Развлекаемся с флоппи-дисководами 3,5 дюйма

Каждый раз, как на глаза попадается ящик со старыми 3,5” дисководами, думаю «а чего бы с ними сделать?» и каждый раз задвигаю ящик всё дальше и дальше в глубь полки. Но сегодня рука сама вытащила один из приводов и вопрос принял форму «а чего тут в плане шагового двигателя?..» Так, хорошо, берём несколько приводов и несём смотреть на лабораторный стол.

Модели дисководов разные, но двигатели приводов перемещения головок конструктивно выглядят одинаково (рис.1 и 2). Судя по тому, что у них у всех по 4-е вывода и что для питания этих дисководов требуется только напряжение +5 В, то, скорее всего, они и по электрическим параметрам близки друг к другу.

Рис.1

Рис.2

Микросхемы управления не имеют никаких радиаторов и теплорассеивающих площадей из медной фольги (рис.3), что косвенно говорит о небольших токах, протекающих в обмотках двигателей.

Рис.3

Ещё со «спектрумовских» времён помниться, что для запуска привода нужно сначала подать «ноль» на 12 вывод (поставить перемычку между 12 и 11 выводами в сигнальном разъёме). Затем нужно выбрать направление перемещения головок – низкий уровень на 18 выводе заставит блок головок двигаться от края диска к центру (при подаче питания на дисковод блок головок автоматически перемещается к наружному краю диска). А чтобы перемещение началось, нужно «позамыкать на землю» 20 вывод разъёма – сдвиг происходит по спаду импульса, один спад – один шаг.

Попробовал провести все эти манипуляции с разными дисководами – да, все они отзываются, щёлкают, даже без вставленных дискет. Уже хорошо…

Так, хорошо, а нельзя ли поуправлять ими с компьютера? Принцип ведь такой же, как у простых станков с ЧПУ – выбор направления и подача импульса шага и всё это можно делать через LPT разъём. И пусть тогда программой управления будет KCAM 4 – в ней в G-кодах несложно написать программу управления и интерфейсная панель «CNC Control» в KCAM-е есть – можно будет «врукопашную» подвигать головками.

Возможно, что подключать приводы к LPT порту можно и напрямую (пишут, что там сигналы TTL-уровней и с током до 14 мА), но на всякий случай был спаян буфер на микросхеме 74LS245 (рис.4). Так как программа KCAM 4 позволяет работать с 4-мя двигателями, то были использованы все 4-ре канала управления (использовались выводы, уже задействованные в управлении домашним станком с ЧПУ).

Рис.4

Сигналы «шаг» проходят через RC цепи, но для управления приводами эти элементы не нужны (это «заготовка» для будущих экспериментов). Резисторы даже могут помешать, так как в приводах сигнальные выводы «подтянуты» к плюсовой шине и получается, что эти резисторы образуют делитель, который при неудачном коэффициенте деления не позволить сигналу «шаг» достичь требуемого уровня логического нуля для микросхемы-контроллера привода (например, два дисковода не работали при сопротивлениях резисторов 300 Ом).

Печатная плата не рассчитана на впаивание LPT разъёма – используется проводное соединение. Файл платы в формате Sprint-Layout находится в приложении к тексту, вид сделан со стороны печати (для ЛУТ нужно включать режим «Зеркально»), все детали (кроме разъёмов XS2 и XS3) установлены со стороны дорожек. Разъёмы – это тоже «заготовка на будущее», здесь не используются.

Схема запитана от лабораторного источника питания.

Про работу с программой рассказывать не буду, она не очень сложная, в сети есть описание и за вечер можно разобраться во всех её установках.

Запустилось всё сразу, приводы через интерфейсную панель управляются, все жужжат по-разному и это натолкнуло на мысль что-нибудь «сыграть». «Мурку» программировать не стал, пошёл по проторенному пути и, подобрав скорости перемещения, получил фрагменты, похожие на «Имперский марш» из «Звёздных войн» и «Чижика-Пыжика».

Плохо, что двигатели могут шагать только на 80 шагов, но в данном случае это некритично - примерные установки для музыкального «верещания» можно взять из рис. 5, сам файл с G-кодами находится в приложении к тексту. Установки именно «примерные», так как у разных конструкций приводов дребезжание корпусов разное и, например, поменяв FDD1 с FDD3 местами, звуки тоже изменятся. Выбор скорости подачи – в окне «Maximum Feed Rates» (внизу слева).

Рис.5

После музыкальной разминки решил попробовать воплотить старую мечту о зажиме типа «рука терминатора» (это эпизод из 1-й части, где он ремонтирует руку и штоком шевелит пальцем). Идея была такая – к пальцам прикрепить тяговые тросики и, натягивая их, заставить пальцы сжиматься. Пальцы также должны быть подпружинены, чтобы при ослаблении тросов расправляться и возвращаться в «широкий захват» (рис.6 и 7). Всю кисть делать, конечно, нет смысла, достаточно и 3-х пальцев.

Рис.6

Рис.7

Затея с суставчатыми пальцами не получилась – оказалось, что в варианте с одной тягой на палец сгибание «костяшек» происходит неравномерно и требуется как-то перераспределять усилия между ними. Быстрого и простого решения найти не удалось, решил сделать «жёсткие» пальцы (рис.8 и 9). Такая рука выглядит уже не так красиво, но хоть «охотку собью», сделав такой захват…

Рис.8

Рис.9

Кисть вместе с разобранными приводами FDD была закреплена на куске ДСП подходящего размера (рис.10). Тяговые нити прикреплены к блокам считывающих головок. Шевелить пальцами можно через панель «CNC Control», активируя нужные оси и направления или по написанным командам.

Рис.10

Небольшое видео с процессом шевеления пальцами:

Ток потребления 3-х приводов в пассивном режиме не превышает 0,2 А, во время одновременной работы всех двигателей достигает 1,5 А, т.е. каждый отдельный привод потребляет ток до 0,5 А.

Описанный захват никакого серьёзного зажимного усилия не создаёт, удерживать может лишь лист бумаги или картона, поэтому никакой практической ценности данная конструкция не имеет. Создавался только для развлечения.

В приложении к тексту есть также файлы G-кодов программы KCAM 4 для «верещания» и чертежи «костяшек» и эскизы захвата, сделанные в программе sPlan 7.0 .

Андрей Гольцов, г. Искитим

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Шаговый двигатель
• ЧПУ
• Sprint-Layout