждый из семи каналов содержит по два биполярных транзистора, резистор 2,7 кОм ограничивающий базовый ток, и два резистора на 7,2 кОм и 3 кОм защищающие транзисторы от открывания обратным током коллектора. Кроме того к схеме добавлены три защитных диода: первый защищает вход от отрицательного напряжения, два других защищают выход от отрицательного напряжения и от превышения напряжения на транзисторах выше питающего.

Наличие защитных выходных диодов актуально при работе на индуктивную нагрузку: диод для шунтирования обмотки реле или обмотки шагового двигателя уже встроен в микросхему и не нужно устанавливать внешний диод. А при использовании 7 каналов – 7 внешних диодов.

Управление ULN2003

Входная часть сборок ULN2003A, ULN2003AI, ULQ2003A спроектирована так чтобы работать совместно с ТТЛ и 3,3 В и 5 В К-МОП логикой.

ULN2002A создана для p-МОП логики. Во входных цепях ULN2002A добавлен стабилитрон на 7 В и увеличено сопротивление базового резистора до 10,5 кОм, благодаря этому сборка может работать с входными напряжениями от 14 до 25 В.

Сборка ULN2004A, ULQ2004A предназначена для К-МОП логики с уровнем напряжений от 6 до 15В. По сравнению с ULN2003, у ULN2004 просто увеличено сопротивление базового резистора до 10,5 кОм.

Как можно видеть на структурной схеме, входы и выходы расположены напротив друг друга, что весьма удобно при разводке печатной платы.

ULN2003 выпускается как для объемного монтажа: PDIP, так и для поверхностного: SOIC, SOP и TSSOP.

Схема включения ULN2003.

Одной ULN2003 можно управлять сразу 7 нагрузками, но когда нету такого количества нагрузок, то для увеличения надежности можно объединять каналы. Например 1,2 каналы использовать для первой обмотки; 3,4 для второй обмотки, а 5,6,7 для третьей.

Аналоги ULN2003

Разные зарубежные производители выпускают свои аналоги ULN2003: L203, MC1413, SG2003, TD62003. Так же есть и отечественный аналог: К1109КТ22.

8-ми канальный драйвер нагрузки ULN2803A, ULN2804A

Для работы с микроконтроллерами может быть более удобнымы 8-ми канальные драйверы. И у семиканальных ULN2003, ULN2004 есть их восьмиканальные братья ULN2803, ULN2804.

Точно также как и ULN2003 — ULN2803 рассчитан на управление от ТТЛ-логики и низковольной К-МОП, а ULN2804 от К-МОП питающейся в диапазоне 6 .. 15 В. Отличия ULN280X от ULN200X только в дополнительном канале и 18-выводном корпусе. У ULN2803А есть отечественный аналог: К1109КТ63.

Драйверы нагрузки ULN2023A, ULN2024A

Третья двойка в названии сборки вместо нуля означает, что выходное напряжение может достигать 95 В

, в остальном параметры и схемотехника этих сборок повторяют своих собратьев.

hardelectronics.ru

Схема подключения ULN2003A

Микросхема ULN2003A – комплект составных коммутаторов с широкой сферой применения. Матрица может быть задействована для контроля нагрузок значительной мощности в различных современных проектах, например, для управления светодиодными индикаторами, электромагнитными клапанами и реле, шаговыми моторами, двигателями постоянного тока и т.д. Модуль имеет 16-выводной компактный корпус на семь каналов (транзисторов Дарлингтона). Все выходы и входы расположены друг напротив друга, что очень удобно. Устройство имеет компактный размер. Об остальных технических параметрах читайте далее:

• напряжение (максимальное): до 50V;
• пиковый ток: 600 мА (на канал-500);
• питание катушки: 12-48В;
• тип корпуса: SO-16;
• рабочие температуры: -60°C…+150°C;
• имеются защитные диоды на выходе;
• коэффициент заполнения: 100%.

