Stappenmotor stuurcircuit

Technisch gezien is het stuurcircuit van de stappenmotor een decennium binair tellercircuit. Het voordeel van dit circuit is dat het kan worden gebruikt om stappenmotoren met 2-10 stappen aan te drijven. Laten we, voordat we verder gaan, meer bespreken over de basisprincipes van stappenmotor.

De naam van deze motor wordt zo gegeven omdat de rotatie van de as in stapvorm is, die verschilt van DC of een andere motor. Bij andere motoren zijn de rotatiesnelheid en de stophoek niet volledig onder controle, tenzij het benodigde circuit is geplaatst. Dit gebrek aan controle is aanwezig vanwege het traagheidsmoment, dat gewoon een teken is om zonder vertraging op commando te starten en te stoppen. Overweeg een DC-motor, zodra deze wordt aangedreven, neemt de snelheid van de motor langzaam toe totdat deze de nominale snelheid bereikt. Als de motor nu wordt belast, neemt het toerental af boven de nominale waarde en als de belasting verder wordt verhoogd, neemt het toerental verder af. Als de stroom wordt uitgeschakeld, komt de motor niet onmiddellijk tot stilstand, omdat hij een traagheidsmoment heeft, hij stopt langzaam. Bedenk nu dat dit bij een printer het geval is dat de papieruitstroom niet op tijd stopt,we verliezen papier elke keer dat we starten en stoppen. We moeten wachten tot de motor de snelheid kiest en na verloop van tijd is het papier verloren. Dit is onaanvaardbaar voor de meeste besturingssystemen, dus om dit soort problemen op te lossen gebruiken we stappenmotoren.

De stappenmotor werkt niet bij constante toevoer. Er kan alleen gewerkt worden op gecontroleerde en geordende krachtpulsen. Voordat we verder gaan, moeten we het hebben over UNIPOLAR en BIPOLAR stappenmotoren. Zoals weergegeven in de afbeelding in een UNIPOLAR-stappenmotor, kunnen we het midden van beide fasewikkelingen voor een gemeenschappelijke aarde of voor een gemeenschappelijk vermogen nemen. In het eerste geval kunnen we zwart en wit nemen voor een gemeenschappelijke grond of kracht. In het geval dat 2 zwart is, neem dan een gewoon. In case3 komen oranje zwart rood geel allemaal samen voor een gemeenschappelijke aarde of voeding.

In de BIPOLAR-stappenmotor hebben we fase-uiteinden en geen middenkranen en dus hebben we maar vier terminals. De aandrijving van dit type stappenmotor is anders en complex en ook het stuurcircuit kan niet eenvoudig worden ontworpen zonder een microcontroller.

De schakeling die we hier hebben ontworpen, kan alleen worden gebruikt voor stappenmotoren van het type UNIPOLAR.

Het stroompulsen van de UNIPOLAR-stappenmotor wordt besproken in de uitleg van het circuit.

Circuit componenten

• +9 tot +12 voedingsspanning
• 555 IC
• 1KΩ, 2K2Ω weerstanden
• 220KΩ pot of variabele weerstand
• 1 µF condensator, 100 µF condensator (niet verplicht, parallel geschakeld op stroom)
• 2N3904 of 2N2222 (aantal stuks hangt af van het type stepper als het een 2-traps is, hebben we er 2 nodig als het een viertraps is, hebben we er vier nodig)
• 1N4007 (aantal diodes is gelijk aan aantal transistors)
• CD4017 IC,.

Schakelschema en uitleg van stappenmotorbesturing

De afbeelding toont het schakelschema van een tweetraps stappenmotoraandrijving. Zoals getoond in het schakelschema, moet het 555-circuit hier een klok of de blokgolf genereren. De frequentie van het genereren van de klok kan in dit geval niet constant worden gehouden, dus we hebben een variabele snelheid nodig voor de stappenmotor. Deze variabele snelheid een pot of een preset tempo in serie met 1K weerstand tak tussen 6 krijgen ^e en 7 ^e pen. Terwijl de pot wordt gevarieerd, verandert de weerstand in de tak en dus de frequentie van de klok die wordt gegenereerd door 555.

In de figuur is het belangrijkste alleen de derde formule. Je kunt zien dat de frequentie omgekeerd evenredig is met R2 (wat 1K + 220k POT in het circuit is). Dus als R2 toeneemt, neemt de frequentie af. En dus als de pot wordt aangepast om de weerstand in de tak te vergroten, neemt de frequentie van de klok af.

