Как подключить шаговый двигатель жесткого диска

Феерическая расстановка точек над HDD motors. Часть 1

Всем привет! В статье попытаюсь разъяснить основные способы управления двигателем HDD и сходными с ним электрическими машинами.

Введение

1 ом.

Алгоритмы управления

Забегая далеко вперёд скажу — идеальным случаем для нашей машины является подача на её фазы 3х синусоид сдвинутых на 120 градусов (как в обычных электрических сетях). Однако в некоторых случаях такая «идеальность» попросту не нужна.

1 способ.

Простой перебор фаз. Необходимо 3 силовых ключа, которые подключают фазы к источнику в порядке АВ-ВС-СА. Такой способ чаще всего встречается в интернете у самодельщиков.
Достоинства :
— простота;
— малое кол-во силовых ключей (3 шт);
— простота организации о\с по противоЭДС;
— меньший вес\габариты, что важно в rc моделизме.
Недостатки:
— большой ток через ключи;
— электромагнитный момент пульсирует и далёк от идеала (насыщен высшими гармониками). В итоге – стабильность работы без о\с низкая. В максимальной скорости также проигрывает другим способам управления.
На рис. ниже — фазные напряжения.

2 способ.

Перебор фаз с формированием 6-ти базовых векторов. Наткнулся на него в апноуте ST microelectronics [1]. Является улучшением 1-го способа (или ухудшением 3-его). Преимущества и недостатки смешаны. Рассматривать не будем, т.к. не понимаю почему имея 6 ключей не использовать способ, приведенный ниже О_о

3 способ.

Формирование 6-ти базовых векторов. Необходимо 6 ключей. В каждый момент времени работает 3 из них. Всего существует 8 положений этих ключей, 6 векторов (формируют синусоиды) + 2 нулевых вектора (открыты все ключи верхнего или нижнего плеча). Нулевые векторы нужны для более продвинутых систем с ШИМ.

Достоинства :
— простота;
— форма напряжения питания более приближена к синусоиде;
— как следствие предыдущего вывода – меньший нагрев;
— более стабилен в работе без о\с;
Недостатки :
— поле машины всётаки не круговое, как должно быть;
— ток машины немного выше чем в идеальном случае.

Фазные напряжения ниже.

4 способ.

Промышленный стандарт – добавляем к предыдущему способу №3 ШИМ модуляцию между базовыми векторами, для того чтобы получить любой вектор окружности вместо 6ти.

Достоинства :
— здесь всё практически идеально. Ток минимален, магнитное поле круговое. Момент при этом не пульсирует
Недостатки :
— Для организации полноценного привода с ШИМ 6ти векторов и о\с по положению необходим DS процессор.

Так выглядит ШИМ модуляция некоего привода ТРИОЛ АТ [2].

5способ.

Векторное управление. В силу своей сложности рассматривать не будем.

В данном случае популярный на западе Field Oriented Control — контроль по полю, конкуренцию которому позже составил DTC — Direct torque control (прямое управление моментом). Остальные способы векторного управления (по вектору потокосцепления статора, ротора. ) в промышленности я не встречал

Обратная связь по положению.

Необходимо сказать, что привод с датчиковым управлением всегда более предпочтителен чем привод с управлением без датчиков. Это касается и векторного управления асинхронными машинами и систем управления двигателем постоянного тока. Однако все пром производители стремятся исключить датчики, как лишний механический элемент.

Принцип используемой связи по противоЭДС: нам необходимо поймать момент когда полюс магнита проходит через фазу. Упрощённо это значит что ротор машины прошёл ровно половину пути и нам необходимо скорректировать (задержать) включение ключей на соответствующее время. К примеру: в способе №1 это время равно половине времени на включение ключей. В 3ем – оно равно времени работы одного базового вектора.

Технические аспекты.

Используя способ №1 необходимо на один вход компаратора подать половину питающего напряжения инвертора. На второй вход завести фазу и ловить момент когда выход компаратора изменится. Это опять же пром стандарт, который используется и в 4ом способе управления как одна из составляющих ШИМ. Кому интересны другие способы — прошу пройти по ссылке

На этом всё. В следующей статье расскажу о попытках реализовать разные способы управления и поделюсь схемами и исходниками к готовому устройству

ps Моя первая статья здесь, прошу сильно не критиковать

Комментарии ( 98 )

Для организации полноценного привода с ШИМ 6ти векторов и о\с по положению необходим DS процессор.

Так ли он необходим? А что мешает сделать систему трех шимованых синусов в виде обычной таблицы, скажем с точностью до градуса. Тогда мы получим небольшой (360*3) расход памяти и бешеную скорость формирования этого самого тройного синуса.

Осталось только отслежить положение двигателя. Тут либо датчики Холла, либо какие другие ухищрения. И получаем в результате ОС.

Тут ШИМ из векторов — к примеру 1ый и 2ой вектор — первое положение(ключи 1,2,6) второе — ключи (1,5,6) — их модулируем. Потом переходим к следующему сектору, 2-3 векторы. + туда добавляем нулевые вектора (1,3,5) и (2,4,6) и для обработки о\с, кнопок БЫСТРЕЕ, МЕДЛЕННЕЕ и тд времени нет с единственным условием. Мы пытаемся раскрутить его на максимальные обороты с частотой синусоиды 300-500 Гц и дальше 😉

если брать привод как в промышленности 0-50 Гц, то вполне может хватить и ресурса mega.