Электрическая схема:

Важно! При разработке схем с этим модулем следует обращать внимание на пороги регулирования тока. Т.к. микросхема универсальна, но все же предназначена для работы с p-МОП логикой (5В), в дальнейшем мы рассмотрим подключение ULN2003A к Arduino с применением униполярного шагового двигателя (модель может быть любой)

С такими моторами данный модуль обычно работает в «паре». Оба – бюджетны по стоимости и отлично «ладят»

микросхема универсальна, но все же предназначена для работы с p-МОП логикой (5В), в дальнейшем мы рассмотрим подключение ULN2003A к Arduino с применением униполярного шагового двигателя (модель может быть любой). С такими моторами данный модуль обычно работает в «паре». Оба – бюджетны по стоимости и отлично «ладят»

Т.к. микросхема универсальна, но все же предназначена для работы с p-МОП логикой (5В), в дальнейшем мы рассмотрим подключение ULN2003A к Arduino с применением униполярного шагового двигателя (модель может быть любой). С такими моторами данный модуль обычно работает в «паре». Оба – бюджетны по стоимости и отлично «ладят».

Для реализации сборки нам понадобятся такие аппаратные компоненты как: микроконтроллер Arduino Mini, ШД BYJ48 5В, драйвер ULN2003, источник питания на 5В, провода.

Схема подключения ULN2003A к Ардуино показана на скриншоте:

Для программирования и дальнейшего применения сборки нужен скетч. Он стандартный, его можно отыскать в среде разработки IDE по пути: Файл/Примеры. Подключаем.

Теперь заливаем прошивку: /* Скетч для шагового двигателя BYJ48 Схема подключения: IN1 >> D8 IN2 >> D9 IN3 >> D10 IN4 >> D11 VCC … 5V. Лучше использовать внешний источник питания Gnd Автор кода: Mohannad Rawashdeh Детали на русском языке: /arduino-shagovii-motor-28-BYJ48-draiver-ULN2003 Англоязычный вариант: https://www.instructables.com/member/Mohannad+Rawashdeh/ 28/9/2013 */ #define IN1 8 #define IN2 9 #define IN3 10 #define IN4 11 int Steps = 0; boolean Direction = true; unsigned long last_time; unsigned long currentMillis ; int steps_left=4095; long time; void setup() { Serial.begin(115200); pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT); pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT); // delay(1000); } void loop() { while(steps_left>0){ currentMillis = micros(); if(currentMillis-last_time>=1000){ stepper(1); time=time+micros()-last_time; last_time=micros(); steps_left—; } } Serial.println(time); Serial.println(«Wait…!»); delay(2000); Direction=!Direction; steps_left=4095; } void stepper(int xw){ for (int x=0;x7){Steps=0;} if(Steps<0){Steps=7; } } Как показывает пользовательская практика применения рассматриваемой микросхемы, она является достаточно мощным и полезным инструментом, а значит, может пригодится многим «ардуинщикам» и любителям «самоделок».

драйвер шагового двигателя на микросхеме ULN2003

драйвер шагового двигателя на микросхеме ULN2003

Всем привет получил на днях контроллер шаговых двигателей на микросхеме ULN 2003 (сборка Дарлингтона) Управление микросхемой происходит через LPT порт при помощи программы VRI-cnc, TurboCNC к контроллеру можно подключать биполярные шаговые двигатели с напряжением питания 12в 500ма подключение производил по такой схеме

Вы меня извините, но — «И ЧО?» Думаете тут люди не видели как работают ТАКИЕ драйвера? Или как их нужно подключать? Или может вы ими приторговываете(скрытая реклама)?? В чём смысл темы?

такой темы на сайте не нашел. этот вариант может и не видели для начинающих станкостроителей мне кажется в самый раз. схема простая и отлично подойдет для небольшого станка с ЧПУ не вижу никакой проблемы в существовании данной темы, если это поможет кому нибудь реализовать управление 3мя осями ЧПУ станка легко и быстро, как помогло мне для постройки лазерного гравера.

Ну на счет «отлично» — это ты, конечно, загнул. Как-то «тема не раскрыта». Какой кокретно мотор можно так подключать, какое напряжение подавать? (видео не смотрел)

Ну, тут на «сайте» много каких тем может и не быть — это-же не повод постить очевидные вещи. Хотя. http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. . 7&p=175050 — как понимаю вы даже поиском то и не пользовались ну и далее по «простому» подключению — на данный момент на рынке шаговиков униполярников в разы меньше. На рынке вторсырья их много из принтеров. Судя по видео вы крутили шаговик из флопика(ПМБГ или его аналог)? И да — почему нет текстового изложения того. что вы повествуете на видео? Раскрутка канала? Почему нет «минусов» применения данного «драйвера»? Ведь их вагон и пару вагонов тележек.

Как проверить микросхему?

