ДРАЙВЕР ДВИГАТЕЛЕЙ L293D
Для управления двигателями робота необходимо устройство, которое бы преобразовывало управляющие сигналы малой мощности в токи, достаточные для управления моторами. Такое устройство называют драйвером двигателей.
Существует достаточно много самых различных схем для управления электродвигателями. Они различаются как мощностью, так и элементной базой, на основе которой они выполнены.
Мы остановимся на самом простом драйвере управления двигателями, выполненном в виде полностью готовой к работе микросхемы. Эта микросхема называется L293D и является одной из самых распространенных микросхем, предназначенных для этой цели.
L293D содержит сразу два драйвера для управления электродвигателями небольшой мощности (четыре независимых канала, объединенных в две пары). Имеет две пары входов для управляющих сигналов и две пары выходов для подключения электромоторов. Кроме того, у L293D есть два входа для включения каждого из драйверов. Эти входы используются для управления скоростью вращения электромоторов с помощью широтно модулированного сигнала (ШИМ).
L293D обеспечивает разделение электропитания для микросхемы и для управляемых ею двигателей, что позволяет подключить электродвигатели с большим напряжением питания, чем у микросхемы. Разделение электропитания микросхем и электродвигателей может быть также необходимо для уменьшения помех, вызванных бросками напряжения, связанными с работой моторов.
Принцип работы каждого из драйверов, входящих в состав микросхемы, идентичен, поэтому рассмотрим принцип работы одного из них.
К выходам OUTPUT1 и OUTPUT2 подключим электромотор MOTOR1.
На вход ENABLE1, включающий драйвер, подадим сигнал (соединим с положительным полюсом источника питания +5V). Если при этом на входы INPUT1 и INPUT2 не подаются сигналы, то мотор вращаться не будет.
Если вход INPUT1 соединить с положительным полюсом источника питания, а вход INPUT2 — с отрицательным, то мотор начнет вращаться.
Теперь попробуем соединить вход INPUT1 с отрицательным полюсом источника питания, а вход INPUT2 — с положительным. Мотор начнет вращаться в другую сторону.
Попробуем подать сигналы одного уровня сразу на оба управляющих входа INPUT1 и INPUT2 (соединить оба входа с положительным полюсом источника питания или с отрицательным) — мотор вращаться не будет.
Если мы уберем сигнал с входа ENABLE1, то при любых вариантах наличия сигналов на входах INPUT1 и INPUT2 мотор вращаться не будет.
Представить лучше принцип работы драйвера двигателя можно, рассмотрев следующую таблицу:
| ENABLE1 | INPUT1 | INPUT2 | OUTPUT1 | OUTPUT2 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Теперь рассмотрим назначение выводов микросхемы L293D.
- Входы ENABLE1 и ENABLE2 отвечают за включение каждого из драйверов, входящих в состав микросхемы.
- Входы INPUT1 и INPUT2 управляют двигателем, подключенным к выходам OUTPUT1 и OUTPUT2.
- Входы INPUT3 и INPUT4 управляют двигателем, подключенным к выходам OUTPUT3 и OUTPUT4.
- Контакт Vs соединяют с положительным полюсом источника электропитания двигателей или просто с положительным полюсом питания, если питание схемы и двигателей единое. Проще говоря, этот контакт отвечает за питание электродвигателей.
- Контакт Vss соединяют с положительным полюсом источника питания. Этот контакт обеспечивает питание самой микросхемы.
- Четыре контакта GND соединяют с «землей» (общим проводом или отрицательным полюсом источника питания). Кроме того, с помощью этих контактов обычно обеспечивают теплоотвод от микросхемы, поэтому их лучше всего распаивать на достаточно широкую контактную площадку.
- напряжение питания двигателей (Vs) — 4,5. 36V
- напряжение питания микросхемы (Vss) — 5V
- допустимый ток нагрузки — 600mA (на каждый канал)
- пиковый (максимальный) ток на выходе — 1,2A (на каждый канал)
- логический «0» входного напряжения — до 1,5V
- логическая «1» входного напряжения — 2,3. 7V
- скорость переключений до 5 kHz.
- защита от перегрева
Примечание:
Об особенностях L293DNE — аналога микросхемы L293D — см. врезку в статье «Как сделать простейшего робота».
LM393. Описание, datasheet, схема включения, аналог
Микросхема LM393 имеет в своем корпусе два независимых компаратора напряжения. Компаратор LM393 может работать, как от однополярного источника питания в широком диапазоне напряжений, так и от двухполярного источника. При использовании двухполярного — разница между потенциалами должна составлять от 2 В до 36 В.