De klok die door de 555-timer wordt gegenereerd, wordt naar de DECADE BINARY-teller gevoerd. Nu telt de binaire teller van het decennium het aantal pulsen dat aan de klok wordt toegevoerd en laat de bijbehorende pin-output hoog worden. Als het aantal gebeurtenissen bijvoorbeeld 2 is, zal de Q1-pin van de teller hoog zijn en als er 6 is, zal de pin Q5 hoog zijn. Dit is vergelijkbaar met een binaire teller, maar de telling gebeurt in decimalen (dwz 1 2 3 4 __ 9), dus als de telling zeven is, is alleen de Q6-pin hoog. In binaire teller Q0, Q1 en Q2 (1 + 2 + 4) pinnen zullen hoog zijn. Deze uitgangen worden naar de transistor gevoerd om de stappenmotor op een ordelijke manier aan te drijven.

In de figuur zien we een stuurcircuit van een viertraps stappenmotor dat sterk lijkt op het tweetraps circuit. In dit circuit kan worden opgemerkt dat de RESET die eerder met Q2 was verbonden, nu naar Q4 wordt verplaatst en dat de geopende Q2- en Q3-pinnen zijn verbonden met nog twee transistors om een ​​vierpulsaandrijfset te krijgen om de viertraps stappenmotor te laten draaien. Het is dus duidelijk dat we een stappenmotor van maximaal tien trappen kunnen besturen. Men moet echter de RESET-pin naar boven verplaatsen om zo in de aandrijftransistors te passen.

De diodes die hier zijn geplaatst, zijn om de transistors te beschermen tegen inductieve pieken van de stappenmotorwikkeling. Als deze niet zijn geplaatst, bestaat het risico dat de transistors kapot gaan. Hoe groter de frequentie van pulsen, hoe groter de kans op ontploffing zonder diodes.

Werking van stappenmotorbesturing

Voor een beter begrip van de staprotatie van de stappenmotor overwegen we een viertraps stappenmotor zoals weergegeven in de afbeelding.

Beschouw nu als voorbeeld dat alle spoelen tegelijk worden gemagnetiseerd. De rotor ervaart overal om hem heen even grote krachten en beweegt dus niet. Omdat ze allemaal van gelijke grootte zijn en een tegengestelde richting uitdrukken. Als de spoel D alleen is gemagnetiseerd, ervaart de tanden 1 op de rotor een aantrekkingskracht richting + D en ervaart de tanden 5 van de rotor een afstotende kracht die tegengesteld is aan de –D, deze twee krachten vertegenwoordigen een additieve kracht met de klok mee. Dus de rotor beweegt om een ​​stap te voltooien. Daarna stopt het voor de volgende spoel om te activeren om de volgende stap te voltooien. Dit gaat door totdat de vier stappen zijn voltooid. Om de rotor te laten draaien, moet deze pulserende cyclus aan de gang zijn.

Zoals eerder uitgelegd, wordt de preset ingesteld op een waarde voor een bepaalde frequentie van pulsen. Deze klok wordt naar de decadenteller gevoerd om er regelmatige outputs van te krijgen. De output van de decadenteller wordt aan transistors gegeven om de hoogvermogenspoelen van de stappenmotor in sequentiële volgorde aan te sturen. Het lastige is dat als een reeks eenmaal is voltooid, zeg 1, 2, 3, 4, de stappenmotor vier stappen voltooit en dus klaar is om opnieuw te beginnen, maar de teller heeft een capaciteit van 10 en gaat dus door zonder onderbreking. Als dit gebeurt, moet de stappenmotor wachten tot de teller zijn cyclus van 10 voltooit, wat niet acceptabel is. Dit wordt geregeld door RESET te verbinden met Q4, dus als de teller vijf tellen telt, reset hij zichzelf en begint bij één, dit start de volgorde van de stepper.

Dit is dus hoe de stepper doorgaat met stappen en zo vindt de rotatie plaats. Voor een tweetraps moet de RESET-pin worden verbonden met Q2 zodat de teller zichzelf kan resetten in de derde puls. Op deze manier kan men het circuit aanpassen om een ​​tien stappenmotor aan te drijven.