Обычно на руках у радиолюбителя всяческие микросхемы появляются из других устройств, которые были разобраны очень давно, и уже нет никакой информации о состоянии его компонентов, поэтому вопрос, как проверить uln 2003a вполне актуален. А сделать это можно достаточно просто:

Прозвонить мультиметром. С его помощью можно выяснить пробит ли диод или сам транзистор. Если что-то пробито (звонится на КЗ или около), то в любом случае эта ячейка неисправна. Базу прозвонить таким способом не удастся, потому что на входе имеется резистор сопротивлением 2,7 кОм. Лучше попробовать включить открыть транзистор, подав на вход напряжение величиной не более 3,85 В.

Аналоги ULN2003

Разные зарубежные производители выпускают свои аналоги ULN2003: L203, MC1413, SG2003, TD62003. Так же есть и отечественный аналог: К1109КТ22.

8-ми канальный драйвер нагрузки ULN2803A, ULN2804A

Для работы с микроконтроллерами может быть более удобнымы 8-ми канальные драйверы. И у семиканальных ULN2003, ULN2004 есть их восьмиканальные братья ULN2803, ULN2804.

Точно также как и ULN2003 — ULN2803 рассчитан на управление от ТТЛ-логики и низковольной К-МОП, а ULN2804 от К-МОП питающейся в диапазоне 6 .. 15 В. Отличия ULN280X от ULN200X только в дополнительном канале и 18-выводном корпусе. У ULN2803А есть отечественный аналог: К1109КТ63.

Драйверы нагрузки ULN2023A, ULN2024A

Третья двойка в названии сборки вместо нуля означает, что выходное напряжение может достигать 95 В

, в остальном параметры и схемотехника этих сборок повторяют своих собратьев.

Характеристики микросхемы

Как показывает практика использования представленной микросхемы, она является достаточно мощной, потому что судя по datasheet uln2003ag технические характеристики позволяют коммутировать достаточно большой ток до 500 мА. Но не стоит давать работать ей на пределе, потому что выходной транзистор хоть и защищен обратным диодом, он может пострадать из-за банального перегрева.

Читать также: Ту 3178 004 87879481 2010

Чтобы этого не происходило, правильно подходите к расчету потребляемой и рассеиваемой мощности. В данном случае при максимальном напряжении на CE равном 50 В максимальная мощность выходного транзистора составит не более 25 Вт, при этом он будет очень сильно греться. Поэтому номинальный коммутационный ток лучше поддерживать не более 300-400 мА. В таком режиме микросхема будет работать долго и стабильно.

Структурная схема микросхемы до боли проста и состоит всего из 7 ячеек стандартной ТТЛ-логики И-НЕ с подключенным обратным диодом на общий вывод питания COM . С топологией устройства также все просто, каждый вход расположен напротив выхода, что не даст спутать выводы при проектировании каких-либо устройств. Главное запомнить, что первый вывод является прямым входом.

Что касается характеристик, то они представлены для микросхем с ТТЛ-логикой, при котором управляющий сигнал не превышает 5 В. Но также выпускаются аналоги КМОП, которые могут работать от более низкого порога около 2 В до 9 В.

Описание библиотеки для работы с шаговым двигателем

В среде разработки Ардуино IDE существует стандартная библиотека Strepper.h для написания программ шаговых двигателей. Основные функции в этой библиотеке:

• Stepper(количество шагов, номера контактов). Эта функция создает объект Stepper, которая соответствует подключенному к плате Ардуино двигателю. Аргумент – контакты на плате, к которым подключается двигатель, и количество шагов, которые совершаются для полного оборота вокруг своей оси. Информацию о количестве шагов можно посмотреть в документации к мотору. Вместо количества шагов может быть указан угол, который составляет один шаг. Для определения числа шагов, нужно разделить 360 градусов на это число.
• Set Speed(long rpms) – функция, в которой указывается скорость вращения. Аргументом является положительное целое число, в котором указано количество оборотов в минуту. Задается после функции Step().
• Step(Steps) –поворот на указанное количество шагов. Аргументом может быть либо положительное число – поворот двигателя по часовой стрелке, либо отрицательное – против часовой стрелки.

Схема подключения

На uln 2003 схема подключения до боли проста и не включает никаких компонентов. Главное, не перепутать вход с выходом и общий вывод, в остальном все и так ясно. Но все же для наглядности стоит повторить схему на примере с шаговым двигателем с питанием от 12 до 24 В. Общий провод от +24В подключается на 9 вывод и к центральному отводу обмоток двигателя, все остальные оп порядку согласно полюсам. Управление двигателем осуществляется по аналогичным линиям, только со входа МС.