Ток потребления компаратора не зависит от напряжения питания. Необходимо обратить внимание, что данный компаратор имеет выход с открытым коллектором.
Ключевая особенность LM393
- Широкий диапазон напряжения питания: 2…36 В или ±1…±18 В
- Очень низкий ток потребления (0,45 мА)
- Низкий входной ток смещения: 20 нА
- Низкий входной ток смещения: ± 3 нА
- Низкое входное напряжение смещения: ± 1 мВ тип
- Низкое выходное напряжение насыщения: 80 мВ
- TTL, DTL, ECL, MOS, CMOS совместимые выходы
- Компаратор LM393 доступен в корпусе: DFN8 2х2, MiniSO8, TSSOP8 и SO8
Технические характеристики LM393
Ниже приведены основные электрические характеристики и абсолютные максимальные значения эксплуатации LM393:
Принципиальная схема LM393
Назначение выводов (распиновка)
Аналог LM393
Для замены можно использовать следующие зарубежные и отечественные аналоги LM393:
зарубежный аналог
- AN1393
- AN6916
- AN6914
- GL393
- IR9393
- NJM2903D
- TA75393AP
- UPC393C
- UA393
отечественный аналог
- 1040СА1
- КР1040СА1
- 1401CA3
Принцип работы LM393
Чтобы понять как же работает данный компаратор, рассмотрим простую схему сумеречного автомата.
Глядя на схему мы видим, что оба входа компаратора подключены к делителям напряжения. Первый делитель напряжения, подключенный к инвертирующему входу (2), состоит из постоянного резистора и фоторезистора.
Как известно сопротивление неосвещенного фоторезистора имеет очень большое сопротивление (более 1МОм), и малое при освещении. Поэтому в ночное время суток, согласно логике работы делителя напряжения, напряжение на входе (2) компаратора будет выше, чем в дневное время суток.
Чтобы включать и выключать свет (в нашем случае светодиод), в зависимости от степени освещенности фоторезистора, нам необходимо установить порог переключения. Для этого служит неинвертирующий вход (3) на который необходимо подать опорное (неизменяемое) напряжение. Это опорное напряжение мы возьмем с переменного резистора R3, который выполняет роль делителя напряжения.
Теперь компаратор будет сравнивать два уровня напряжения (на выводах 2 и 3). Если напряжение на входе 2 будет больше чем на входе 3, то светодиод загорится. Как только напряжение на входе 2 опустится (при освещении фоторезистора) ниже уровня напряжения на входе 3, светодиод погаснет.
Lm293 схема включения как работает
спаял схемку термостата на компараторе ( впервые попробовал компаратор случился такой грех ), хотя наверное на ОУ сразу бы заработало.
датчик температуры mcp9701а выдает температуру 0,0195 вольт на градус (работает также как и lm35)
компаратор lm293 .
схема вот такая , на выходе модуль реле (который все ардуинщики используют) самый обычный на платке реле и небольшая обвязка.
после включения на выходе датчика температуры 0,85 вольта . за минусом 500 мв (это равно нулю градусов по Цельсию) получаем 0,35 вольта или 17 градусов выше нуля ну не суть.
при попытке выставить резистором напряжение на делителе 0,85 вольта . (из края в край прокрутил) компаратор да срабатывает но при нагреве-охлаждении компаратор не срабатывает ни как.
потом вместо датчика температуры поставил переменный резистор и выставив около двух вольт, подогнал второй резистор в два вольта и все чудесным образом работает но вот с малым напряжением работать не хочет.
Низкочастотный генератор на компараторе LM393
Уже несколько десятилетий радиолюбители создают сотни видов различных генераторов звуковых и световых импульсов. Нередко с построения подобной конструкции человек начинает свои первые шаги в электронике. В настоящее время можно приобрести множество «мигалок» и «гуделок» в уже готовом промышленном исполнении — мигающие светодиоды и излучатели звука со встроенным генератором.
К сожалению, их рабочие параметры обычно жестко заданы производителем, поэтому, например, нельзя произвольно изменить частоту вспышек мигающего светодиода. Пока в продаже отсутствуют «программируемые» мигающие светодиоды и излучатели звука, для реализации их функций можно собирать несложные модули, которые позволяют гибко изменять параметры их работы.
Генераторы звуковых и световых импульсов можно собирать не только на транзисторах и интегральных цифровых микросхемах, например, серий К561, К555, но и на интегральных операционных усилителях и компараторах. Такие генераторы обычно чуть более сложны, но позволяют создавать более «гибкие» конструкции с расширенным диапазоном питающих напряжений. Несложный генератор пачек звуковых или световых импульсов может быть собран с применением сдвоенного интегрального компаратора LM393 (аналоги LM193, LM293).
