¿Pueden enviarme información relevante sobre un controlador de motor paso a paso casero?
1 Introducción a los dispositivos de aplicación
1.1 Chip PMM8713
PMM8713 es un distribuidor de pulsos (también conocido como lógico) para control de motores paso a paso producido por la empresa japonesa Sanyo Electric Company convertidor), es un chip integrado CMOS monolítico de 16 pines en línea dual. PMM8713 se puede utilizar para control trifásico y control cuatrofásico. Hay tres modos de excitación: monofásico, bifásico y 1-2 fases. Uno de ellos se puede seleccionar mediante el diseño del circuito. Además, PMM8713 también tiene un modo de funcionamiento de reloj único o reloj dual, tiene funciones de control directo e inverso y funciones de reinicio de inicialización, y tiene circuitos internos como activación de reloj, control de modo de excitación, conteo de bucle reversible y evaluación del modo de excitación.
Dado que todos los terminales de entrada del PMM8713 adoptan un circuito de conformación Schmitt, tiene una fuerte capacidad antiinterferencia. La corriente de salida es superior a 20 mA y puede accionar directamente motores micropaso. El diagrama de bloques lógicos se muestra en la Figura 1.
Chip 1.2 LM331
LM331 es un chip integrado rentable producido por NS Company en los Estados Unidos. LM331 se puede utilizar como convertidores de precisión de frecuencia a voltaje (F/V), convertidores A/D, demodulación de modulación de frecuencia lineal, integradores de larga duración y otros dispositivos relacionados. LM331 es un chip dual en línea de 8 pines y su diagrama de bloques lógicos se muestra en la Figura 2.
LM331 tiene un circuito de comparación de entrada, un circuito de comparación de sincronización, un circuito de disparo R-S, un transistor de reinicio, un controlador de salida, un circuito de referencia de brecha de energía, un circuito de fuente de corriente de precisión, un interruptor de corriente, un circuito de protección de salida, etc. El tubo de salida adopta una forma de colector abierto y el nivel lógico del pulso de salida se puede cambiar de manera flexible seleccionando la corriente lógica y la resistencia externa, adaptándose así a diferentes circuitos lógicos como TTL, DTL y CMOS. Dilo de nuevo. LM331 se puede alimentar con una fuente de alimentación simple/doble, el rango de voltaje es de 4 ~ 40 V y la salida puede alcanzar hasta 40 V.
1.3 Conversión de frecuencia de voltaje
El El circuito externo del LM331 es simple y la conexión es fácil. Se puede construir fácilmente un circuito de conversión de voltaje/frecuencia (V/F) o frecuencia/voltaje (F/V) con unos pocos componentes externos. Este artículo utiliza la función de conversión de voltaje/frecuencia (V/F) del LM331. La estructura se muestra en la Figura 3.
Las resistencias y condensadores externos Rt, Ct y el circuito interno constituyen un circuito monoestable. Cuando el terminal de entrada Vi ingresa un voltaje positivo, Vi es mayor que Vi-, el comparador de entrada genera un nivel alto, se configura el flip-flop R-S, el nivel alto de salida enciende el tubo controlador de salida y el tercer pin f0 emite un nivel lógico bajo. Al mismo tiempo, la fuente de corriente IR carga el condensador C1. Debido a que la base del transistor de reinicio está conectada a la salida inversora del flip-flop R-S, el transistor de reinicio se apaga y la fuente de alimentación Vcc carga el capacitor Ct a través de la resistencia RT. Cuando Uct es mayor que 2/3 Vcc , la entrada del terminal del comparador de temporización (pin 5) es positiva, por lo que se envía un nivel lógico alto al terminal de reinicio del flip-flop R-S, reiniciando el flip-flop R-S. El terminal de salida no inversor del flip-flop R-S genera un nivel bajo para apagar el tubo controlador de salida, y Vdd genera un nivel lógico alto en el tercer pin f0 del LM331 a través de la resistencia pull-up R0. En este momento, el flip-flop R-S genera un nivel alto para encender el transistor de reinicio y el capacitor Ct se descarga a tierra a través del transistor de reinicio. El interruptor de corriente se gira hacia la izquierda y el condensador C1 se descarga a tierra a través de la resistencia R1.
Cuando el voltaje de descarga del capacitor CL es igual al voltaje de entrada positivo Vi del comparador de entrada, el comparador de entrada genera un nivel alto nuevamente, se configura el flip-flop R-S, se enciende el tubo controlador de salida y f0 genera un Lógica de bajo nivel. Este ciclo continúa y se emite una señal de pulso de cierta frecuencia en el terminal f0. Según el principio de equilibrio de carga del condensador y los conocimientos eléctricos relacionados, el tiempo de carga del condensador es t1 y el tiempo de descarga es t2. De C=Q/U, I=Q/t y Q-Amp =Q, podemos obtener I-Amp T2 = I-Amp T 1→T2UL/RL =(IR-UL/RL)T 1 →( T 1 T2)=(IRT 65438 y f=1/T, donde T=t1 t2, entonces:
F0 = 1/(t 1 T2)= UL/(IRT 1RL)
UL es el voltaje a través del capacitor c. Debido a que UL fluctúa en el rango de aproximadamente 10 mV, UL=Vi, entonces:
f0=Vi/(IRt1RL) (1)
Se puede ver en la fórmula (1) que la frecuencia de salida de LM331 es proporcional al voltaje de entrada Vi, por lo que la conversión entre el voltaje de entrada y la frecuencia de salida T1 está determinada por los componentes de sincronización externos Rt y Ct, y el. La relación es t1 = 1.1RtCt, por lo que los valores de Rt y Ct se pueden seleccionar en consecuencia de acuerdo con los requisitos del diseño del circuito. Lo proporciona la fuente de corriente de precisión interna que puede convertirse en
<. p>f0= ViRs. /(2.09RLRtCt) (2)La resistencia de entrada Ri hace que la corriente de polarización de 7 pines compense la corriente de polarización de 6 pines, reduciendo así la desviación de frecuencia Rs. Resistencia ajustable, que ajusta la ganancia de LM331. Ci es el condensador de filtro, generalmente 0,01 ~ 0,1 uF. Cuando el efecto de filtrado es bueno, se puede utilizar un condensador de 1 UF cuando la constante de tiempo RC del pin 6 y el pin 7. coincide, el cambio gradual del voltaje de entrada. Esto dará como resultado un cambio gradual en la frecuencia de salida. Para mejorar la precisión y la estabilidad, se seleccionan componentes RC con coeficientes de temperatura bajos.
