Верига на водача на стъпков двигател

Технически веригата на драйвер на стъпков двигател е схема на двоичен брояч за десетилетие. Предимството на тази схема е, че тя може да се използва за задвижване на стъпкови двигатели с 2-10 стъпки. Преди да продължим, нека обсъдим повече за основите на стъпковия двигател.

Името на този двигател е дадено така, тъй като въртенето на вала е в стъпкова форма, която е различна от постояннотоков или друг двигател. При други двигатели скоростта на въртене, ъгълът на спиране не са в пълен контрол, освен ако не е поставена необходимата верига. Това неконтролиране е налице поради инерционен момент, който е просто символ за стартиране и спиране по команда без забавяне. Помислете за двигател с постоянен ток, след като неговото захранване скоростта на двигателя се увеличава бавно, докато достигне номиналната скорост. Сега, ако на двигателя се постави товар, скоростта намалява над номиналната и ако товарът се увеличи допълнително, скоростта допълнително намалява. Сега, ако захранването е изключено, двигателят не спира незабавно, тъй като ще има момент на инерция, той спира бавно. Сега помислете, че това е случай в принтер, изтичането на хартия не спира навреме,губим хартия всеки път, когато започваме и спираме. Трябва да изчакаме двигателят да набере скоростта и в съответния момент хартията да се загуби. Това е неприемливо за повечето системи за управление, така че за решаване на този вид проблеми използваме стъпкови двигатели.

На мотора степер не работи на постоянна доставка. Може да се работи само на контролирани и подредени импулси на захранването. Преди да продължим, трябва да поговорим за стъпкови двигатели UNIPOLAR и BIPOLAR. Както е показано на фигура в стъпков двигател UNIPOLAR, ние можем да вземем централното почукване на двете фазови намотки за обща маса или за обща мощност. В първия случай можем да вземем черно и бяло за обща основа или сила. В случай, че 2 черни са вземете за обща. В случай3 оранжево черно червено жълто всички се събират за обща основа или сила.

В стъпковия двигател BIPOLAR имаме фазови краища и няма централни кранове и така ще имаме само четири клеми. Задвижването на този тип стъпков двигател е различно и сложно и също така задвижващата верига не може лесно да бъде проектирана без микроконтролер.

Схемата, която проектирахме тук, може да се използва само за стъпкови двигатели от тип UNIPOLAR.

Пулсирането на мощността на стъпковия двигател UNIPOLAR ще бъде разгледано в обяснението на веригата.

Компоненти на веригата

• +9 до +12 захранващо напрежение
• 555 IC
• 1KΩ, 2K2Ω резистори
• 220KΩ пот или променлив резистор
• 1µF кондензатор, 100µF кондензатор (не е задължителен, свързан паралелно към захранването)
• 2N3904 или 2N2222 (броя на парчетата зависи от вида на стъпка, ако това е 2 етап, ние се нуждаем от 2, ако това е четири етапа, ние се нуждаем от четири)
• 1N4007 (брой диоди е равен на номер транзистори)
• CD4017 IC,.

Схема и обяснение на водача на стъпков двигател

На фигурата е показана електрическата схема на двустепенен драйвер на стъпков двигател. Както е показано на схемата, схемата 555 тук е да генерира часовник или квадратна вълна. Честотата на генериране на часовника в този случай не може да се поддържа постоянна, така че трябва да получим променлива скорост за стъпковия двигател. За да се получи тази променлива скорост, пот или предварителна настройка се крачи последователно с 1K резистор в разклонение между 6 ^-ти и 7 ^-ми щифт. Тъй като потът варира, съпротивлението в клона се променя и честотата на часовника се генерира от 555.

На фигурата важното е само третата формула. Можете да видите, че честотата е обратно свързана с R2 (което е 1K + 220k POT във веригата). Така че, ако R2 се увеличи, честотата намалява. И така, ако потът е настроен да увеличи съпротивлението в клона, честотата на часовника намалява.

Часовникът, генериран от 555 таймера, се подава към брояча на DECADE BINARY. Сега двоичният брояч на десетилетието отчита броя импулси, подадени по часовника, и оставя съответния изход на пина да се повиши. Например, ако броят на събитията е 2, тогава Q1 щифтът на брояча ще бъде висок, а ако 6 е броят, пинът Q5 ще бъде висок. Това е подобно на двоичен брояч, но броенето ще бъде в десетична запетая (т.е. 1 2 3 4 __ 9), така че ако броят е седем, само Q6 пин ще бъде висок. В двоичен брояч Q0, Q1 и Q2 (1 + 2 + 4) щифтовете ще бъдат високи. Тези изходи се подават към транзистора, за да задвижат стъпковия двигател по реда.

На фигура виждаме четиристепенна верига на стъпков двигател, много подобна на двустепенната. В тази схема може да се забележи, че RESET, свързан към Q2 преди, сега е преместен на Q4 и отворените пинове Q2 и Q3 са свързани към други два транзистора, за да получат четири импулсно задвижване, за да работят четиристепенния стъпков двигател. Така че е ясно, че можем да управляваме до десетстепенен стъпков двигател. Трябва обаче да преместите щифта RESET нагоре, за да се побере в задвижващите транзистори на място.

Поставените тук диоди са за защита на транзисторите от индуктивно накланяне на намотката на стъпковия двигател. Ако те не са поставени, може да рискувате да издухате транзисторите. По-голяма честота на импулсите, по-голям шанс за взривяване без диоди.

Работа на водача на стъпков двигател

За по-добро разбиране на стъпковото въртене на стъпков двигател разглеждаме четиристепенен стъпков двигател, както е показано на фигурата.

Сега помислете за пример, че всички намотки се магнетизират наведнъж. Роторът изпитва сили с еднаква величина от всички около него и така той не се движи. Тъй като всички са с еднаква величина и изразяват противоположна посока. Сега, ако намотката D само се намагнетизира, зъбите 1 на ротора изпитват привлекателна сила към + D, а зъбите 5 на ротора изпитват отблъскваща сила, противопоставяща се на -D, тези две сили представляват адитивна сила по часовник. Така роторът се движи, за да завърши стъпка. След това спира, за да се активира следващата намотка, за да завърши следващата стъпка. Това продължава до завършване на четирите стъпки. За да се върти роторът, този цикъл на пулсиране трябва да продължава.

Както беше обяснено по-горе, предварително зададената стойност е настроена на стойност за определена честота на импулсите. Този часовник се подава към брояча на десетилетието, за да получава редовни изходи от него. Изходите от брояча на десетилетието се дават на транзистори за задвижване на бобините с висока мощност на стъпков двигател в последователен ред. Трудната част е, след като една последователност е завършена, да речем 1, 2, 3, 4, стъпковият двигател изпълни четири стъпки и така е готов да стартира отново, но броячът има капацитет за 10 и така продължава без прекъсване. Ако това се случи, стъпковият двигател трябва да изчака, докато броячът завърши цикъла си от 10, което не е приемливо. Това се регулира чрез свързване на RESET към Q4, така че когато броячът отиде за пет броя, той се нулира и започва от един, това започва последователността на стъпка.

Така че стъпката непрекъснато стъпва и така се получава въртенето. За двустепенен RESET щифт трябва да бъде свързан към Q2, за да се нулира броячът в третия импулс. По този начин човек може да регулира веригата за задвижване на десет стъпков стъпков двигател.