Circuito di pilotaggio del motore passo-passo

Tecnicamente , il circuito del driver del motore passo-passo è un circuito contatore binario a decadi. Il vantaggio di questo circuito è che può essere utilizzato per pilotare motori passo-passo con 2-10 passi. Prima di andare oltre, discutiamo di più sulle basi del motore passo-passo.

Il nome di questo motore è dato così perché la rotazione dell'albero è in forma a gradini che è diversa da CC o da qualsiasi altro motore. In altri motori la velocità di rotazione, l'angolo di arresto non sono completamente controllati a meno che non sia inserito il circuito necessario. Questo non controllo è presente a causa del momento di inerzia, che è semplicemente un carattere da avviare e arrestare a comando senza indugio. Si consideri un motore CC, una volta alimentato, la velocità del motore aumenta lentamente fino a raggiungere la velocità nominale. Ora se un carico viene messo sul motore, la velocità diminuisce rispetto a quella nominale e se il carico viene ulteriormente aumentato la velocità diminuisce ulteriormente. Ora se viene tolta l'alimentazione il motore non si ferma immediatamente in quanto avrà momento di inerzia, si ferma lentamente. Ora considera che questo è un caso in una stampante il flusso di carta non si ferma nel tempo,perdiamo carta ogni volta che iniziamo e finiamo. Dobbiamo aspettare che il motore prenda la velocità e il tempo dovuto la carta è persa. Questo è inaccettabile per la maggior parte dei sistemi di controllo, quindi per risolvere questo tipo di problemi utilizziamo motori passo-passo.

Il motore passo-passo non funziona con alimentazione costante. Può essere lavorato solo su impulsi di potenza controllati e ordinati. Prima di proseguire dobbiamo parlare di motori passo passo UNIPOLARI e BIPOLARI. Come mostrato in figura in un motore passo-passo UNIPOLARE possiamo prendere la presa centrale di entrambi gli avvolgimenti di fase per una massa comune o per una potenza comune. Nel primo caso possiamo prendere il bianco e nero per un terreno comune o potere. Nel caso 2 il nero è considerato un comune. Nel caso 3 arancione nero rosso giallo si uniscono tutti insieme per una massa o alimentazione comune.

Nel motore passo-passo BIPOLARE abbiamo le fasi finali e nessuna presa centrale e quindi avremo solo quattro terminali. Il pilotaggio di questo tipo di motore passo-passo è diverso e complesso e anche il circuito di pilotaggio non può essere facilmente progettato senza un microcontrollore.

Il circuito che abbiamo qui progettato può essere utilizzato solo per motori passo-passo di tipo UNIPOLAR.

La pulsazione di potenza del motore passo-passo UNIPOLAR sarà discussa nella spiegazione del circuito.

Componenti del circuito

• Tensione di alimentazione da +9 a +12
• 555 IC
• Resistori da 1KΩ, 2K2Ω
• Potenziometro 220KΩ o resistore variabile
• Condensatore 1µF, condensatore 100µF (non obbligatorio, collegato in parallelo all'alimentazione)
• 2N3904 o 2N2222 (il numero di pezzi dipende dal tipo di stepper se è a 2 stadi abbiamo bisogno di 2 se è a quattro stadi abbiamo bisogno di quattro)
• 1N4007 (il n. Di diodi è uguale al n. Di transistor)
• IC CD4017,.

Schema e spiegazione del circuito del driver del motore passo-passo

La figura mostra lo schema del circuito del driver del motore passo-passo a due stadi. Ora, come mostrato nello schema del circuito, il circuito 555 qui serve per generare il clock o l'onda quadra. La frequenza di generazione del clock in questo caso non può essere mantenuta costante, quindi è necessario ottenere una velocità variabile per il motore passo-passo. Per ottenere questa velocità variabile, un potenziometro o un preset vengono stimolati in serie con una resistenza da 1K nel ramo tra il 6 ^° e il 7 ^° pin. Al variare del potenziometro cambia la resistenza nel ramo e quindi la frequenza di clock generata da 555.

