Obvod budiča krokového motora

Technicky budiaci obvod krokového motora je obvod Decade Binary Counter. Výhodou tohto obvodu je, že sa dá použiť na pohon krokových motorov s 2 až 10 krokmi. Predtým, ako prejdeme ďalej, poďme si povedať viac o základoch krokového motora.

Názov tohto motora je uvedený tak, pretože rotácia hriadeľa je v krokovej forme, ktorá sa líši od jednosmerného alebo iného motora. Pokiaľ nie je zasunutý nevyhnutný obvod, u iných motorov rýchlosť otáčania, uhol zastavenia nie sú úplne pod kontrolou. Toto neovládanie je prítomné z dôvodu momentu zotrvačnosti, čo je jednoducho znak, ktorý sa má na príkaz bezodkladne spustiť a zastaviť. Zvážte jednosmerný motor, akonáhle je napájaný, rýchlosť motora sa pomaly zvyšuje, až kým nezachytí menovitú rýchlosť. Teraz, ak je motor zaťažený, otáčky sa znižujú nad menovitú hodnotu a pri ďalšom zvyšovaní zaťaženia sa otáčky ešte znižujú. Ak sa teraz vypne napájanie, motor sa nezastaví okamžite, pretože bude mať moment zotrvačnosti, pomaly sa zastaví. Teraz zvážte, že ide o prípad, že v tlačiarni sa odtok papiera nezastaví v čase,pri každom štarte a zastavení strácame papier. Musíme počkať, kým motor naberie rýchlosť, a v pravý čas sa papier stratí. To je pre väčšinu riadiacich systémov neprijateľné, preto na riešenie tohto druhu problémov používame krokové motory.

Krokový motor nefunguje na konštantné napätie. Môže sa s ním pracovať iba na riadených a usporiadaných výkonových impulzoch. Než pôjdeme ďalej, musíme si pohovoriť o krokových motoroch UNIPOLAR a BIPOLAR. Ako je znázornené na obrázku v krokovom motore UNIPOLAR, môžeme použiť stredné odbočenie fázových vinutí pre spoločnú zem alebo pre spoločný výkon. V prvom prípade môžeme vziať čiernu a bielu pre spoločnú zem alebo napájanie. V prípade, že 2 čierna je považovaná za obyčajnú. V prípade 3 oranžová, čierna, žltá, všetky sú spojené pre spoločnú zem alebo napájanie.

V krokovom motore BIPOLAR máme fázové konce a žiadne stredové odbočky, takže budeme mať iba štyri svorky. Pohon tohto typu krokového motora je odlišný a zložitý a takisto pohonný obvod nemožno ľahko navrhnúť bez mikrokontroléra.

Obvod, ktorý sme tu navrhli, je možné použiť iba pre krokové motory typu UNIPOLAR.

O pulzovaní výkonu krokového motora UNIPOLAR sa bude diskutovať vo vysvetlení obvodu.

Súčasti obvodu

• +9 až +12 napájacieho napätia
• 555 IC
• 1KΩ, 2K2Ω rezistory
• 220KΩ hrniec alebo variabilný rezistor
• 1µF kondenzátor, 100µF kondenzátor (nie je povinný, paralelne pripojený k napájaniu)
• 2N3904 alebo 2N2222 (počet kusov závisí od typu krokového motora, ak je to dvojstupňový, ktorý potrebujeme 2, ak je to štvorstupňový, potrebujeme štyri)
• 1N4007 (počet diód sa rovná počtu tranzistorov)
• CD4017 IC,.

Schéma zapojenia ovládača krokového motora a vysvetlenie

Obrázok zobrazuje schému zapojenia dvojstupňového budiča krokového motora. Teraz, ako je znázornené na schéme zapojenia, je tu obvod 555 na generovanie hodín alebo obdĺžnikovej vlny. Frekvencia generovania hodín v tomto prípade nemôže byť udržiavaná na konštantnej hodnote, takže musíme získať premennú rýchlosť pre krokový motor. Ak chcete získať túto premenlivou rýchlosťou hrniec alebo predvoľba sa rozvíjajúcim v sérii s 1K odpor vo vetve medzi 6 ^th a 7 ^-tého kolíka. Keď sa hrniec mení, mení sa odpor vo vetve, a tak sa frekvencia hodín generuje 555.

