http://www.coptkm.cz/ Regulátor krokových motorů Roztočit stejnosměrný motor je velmi jednoduché, ale s krokovým motorem již je to složitější. V minulosti bylo publikováno mnoho nejrůznějších zapojení, jak tyto motory regulovat, ale většina z nich používala k ovládání mikroprocesor. Ne každý si dokáže napsat program k těmto účelům. Proto jsem se rozhodl sestavit jednoduchý regulátor bez použití procesoru. Regulátor je navržen jako čtyřtaktní, viz tab. 1. Popis zapojení Takt Tab. 1 Tabulka výstupů registru Krokové motory se používají především v tiskárnách, skenerech, plotrech apod. Točivý moment krokových motorů postupným přepínáním buzení jednotlivých fází v rytmu řídicích impulsů. Změnou pořadí těchto kombinací měníme smysl otáčení motoru. Regulátor je určen k regulaci unipolárních dvojfázových krokových motorků malého výkonu. Zapojení je složeno z hradel a klopných obvodů CMOS. Hradla 1010 a 101A ošetřují kontakty spínače Sp1 a tlačítka TI1 proti zákmitům. Spínač Sp1 má funkci přepínání směru otáčení motorku. Tlačítkem TI1 se vytvářejí jednotlivé impulsy. Jumperovou propojkou J1 se pak volí, odkud se budou brát impulsy pro posuvný registr. Jedna možnost je z generátoru a druhá z tlačítka T11. Hradla 101C a 1018 spolu s C3, R3 a P1 tvoří generátor s nastavitelným kmitočtem 15 až 150 Hz. Kmitočet se nastavuje trimrem P1. Stav na výstupech Fl F2 výstvýstupech F3 F4 1 1 1 O O 2 O 1 1 O 3 O O 1 1 4 1 O O 1 1
Další hradla 1020, 102C a klopné obvody 103A, 1038 jsou zapojeny jako posuvný registr. Výstupy registru ovládají řídicí elektrody spínacích tranzistorů T1 až T 4. Ty pak spínají jednotlivé fáze motorku. Zenerova dioda 01 stabilizuje napájecí napětí pro integrované obvody. Celý regulátor může být napájen v rozsahu 12 až 24 V, podle použitého motoru. Obr. 1 Schéma zapojení Sestavení Desku osaďte součástkami podlé obr. 2. K pájení použijte raději mikropáječku, protože spoje jsou dosti tenké a použité obvody jsou CMOS. Tyto obvody jsou citlivé na statickou elektřinu a použijeme-li transformátorovou páječku, mohou se obvody zničit. Také můžete místo obvodů nejdříve zapájet objímky a do nich pak nasunout obvody. Při osazování ještě dávejte pozor na správné pozice a polaritu jednotlivých součástek. Spínač Sp1 a tlačítko Tl1 jsou s plošným spojem propojeny lankovým vodičem. Na místo trimru P1 se může použít potenciometr a také jej připojit lankovým vodičem. Pokud proud jednotlivých fází motoru nepřesáhne 2 A, tak chlazení spínacích tranzistorů není nutné. V opačném případě tranzistory umístíme na AI chladič a propojíme je opět lankovým vodičem. Pokud budou tranzistory na společném chladiči, tak je nutné použít slídových podložek k izolaci tranzistorů od chladiče. 2
Deska s plošnými spoji a rozmístění součástek Seznam součástek R1, R2...10kΩ R3, R4.......1kΩ P1..50kΩ, C1, C2, C5.....100nF/ker. C3.....2,2µ F/50V C4......47µ F/50V D1 8,2V/0,5W T1 T4..IRFZ44 IO1 4093 IO2 4030 IO3 4013 Sp1 přepínač S3P Tl1.tlačítko T250 J1..jumper Lišta, 3 vývody, zkratovací kolíček 1ks Připojení motoru Jestliže někde získáte motor, o kterém nic moc nevíte, tak nejdůležitější otázkou je: Které z vystupujících drátů jsou vývody, a jak je zjistíme. Na obr. 3 je schematicky nakresleno několik variant dvoufázových krokových motorů s možností uspořádání jejich 3
vývodů. První motor A má 4 vývody, tento motor je pro tento regulátor nevhodný. Vývody motoru zjistíme multimetrem v režimu měřeni odporu. Nastavený rozsah by měl stačit v rozmezí do 200 Ω, větší odpor vinutí nedosahuje. Případ B (6 vývodů) je velmi častý u starších tiskáren, jeho vinutí je vedeno uprostřed a umožňuje tak unipolární zapojení. Dejme tomu, že jedno vinutí (jedna polovina) má odpor 100 Ω, v tom případě jsou tři možnosti, kterých se doměříme: - nekonečný odpor - dva dráty, které měříme, nejsou ze stejné fáze, tj. jeden je z bočního vinutí a druhý z horního; - 100 Ω - měříme dráty 1 + 2, 2 + 3 nebo 4 + 5, 5 + 6. - 200 Ω - měříme dráty 1 + 3 nebo 4 + 6. Vinutí je vlastně jen kus drátu, takže se jeho odpor sčítá s jeho násobnou délkou. Motor se k regulátoru připojuje následovně: Vývody 2 a 5 spojíme, vznikne společný vodič motoru. Vývody 1, 3, 4 a 6 jsou pak začátky nebo konce vinutí jednotlivých fází. Ty připojíme do míst označených ve schématu jako F1 až F4. Sled připojení vývodů je velmi důležitý, protože pokud by byly vývody přehozené, tak by se nestalo nic hrozného, ale motor by se neotáčel pravidelně, a cukal by sem a tam. Pokud se tak stane, musíte najít správnou kombinaci zapojení. U varianty C (8 vývodů) platí to samé jak u B, pouze s tím, že se zde spojí vývody 2, 3 a 6, 7 do sebe, a tak vznikne společný vodič motoru. Vývody 1, 4, 5 a 8 jsou opět začátky a konce vinutí jednotlivých fází. Chce to trochu trpělivosti. 4
Obrázek hotového regulátoru krokových motorků Použitá literatura Novák, P.: Mobilní roboty, Nakladatelství Ben, Praha 2005 Chlebný, J. et al.: Automatizace a automatizační technika, Computer Press, Brno 2009 Maixner, L. et al.: Mechatronika, Computer Press, Brno 2006 Praktická elektronika 12/2002 5