Nella figura l'importante è solo la terza formula. Puoi vedere che la frequenza è inversamente correlata a R2 (che è 1K + 220k POT nel circuito). Quindi se R2 aumenta la frequenza diminuisce. E quindi se il potenziometro viene regolato per aumentare la resistenza nel ramo la frequenza dell'orologio diminuisce.

L'orologio generato dal timer 555 viene inviato al contatore BINARIO DECADE. Ora il contatore binario a decadi conta il numero di impulsi alimentati dall'orologio e lascia che l'uscita del pin corrispondente aumenti. Ad esempio, se il conteggio degli eventi è 2, il pin Q1 del contatore sarà alto e se il conteggio 6 è il pin Q5 sarà alto. Questo è simile al contatore binario, tuttavia il conteggio sarà in decimale (cioè, 1 2 3 4 __ 9) quindi se il conteggio è sette solo il pin Q6 sarà alto. Nel contatore binario Q0, i pin Q1 e Q2 (1 + 2 + 4) saranno alti. Queste uscite sono alimentate a transistor per pilotare il motore passo-passo in modo ordinato.

Nella figura vediamo un circuito di pilotaggio del motore passo-passo a quattro stadi molto simile a quello a due stadi. In questo circuito, si può osservare che il RESET collegato a Q2 prima viene ora spostato a Q4 e i pin Q2 e Q3 aperti sono collegati ad altri due transistor per ottenere un set di azionamento a quattro impulsi per far funzionare il motore passo-passo a quattro stadi. Quindi è chiaro che possiamo guidare fino a dieci motori passo-passo. Tuttavia si dovrebbe spostare il pin RESET verso l'alto in modo da adattarsi ai transistor di guida in posizione.

I diodi qui posizionati servono a proteggere i transistor dai picchi induttivi dell'avvolgimento del motore passo-passo. Se questi non vengono posizionati si rischia di far saltare i transistor. Maggiore è la frequenza degli impulsi, maggiore è la possibilità di esplodere senza diodi.

Funzionamento del driver del motore passo-passo

Per una migliore comprensione della rotazione a gradini del motore passo-passo, stiamo considerando un motore passo-passo a quattro stadi come mostrato in figura.

Consideriamo ora, ad esempio, che tutte le bobine siano magnetizzate contemporaneamente. Il rotore subisce forze di uguale grandezza da tutto intorno e quindi non si muove. Perché tutti sono di uguale grandezza e esprimono la direzione opposta. Ora, se la bobina D è solo magnetizzata, i denti 1 sul rotore subiscono una forza attrattiva verso + D e i denti 5 del rotore subiscono una forza repulsiva opposta a –D, queste due forze rappresentano una forza additiva in senso orario. Quindi il rotore si sposta per completare un passaggio. Dopodiché si ferma per eccitare la bobina successiva per completare il passaggio successivo. Questo continua fino al completamento dei quattro passaggi. Affinché il rotore ruoti, questo ciclo di pulsazioni deve essere in corso.

Come spiegato prima, il preset è impostato su un valore per una certa frequenza di impulsi. Questo orologio viene inviato al contatore delle decine per ottenerne le uscite regolari. Le uscite del contatore a decadi vengono fornite ai transistor per pilotare le bobine ad alta potenza del motore passo-passo in ordine sequenziale. La parte complicata è che, una volta completata una sequenza, diciamo 1, 2, 3, 4, il motore passo-passo completa quattro passaggi e quindi è pronto per ricominciare, tuttavia il contatore ha una capacità di andare per 10 e quindi continua senza interruzioni. In questo caso il motore passo-passo deve attendere che il contatore completi il ​​suo ciclo di 10 che non è accettabile. Questo è regolato collegando RESET a Q4 quindi quando il contatore va per cinque conteggi si azzera e riparte da uno, questo avvia la sequenza di stepper.

Quindi è così che lo stepper continua a fare un passo e quindi avviene la rotazione. Per un bistadio il pin RESET deve essere collegato a Q2 affinché il contatore si resetti nel terzo impulso. In questo modo è possibile regolare il circuito per pilotare un motore passo-passo a dieci fasi.