Na obrázku je dôležitá iba tretia formula. Vidíte, že frekvencia nepriamo súvisí s R2 (čo je v obvode 1K + 220k POT). Ak sa teda R2 zvýši, frekvencia sa zníži. A tak ak je hrniec nastavený tak, aby zvyšoval odpor vo vetve, frekvencia hodín klesá.

Hodiny generované časovačom 555 sa načítajú do počítadla DECADE BINARY. Teraz desaťročné binárne počítadlo počíta počet impulzov napájaných hodinami a necháva zodpovedajúci výstup pinov ísť vysoko. Napríklad, ak je počet udalostí 2, potom bude kolík počítadla Q1 vysoký a ak je počet 6, bude kolík Q5 vysoký. Je to podobné ako binárne počítadlo, ale počítanie bude v desatinnom formáte (tj. 1 2 3 4 __ 9), takže ak je počet sedem, bude vysoký iba pin Q6. V binárnom počítadle Q0, Q1 a Q2 (1 + 2 + 4) budú kolíky vysoké. Tieto výstupy sa napájajú na tranzistor, aby sa riadil riadený krokový motor.

Na obrázku vidíme štvorstupňový budiaci obvod krokového motora veľmi podobný dvojstupňovému. V tomto obvode je možné pozorovať, že RESET pripojený k Q2 predtým je teraz presunutý na Q4 a otvorené piny Q2 a Q3 sú pripojené k ďalším dvom tranzistorom, aby sa získala štvorpulzná hnacia súprava na spustenie štvorstupňového krokového motora. Je teda zrejmé, že môžeme riadiť až desaťstupňový krokový motor. Mali by ste však posunúť kolík RESET nahor, aby sa zmestili na miesto riadiace tranzistory.

Tu umiestnené diódy slúžia na ochranu tranzistorov pred indukčným zosilnením vinutia krokového motora. Ak nie sú umiestnené, môže sa stať, že tranzistory vyhodíte do vzduchu. Čím vyššia je frekvencia impulzov, tým vyššia je pravdepodobnosť, že dôjde k výbuchu bez diód.

Pracovanie vodiča krokového motora

Pre lepšie pochopenie krokovej rotácie krokového motora uvažujeme o štvorstupňovom krokovom motore, ako je znázornené na obrázku.

Teraz zvážme napríklad to, že všetky cievky sú magnetizované naraz. Rotor zažíva sily rovnakej veľkosti z celého svojho okolia a tak sa nepohybuje. Pretože všetky majú rovnakú veľkosť a vyjadrujú sa opačným smerom. Teraz, ak je cievka D iba zmagnetizovaná, zuby 1 na rotore zažívajú príťažlivú silu smerom k + D a zuby 5 rotora zažívajú odpudivú silu proti -D, tieto dve sily predstavujú aditívnu silu v smere hodinových ručičiek. Rotor sa teda pohybuje a dokončí krok. Potom sa zastaví napájanie ďalšej cievky, aby sa dokončil ďalší krok. Takto to pokračuje, kým nie sú dokončené všetky štyri kroky. Aby sa rotor mohol otáčať, musí pokračovať tento cyklus pulzovania.

Ako už bolo vysvetlené, predvoľba je nastavená na hodnotu pre určitú frekvenciu impulzov. Tieto hodiny sa napájajú na počítadlo desaťročí, aby sa z nich získali pravidelné výstupy. Výstupy z počítadla dekády sa dávajú tranzistorom na postupné budenie vysoko výkonných cievok krokového motora. Zložitou časťou je, že akonáhle je sekvencia dokončená, povedzme 1, 2, 3, 4, krokový motor dokončí štyri kroky, a tak je pripravený na opätovné spustenie, avšak počítadlo má kapacitu 10 a tak pokračuje bez prerušenia. Ak k tomu dôjde, musí krokový motor počkať, kým počítadlo nedokončí svoj cyklus 10, čo je neprijateľné. Toto je regulované pripojením RESETU na Q4, takže keď čítač ide o päť, resetuje sa sám a začína od jedného, ​​tým sa spustí sekvencia krokového motora.

Takto stepper kontinuálne šliape a tak dochádza k rotácii. Pre dvojstupňový musí byť pin RESET pripojený k Q2, aby sa počítadlo resetovalo v treťom impulze. Týmto spôsobom je možné upraviť obvod tak, aby poháňal desaťstupňový krokový motor.