теперь понял что вы предлагаете. Но мне трудно представить как это возможно реализовать. У нас есть 6 ключей, с их помощью мы формируем сразу 3 синусоиды. А как в вашем случае?

ps существуют инверторы из 9 ключей. Там синусоида более «синусоидальная»

Ну, во первых, для современных Мег 6 аппаратных шим генераторов в порядке вещей. А для STM32 так и все 12 не проблема. Так что создать таблицу с шимами это совсем просто.

Во-вторых, нам не нужно 6 шим сигналов. достаточно только трех. Ведь у нас не просто 6 ключей, а 3-полумоста, по одному на фазу. Т.е. каждую пару ключей (верхнюю-нижнюю) можно дрыгать одним шимом, главное соблюдать dead time. Тут автомотив версии контроллеров нам в помощь. У них это аппаратно. По шиму на каждую фазу (полумост) со сдвигом на 120 градусов и вот мы получаем трехфазную систему напряжений, соотношение напряжения фаз дает нам вектор. Ну и гоняя по таблице мы можем выбрать любое значение ШИМ с точностью хоть до долей градуса, главное рассчитать таблицу правильно.

Тут правда один минус все же есть. Приходится дрыгать сразу два ключа в верхнем и нижнем плече, что несколько увеличивает потери.

Что Вы понимаете под дополнительными схемными решениями? Внешние компараторы?

У микрочипа тоже есть апноуты www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2819 например, по 18-м пикам.
Хотя 33-и намного вкуснее.

Микрочип кстати в этом преуспел, согласен!

мне понравились ихние апноуты по FOC, очень хорошо расписаны

Подключал по такой схеме: www.arduino.cc/en/Reference/StepperUnipolarCircuit
Прощупывал обмотки и обнаружил две группы:
жёлтый—зелёный, сопротивление 1.1 КОм, средний провод синий (делит на две группы с равными полусопротивлениями)
коричневый—розовый провода, сопротивление 6 Ом (отводной красный делит на две группы по 3 Ом)

Такое случается на униполярнике? Я почему-то думал, что у обмоток должны быть одинаковые сопротивления.

На крепёжном диске двигателя видна ещё какая-то микросхема, может это схема управления и для неё нужен специальный интерфейс?

Есть еще самый простой и понятный способ — фозосдвигающая цепь и 1-но фазный ШИМ.

А мануалы от ST, лучше читать с предварительной академической подготовкой. Они там такой бредятину порой пишут, передергивая основы и здравый смысл. Взять хотя бы их недавно опубликованную PMSM-FOC библиотеку. Кроме подмены аббервеатур ничего нового и тщательно маскируют недостатки и возможности своей софтины. Чего стоит толькоутверждение что датчик холла обеспечивает «точное позиционирование».

Какой-то нанятый обкуренный индус с изучением объектного кода развлекался без понимания сути и практики в предмете.

В авиамоделях используют 6 ключей… маломощные на N и P мосфетах с прямым управлением от МК для нижних и через транзюк+резюк — для верхних
потом китайци до этого же контроллера прикручивают ir2103 и получаем уже 6 одинаковых полевиков вверху внизу + дедтайм + защиты от одновременного открытия сквозняка

НО у них всех используется 2 способ а перемещение магнитой ловят смещением фазы реальной и фазы — суммы напруг на концах АВС — просто резисторами — заводят на компаратор или АЦП и вуаля

самый простой на 20-30 ампер контроллер стоит 6-8 баксов
смысла играться с такими вещами не вижу

далее
перематывать ХДД моторчики не советую
там очень слабый магнит
есть маленькая проблемка
когда полюс вентиля одной из обмоток перенасыщяется (намагничивается) больше чем магнит который к нему аналогичным полусом повёрнут — то вместо отталкиваться — магнит к нему притягивается — это называется срыв… потому что соседние катушки сами себе генерируют землю и получается что контроллер уходит в килогерцовые частоты думая что ротор за ним успевает а в реальности он стоит и гудит… свистит… ну и через 2-3 секунды обмотки обгорают так как КЗ

я пробывал перематывать и сидюковые моторки и моторки от хдд 5.25″ — фигня полная…
от ХДД кстати в родном исполнении и 24 вольтах питания можно раскрутить до 1600 оборотов и при этом иметь крутящий момент очень серьёзный… но… нужно следить ибо если оставить на максимуме модуляцию(типа газ — заполнение ШИМом верхних ключей которые в данный момент по таблице должны быть открыты) — возможен срыв ибо магнитики в ХДД очень никакие… вот когда их заменил неодимовыми шариками… уууу… отогда крутяк… можно мини болгарку сделать или ещё что — по крайней мере рукой остановить за шпиндель выходной под диск — не мог рука горит…

я же сейчас мучаю СТМVLdiscovery чтоб заставить его красиво и без глюков выдавать ШИМом высокочастотным красивые синусоиды размах которых будет контроллировать ручка газа и ток через обмотки

делаю электромопед
без контроля тока я уже катался… мотор у меня 2500 ватт
100 ампер 24 вольта
взял обычный авиамодельный хороший контроллер с драйверами и четкими таймингами — не упрощенный китайский вариант
усилил выходную часть IRF3205
посеребренные провода 2800 жильные специальные… золотые разьёмы выдерживающие 250 ампер запросто…
аккумулятор с номинальной токоотдачей 200 ампер…
короче без контроля тока прокатался я до первой выбоины когда ручка газа дрогнула…
мотора — это 8 витков проволки 10мм квадратных… тоесть полное КЗ… если б не магниты — один раз отвертку туда заосало — ели отодрал… короче бахнуло так что у всех транзисторов и драйверов посрывало крыши в прямом смысле слова…
но всётаки он ехал… и очень непривычно…
теперь вот хочу сделать свой умный и быстрый контроллер…