Внутренний состав одного канала такого компаратора показан на рис.1.
Принципиальная схема управляемого генератора пачек звуковых или световых импульсов показана на рис.2.
Этот генератор представляет собой унифицированный узел, который можно легко перестроить под выполнение
конкретных задач. Например, он может управлять елочной гирляндой, быть сигнализатором включения указателей поворотов, оповещать о возникшей опасной ситуации, сигнализировать о включенном состоянии мощных электронагревательных приборов и множество других применений.
Частота работы генератора на DA1.2 выше частоты генератора на DA1.1.
Функционально генератор состоит из трех узлов:
- управляющий генератор на DA1.1,
- управляемый генератор на DA1.2 ,
- узла блокировки работы генераторов, выполненного на транзисторе VT1.
Форма колебаний на выходе каждого генератора прямоугольная, по скважности близкая
к 2, слабо зависит от напряжения питания.
Частота генератора на DA1.1, в основном, зависит от емкости конденсатора С2 и сопротивления резистора R6, при указанных на схеме номиналах этих элементов частота составляет около 0,8 Гц. Частота второго генератора, в основном, зависит от емкости конденсаторов С6 или С5 и сопротивления резистора R12. При подключенном конденсаторе С5 частота на выходе генератора DA1.2 составляет около 3 Гц, светодиод HL1 выдает пачки импульсов — четыре-шесть вспышек — пауза. При отключенном С5 частота этого генератора около 900… 1000 Гц и излучатель звука BF1 выдает длинные «телефонные» гудки,
Выход каждого компаратора выполнен по схеме открытого коллектора. Резисторы R7, R13 -нагрузки компараторов.
Когда выходной транзистор компаратора DA1.1 открыт, напряжение на выходе DA1.1, вывод 1, близко к нулю. Это приводит к значительному снижению напряжения на инвертирующем входе компаратора DA1.2, работа генератора DA1.2 прерывается. Выходной транзистор этого компаратора будет закрыт, светодиод HL1 не светит. Когда выходной транзистор компаратора DA1.1 закрыт, напряжение на выв. 1 равно напряжению питания, управляющий генератор не оказывает влияния на работу управляемого генератора.
Чтобы была возможность управлять работой генератора, включать и выключать его, установлен узел на транзисторе VT1. Когда управляющий вход никуда не подключен или напряжение на нем менее 1 В, транзистор VT1 закрыт и не оказывает влияния на работу генератора DA1.1. Если на вход управления поступит напряжение высокого уровня, например, с выхода ТТЛШ или КМОП микросхемы, транзистор VT1 откроется, что приведет к остановке работы обоих генераторов. Потребляемый в таком состоянии устройством ток около 1,2 мА при напряжении питания 5 В.
- Диод VD2 — противоэкстратоковый, устанавливают в случае подключения к выходу компаратора индуктивной нагрузки.
- Диод VD3 защищает устройство от переполюсовки напряжения, которая может произойти, например, при макетировании или отладке.
- Конденсаторы СЗ, С4 -блокировочные по цепи питания.
- Конденсатор С1 препятствует проникновению на вход управления высокочастотных помех.
- Резистором R14 можно установить желаемую яркость вспышек светодиода при заданном напряжении питания.
- Резистор R15 снижает избыточную громкость работы излучателя звука и уменьшает ток нагрузки компаратора DA1.2.
- Выходной транзистор каждого компаратора ИМС DA1 рассчитан на ток нагрузки до 20 мА. Его реальное значение для микросхемы LM393 несколько меньше. Поэтому, когда вам нужен больший выходной ток, генератор можно дополнить силовым ключом на транзисторе VT2, например, так, как показано на рис.3.
Для увеличения тока коммутации транзистор VT2 может быть составным.
Сопротивление резистора R16 указано для напряжения питания узла до 10 В. В этом случае, при напряжении питания 10 В ток коллектора выходного транзистора DA1.2 составляет около 9 мА (при отключенных HL1, BF1). Это позволяет, при коэффициенте передачи тока базы VT2 более 100 при максимальном токе коллектора 1 А, получить ток в нагрузке не менее 0,9 А, а также подключить в цепь коллектора VT2, например, динамическую головку, лампу накаливания, импульсный трансформатор.
Конструкция и детали
Устройство смонтировано на плате размерами 44×20 мм.
Монтаж низкопрофильный — общая высота монтажа составила менее 6 мм. Миниатюрность устройства позволяет его легко встроить в ограниченное пространство различной промышленной и самодельной аппаратуры. Занимаемый устройством объем можно было бы сократить еще в 2 -3 раза, но это бы значительно затруднило ручной монтаж.