При работе в таком режиме вероятность спалить выходной транзистор достаточно большая, потому что короткое замыкание в двигателе никто еще не отменял, точно также, как и клин ротора, из-за чего ток может существенно возрасти. Поэтому в каждую линию управления по выходу можно поставить шунт и обрисовать его схемой защиты от КЗ. Это зависит от конкретной задачи и типа устройства, в котором эта микросхема применяется.

Выходной драйвер ULN2003 для микроконтроллеров. Описание, подключение, datasheet на русском

ULN2003 — это универсальная интегральная микросхема, состоящая из 7 идентичных и независимых драйверов, которые позволяют управлять с помощью микроконтроллера реле, небольшим двигателем постоянного тока, шаговым двигателем, низковольтными лампами или светодиодной лентой.

Паяльный фен YIHUA 8858

Обновленная версия, мощность: 600 Вт, расход воздуха: 240 л/час…

Подробнее

Каждый драйвер состоит из двух транзисторов подключенных в конфигурации Дарлингтона. Пара Дарлингтона, разработанная Сидни Дарлингтоном в 1953 году, состоит в каскадом соединении двух биполярных транзисторов, в результате чего получается очень высокий коэффициент усиления, равный произведению коэффициента усиления каждого из двух транзисторов. Благодаря этому мы можем управлять нагрузками определенной мощности с очень малыми входными токами.

Пара Дарлингтона не свободна от некоторых недостатков, которые мы рассмотрим далее. Транзистор NPN универсального назначения открывается, когда мы подаем на его базу напряжение около 0,6 В. Если мы используем небольшой ток, мы можем довести его до насыщения с очень низким напряжением коллектор-эмиттер (VCE), например, в случае BC337, это между 0,2 В и 0,5 В.

В паре Дарлингтона входное напряжение будет в два раза больше, чем 0,6 В, потому что базовые напряжения обоих транзисторов складываются, как мы это можем видеть на рисунке. Также падение напряжения на выходном транзисторе будет больше, потому что это будет сумма напряжения насыщения первого транзистора + напряжение база-эмиттер выходного транзистора.

В любом случае, эти недостатки не являются существенными, поскольку в целом выходы микроконтроллера составляют 3,3 В или 5 В, что значительно превышает порог срабатывания ULN2003.

На предыдущем рисунке мы видим внутреннюю схему одного из каналов драйвера ULN2003. Здесь мы видим входной резистор на 2,7кОм, и еще два дополнительных резистора которые улучшают характеристики драйвера. Входное сопротивление каждого канала освобождает нас от установки внешних резисторов при подключении ULN2003 к микроконтроллеру.

Во внутренней схеме мы также можем видеть защитный диод, подключенный к коллектору выходного транзистора. Данный диод предназначен для защиты транзистора от ЭДС самоиндукции, возникающей в момент отключения индуктивной нагрузки (реле или двигателей). Чтобы этот диод работал, необходимо подключить вывод 9 (COM) к положительному выводу нагрузки (см. Рисунок с примером подключения).

Коэффициент усиления каждого драйвера больше 500, поэтому для получения максимального выходного тока достаточно на вход подать ток менее 1 мА.

На рисунке мы видим ULN2003, подключенный к микроконтроллеру (это могут быть PIC, Atmel, Arduino, Raspberry PI) и с различными нагрузками (двигатели постоянного тока, светодиодная лента, реле и т. д.).

В верхней части примера (подключение двигателя) мы видим, что для получения большего выходного тока можно параллельно соединять более одного канала. Вывод (+ V) – это напряжение, необходимое для питания силовой части и не связано с питанием микроконтроллера. Необходимо только, чтобы масса их была общей.

Микросхема ULN2003 является частью семейства подобных драйверов: ULN2001, ULN2002, ULN2003, ULN2004, которые очень похожи. Различие в первую очередь в значении входного сопротивления для согласования с различной логикой.

В настоящее время микросхема ULN2003 является наиболее популярной, поскольку она хорошо работает с управляющими напряжениями 5 В (TTL) и 3,3 В (LTTL). Существует вариант с 8 каналами вместо 7 – это ULN2803. Из-за восьмого канала корпус имеет 18 выводов. В остальном он подобен ULN2003.