Ах да… контроля положения ротора нет… по обратке и смещению реального нуля и виртуального из фаз… срыва синхры не наблюдал ни разу даже на этом авиамодельном контроллере а там мега 8-я на 8 мегагерцах клокает… не сильно она шустрая… но хватает чтоб до 10 000 оборотов раскрутить мотор(2 килогерца на каждой фазе) 🙂

Так что жду Вашу статью об алгоритмах… пока что у меня затык с моментом старта когда надо в режиме шаговика его клацать это раз и… проблема с оптимальными таймингами… на низких оборотах клацаю таблицу векторов по проходу виртуальной фазы через ноль — холостой ход 0.4 ампера поднимаюсь выше 4000 — ток до 20 ампер подскакивает — я явно торможу сам себя… но как китайцы в мегу 8-ю засунули какой-то алгоритм который любые моторы крутит на любой скорости и показывает 0.3 ампера холостого току… я ума не приложу… я не делаю на данный момент синусоид красивых… мне хватает второго способа…
хотят по идее на малых газах и на максимальном газу это не эффективно и сильно подогревает транзюки(хотя 4 минты на 100 процентах газа и 90 амперах сделали еле теплыми линейку верхних транзюков(радиатор без вентилятора от пня 4-го 2 гигагерцного… до 50 ватт отводимого тепла с вентилятором при разнице 40 градусов)мой же радиатор нагрелся до 30-35 не больше… ну и мотор конечно нагрелся… градусов до 70… но у него это нормал… ему обдув… а точнее жостий продув нужен… его КПД 92 % при 50 амперах… а вот при 100 амперах уже 80… потому он кочегарить будет… но… в пути только при разгоне давиш на полную… в основном пути я трачу примерно 15-20 ампер по фазе… при газе в 30%

Источник

Шаговый двигатель от жесткого диска как генератор

Запускаем различные 3-фазные моторчики от драйвера мотора жесткого диска

В жестком диске,для раскрутки алюминиевого диска-накопителя информации,есть трехфазный бесколлекторный двигатель.

Этот двигатель управляется специальной микросхемой-драйвером мотора,на моей плате это микросхема L6278.К моторчику от платы идут четыре контакта.

У моторчика есть четыре вывода-контакта.Крайний вывод слева,это общий вывод,его можно определить как несколько скрученных проводков,все остальные выводы,это выводы фазы.

Решил убрать мотор из жесткого диска и на его место подключить другие электродвигатели.Первый попавшийся тоже имеет четыре вывода,при подключении запустился и вполне себе работает.

Другой моторчик,взятый видимо из привода dvd,запустить не удалось,так как не видно выводы катушки.Когда разломал этот мотор,вот тогда увидел,что этот мотор тоже трехфазный с четырьмя выводами,его вполне можно запустить от микросхемы- драйвера.Его распиновку можно увидеть на видео в конце статьи.

Также можно запустить и моторчик постоянного тока из детских игрушек.На три вывода от катушек,подключить три вывода фазы,общий провод драйвера ни куда не подключается.

Теперь корпус этого моторчика начинает вращаться.

Жесткие диски имеют разных производителей и модели.При подаче питания 5В,на моей модели моторчики запускаются на 5-10 секунд,далее останавливаются и снова запускаются.Чтобы вращение было постоянным,замкнул перемычкой два крайних контакта на плате,куда подключается шлейф.Замыкать надо при запуске,при выключении питания и вновь подаче питания,запуска мотора не будет,надо будет опять вытаскивать перемычку и запускать без нее.Возможно на других жестких дисках диск будет вращаться без проблем постоянно.

Так выглядит осциллограмма между двумя фазами во время работы двигателя.

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ МОТОР ОТ DVD ИЛИ HDD

Как-то давно попалась мне на обозрение схема драйвера шагового двигателя на микросхеме LB11880, но поскольку такой микросхемы у меня не было, а двигателей валялось несколько штук, отложил интересный проект с запуском моторчика в долгий ящик. Прошло время, и вот сейчас с освоением Китая с деталями проблем нет, так что заказал МС, и решил собрать и протестировать подключение скоростных моторов от HDD. Схема драйвера взята стандартная:

Схема драйвера мотора

Далее идёт сокращённое описание статьи, полное читайте здесь. Двигатель, вращающий шпиндель жесткого диска (или CD/DVD-ROM) — это обычный синхронный трёхфазный мотор постоянного тока. Промышленность выпускает готовые однокристальные драйверы управления, которым к тому же не требуются датчики положения ротора, ведь в роли таких датчиков выступают обмотки двигателя. Микросхемы управления трёхфазными двигателями постоянного тока, которым не требуются дополнительные датчики, являются TDA5140; TDA5141; TDA5142; TDA5144; TDA5145 и конечно же LB11880.

Двигатель, подключенный по указанным схемам, будет разгоняться до тех пор, пока либо не наступит предел по частоте генерации VCO микросхемы, которая определяется номиналами конденсатора подключенного к выводу 27 (чем его ёмкость меньше, тем выше частота), либо двигатель не будет разрушен механически. Не следует слишком уменьшать ёмкость конденсатора подключенного к выводу 27, так как это может затруднить пуск двигателя. Регулировка скорости вращения производится изменением напряжения на выводе 2 микросхемы, соответственно: Vпит — максимальная скорость; 0 — двигатель остановлен. От автора имеется и печатка, но я развёл свой вариант, как более компактный.

