Principio del controlador del motor paso a paso
El motor paso a paso, también conocido como motor paso a paso, es un motor muy característico que puede realizar control de desplazamiento, pero también tiene las características de alta precisión, alta velocidad de respuesta y confiabilidad, y se usa ampliamente en control industrial, control automotriz, equipos médicos, instrumentación, robótica y una variedad de otros productos electrónicos. ¿Cuál es su principio rector?
1. El principio de funcionamiento del motor paso a paso:
El principio de funcionamiento del motor paso a paso es realizar la rotación controlando el cambio de corriente de la bobina de cableado, siempre que la corriente de la bobina se controle a una frecuencia constante, se puede hacer que el motor realice la rotación, a fin de realizar el control de desplazamiento preciso.
2. Principio del controlador del motor paso a paso:
El principio del controlador del motor paso a paso es convertir la señal de pulso en la señal actual que necesita el motor paso a paso y luego ingresar la señal actual en el motor paso a paso, el motor paso a paso puede realizar la rotación.
3. Diagrama esquemático del controlador del motor paso a paso:
El esquema del controlador del motor paso a paso consta principalmente de una fuente de alimentación, un controlador, un convertidor de pulso, un motor paso a paso y un controlador, donde la fuente de alimentación proporciona principalmente energía CC, el controlador controla principalmente la frecuencia de la señal de pulso, el convertidor de pulso convierte principalmente la señal de pulso en una señal de corriente, el motor paso a paso completa la rotación a través de la señal de corriente y el controlador finalmente ingresa la señal de corriente en el motor paso a paso.
El principio de funcionamiento del controlador de motor paso a paso.
El motor paso a paso tiene una amplia gama de aplicaciones en el sistema de control. Puede convertir señales de pulso en desplazamientos angulares y puede usarse como ruedas de freno electromagnéticas, diferenciales electromagnéticos o generadores de desplazamiento angular.
A veces, el motor paso a paso se retira de algún equipo antiguo (este motor generalmente no está dañado) para usarlo con otros fines, por lo general es necesario diseñar su propio controlador. Este artículo presenta el motor paso a paso extraído de una antigua impresora japonesa y el diseño del controlador. Este artículo presenta primero el principio de funcionamiento del motor paso a paso y luego presenta el diseño del software y hardware del controlador.
1. Principio de funcionamiento del motor paso a paso.
El motor paso a paso es un motor paso a paso de cuatro-fases, alimentado por una fuente de alimentación de CC unipolar. Siempre que los devanados de cada fase del motor paso a paso estén energizados de acuerdo con la secuencia de sincronización adecuada, se puede hacer que el motor paso a paso gire paso a paso. La Figura 1 es un diagrama esquemático del principio de funcionamiento de este motor paso a paso reactivo de cuatro-fases.
Al principio, el interruptor SB enciende la fuente de alimentación, SA, SC, SD se desconecta, los polos magnéticos de la fase B- y el rotor 0, 3 dientes alineados, al mismo tiempo, los polos magnéticos del devanado de la fase B- y el rotor 0, 3 dientes, al mismo tiempo, los polos magnéticos del devanado de la fase C, D- para producir los dientes incorrectos, 2, 5 dientes y los polos magnéticos del devanado de la fase D, A-para producir los dientes equivocados.
Cuando el interruptor SC enciende la fuente de alimentación y se desconectan SB, SA y SD, el rotor gira debido a la acción de las líneas de fuerza magnética entre las líneas de fuerza magnética del devanado de la fase C-y los dientes No. 1 y No. 4, y los dientes No. 1 y No. 4 y los polos magnéticos de el devanado de la fase C-están alineados. Mientras que los dientes 0, 3 y los devanados de fase A, B producen desalineación, los dientes 2, 5 y el polo magnético de los devanados de fase A, D
y los polos magnéticos de las fases A y D del devanado están desalineados. Y así sucesivamente, fuente de alimentación giratoria de devanado de cuatro -fases A, B, C, D, el rotor girará en la dirección A, B, C, D.