(167,0 KiB, скачано: 662)

источник

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Подробнее

Практическое применение

Сфера применения микросхемы uln 2003 достаточно широкая и охватывает как промышленность, так и детские игрушки с целью развлечения. Например, ее можно применить в устройстве переключения бегущих огней, собранных на мощных светодиодах или даже лампочках с общим питание не более 50 В. U ln2003 биполярный шаговый двигатель может вращать, потому что у нее достаточно выводов, чтобы выполнить целый оборот с позиционированием. Как пример, можно организовать управление вентиляторным шаговым двигателем посредством параллельного порта, собрав небольшую схему с подключением к цифровым выходам интерфейса из линии DATA .

А если использовать в составе с микроконтроллером, то можно организовать полноценное управление релейной схемой с током потребления по каждому из каналов не более 300 мА.

Схема одного из каналов в микросхемах ULN2003A, ULQ2003A и ULN2003AI.

Каждый из семи каналов содержит по два биполярных транзистора, резистор 2,7 кОм ограничивающий базовый ток, и два резистора на 7,2 кОм и 3 кОм защищающие транзисторы от открывания обратным током коллектора. Кроме того к схеме добавлены три защитных диода: первый защищает вход от отрицательного напряжения, два других защищают выход от отрицательного напряжения и от превышения напряжения на транзисторах выше питающего.

Наличие защитных выходных диодов актуально при работе на индуктивную нагрузку: диод для шунтирования обмотки реле или обмотки шагового двигателя уже встроен в микросхему и не нужно устанавливать внешний диод. А при использовании 7 каналов – 7 внешних диодов.

Зависимость входного напряжения и тока в нагрузке

При разработке схем с участием представленной микросхемы необходимо учитывать порог регулирования тока, который зависит нелинейной характеристикой от входного напряжения:

• В ТТЛ-логике при входном напряжении 2,4 В ток коммутации составляет не более 200 мА.
• При U вх.=2,7В, выходной ток не превышает 250 мА.
• При величине входного напряжения не более 3 В, ток коллектора выходного транзистора составляет 300 мА.

Также в устройстве присутствует паразитная емкость, которая может достигать 25 pF в зависимости от частоты управляющего напряжения или создаваемых помех в непосредственной близости от нее. При этом минимальный порог паразитной емкости находиться на уровне 15 пФ. Что касается времени включения выходных транзисторов, то они являются достаточно быстрыми. Время перехода из одного состояния в другое лежит в пределах от 0,25 до 1 мкс, что говорит о возможности работы на достаточно высоких частотах.

Исходя из описания на микросхему, максимальный ток составляет 0,5 А, но в таком режиме она существенно нагревается до 70 и более градусов, что может быть критичным. Ведь максимальная температура, при которой микросхема еще нормально работает, составляет порядка 85 градусов. Также следует отметить, что максимальный входной ток управления при напряжении 3,85 В не должен превышать 1,35 мА. А это немаловажный факт, потому что именно по входу у многих схемотехников она выходит из строя.

На следующих диаграммах показана зависимость входного и выходного токов, которая является практически линейной, что позволяет более качественно подобрать элементы схемы, обеспечив нормальный температурный режим для стабильной работы устройства. Более подробно узнать о свойствах микросхемы можно из datasheet, который можно скачать на сайте.

74HC595 + ULN2003A не управляет шаговым двигателем

Выпуск:

Один из шаговых двигателей не вращается.

Настроить:

1. Электропитание 12 В 10А
2. arduino uno
3. 28BYJ-48-5V шаговый двигатель (27 Ом / обмотка)
4. 74HC595
5. ULN2003A

Установка включает в себя два шаговых двигателя, как показано на диаграмме. При включении цепи вращается только один шаговый двигатель. Тем не менее, я чувствую вибрации в обоих двигателях. Кроме того, двигатель, который движется, фактически не завершает один полный оборот (я закодировал его, чтобы превратить один полный оборот).

(На рисунке есть некоторые ошибки: MR подключен к 5V, а OE — к GND).

Исправление проблем:

1. Удаление одного мотора заставит проблему уйти.
2. Подключение ULN2003A непосредственно к контактам arduino вместо использования 74HC595 также помогает.
3. Использование 28BYJ-48-12V (93 Ом / обмотка) тоже помогает.

Моя текущая настройка — это, по сути, десять шагателей 28BYJ-48-12V, и они работают нормально на некоторое время до того, как эта проблема возникнет (один из двигателей не вращается). Кажется, что увеличение задержки между каждым набором сдвигов также помогает.