Позже пришли заказанные мной микросхемы LB11880, запаял в две готовые платки и провёл тест одной из них. Всё прекрасно работает: скорость регулируется переменником, обороты определить трудно но думаю до 10000 есть точно, так как двигатель гудит прилично.

В общем, начало положено, буду думать куда применить. Есть мысль сделать из него такой же точильный диск как у автора. А сейчас тестировал на куске пластика, сделал типа вентилятора, дует просто зверски хоть на фото даже не видно как он крутится.

Поднять обороты выше 20000 можно переключением ёмкостей конденсатора С10 и подачей питания МС до 18 В (18,5 В предел). На этом напряжении у меня мотор свистел капитально! Вот видео с питанием в 12 вольт:

Видео подключения мотора HDD

Подключил ещё двигатель от CD, погонял при питании 18 В, поскольку в моём внутри шарики, разгоняется так, что прыгает всё вокруг! Жаль не отследить обороты, но если судить по звуку то она очень большая, до тонкого свиста. Куда применять такие скорости, вот вопрос? Приходит на ум мини болгарка, настольная дрель, точильный станок. Применений много — думайте сами. Собирайте, тестируйте, делитесь впечатлениями. В интернете есть множество обзоров с применением данных двигателей в интересных самодельных конструкциях. В интернете видео видел, там кулибины с этими моторами помпы мастерят, супер вентиляторы, точилки, покумекать можно куда такие скоростя применить, мотор тут разгоняется свыше 27000 оборотов. С вами был Igoran.

Обсудить статью КАК ПОДКЛЮЧИТЬ МОТОР ОТ DVD ИЛИ HDD

Запускаем мотор от hdd.

Спустя 40 с лишним дней мне наконец-то прислали драйвер. За это время я успел найти пару моторчиков от жёстких дисков, и сейчас расскажу как же запустить его. В комплекте к моему драйверу шел «сервотестер», правда на корпусе написано «сервер тестер».
Это устройство генерирует шим сигнал, необходимый для управления драйвером. Имеет три режима:
1)ручной
2) половина газа
3)периодично повышать и понижать обороты.
Цена всего этого комплекта 300 рублей.
На вход подаем 12 вольт, на выходе имеем 3 провода, которые подключаем к двигателю.

Итак, берем мотор, паяем к нему три провода, учтите, что мотор хорошо крутится только против часовой стрелки, это обусловлено строением системы подшипников.

В позапозапрошлом посте я писал, для того чтобы изменить направление вращения BDLC мотора достаточно поменять местами два провода идущие к обмоткам.

Схема готова, подаем питание 11-12 вольт и смотрим:)

Мотор запускается, вы имеете возможность регулировать обороты) Токопотребление в районе 1 ампера.

Таким образом вы можете запустить любой мотор от hdd или dvd прикрепить наждачный круг и пользоваться наждаком.
Всем спасибо, хорошего дня:)

Делаем генератор из CD привода. Как собрать ветрогенератор из трех жестких дисков и одной помпы от стиральной машины Как сделать генератор из диска

В этой статье рассмотрим модель мощного генератора из магнитов, который способен вырабатывать электричество мощностью 300 ватт. Каркас собран из дюралевых плит толщиной 10 мм. Генератор состоит из 3 основных частей: корпус, ротор, статор. Основное назначение корпуса – фиксация ротора и статора в строго определенном положении. Вращающийся ротор не должен задевать магнитами катушки статора. Дюралевый корпус собран из 4 частей. Угловая компоновка обеспечивает простую и жесткую конструкцию. Корпус сделан на станке с ЧПУ. В этом и плюс и недостаток разработки, так как для качественного повтора модели нужно найти специалистов и станок с ЧПУ. Диаметр дисков составляет 100 мм.

Можно взять и готовый электрогенератор в интернет-магазине.

Ротор электрогенератора И. Белицкого

представляет из себя железную ось. На ней закреплены 2 железных диска с расположенными на них неодимовыми магнитами. Между дисками на оси напрессована железная втулка. Ее длина зависит от толщины статора. Ее назначение – обеспечить минимальный зазор между вращающимися магнитами и катушками статора. В каждом диске по 12 неодимовых магнитов диаметром 15 и толщиной 5 мм. Для них сделаны на диске посадочные места.

Их нужно приклеить эпоксидной смолой или другим клеем. При этом необходимо строго соблюсти полярность. В собранном состоянии магниты должны располагаться так, чтобы напротив каждого находился другой с противоположного диска. При этом полюса должны быть разные навстречу друг другу. Как пишет сам автор разработки (Игорь Белецкий): “Правильно будет именно разными полюсами, что бы силовые линии выходили из одного входили в другой, однозначно S = N.” Приобрести неодимовые магниты можно в китайском интернет-магазине.