Los motores paso a paso de cuatro-fases se pueden dividir en modos de funcionamiento de cuatro-tiempos simples, de cuatro-tiempos dobles y de ocho-tiempos según el diferente orden de activación. Los ángulos de paso de un solo-cuatro tiempos y de un doble-cuatro tiempos son iguales, pero el par de rotación de un solo-cuatro tiempos es pequeño. El ángulo de paso del modo de operación de ocho-tiempos es la mitad del del modo de operación de un-cuádruple y de un-doble-tiempo, por lo tanto, el modo de operación de ocho-tiempo puede mantener un alto par de rotación y mejorar la precisión del control.
En la Figura 2.a, b, c, respectivamente, se muestran los modos de funcionamiento de un solo cuatro-tiempo, doble de cuatro-tiempo y de ocho-tiempo de la fuente de alimentación-en sincronización y formas de onda:
2. Basado en el principio del circuito del sistema controlador de motor paso a paso AT89C2051
Los pulsos de control AT89C2051 desde el puerto P1, salida P1.4 ~ P1.7, invertidos por el 74LS14 en el 9014, amplificados por el control 9014 del interruptor fotoeléctrico, aislamiento fotoeléctrico, por las señales de pulso TIP122 del tubo de alimentación para la amplificación de voltaje y corriente, impulsan las fases del motor paso a paso del devanado. Haga el motor paso a paso con diferentes señales de pulso para avanzar, retroceder, acelerar, desacelerar y detener y otras acciones. L1 en la figura para el devanado de fase del motor paso a paso. AT89C2051 seleccionó el cristal de frecuencia de 22MHz, el propósito de seleccionar un cristal más alto es minimizar el impacto de AT89C2051 en el ciclo de la señal de pulso de la computadora host en el camino 2.
RL1 ~ RL4 para la resistencia interna del devanado, la resistencia de 50 Ω es una resistencia externa, desempeña un papel en la limitación de corriente, pero también es un elemento para mejorar la constante de tiempo del bucle. D1 ~ D4 para el diodo de continuidad, de modo que el devanado del motor generado por la fuerza electromotriz inversa a través del diodo de continuidad (D1 ~ D4) y la atenuación, protegiendo así el tubo de alimentación TIP122 de daños.
En la resistencia externa de 50 Ω en paralelo con un condensador de 200 μF se puede mejorar el frente de pulso de corriente inyectado en el devanado del motor paso a paso, mejorando el rendimiento de alta-frecuencia del motor paso a paso. La resistencia de 200 Ω conectada en serie con el diodo de continuidad puede reducir la constante de tiempo de descarga del circuito, de modo que el flanco posterior del pulso de corriente en el devanado se vuelve más pronunciado y el tiempo de caída de corriente se vuelve más pequeño, lo que también contribuye a mejorar el rendimiento de alta-frecuencia.
3. Diseño de software
El driver según las diferentes combinaciones de dip switch KX, KY dispone de tres modos de trabajo a elegir:
El modo 1 es el modo de interrupción:P3.5 (INT1) es la entrada de pulso paso a paso y P3.7 es la entrada de pulso directo e inverso. La computadora superior (PC o microcontrolador) y el controlador están conectados solo por 2 líneas.
El modo 2 es el modo de comunicación en serie:la computadora host (PC o microcontrolador) envía el comando de control al conductor, y el conductor completa el proceso de control de acuerdo con el comando de control.
El modo 3 es el modo de control del interruptor DIP:el motor paso a paso está controlado directamente por diferentes combinaciones de K1 a K5.
Cuando se enciende la alimentación o se presiona la tecla de reinicio KR, AT89C2051 detecta primero el estado de los interruptores DIP KX y KY y entra en diferentes modos de trabajo según las diferentes combinaciones de KX y KY. A continuación se muestran el diagrama de bloques de flujo del programa y el programa fuente para el modo 1.
Al preparar el programa se debe prestar especial atención al manejo del motor paso a paso durante la conmutación. Para que la conmutación del motor paso a paso pueda ser una transición suave, para no producir un paso incorrecto, se debe configurar un bit de bandera en cada paso. Entre ellos, cada bit de la unidad 20H es el bit de bandera de avance del motor paso a paso; cada bit de la unidad 21H es el bit de bandera inversa. En la rotación hacia adelante, no solo al valor del bit de bandera hacia adelante, sino también al mismo tiempo a la inversión del valor del bit de bandera; en la reversión del mismo. De esta manera, cuando el cambio de dirección del motor paso a paso, puede ser la última posición como punto de inicio del movimiento inverso, para evitar que el cambio de dirección del motor produzca un paso incorrecto.