Update

Я попытался снова с двумя 5-ватными моторами, и кажется, что этот вопрос не повторился. Тем не менее, я немного тестировал:

Десять 12-ватных шаговых двигателей с 74HC595 (без проблем с вращающимся двигателем):

1. Питание 5 В падает до 3,8 В, когда все двигатели начинают вращаться
2. снятие каждого двигателя увеличило напряжение
3. Изготовление всех выходных штырей 74HC595 HIGH, вызванное подачей, до 2,2 В

Я очень обеспокоен тем, что напряжение питания падает, когда вход ULN2003 выходит HIGH. Мой проект в конечном итоге будет включать в себя 64 двигателя, поэтому я бы предположил, что сдвиговый регистр не получит достаточного напряжения для правильной работы.

Это нормальное падение напряжения? Что я должен сделать, чтобы исправить эту проблему?

Update 2

В случае, если кто-то задается вопросом, проблема, похоже, связана с моим подключением к электросети. Источник питания для моего arduino был первоначально из порта USB моего ноутбука. После использования приличного источника питания 5 В для питания ардуино проблема исчезла.

Микросхема ULN2003 — описание

Краткое описание ULN2003a. Микросхема ULN2003a — это транзисторная сборка Дарлингтона с выходными ключами повышенной мощности, имеющая на выходах защитные диоды, которые предназначены для защиты управляющих электрических цепей от обратного выброса напряжения от индуктивной нагрузки.

Каждый канал (пара Дарлингтона) в ULN2003 рассчитан на нагрузку 500 мА и выдерживает максимальный ток до 600 мА. Входы и выходы расположены в корпусе микросхемы друг напротив друга, что значительно облегчает разводку печатной платы.

ULN2003 относится к семейству микросхем ULN200X. Различные версии этой микросхемы предназначены для определенной логики. В частности, микросхема ULN2003 предназначена для работы с TTL логикой (5В) и логических устройств CMOS. Широкое применение ULN2003 нашло в схемах управления широким спектром нагрузок, в качестве релейных драйверов, драйверов дисплея, линейных драйверов и т. д. ULN2003 также используется в драйверах шаговых двигателей.

Сегодня вы узнаете о четырехфазном шаговом двигателе 28BYJ-48, работающим от постоянного напряжения 5 Вольт. Также существует его модификация на 12 Вольт. Двигатель потребляет значительный ток, а это значит, что мы не можем подключить его напрямую к выводам Arduino. Воспользуемся для этого драйвером двигателя на микросхеме ULN2003.

Технические параметры двигателя 28BYJ-48

• Модель: 28BYJ-48
• Тип двигателя: Униполярный
• Напряжение питания: 5 Вольт, DC
• Количество фаз: 4
• Частота: 100 Гц
• Сопротивление: 50Ω ± 7% (при 25 ℃)

Общие сведения о движке

4-х фазный шаговый двигатель 28BYJ-48 — это бесколлекторный двигатель, имеющий дискретное перемещение (вращение вала осуществляется шагами). На роторе (валу), расположен магнит, а вокруг него находятся катушки. Подавая поочередно ток на эти катушки, создается магнитное поле, которое отталкивает или притягивает магнитный вал, заставляя двигатель вращаться. Такая конструкция позволяет с большой точностью управлять валом, относительно катушек. Принципиальная схема четырехфазного шагового двигателя 28BYJ-48 приведена ниже.

Двигатель называется четырех фазным, из-за того, что в нем содержится две обмотки, которые, в свою очередь, разделены на четыре. (Это отражено на схеме выше). Центральные отводы катушек подключены вместе и служат для питания двигателя. Так как каждая обмотка подключена к питанию, такие двигатели называют униполярными. На роторе 28BYJ-48 расположено 8 магнитов, с чередующимися полюсами (то есть, четыре магнита с двумя полюсами).

На рисунке видно, что внутри расположен редуктор, с примерным передаточным числом в 1:64, если быть точнее 1:63,68395. Это значит, что двигатель за один оборот осуществляет 4075.7728395 шага. Данный двигатель поддерживает полушаговый режим и за один полный оборот может совершать 4076 шага, а точнее за 1° делает примерно 11,32 шага. (4076 / 360 = 11,32).

Режимы работы двигателя:

Чаще всего, при использовании шагового двигателя 28BYJ 48, используют два режима подключения.