Режим нормального функционирования диска и типовые звуки, сопровождающие каждый этап:

1. Вал двигателя раскручивается до номинальной скорости, издает равномерный нарастающий гул 2. При выводе блока магнитных голов из парковочной зоны диск издает единственный достаточно звонкий щелчок 3. В период считывания информации с пластин для винчестеров характерно равномерное стрекотание 4. Выключение компьютера сопровождает сухой щелчок внутри корпуса, указывающий на факт парковки блока головок

Рекомендуем ознакомиться с разделом — основные неисправности и методы восстановления жестких дисков

Устройство статора

В качестве основы использован листовой текстолит толщиной 12 м. В листе проделаны отверстия для катушек и втулки ротора. Внешний диаметр железных катушек, которые устанавливаются в эти отверстия – 25 мм. Внутренний диаметр равен диаметру магнитов (15 мм). Катушки выполняют 2 задачи: функцию магнитопроводящего сердечника и задачу снижения залипания при переходе от одной катушки к другой.

Катушки делаются из изолированного провода толщиной 0,5 мм. Наматываются 130 витков на каждую катушку. Направление намотки у всех одинаковое.

При создании мощного генератора из нужно знать, что чем выше обороты, которые можно обеспечить, тем выше будет выходное напряжение и ток устройства для бесплатной энергии.

Продолжаем утилизировать пластиковые бутылки. Предлагаю рассмотреть изготовление вертикального роторного ветряка из четырех бутылок. Используемый узел вращения может стать генератором слабых токов или прекрасным датчиком скорости ветра для самодельного анемометра. Показаны фото и видео ветряка. Схема сборки подробно изложена ниже.

Как сделать ветряк из ПЭТ бутылок своими руками

3. Работы начинаем с самого трудоемкого и ответственного узла — установки в крышку банки из под витаминов узла вращения. Для этого под торец двигателя строго симметрично своими руками вырезается ножом отверстие в пластмассовой крышке банки.

Электродвигатель Крышка банки Отверстие

4. По накладной планке намечаем крепежные отверстия и просверливаем их.

5. Устанавливаем узел вращения в крышку.

Намечаются отверстия Узел вращения закреплен

6. Размечаем банку на четыре сектора и хорошо прогретым термопистолетом симметрично приклеиваем четыре крышки. Клей обильно нанасится на крышку и крышка приклеивается в нужном месте. На банке не должно быть этикеток, а места приклейки желательно зачистить наждачной шкуркой.

7. Вкручиваем ПЭТ бутылки в пробки и перманентным фломастером намечаем вырезы в банке. Положение вырезов определяет направление вращение ветряка. Вырезы должны быть с той стороны как показано на фотографии, то есть при вращении ветряк пытается закрутить крышку.

8. Вырезаем по очереди бутылки и сразу вкручиваем их на свое место. Вкручиваем банку в крышку — самодельный ветряк готов. Полезно проверить и при необходимости кусочком пластилина уравновесить колесо.

9. Вопрос установки ветряка первоначально вызвал затруднение, но был неожиданно просто решен. Дюймовые стандарты винчестера и сифона от раковины оказались одинаковы, и двигатель замечательно фиксировался накидной гайкой на сифоне, при необходимости можно добавить резиновую шайбу. Перед установкой двигатель был отсоединен от крышки, вставлена накидная гайка и крышка банки обратно была закреплена. Для оценки генерирующих способностей двигателя к обмоткам двигателя припаяны провода.

10. В сифон плотно вставлен конец шеста и вся конструкция установлена для испытаний. Ветряк довольно чувствительный и при тихом ветре сразу начал медленно вращаться.

Узел вращения закреплен

Простой ветрогенератор можно сделать из нескольких неисправных жестких дисков и водяной помпы от стиральной машины. Альтернативная энергия ближе чем кажется, хлама сейчас для изготовления подобных нужных штуковин более чем предостаточно. Такая конструкция конечно не будет питать весь ваш дом электричеством, но для зарядки всевозможных USB гаджетов вполне сгодится.

Разборка жёсткого диска: фотоотчёт

Если Вы уже прочитали статью Жёсткий диск: взгляд изнутри, то этот фото-отчёт будет неплохим дополнением. Во-первых, в статью не вошли все фотографии, а здесь полный комплект с описанием. Во-вторых, при подготовке этого отчёта, а особенно при составлении описаний к фотографиям, вспомнились многие моменты и детали, которых нет в статье. Эти детали относятся непосредственно к конструкции жёсткого диска и будут интересны тем, кто интересуется разборкой жёсткого диска или ремонтом винчестеров.

Исходный «хард», лицевая сторона (верх)

Жёсткий диск собран на винтах «под звёздочку», тут нужна специальная отвёртка с сечением звезды, в данном случае шестигранной.

Наш подопытный имеет самый популярный интерфейс подключения жёстких дисков — SATA (хотя, для наших опытов это не имеет значения).

Жёсткий диск, после того, как он побывал в руках маленького ребёнка. Результат: оборван шлейф питания двигателя, механические повреждения платы. Итог: жёсткий диск на 100% выведен из строя.

Как выяснилось, под заводской наклейкой производитель поместил дополнительный крепёж — еще один винт «под звезду» (долго соображал, почему крышка не снимается).

Наконец-то крышка снята! Красота неописуемая. Похоже на какой-то ультра-современный проигрыватель. Всё блестит и сверкает. Даже жалко ковырять дальше (в отражении — физиономия автора).

Сфоткал еще с разных ракурсов, чтобы всё было видно в деталях. Кстати, в статье забыл сказать, а сейчас увидел: слева внизу в корпусе есть специальный кармашек, куда заложен пакетик с силика-гелем для поддержания уровня влажности внутри корпуса жёсткого диска.

Ещё один общий план для наглядности.

