Τι είναι ένας οδηγός βηματοδότη μοτέρ;

Τι είναι ένας Οδηγός Μοτέρου Βημάτων;

Ορισμός Οδηγού Μοτέρου Βημάτων

Ένας οδηγός μοτέρου βημάτων ορίζεται ως κύκλωμα που χρησιμοποιείται για τη λειτουργία ή την οδήγηση ενός μοτέρου βημάτων, συνιστώμενο από έναν ελεγκτή, έναν οδηγό και συνδέσεις με τον μοτέρ.

Βασικά Συστατικά Μέρη

• Ελεγκτής (εντυπωσιακά ένας μικροελεγκτής ή ένας μικροεπεξεργαστής)

• Ένα IC οδηγού για τη διαχείριση της ροής του μοτέρ

• Μονάδα εφοδιασμού

Ελεγκτής Μοτέρου Βημάτων

Η επιλογή ενός ελεγκτή είναι η πρώτη βήμα για την κατασκευή ενός οδηγού. Πρέπει να έχει τουλάχιστον 4 εξόδους για τον μοτέρ. Επιπλέον, πρέπει να περιλαμβάνει χρονομετρητές, ADC, σειριακό θύρα, κλπ., ανάλογα με την εφαρμογή στην οποία θα χρησιμοποιηθεί ο οδηγός.

Οδηγός Μοτέρου Βημάτων

Σήμερα, οι άνθρωποι απομακρύνονται από διακριτά συστατικά οδηγού, όπως τους τρανζίστορ, προς πιο συμπαγή ολοκληρωμένα ICs.

Αυτά τα ICs οδηγού είναι διαθέσιμα σε λογικές τιμές και είναι ευκολότερα να εφαρμοστούν στη συναρμολόγηση, που βελτιώνει τον συνολικό χρόνο σχεδιασμού του κυκλώματος.

Οι οδηγοί πρέπει να επιλεγούν ώστε να ταιριάζουν στις προδιαγραφές του μοτέρ σε ό,τι αφορά την ροή και την τάση. Η σειρά ULN2003 οδηγών είναι η πιο δημοφιλής σε εφαρμογές που δεν βασίζονται σε H-Bridge, κατάλληλη για την οδήγηση μοτέρου βημάτων.

Κάθε ζευγάρι Darlington μέσα στο ULN μπορεί να χειριστεί μέχρι 500mA και η μέγιστη τάση μπορεί να φτάσει έως 50VDC.

 Εφοδιασμός Τάσης για Μοτέρου Βημάτων

Ένας μοτέρος βημάτων λειτουργεί σε τάσεις από 5V έως 12V και απαιτεί 100mA έως 400mA. Χρησιμοποιήστε τις προδιαγραφές του μοτέρ που παρέχει ο προμηθευτής για τον σχεδιασμό ενός ρυθμιζόμενου εφοδιασμού, για να αποφευχθούν τα ροπάλια και οι ταλαντώσεις ταχύτητας.

Μονάδα Εφοδιασμού

Επειδή ο ρυθμιστής τάσης 7812 μπορεί να χειριστεί μόνο μέχρι 1A ροή, χρησιμοποιείται εδώ ένας εξωτερικός τρανζίστορ. Μπορεί να χειριστεί 5 A ροή. Πρέπει να παρέχεται ένα κατάλληλο ψυκτικό σύστημα, ανάλογα με τη συνολική ροή.

Το σχεδιαγράμμα των μπλοκ δείχνει τη ροή και τις συνδέσεις μεταξύ των συστατικών του πίνακα οδηγού.

• Διάφορα Συστατικά

• Τελετηρίες, Ποτεντιόμετρα

• Ψυκτικό σύστημα

• Συνδετικά καλώδια

Ολοκληρωμένη Οδήγηση Μοτέρου Βημάτων

Ο οδηγός μοτέρου βημάτων είναι ένα απλό ηλεκτρονικό συστατικό, εκτός αν προγραμματίσετε τον μικροελεγκτή να δίνει σωστά σήματα στον μοτέρ μέσω του οδηγού. Ένας μοτέρος βημάτων μπορεί να λειτουργεί σε λειτουργίες όπως full step, wave drive ή half-stepping. Ο οδηγός πρέπει να είναι διαδραστικός για να επιτρέπει εντολές χρήστη για διαφορετικές λειτουργίες βημάτων και ελεγχός ταχύτητας. Επιπλέον, πρέπει να υποστηρίζει εντολές εκκίνησης/σταμάτησης.

Για να επιτευχθούν οι παραπάνω λειτουργίες, χρειάζεται να χρησιμοποιήσουμε επιπλέον πίνακες στον μικροελεγκτή. Δύο πίνακες απαιτούνται για την επιλογή του είδους βημάτων και για την εκκίνηση ή τη σταμάτηση του μοτέρ.

Ένας πίνακας απαιτείται για τη σύνδεση ενός ποτεντιόμετρου, το οποίο θα λειτουργήσει ως ελεγκτής ταχύτητας. Το ADC μέσα στον μικροελεγκτή θα χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της ταχύτητας περιστροφής.

Αλγόριθμος Προγράμματος

• Αρχικοποίηση των πινάκων θυρών σε λειτουργία εισόδου/εξόδου.

• Αρχικοποίηση του μοντούλου ADC.

• Δημιουργία ξεχωριστών λειτουργιών για half-stepping, full stepping, και wave drive και καθυστέρηση.

• Έλεγχος δύο πινάκων θυρών για την λειτουργία (00-σταμάτηση, 01-wave drive, 10-full step, 11-half stepping).

• Μετάβαση στην κατάλληλη λειτουργία.

• Ανάγνωση της τιμής του ποτεντιόμετρου μέσω του ADC και ανάλογη θέση μιας τιμής καθυστέρησης.

• Ολοκλήρωση μιας κύκλου ακολουθίας.

• Μετάβαση στο βήμα 4.

Πίνακας Οδηγού

Εάν προτίθεστε να κατασκευάσετε το δικό σας πίνακα χρησιμοποιώντας λογισμικό CAD όπως το EAGLE, διασφαλίστε ότι παρέχετε αρκετή πάχος για τη ροή των ρευμάτων του μοτέρ χωρίς θερμοκράσια υπερθέρμανση του πίνακα.

Επίσης, ως οι μοτέρ είναι ημιοδηγικά συστατικά, πρέπει να ληφθούν μέτρα ώστε να μην επηρεαστούν άλλες σήμανσες μέσω διαταραχών. Πρέπει να ακολουθούνται κατάλληλοι έλεγχοι ERC και DRC.