KROKOVÝ MOTOREK

KROKOVÝ MOTOREK I

Vágner Vlastimil

Tento jednoduchý přípravek umožňuje odzkoušet malé v tomto případě unipolární krokové motorky, před tím než se použiji dál v různých zařízeních. Přípravek se připojuje k počítači na sérový port nebo pomocí redukce USB/COM.

POPIS PŘÍPRAVKU

Schéma zapojení je na obrázku č.01 k napájení je možné použít jakýkoliv zdroj od 8VDC do 12VDC toto napětí je poté stabilizátorem 78S05 sníženo na napětí 5VDC, které napájí integrovaný obvod ULN2803A. Tento obvod má na vstup1(pin1 IO) připojen výstup DTR z počítače, na vstup2 (pin2 IO) připojen výstup RTS z počítače. Na výstup1(pin18 IO) je připojen vývod cívky č.1, na výstup2 (pin17 IO) je připojen vývod cívky č.2, na výstup3(pin16 IO) je připojen vývod cívky č.3, na výstup 4(pin15 IO) je připojen vývod cívky č.4. Současně je z výstupu1(pin18) provedeno propojení na vstup3(pin3 IO) a z výstupu2(pin17 IO) provedeno propojení na vstup4(pin4 IO). Druhé vývody cívek (1, 2, 3, 4) krokového motorku jsou spojeny a připojeny na kladné napájecí napětí zdroje. Některé krokové motorky jako jsou na obrázcích mají již tyto propojení cívek ukončeny na připojovacím konektoru nebo vyvedeny volně ven tak jako je na dalším obrázku. Takto provedené připojení krokového motorku jako je na obrázku č.01 kde je použit IO UN2803A který obsahuje osm spínacích tranzistorů typu (Darlington) každý výstup snese proud maximálně do 0.5A tímto je možné připojit k IO pouze malé krokové motorky protože proudový odběr je při stejném napětí dvojnásobný. Což je dáno tím že se současně budí vždy dvě cívky současně motorek má tedy i větší sílu, výhodou je to že je na řízení krokového motorku potřeba jenom dvou řídících signálů v případě řízení počítačem dvou bitů. Pokud by bylo potřeba ovládat krokové motorky s větším proudovým odběrem je možné místo ULN2803A použít obyčejné spínací tranzistory na větší proud a vyrobit si zkušební přípravek z tranzistorů.

KROKOVÝ MOTOREK

Nemá cenu zde popisovat do detailu krokové motorky toho je na internetu pro seznámení dost, jsou jak v provedení unipolární tak bipolární: Ve stručnosti unipolární krokové motorky se snáze ovládají stačí pouze postupné spínání (buzení) jednotlivých cívek (zde na webu je takovéto ovládání v článcích „OVLÁDÁNÍ CD4094, CD4094 a POČÍTAČ“) nebo jako jsem použil zde spínat (budit) vždy dvě cívky současně. Bipolární krokové motorky potřebují již pro ovládání tzv. „H“ můstek což je složitější na domácí výrobu a je lepší použít některý IO přímo určený pro jejich ovládání jako je dvojice IO L297 což je budič výkonového „H“ můstku IO L298 nebo další typy, zapojení L297 a L28 je také zde na webu.

Krokový motorek může být řízen SYMETRICKY tak že se při pohybu spíná vždy jedno vinutí v pořadí L1, L2, L3, L4,L1 nebo dvě vinutí současně v pořadí L1+L2, L2+L3, L3+L4, L4+L1. V obou případech se hřídel vždy otočí o 90° a je různě zatížitelná tento způsob ovládání se také nazývá čtyřtaktní. Nebo může být krokový motorek řízen NESYMETRICKY tak že se při ovládání motorku střídá vždy navzájem jedno a dvě spínaná vinutí, nejčastěji používaný způsob ovládání je v pořadí L1, L1+L2, L2, L2+L3, L3, L3+L4, L4, L4+L1. V tomto případě se hřídelka otočí o 45° tento způsob ovládání se také nazývá osmitaktní. U jednoho přípravku využívám krokový motorek typ SMR300-100RI/24 kde je využito nesymetrického řízení v pořadí L1, L1+L3, L3, L2+L3, L2, L2+L4, L4, L4+L1. Způsob ovládání krokového motorku je vhodné volit vždy podle toho co bude motorek ovládat a k tomu také napsat vhodný program. Stejně tak navržení driveru (použitých součástek) a potřebné síly krokového motorku tohle je ale čistě individuální věc.

FUNKCE PŘÍPRAVKU

Přípravek využívá dva výstupní signály DTR, RTS z PC pokud jsou tyto v logické nule „L“ je kladné napětí napájecího zdroje připojené na cívky krokového motorku na všech cívkách krokového motorku a současně je přes cívku „1“ přivedeno i na vstup3(pin3 IO) to samé je i na vstupu4(pin4 IO) zde se kladné napětí dostává přes cívku „2“ tím dojde k otevření tranzistorů v ULN2803A na uvedených vstupech a výstupy ULN2803A označené výstup3(pin16 IO) a výstup4(pin15 IO) je záporné napájecí napětí a uvedené cívky krokového motorku 3, 4 jsou pod napětím a s hřídelkou se nadá palci otáčet proto musíme mít nastavený proud takový aby se nezničil IO ULN2803A a neshořely ani cívky v krokovém motorku. Příklad pokud nyní bude na vstupu1(pin1 IO) kladné napětí výstup DTR bude v logické jedničce „H“ sepne tranzistor v IO a na výstupu1(pin18 IO) bude záporné napětí a cívka „1“ bude pod napětím současně bude pod napětím i cívka „4“ na výstupu4(pin15 IO) bude také záporné napětí protože na vstupu4(pin4 IO) je také kladné napájecí napětí z cívky „2“ tím je dosaženo jednoho programového kroku. Pokud bychom výstupy DTR a RTS brali v bitové orientaci tak bitu DTR odpovídá bit „0“ čemuž odpovídá hodnota 2^0 = 1 a výstupu RTS odpovídá bit „1“ 2^1 = 2 tak že při psaní se v programu potom zadávají hodnoty ke krokům podle tabulky níže a hodnotě ke každému kroku patří hodnota v pořadí 3, 2, 0, 1, 3. Hodnota 3 je součtem bitů 2+1 =3