2 Diseño del circuito de accionamiento.
El circuito de accionamiento se muestra en la Figura 4. La resistencia externa Rt, el condensador Ct, el comparador de temporización interno, el transistor de reinicio, el flip-flop R-S, etc. forman un circuito monoestable cuando la entrada de voltaje. El terminal Vi es mayor que el voltaje de entrada en el terminal de entrada Vi-, f0 genera un nivel lógico bajo. Al mismo tiempo, la fuente de corriente IR carga el capacitor C1 y la fuente de alimentación Vcc también carga el capacitor Ct a través de la resistencia RT. Cuando el voltaje de carga a través del capacitor Ct es mayor que 2/3 de Vcc, el terminal de salida f0 genera un nivel lógico alto. La señal F0 se envía al terminal de reloj del chip PMM8713. se emite una señal de conducción de una determinada frecuencia en los pines A, B y C para controlar el tiempo de conducción del transistor de potencia, controlando así la velocidad del motor paso a paso.
El circuito de control de dirección consta de. Cuatro amplificadores operacionales de uso general LM348. La señal de control de dirección externa pasa a través de LM348 y el voltaje de referencia para formar un circuito de comparación de voltaje. Cuando Vdi es mayor que el voltaje de referencia VH, la salida de U3A es positiva y se conecta al cuarto pin. del PMM8713 el terminal de salida de control genera una secuencia de pulso de fase positiva. Cuando Vdi es menor que el voltaje de referencia VH, el terminal de salida es negativo. El cuarto pin conectado al PMM8713 controla el terminal de salida para generar una secuencia de pulso de fase negativa. el terminal de salida del controlador de fase correspondiente emite una secuencia de pulso positiva e inversa, controlando así la rotación hacia adelante y hacia atrás del motor paso a paso.
Las instrucciones de entrada proporcionadas por LM331 son el reloj de entrada f0 y la instrucción de dirección DIR, que se combinan lógicamente en PMM8713 para convertir señales lógicas secuenciales. La corriente de accionamiento de los terminales de salida del accionamiento de fase (PIN10 ~ PIN13) del PMM8713 es superior a 20 mA y puede accionar directamente motores micropaso. R1 y C1 son circuitos de inicialización automática al inicio. El terminal R está en un nivel bajo a las decenas de milisegundos del encendido inicial, lo que hace que los terminales A ~ D se restablezcan automáticamente al estado inicial. Si la potencia del motor paso a paso externo es grande y la capacidad de accionamiento de salida del PMM8713 es insuficiente, es necesario diseñar un circuito de accionamiento de amplificación de potencia y luego accionar el motor paso a paso.
La señal lógica de temporización de encendido de cada salida de fase del PMM8713 se envía a la parte de accionamiento de potencia y se convierte en la señal de accionamiento de base (o puerta) del interruptor de alimentación interno. El método de accionamiento de los motores paso a paso se puede dividir en accionamiento unipolar y accionamiento bipolar según si la corriente que fluye a través del devanado de fase es unidireccional o bidireccional. Normalmente, los motores paso a paso trifásicos utilizan un accionamiento unipolar. Del análisis del circuito de la etapa de accionamiento de potencia, hay accionamiento de voltaje y accionamiento de corriente. Este diseño utiliza un método de accionamiento de voltaje de resistencia en serie. Conectar una resistencia con una cierta resistencia y potencia en serie al devanado de fase reduce la constante de tiempo del bucle de devanado y limita la corriente a baja frecuencia y en reposo.
Basado en los principios anteriores, se diseña un controlador de válvula de compuerta automática. Las posiciones superior e inferior de la válvula de compuerta están controladas por el interruptor de límite. La acción del interruptor de límite utiliza el circuito correspondiente para cambiar el voltaje del terminal del voltaje de comparación LM348 que se muestra en la Figura 5, controlando así el funcionamiento o la parada del motor paso a paso. . Su principio de funcionamiento: el terminal de entrada no inversor del LM348 es el terminal de voltaje de referencia, y su terminal de entrada inversor es el terminal de entrada de voltaje de comparación. Cuando el voltaje en el terminal de entrada de voltaje de comparación es menor que el voltaje de referencia, el pin 1 de LM348 genera un nivel alto, activando BD237, lo que hace que el motor paso a paso gire hacia adelante o hacia atrás. Cuando el voltaje en el terminal de entrada de voltaje de comparación es mayor que el voltaje de referencia, el pin 1 de LM348 genera un nivel bajo, BD237 se apaga y el motor paso a paso deja de funcionar.
3 Conclusión
Este diseño es la parte principal del diseño del controlador de motor paso a paso, con estructura simple, bajo costo y rendimiento estable. El controlador de motor paso a paso reactivo trifásico diseñado en este sistema impulsa el motor paso a paso reactivo trifásico 55BF004. Este sistema se ha utilizado con éxito en sistemas de control de válvulas de compuerta automáticas y tiene buenos resultados operativos.