Wat is een stappenmotorbestuurder?
Wat is een stappenmotorbestuurder?
Definitie van een stappenmotorbestuurder
Een stappenmotorbestuurder wordt gedefinieerd als een schakeling die wordt gebruikt om een stappenmotor te besturen of te laten draaien, bestaande uit een controller, een driver en motoraansluitingen.
Essentiële componenten
Controller (feitelijk een microcontroller of een microprocessor)
Een driver IC om de motorstroom te hanteren
Een voedingseenheid
Stappenmotorcontroller
De selectie van een controller is de eerste stap bij het bouwen van een bestuurder. Het moet minimaal 4 uitgangspinnen hebben voor de stappenmotor. Bovendien moet het timers, ADC, seriële poort, enz. bevatten, afhankelijk van de toepassing waarvoor de bestuurder zal worden gebruikt.
Stappenmotorbestuurder
Tegenwoordig gaan mensen over van discrete besturingscomponenten zoals transistors naar meer compacte geïntegreerde IC's.
Deze driver IC's zijn beschikbaar tegen redelijke kosten en zijn gemakkelijker te implementeren bij het monteren, wat de totale ontwerptijd van het circuit verbetert.
De drivers moeten worden geselecteerd op basis van de motorratings in termen van stroom en spanning. De ULN2003-reeks van drivers is het meest populair in niet-H Bridge-gebaseerde toepassingen, geschikt voor een stappenmotorbesturing.
Elk Darlingtonpaar binnen de ULN kan tot 500mA aan en de maximale spanning kan zo hoog zijn als 50VDC.
Voeding voor stappenmotorbesturing
Een stappenmotor werkt bij spanningen tussen 5V en 12V en trekt 100mA tot 400mA. Gebruik de motorspecificaties die door de leverancier worden verstrekt om een geregelde voeding te ontwerpen om snelheids- en koppelvariaties te voorkomen.
Voedingseenheid
Aangezien de 7812 spanningregelaar slechts tot 1A stroom kan hanteren, wordt hier een externe transistor gebruikt. Deze kan 5 A stroom hanteren. Afhankelijk van de totale stroomopname moet een passende koelrib worden voorzien.
Het blokschema toont de stroom en de verbindingen tussen de componenten van het besturingsplaatje.
Diverse componenten
Schakelaars, potentiometers
Koelrib
Verbindingsdraden
Complette stappenmotorbesturing
De stappenmotorbesturing is een dom stuk elektronica tenzij je de microcontroller programmeert om de juiste signalen te geven aan de stappenmotor via de bestuurder. Een stappenmotor kan opereren in modi zoals full step, wave drive of half-stepping. De bestuurder moet interactief zijn om gebruikerscommando's toe te staan voor verschillende stappentypen en snelheidsregeling. Daarnaast moet het start/stop-commando's ondersteunen.
Om bovenstaande functies te realiseren, moeten we extra pinnen op de microcontroller gebruiken. Twee pinnen zijn nodig om het type stappen te selecteren en de motor te starten of te stoppen.
Eén pin is nodig om een potentiometer aan te sluiten, die fungeert als snelheidsregelaar. De ADC binnen de microcontroller zal worden gebruikt om de rotatiesnelheid te regelen.
Programmaalgoritme
Initialiseer de poortpinnen in ingang/uitgangmodi.
Initialiseer het ADC-module.
Maak aparte functies voor half-stepping, full stepping en wave drive en vertraging.
Controleer twee poortpinnen voor bedrijfsmodus (00-stop, 01-wave drive, 10-full step, 11-half stepping).
Ga naar de juiste functie.
Lees de potentiometerwaarde via de ADC en stel overeenkomstig een vertragingswaarde in.
Voltooi één cyclus van de sequentie.
Ga naar stap 4.
Besturingsplaatje
Als u van plan bent uw eigen plaat te maken met CAD-software zoals EAGLE, zorg er dan voor dat u voldoende dikte biedt voor de motorstroom om te kunnen stromen zonder het plaatje te oververhitten.
Ook, aangezien motoren inductieve componenten zijn, moet er rekening mee worden gehouden dat de andere signaalpaden niet gestoord worden door interferenties. Er moeten adequate ERC- en DRC-controles worden uitgevoerd.