• Полушаговый режим — за 1 такт, ротор делает ½ шага.
• Полношаговый режим — за 1 такт, ротор делает 1 шаг.

Ниже представлены таблицы последовательности тактов:

Модуль управления шаговым двигателем ULN2003:

Цифровой вывод микроконтроллера выдает ток до

40 мА, а одна обмотка 28BYJ-48 в пике потребляет

320 мА, то есть, если подключить двигатель напрямую, микроконтроллер сгорит. Для защиты был разработан модуль шагового двигателя ULN2003, в котором используется микросхема ULN2003A (состоящая из 7 ключей), которая позволяет управлять нагрузкой до 500 мА (один ключ). Данный модуль может работать с 5 Вольтовым и 12 Вольтовым двигателем 28BYJ-48. Для переключения необходимо установить или убрать перемычку (по умолчанию перемычка установлена на питание 5 Вольт).

С принципиальной схемой модуля ULN2003 можно ознакомиться на рисунке ниже

• 1 — GND: «-» питание модуля
• 2 — Vcc: «+» питание модуля (5В или 12В)
• 3 — Vcc: «+» питание модуля (перемычка, только при 5В)
• 4 — Vcc: «+» питание модуля (перемычка, только при 5В)

Корпуса микросхем LM383 (TDA2003)

Т0220 с пятью выводами. Обе ИС специально разработаны для автомобильной звуковой аппаратуры, где при нормальном рабочем напряжении 14,4 Вольт они имеют выходную мощность 5,5 Ватт на нагрузке 4 Ом или 8,6 Вт на нагрузке 2 Ом. ИС LM383 может отдавать в нагрузку ток до 3,5 А, обе ИС имеют функцию ограничения тока нагрузки и термозащиту выходного каскада.

Интегральная схема LM383 (или TDA2003) проста в применении. На рисунке показана практическая схема (с цепочкой, увеличивающей высокочастотную стабильность), предназначенная для простого звукового автомобильного усилителя мощностью 5.5 Ватт. В этой схеме усиление определяется отношением резисторов цепочки отрицательной обратной связи 220 Ом/2,2 Ом и составляет 100;

ИС работает в не инвертирующем режиме, входной сигнал подастся на вывод 1 через электролитический конденсатор емкостью 10 мкФ. На рисунке представлена схема усилителя для автомобиля, в которой для получения выходной мощности 16 Вт используется пара ИС LM383 или унч на TDA2003. Подстроенный резистор RV1 необходим в этой схеме для регулировки баланса выходных напряжений покоя обеих ИС и тем самым обеспечивает минимальный ток покоя схемы.

16-ваттный мостовой усилитель на ИС LM383 (TDA2003) для автомобиля.

TDA2003 является монофоническим усилителем мощности низкой частоты (отечественный аналог К174УН14). Микросхема развивает мощность 10Вт при сопротивлении нагрузки 2Ом. Усилитель обладает широким диапазоном воспроизводимых частот от 30Гц до 30КГц. Маломощный усилитель не оснащен защитой от переполюсовки, обязательно при подключении к источнику питания стоит соблюдать полярность.

TDA2003 устанавливается на теплоотвод (радиатор) площадью не менее 100кв². Ток покоя микросхемы составляет 44мА. Напряжение питания от 8В до 18В. На вход микросхемы не рекомендуется подавать сигнал с амплитудой более 1Вольт.

Усилитель мощности звуковой частоты превосходно работает с любыми предварительными усилителями, которые соответствуют всеми техническими параметрами микросхемы. Усилитель широко применяется в зарубежных автомагнитолах, а также в портативной бытовой технике, телевизорах, видеомагнитофонах и т.д.

1 отзыв на Драйвер ULN2003 управления шаговым двигателем

На покупку драйвера именно здесь повлияла в первую очередь стоимость. Ценовая политика здесь очень лояльная. Сам полученный товар достаточно хорошего качества, работает без перебоев.

Для отправки отзыва вам необходимо авторизоваться.

Несмотря на свою простоту, микросхема до сих пор широко используется и производится. ULN2003 состоит из 21 резистора, 14 транзисторов и 7 диодов. Применяют её для управления относительно мощной нагрузкой (до 50 вольт / 0.5 ампер) от ножки микроконтроллера (или других цифровых микросхем). Каноническое применение — для управления мощными 7-и сегментными светодиодными индикаторами.