Штанга с пишущими (считывающими) головками. Штанга крепится на втулке. Хвост её прячется под мощным постоянным магнитом. Снизу еще один такой же магнит. Таким образом «хвост» штанги находится в магнитном поле двух постоянных магнитов.

Вот он — верхний постоянный магнит. Обычная металлическая пластина, но очень сильно намагниченная. Кстати, я уже придумал ей применение. Когда разбираешь оборудование, где есть мелкие винты (ноутбук, планшет), то таким магнитом удобно их вытаскивать из канала после выкручивания (для этого обычно магнитят кончик отвертки, но бывает, что он не намагничен). Возможно как-нибудь позже статью напишу «как намагнитить отвертку».

Хвост штанги представляет собой катушку, на которую подается электрический ток, то есть — электромагнит. При взаимодействии полей электромагнитной катушки и постоянных магнитов штанга приходит в движение. В зависимости от напряжения и интенсивности его подачи (частоты) штанга отклоняется с различной скоростью на определённый угол.

Контактная пластина, соединяющая штангу с головками и контроллер на основной плате. Довольно сложное устройство, поскольку по одному шлейфу идет полностью управление движением штанги, передача данных с дисков в память (при считывании), из памяти на головки (при записи), а так же прочие команды управления (например на стирание информации или перенос её отдельных частей). Если ещё учесть, что пишущих (считывающих) головок аж четыре штуки… в общем, сложная система передачи данных и управления.

На этом фото видно, что один из дисков снят со шпинделя. Под ним находится ещё один диск. Каждый из дисков отделяется от другого металлическим кольцом, а также алюминиевой переборкой, которая правильно называется «сепаратор». Сепаратор (разделитель) — довольно интересное инженерное решение, призванное распределять и уравновешивать потоки воздуха, возникающие при вращении дисков.

Один из дисков, вынутых из «харда» и крепление со шпинделя (надевается плотно поверх дисков и затягивается винтами с шести сторон).

Алюминиевый сепаратор. Диски внутри вращаются с огромной скоростью в несколько тысяч оборотов в минуту, в зависимости от модели и производителя. При этом возникают сильные потоки воздуха, которые не дают пишущим/считывающим головкам касаться дисков (процесс чтения/записи происходит на некотором расстоянии в несколько нм). Сепаратор призван уравновешивать воздушные потоки для улучшения аэродинамики. Конструкция головок и сепаратора специально рассчитана с учётом этих воздушных потоков.

Жесткий диск со снятыми со шпинделя дисками.

Шлейф, который питает и управляет двигателем жесткого диска, безжалостно вырван. Из этого можно сделать вывод, что этот жёсткий диск восстановлению уже не подлежит.

Снятая с оси штанга с головками и шлейф с контактной пластиной.

Штанга в профиль. Хорошо видно, что она имеет четыре головки на конце. Один из контроллеров управления находится непосредственно на штанге.

Плата блока управления — мозг жёсткого диска. Здесь все контроллеры управления механикой, микропроцессор, кэш памяти, чип ПЗУ с прошитыми в него всеми параметрами устройства, начиная от производителя, № партии, даты и заканчивая техническими параметрами…

Два постоянных магнита, между которыми движется «хвост» штанги с головками. Не знаю зачем сфоткал, просто чтоб было.

Пожалуйста, оцените материал

[Всего оценок: 0 Средняя оценка: 0]

Похожие материалы

Общая сборка

К двигателю HDD который будет использоваться как поворотная платформа крепим уголки в трех местах. Из картона или пластика вырезаем хвостовую лопасть, чтобы ветер сам направлял вентилятор. Теперь приступаем к сборке всего. Берем шест и фиксируем провод для питания. Берем поворотный узел.
Вставляем в трубу и затягивая гайки разводим в стороны.

В принципе держится нормально.

Проезжая на велосипеде мимо дачных участков, я увидел работающий ветрогенератор:

Большие лопасти медленно, но верно вращались, флюгер ориентировал устройство по направлению ветра. Мне захотелось реализовать подобную конструкцию, пусть и не способную вырабатывать мощность, достаточную для обеспечения «серьезных» потребителей, но все-таки работающую и, например, заряжающую аккумуляторы или питающую светодиоды.

Одним из наиболее эффективных вариантов небольшого самодельного ветроэлектрогенератора является использование шагового двигателя

(ШД) (англ.
stepping (stepper, step) motor
) — в таком моторе вращение вала состоит из небольших шагов. Обмотки шагового двигателя объединены в фазы. При подаче тока в одну из фаз происходит перемещение вала на один шаг. Эти двигатели являются низкооборотными и генератор с таким двигателем может быть без редуктора подключен к ветряной турбине, двигателю Стирлинга или другому низкооборотному источнику мощности. При использовании в качестве генератора обычного (коллекторного) двигателя постоянного тока для достижения таких же результатов потребовалась бы в 10-15 раз более высокая частота вращения. Особенностью шаговика является достаточно высокий момент трогания (даже без подключенной к генератору электрической нагрузки), достигающий 40 грамм силы на сантиметр. Коэффициент полезного действия генератора с ШД достигает 40 %.

Для проверки работоспособности шагового двигателя можно подключить, например, красный светодиод. Вращая вал двигателя, можно наблюдать свечение светодиода. Полярность подключения светодиода не имеет значения, так как двигатель вырабатывает переменный ток.

Кладезем таких достаточно мощных двигателей являются пятидюймовые дисководы гибких дисков, а также старые принтеры и сканеры.

