Generator do sterownika silnika krokowego

W wydaniach lipcowym i sierpniowym zaprezentowano sterowniki silników krokowych (AVT1618, AVT5358/1), które dostępne są w ofercie AVT. Dla przypomnienia, te sterowniki zaprojektowano jako końcówki mocy sterujące bipolarnymi silnikami krokowymi, które do pracy wymagają zewnętrznych sygnałów sterujących, takich jak: Enable (włączenie stopnia mocy), Dir (kierunek obrotów), Clk (sygnał zegarowy) oraz zasilanie +5 V. Typowo, te sygnały są generowane przez komputer PC lub sterownik przemysłowy.

Prezentowane urządzenie generuje wymagane sygnały oraz umożliwia płynne regulowanie prędkości obrotowej i zmianę kierunku wirowania. Jego schemat ideowy pokazano na rysunku 1.

Rysunek 1. Schemat ideowy generatora dla sterownika silnika

Sercem generatora jest układ 4060 wytwarzający sygnał taktujący sterownik silnika. Częstotliwość generowanego sygnału ustalają kondensator C11, rezystor R7 i sumaryczna wartość rezystancji R8+PR1. Dobrano je w taki sposób, aby zależnie od położenia zwory JP3 uzyskać sygnały o częstotliwościach 200 Hz, 400 Hz, 800 Hz oraz 1600 Hz. Pozwalają one na uzyskanie tej samej prędkości obrotowej wału silnika przy ustawionym mikrokroku o współczynniku podziału przez 1, 2, 4 oraz 8. Zmieniając wartości elementów generatora można uzyskać własne zakresy wytwarzanych częstotliwości, natomiast różne kombinacje ustawienia podziału w sterowniku oraz wyboru zakresu zworką JP3 umożliwiają uzyskanie różnych prędkości obrotowych wału. Zakresy częstotliwości sygnałów generowanych w prototypie dla elementów o wartościach podanych na schemacie umieszczono w tabeli 1.

Sygnały wyjściowe są pobierane z wyjść 4 najmłodszych bitów licznika U3. Następnie sygnał wyjściowy jest wybierany za pomocą zworki JP3. Do nóżki 12 (RESET) dołączono przycisk umożliwiający włączenie generowania sygnałów oraz zworkę JP2, dzięki której jest możliwe włączenie generatora na stałe. Kondensatory C6, C7 i C10 filtrują drgania styków włączników. Włączenie/wyłączenie sygnałów DIR oraz ENABLE rozwiązano stosując układ 4013 zawierający dwa przerzutniki typu D. Dzięki temu jest możliwa zmiana poziomu sygnału za pomocą przycisków monostabilnych – każde ich przyciśnięcie zmienia stan sygnału na przeciwny. Do wyjść Q oraz NQ układu U2A dołączono diody LED „L” i „R” sygnalizujące kierunek obrotów silnika, natomiast sygnały wyjść Q oraz NQ układu U2B podane są na zworkę JP4, dzięki której jest możliwe ustawienie lub wyzerowanie sygnału ENABLE aktywującego sterownik (do sygnalizowania poziomu sygnału służy dioda LED ENABLE).

Schemat montażowy generatora pokazano na rysunku 2. Układ zaprojektowano na laminacie jednostronnym. Elementy SMD montujemy po stronie ścieżek natomiast przewlekane po przeciwnej. Zalecana kolejność montażu to elementy SMD, układy scalone, następnie elementy bierne (kondensatory, rezystory), na końcu przyciski i złącza.

Rysunek 2. Schemat montażowy generatora dla sterownika silnika

Układ po zmontowaniu nie wymaga żadnych czynności uruchomieniowych. Należy jedynie złożyć zworkę JP3 i doprowadzić zasilanie +12 V DC do złącza ZAS. Następnie ustawić częstotliwość za pomocą potencjometru montażowego PR1. Przed włączeniem sterownika jest zalecane zmierzenie napięcia na pinach 1-2 złącza sygnałowego – powinno ono wynosić 5 V.

Rysunek 3. Schemat połączeń generatora ze sterownikiem

Generator należy połączyć ze sterownikiem za pomocą taśmy 10-żyłowej z zaciśniętymi na jej końcach gniazdami zgodnie ze schematem połączeniowym przedstawionym na rysunku 3.

AW