Выглядит следующим образом. Цвета несколько усилены относительно натуральных, под контактными площадками металл поврежден кислотой (и приобрел такой коричневый цвет):

Как видим, 7 каналов абсолютно идентичны, потому будем рассматривать только один. К счастью для нас, схема каждого канала нам известна — и мы можем в неё подглядывать:

А теперь 1 канал с отмеченными элементами. Сопоставление конкретных элементов схеме — оставляю как домашнее задание для читателя.

Но как же сделан сам транзистор? Известно, что внутренняя структура планарного биполярного npn транзистора при производстве получается следующая:

Тонкая база — «подныривает» под эмиттер. Не смотря на то, что и на коллекторе и на эмиттере — кремний легирован в тип n, отличается концентрация легирующей примеси и толщина: это делают для того, чтобы оптимизировать транзистор для «усиления тока» в одном направлении.

Зная это — мы можем внимательнее посмотреть на 1 транзистор, и понять где там что. Кремний, легированный в разный тип — немного отличается по цвету. Невооруженному взгляду это практически не заметно — но тут насыщенность цветов и контраст выкручены почти на максимум. Пусть 2 эмиттера включенных параллельно вас не смущают — они работают как 1 бОльшей площади.

Для того, чтобы соединения не «закорачивали» то, что не нужно — поверхность кремния покрыта слоем прозрачного стекла (SiO₂), в котором есть отверстия непосредственно над местами, где вывод соединяется с нужным местом на транзисторе. Это хорошо видно на следующей фотографии, т.к. глубина резкости на этом объективе меньше, и например соединение к базе — уже не в фокусе, т.к. расположено выше, над слоем стекла.

Коллекторы обоих транзисторов — это фактически единое целое, т.к. по схеме они соединены. Соседние каналы изолированы pn-переходом, можно увидеть прямоугольник немного отличающегося цвета вокруг каждого канала на общей фотографии высокого разрешения.

Драйвер для управления шаговым двигателем

Драйвер – это устройство, которое связывает контроллер и шаговый двигатель. Для управления биполярным шаговым двигателем чаще всего используется драйверы L298N и ULN2003.

Работа двигателя в биполярном режиме имеет несколько преимуществ:

• Увеличение крутящего момента на 40% по сравнению с униполярными двигателями;
• Возможность применения двигателей с любой конфигурацией фазной обмотки.

Но существенным минусов в биполярном режиме является сложность самого драйвера. Драйвер униполярного привода требует всего 4 транзисторных ключа, для обеспечения работы драйвера биполярного привода требуется более сложная схема. С каждой обмоткой отдельно нужно проводить различные действия – подключение к источнику питания, отключение. Для такой коммутации используется схема-мост с четырьмя ключами.

Драйвер шагового двигателя на базе L298N

Этот мостовой драйвер управляет двигателем с током до 2 А и питанием до 46В. Модуль на основе драйвера L298N состоит из микросхемы L298N, системы охлаждения, клеммных колодок, разъемов для подключения сигналов, стабилизатора напряжения и защитных диодов.

Драйвер двигателя L298N

Драйвер шагового двигателя ULN2003

Описание драйвера шаговых двигателей UNL2003

Шаговые двигателями с модулями драйверов на базе ULN2003 – частые гости в мастерских Ардуино благодаря своей дешевизне и доступности. Как правило, за это приходится платить не очень высокой надежностью и точностью.

Другие драйвера

Существует другой вид драйверов – STEP/DIR драйверы. Это аппаратные модули, которые работают по протоколу STEP/DIR для связи с микроконтроллером. STEP/DIR драйверы расширяют возможности:

• Они позволяют стабилизировать фазные токи;
• Возможность установки микрошагового режима;
• Обеспечение защиты ключа от замыкания;
• Защита от перегрева;
• Оптоизоляция сигнала управления, высокая защищенность от помех.

В STEP/DIR драйверах используется 3 сигнала:

• STEP – импульс, который инициирует поворот на шаг/часть шага в зависимости от режима. От частоты следования импульсов будет определяться скорость вращения двигателя.
• DIR – сигнал, который задает направление вращения. Обычно при подаче высокого сигнала производится вращение по часовой стрелке. Этот тип сигнала формируется перед импульсом STEP.
• ENABLE – разрешение/запрет работы драйвера. С помощью этого сигнала можно остановить работу двигателя в режиме без тока удержания.

Одним из самых недорогих STEP/DIR драйверов является модуль TB6560-V2. Этот драйвер обеспечивает все необходимые функции и режимы.