Например, я располагаю ШД из старого 5.25″ дисковода, работавшего еще в составе ZX Spectrum

— совместимого компьютера «Байт». Такой дисковод содержит две обмотки, от концов и середины которых сделаны выводы — итого из двигателя выведено шесть проводов: первая обмотка (англ.
coil 1
) — синий (англ.
blue
) и желтый (англ.
yellow
); вторая обмотка (англ.
coil 2
) — красный (англ.
red
) и белый (англ.
white
); коричневые (англ.
brown
) провода — выводы от средних точек каждой обмотки (англ.
center taps
).

разобранный шаговый мотор

Слева виден ротор двигателя, на котором видны «полосатые» магнитные полюсы — северный и южный. Правее видна обмотка статора, состоящая из восьми катушек. Сопротивление половины обмотки составляет

Я использовал этот двигатель в первоначальной конструкции моего ветрогенератора.

Находящийся в моем распоряжении менее мощный шаговый двигатель T1319635

фирмы
Epoch Electronics Corp.
из сканера
HP Scanjet 2400
имеет пять выводов (униполярный мотор):

первая обмотка (англ. coil 1

) — оранжевый (англ.
orange
) и черный (англ.
black
); вторая обмотка (англ.
coil 2
) — коричневый (англ.
brown
) и желтый (англ.
yellow
); красный (англ.
red
) провод — соединенные вместе выводы от средней точки каждой обмотки (англ.
center taps
).

Сопротивление половины обмотки составляет 58 Ом, которое указано на корпусе двигателя.

В улучшенном варианте ветрогенератора я использовал шаговый двигатель Robotron SPA 42/100-558

, произведенный в ГДР и рассчитанный на напряжение 12 В:

Возможны два варианта расположения оси крыльчатки (турбины) ветрогенератора — горизонтальное и вертикальное.

(наиболее популярного)
расположения
оси, располагающейся по направлению ветра, является более эффективное использование энергии ветра, недостаток — усложнение конструкции.

Я выбрал вертикальное расположение

оси —
VAWT
(
vertical axis wind turbine
), что существенно упрощает конструкцию и
не требует ориентации по ветру
. Такой вариант более пригоден для монтирования на крышу, он намного эффективнее в условиях быстрого и частого изменения направления ветра.

Я использовал тип ветротурбины, называемый ветротурбина Савониуса (англ.Savonius wind turbine

). Она была изобретена в 1922 году
Сигурдом Йоханнесом Савониусом (Sigurd Johannes Savonius
) из Финляндии.
Сигурд Йоханнес Савониус
Работа ветротурбины Савониуса основана на том, что сопротивление (англ. drag

) набегающему потоку воздуха — ветру вогнутой поверхности цилиндра (лопасти) больше, чем выпуклой.

Коэффициенты аэродинамического сопротивления (

Такая ветротурбина вращается в одну и ту же сторону, независимо от направления ветра:

Подобный принцип работы используется в чашечном анемометре (англ. cup anemometer)

— приборе для измерения скорости ветра:

Такой анемометр был изобретен в 1846 году ирландским астрономом Джоном Томасом Ромни Робинсоном (John Thomas Romney Robinson

Робинсон полагал, что чашки в его четырехчашечном анемометре перемещаются со скоростью, равной одной трети скорости ветра. В реальности это значение колеблется от двух до немногим более трех.

В настоящее время для измерения скорости ветра используются трехчашечные анемометры, разработанные канадским метеорологом Джоном Паттерсоном (John Patterson

Генераторы на коллекторных двигателях постоянного тока с вертикальной микротурбиной продаются на eBay

Такая турбина содержит четыре лопасти, расположенные вдоль двух перпендикулярных осей, с диаметром крыльчатки 100 мм, высотой лопасти 60 мм, длиной хорды 30 мм и высотой сегмента 11 мм. Крыльчатка насажена на вал коллекторного микродвигателя постоянного тока с маркировкой JQ24-125H670

. Номинальное напряжение питания такого двигателя составляет 3 … 12 В. Энергии, вырабатываемой таким генератором, хватает для свечения «белого» светодиода.

Скорость вращения ветротурбины Савониуса не может превышать скорость ветра

, но при этом такая конструкция характеризуется
высоким крутящим моментом
(англ.
torque
).

Первоначально в крыльчатке моего генератора использованы четыре лопасти в виде сегментов (половинок) цилиндров, вырезанных из пластиковых труб :

Размеры сегментов — длина сегмента — 14 см; высота сегмента — 2 см; длина хорды сегмента — 4 см;

Я установил собранную конструкцию на достаточно высокой (6 м 70 см) деревянной мачте из бруса, прикрепленную саморезами к металлическому каркасу:

Недостатком генератора была достаточно высокая скорость ветра, требуемая для раскрутки лопастей. Для увеличения площади поверхности я использовал лопасти, вырезанные из пластиковых бутылок :

длина сегмента — 18 см; высота сегмента — 5 см; длина хорды сегмента — 7 см; расстояние от начала сегмента до центра оси вращения — 3 см.

Опытная эксплуатация нового варианта ветрогенератора показала его надежность даже при сильных порывах ветра.

Недостатком турбины Савониуса является невысокая эффективность

— только около 15 % энергии ветра преобразуется в энергию вращения вала (это намного меньше, чем может быть достигнуто с ветротурбиной Дарье (англ.
Darrieus wind turbine
)), использующей подъемную силу (англ.
lift
). Этот вид ветротурбины был изобретен французским авиаконструктором Жоржем Дарье
(Georges Jean Marie Darrieus) —
патент США от 1931 года № 1,835,018
. Жорж Дарье
Недостатком турбины Дарье является то, что у нее очень плохой самозапуск (для выработки крутящего момента от ветра турбины уже должна быть раскручена).