Все элементы, не показанные на фото, SMD, распаянные со стороны соединений.
Конденсатор С2 — малогабаритный танталовый.
Диоды 1N914 можно заменить 1N4148 или любыми из серий КД512, КД521, КД522. Вместо диода КД208А подойдет любой из серий КД105, КД209, КД243, 1 N4001 -1 N4007.
Светодиод RL50-UR543 красного цвета свечения можно заменить любым аналогичным с непрерывным свечением. При установке сверхъяркого светодиода белого, синего или фиолетового цветов свечения нижняя граница питающего напряжения, при котором будет светить такой светодиод, составит4 В.
Транзистор 2SC2410 можно заменить любым из серий 2SC3199, SS9014, КТ3102, КТ645. Вместо компаратора LM393 можно применить любой из серий LM193, LM293, LM393, LM2903, NCV2903. Отечественный аналог К1401 САЗ. Все эти компараторы являются высокоточными, допускают однополярное напряжение питания в диапазоне 2…36 В. Компараторы, выполненные в корпусе DIP8, имеют наибольшую рассеиваемую мощность — 1,2 Вт, а компараторы серии LM393 имеют наименьший диапазон рабочих температур — 0.. .70°С.
Это, конечно, не означает, что LM393 при -15°С работать не будет, но ее параметры при такой температуре не нормируются, что для предлагаемой конструкции несущественно.
Излучатель звука BF1 — любой телефонный капсюль с сопротивлением не менее 240 Ом для напряжения питания генератора не более 8 В. Конструкцию можно изготовить так, что при подключении BF1 один из выводов конденсатора С5 отсоединялся бы от общего провода. Это позволит автоматизировать переключение рабочей частоты генератора DA1.2.
Сопротивление резистора R1 нужно пропорционально увеличить при входном управляющем напряжении более 3 В.
Применяя различные схемотехнические решения для изменения характера взаимодействия управляющего и управляемого генераторов, можно легко получать различные сочетания звуковых эффектов, что обычно недоступно для аналогичных генераторов, построенных на цифровых микросхемах малой степени интеграции, например, К561ЛЕ5, КР1533ЛАЗ. С другими авторскими схемными реализациями нестандартных генераторов можно ознакомиться в [1 -4]. Аналогичные конструкции генераторов можно создавать на основе сдвоенных компараторов других серий, например, LM119, КР597САЗ, MAL319, ICB8001, имеющих иные параметры и схемы включения, или, например, на микросхеме МС3405, представляющей собой два компаратора и два операционных усилителя в одном корпусе DIP14.
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР КОЛЕБАНИЙ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ
Генератор, схема которого показана на схеме ниже, вырабатывает переменное напряжение симметричной прямоугольной, треугольной и синусоидальной форм и предназначен для проверки всевозможной низкочастотной аппаратуры [77]. Период генерируемых колебаний регулируется ступенями и плавно от 10 с до 100 мкс (0,1—10 000 Гц), выходное напряжение — от 1 до 10 В.
Устройство состоит из генератора напряжения треугольной формы (А1—A3), преобразователя этого напряжения в синусоидальное (VT1, VT2), каскада, компенсирующего вносимое преобразователем ослабление сигнала (А4), и оконечного усилителя (А5). В свою очередь, генератор напряжения треугольной формы состоит из компаратора (А1), интегратора (А2) и усилительного каскада (A3). Напряжение такой формы получается в результате заряда — разряда конденсаторов С3—С6 неизменным током, определяемым напряжением в точке а и сопротивлением резистора R4 или R5 (в зависимости от положения переключателя S1).
При напряжении на выходе компаратора А1, близком к —10 В, напряжение в точке а складывается из прямого падения напряжения на стабилитроне VD1 и напряжения стабилизации стабилитрона VD2; при напряжении, близком к +12 В, — из прямого напряжения на стабилитроне VD2 и напряжения стабилизации стабилитрона VD1. При тщательно подобранных стабилитронах напряжения в точке а в обоих случаях одинаковы (отличаются только знаком), и ток через конденсаторы СЗ—С6 (как зарядный, так и разрядный) определяется выражением I=|Ua|/R, где R — сопротивление резистора R4 или R5. Изменение полярности напряжения на выходе компаратора происходит в момент, когда усиленное усилителем A3 линейно нарастающее или спадающее напряжение на инвертирующем входе становится равным напряжению на его неинвертирующем входе, т. е. в точке а.
- Оптический кабель: 5 фактов для начала работы
- Почему так сложно сделать хорошую кровать?
- Как предотвратить неисправности ИБП
- Штабелер. Как продлить работоспособность
- Гид по грузоподъемному оборудованию