Sterowanie bipolarnym silnikiem krokowym

Sterowanie bipolarnym silnikiem krokowym
Temat silników krokowych jest wyraźnie bardzo popularny.
r_206_24_1r_206_24_2

Najpierw chcemy wyjaśnić, jak działa taki sterownik i co się z tym wiąże.
Silnik dwubiegunowy ma dwa uzwojenia, a zatem cztery przewody.
Każde uzwojenie może przenosić prąd dodatni, prąd ujemny lub prąd zerowy.
Jest to zaznaczone w tabeli 1 znakiem „+”, „-” lub pustym miejscem.
Licznik binarny (IC1) odbiera impulsy zegarowe, w odpowiedzi na które zlicza w górę lub w dół (odpowiadające obrotowi silnika w lewo lub w prawo).
Licznik zwiększa dodatnią krawędź impulsu przyłożonego do wejścia zegara, jeśli wejście góra/dół (up/down) znajduje się na poziomie zasilania, i zmniejsza się, jeśli wejście góra/dół znajduje się na poziomie masy.

Stan licznika jest dekodowany w celu uzyskania warunków wymienionych w tabeli 2.
Ponieważ musi być możliwe odwrócenie kierunku prądu w uzwojeniu, każde uzwojenie musi być połączone w obwód mostkowy.
Oznacza to, że dla każde uzwojenia musi być sterowane przez cztery tranzystory.
W danym momencie mogą być włączane tylko tranzystory po przeciwnych przekątnych, ponieważ w przeciwnym razie mogłyby wystąpić zwarcia.
Na pierwszy rzut oka tabela 2 wydaje się nieprawidłowa, ponieważ wydają się zawsze istnieć cztery aktywne interwały.
Należy jednak wziąć pod uwagę, że prąd płynie tylko wtedy, gdy tak jak końcówka „a” oraz „c” są aktywne.
Odpowiednie sygnały są generowane przez układ logiczny, a każde uzwojenie może być sterowane przez obwód mostkowy składający się z czterech tranzystorów BC517.
Potrzebne są dwa obwody mostkowe, po jednym dla każdego uzwojenia.
Wadą tego układu jest to, że występuje duży spadek napięcia w szczególności na górnych tranzystorach (które w tym przypadku są tranzystorami Darlingtona).
Oznacza to, że na uzwojenie nie pozostało zbyt dużo napięcia, szczególnie przy zasilaniu 5V.
Dlatego lepiej jest użyć innego rodzaju mostka, z tranzystorami PNP w górnych ramionach.
To oczywiście oznacza, że sygnały sterujące dla górnych tranzystorów muszą zostać odwrócone.
Potrzebujemy zatem odwróconego sygnału zamiast 1a.
Na szczęście jest to dostępne w postaci 1d.
Ta sama sytuacja dotyczy 1b (1c), 2a (2d) i 2b (2c).
W takim przypadku układ IC4 nie jest konieczny.
Silniki krokowe są często przystosowane do pracy z napięciem 12V.
Logiczne układy scalone mogą obsługiwać napięcia do 15 do 18V, dzięki czemu użycie napięcia zasilania 12V lub nieco wyższego nie spowoduje żadnych problemów.
Przy napięciu zasilania na tym poziomie straty w obwodach mostkowych również nie są tak znaczące.
Należy jednak zwiększyć wartości rezystorów (na przykład do 22kΩ).
Najlepiej jest użyć tego samego zasilacza dla silnika i układu logiki sterownika.
Jest tak, ponieważ wszystkie gałęzie obwodu mostkowego będą przewodzić w tym samym czasie przy braku sygnałów sterujących, co powoduje zwarcia.
Autor: K. Walraven, R.T.J.M. van der Heijden

Komentarze z Facebooka

Komentarze obecnie - OFF.