Преобразование электроэнергии, вырабатываемой шаговым двигателем

Выводы шагового двигателя могут быть подключены к двум мостовым выпрямителям, собранным из диодов Шоттки для снижения падения напряжения на диодах. Можно применить популярные диоды Шоттки 1N5817

с максимальным обратным напряжением 20 В,
1N5819
— 40 В и максимальным прямым средним выпрямленным током 1 А. Я соединил выходы выпрямителей последовательно с целью увеличения выходного напряжения. Также можно использовать два выпрямителя со средней точкой. Такой выпрямитель требует в два раза меньше диодов, но при этом и выходное напряжение снижается в два раза. Затем пульсирующее напряжение сглаживается с помощью емкостного фильтра — конденсатора 1000 мкФ на 25 В. Для защиты от повышенного генерируемого напряжения параллельно конденсатору включен стабилитрон на 25 В.

схема моего ветрогенератора

электронный блок моего ветрогенератора

Вырабатываемое ветрогенератором напряжение зависит от величины и постоянства скорости ветра.

При ветре, колышущем тонкие ветви деревьев, напряжение достигает 2 … 3 В.

При ветре, колышущем толстые ветви деревьев, напряжение достигает 4 … 5 В (при сильных порывах — до 7 В).

ПОДКЛЮЧЕНИЕ К JOULE THIEF

Сглаженное напряжение с конденсатора ветрогенератора может подаваться на — низковольтный DC-DC

Значение сопротивления резистора R

подбирается экспериментально (в зависимости от типа транзистора) — целесообразно использовать переменный резистор на 4,7 кОм и постепенно уменьшать его сопротивление, добиваясь стабильной работы преобразователя. Я собрал такой преобразователь на базе германиевого
pnp
-транзистора ГТ308В (
VT
) и импульсного трансформатора МИТ-4В (катушка
L1
— выводы 2-3,
L2
— выводы 5-6) :

ЗАРЯД ИОНИСТОРОВ (СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ)

Ионистор (суперконденсатор, англ. supercapacitor

) представляет собой гибрид конденсатора и химического источника тока. Ионистор — неполярный элемент, но один из выводов может быть помечен «стрелкой» — для обозначения полярности остаточного напряжения после его зарядки на заводе-изготовителе. Для первоначальных исследований я использовал ионистор емкостью 0,22 Ф на напряжение 5,5 В (диаметр 11,5 мм, высота 3,5 мм):

Я подключил его через диод к выходу через германиевый диод Д310.

Для ограничения максимального напряжения зарядки ионистора можно использовать стабилитрон или цепочку светодиодов — я использую цепочку из двух красных светодиодов:

Для предотвращения разряда уже заряженного ионистора через ограничительные светодиоды HL1

Есть способ получать электроэнергию абсолютно бесплатно. Достаточно сделать и установить на своем участке ветрогенератор. Традиционные источники электричества на сегодняшний день такой заменить не сможет, однако несколько приятных процентов гордой независимости домохозяйству добавит. Самое главное — «состряпать» полноценный генератор можно буквально из любого старого хлама и мусора.

Процесс изготовления лопастей и их крепление

Лопасти для ветрогенератора можно сделать из трубы ПВХ. Для этого следует разрезать ее на три одинаковые части вдоль. Из таких заготовок потом можно сделать более «изящные» элементы. В местах крепления лопастей не забываем проделать подходящие отверстия для последующего крепления. Также необходимо изготовить из подобного материала хвостовую лопасть, которая будет направлять генератор.

Фиксировать лопасти будем на двух дисках от HDD. Вся сложность этого этапа работ заключается в том, чтобы сделать отверстия в дисках в подходящих местах, а потом прикрутить к ним лопасти при помощи заготовленных болтов и шайб.

Учимся слушать свой HDD

На фоне различных звуковых композиций создаваемых неисправными дисками, нужно знать, как работает исправный жесткий диск. Мы составили сводную таблицу зависимости еще некоторых неисправностей от звучания работающих винчестеров.

Шумы и прочие симптомы

Восстановление жесткого диска в самой мощной лаборатории Москвы

Замена магнитных пластин

Чистая комната (ISO 14644-1)

Замена механики в чистой комнате

Восстановление в день обращения

Замена блока магнитных головок

Комплексы PC-3000 Express

Все запчасти в наличии

Лучшие специалисты по восстановлению данных в Москве

Инженер опыт работы 12 лет

Инженер опыт работы 14 лет

Константин Сапожников

Главный инженер опыт работы 15 лет

Инженер опыт работы 12 лет

Инженер опыт работы 10 лет

Общая сборка

Теперь остается только собрать ветряной генератор, прикрепить провода к нашему шесту, установить на него поворотный элемент, а также поднять и поставить «мельницу» в подходящем месте. После завершения работ будет правильно провести небольшие испытания. Максимальные 250 В ветрогенератор конечно не даст, но итог работы все равно будет приятным! Подробный процесс сборки можно увидеть в видеоматериале ниже.

Хочется еще больше интересных и полезных советов для дачного участка на будущий сезон? Как насчет того, чтобы выяснить еще и превратить ее в полезную для хозяйства штуку.

Источник