Устройство управления шаговым электродвигателем

Устройство принимает дискретный сигнал от компьютера, который указывает, по каким осям и на какое расстояние должно выполняться движение. Получив от компьютера данные о направлении движения и количестве шагов, контроллеры переводят их в значения напряжения и силы тока, что определяет подаваемую мощность.

Мощность, поданная на обмотки, распределяется по ним в определенной последовательности, что задает вращение вала двигателя в требуемом направлении на заданное число шагов (поворотов).

Необходимо собрать несколько таких устройств - по одному на каждую ось перемещения. Платы спроектированы с использованием комплекта интегральных схем L297 и L298, произведенных компанией STMicroelectronics.

Использование этих двух чипов приводит к упрощению конструкции платы и минимизации числа компонентов. Кроме того, соединение этих двух чипов образует мощную плату контроллера, способную выдерживать до 36 В и 2 А на канал. На основании этого можно применить электродвигатели, рассчитанные на напряжение питания 4,5 В при токе 1,4 А на канал с разрешением 2° на шаг. Номинальная мощность находится в допустимых пределах.

Для активизации схемы сигнал, задающий направление вращения, от параллельного порта компьютера подается на вывод 17 микросхемы L297, а задающий количество шагов - на вывод 18. На вход микросхемы L298 подаются управляющие сигналы от L297, которые задают последовательность переключения обмоток, что определяет вращение двигателя, а микросхема L298 обеспечивает питание моторных обмоток в надлежащем порядке. Обратите внимание, что для питания обеих микросхем необходимо наличие питания напряжением 5 В. Восемь диодов FR304 подключают обмотки двигателя к соответствующим выводам микросхемы L298. Заметим, что необходимо использовать диоды с накоплением заряда, что защитит микросхему от наведенных высоких напряжений, возникающих в момент, когда какая-либо из обмоток выключена. По своим параметрам диоды могут различаться в зависимости от мощности, потребляемой электродвигателем. Мощность, в свою очередь, определяет ток, протекающий через диоды.

Для справки приведу всю необходимую информацию о серии диодов FR301…FR307.

Выводы 1 и 15 микросхемы L298 подключены через два силовых резистора сопротивлением 0,5 Ом к общему проводу. Резистор, подключенный к выводу 1, соединен с одной из двух обмоток возбуждения, а подключенный к выводу 15 - со второй обмоткой. Это дает возможность контроллеру L297 измерять ток, который протекает внутри двигателя. Микросхема L297 также измеряет напряжение между этими резисторами и на его основе задает режим модуля ШИМ, используемого для контроля тока в обмотках электродвигателя. Резисторы R5 и R6, подключенные к выводу 15 микросхемы L297, работают как делитель напряжения и задают уровень, при достижении которого на обмотках возбуждения микросхема L298 вырабатывает сигнал об их отключении, что позволяет диодам разгрузить обмотку возбуждения. Она остается выключенной до окончания временной паузы, которая задается микросхемой L297. Резистор R4 и конденсатор С1, подключенные перемычкой JP2 к выводу 16 L297, задают тактовую частоту работы микросхемы. Конденсаторы С2, СЗ и С4 фильтруют цепи питания электроники и двигателей. Переключатель JP1 обеспечивает питание схемы и электродвигателей. Контакт 1 JP3 принимает сигналы о шаге, контакт 2 - сигналы о направлении, контакт 3 используется для соединения между собой всех управляющих плат, которые должны быть синхронизированы, а контакт 4 функционирует в качестве заземления. Перемычка JP4 переключает уровень логической «1» с вывода 19 микросхемы L297 на контакт 1 для обеспечения режима целого шага или уровень логического «0» на контакт 3 для режима полушага. JP5 предназначена для передачи логической «1» от вывода 11 L297 к контакту 1 для разрешения управления или логического «0» на контакт 3 для запрета управления.

Интерфейсная плата используется, чтобы компьютер мог посылать и получать сигналы от устройств управления и концевых выключателей. На ней установлен разъём для кабеля параллельного порта, несколько контактов для проводов, идущих от каждой управляющей платы и концевого выключателя, и защитные резисторы.

Контакты 1-17 нa JP1 соединяются с контактами 1-17 параллельного порта компьютера. Контакт 1 JP2 соединяется с контактом 10 JP1, а контакт 2 с землей; контакт 1 JP3 соединяется с контактом 11 JP1, а контакт 2 с землей; контакт 1 JP4 соединяется с контактом 12 JP1, а контакт 2 с землей; контакт 1 JP5 соединяется с контактом 13 JP1, а контакт 2 с землей. Контакт 1 JP6 должен быть подключен к напряжению +5 В, а контакт 2 к земле блока питания.

Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах

Метки: полезно знать, полезно собрать, роботы, ЧПУ

Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

Усилитель Mosfet (2SK1058 + 2SJ162)
Hi-Fi усилитель ЗЧ на TDA2052