POUŽITÍ PŘÍPRAVKU

Na testování přípravku jsem použil dva unipolární krokové motorky z tiskáren jeden je typ PM35l-048-HPD4 a druhý je typ 55SPM25D7ZA1, z důvodu stáří kdysi rozebraných tiskáren jsem se ani nesnažil o hledání DATASHEETU k těmto krokovým motorkům na internetu tuto možnost jsem považoval za ztrátu času. Třetí krokový motorek je typ SANYO DENKI 103H548-04500 uvedené krokové motorky mají stejný úhel kroku 1.8°, což je tedy 200kroků na 1 otáčku o 360°, krokový motorek SANYO DENKI již nelze testovat s tímto přípravkem jelikož jeho proudový odběr je vyšší než je dovolená proudová zátěž vedeného IO. Jako první kdy neznáme kde je střed vinutích si změřme Ohmickou hodnotu vinutí pro zjištění středu vinutí a cívek které patří k sobě, výsledky měření si poznamenáme pro pozdější připojení vývodů krokového motorku k přípravku. Po změření připojíme vodiče krokového motorku k přípravku v pořadí L1, L2, L3, L4 pokud máme regulovatelný zdroj pro první připojení ho využijeme připojíme přípravek ke zdroji a pomocí DMM měříme celkový proud při zvyšujícím napětí. Pokud celkový proud dosáhne hodnoty zhruba 300mA již dále na zdroji nezvyšujeme napětí a to by mělo dosáhnout hodnoty do 5VDC. Nyní odpojíme napájení přípravku a tento připojíme k počítači poté opět připojíme napájecí napětí k přípravku na počítači spustíme program krokový motorek.exe myší klikneme v poli označeném časové zpoždění zadáme zkušební hodnotu 200 poté myší klikneme v poli označeném zadej hodnotu zadáme zkušebně hodnotu 300. Nyní po kliknutí myší na tlačítko start se musí motorek roztočit pokud sebou škube jako první zvýšíme hodnotu v poli časové zpoždění na 300 v poli zadej hodnotu zadáme „0“ a opět klikneme myší na políčko start pokud sebou motorek opět škube nemáme přesně zapojeno pořadí cívek vinutí motorku. Pokud se motorek točí ale při držení v ruce je cítit v palcích zadrhávání tak již stačí měnit pouze dvě hodnoty a to v poli „časové zpoždění a zadej hodnotu“ v tomto poli zadej hodnotu musíme zadat vždy buď vyšší hodnotu než je poslední zadaná nebo nižší. V případě že se zadá pouze hodnota v poli časové zpoždění a v poli zadej hodnotu zůstane zadaná stejná hodnota motorek s netočí, po dosažení klidného chodu motorku již zadáváme pouze hodnoty v poli „zadej hodnotu“ pokud zadáme například hodnotu 3000 a myší klikneme na tlačítko start motorek se bude točit jedním směrem a v poli s nápisem „hodnota“ se zvyšuje hodnota a po dosažení shodné hodnoty jako je hodnota v poli s nápisem zadej hodnotu se motorek zastaví. Pokud nyní chceme aby se motorek točil obráceným směrem zadáme v poli zadej hodnotu například „0“ a kliknutím myši na tlačítko start se motorek bude točit obráceně.

POPIS PROGRAMU

Program je napsán ve Visuál Basic V.6 je uložen v adresáři program název je krokový motorek.exe po spuštění programu si sám otestuje volný sériový port, volba je mezi COM1 a COM2. Je možnost pomocí myši přepnout na jiný volba je opět COM1 nebo COM2, na monitoru počítač se zobrazí pole s nápisy „ZADEJ HODNOTU“ sem zadáváme hodnoty jejichž počet určuje kolikrát se otočí rotor krokového motorku (např.5000). Další pole kam zdáváme hodnoty je pole s nápisem „ČASOVÉ ZPOŽDĚNÍ“ sem zadáváme hodnotu pro časovou smyčku která je programem přepočítána na dobu mezi přepínáním výstupů DTR, RTS zadáváme hodnotu dle rychlosti procesoru PC hodnoty na testovaných PC vyhovovali od hodnoty 50 do 500 tato hodnota bude individuální. Další políčko má název „HODNOTA“ zde se zobrazuje počet otáček krokového motorku a po dosažení shodné hodnoty zadané v poli „ZADEJ HODNOTU“ dojde k vypnutí motorku. Poslední políčko má název VÝSTUPY DTR,RTS zde se zobrazuje stav výstupů DTR a RTS při spuštění chodu motorku sem se nic nezadává. Přepínání mezi uvedenými poli „ZADEJ HODNOTU, ČASOVÉ ZPOŽDĚNÍ“ provádíme pomocí myši, stejně tak jako kliknutí na tlačítka „START a KONEC PROGRAMU“. Po zadání hodnot v uvedených políčkách se pomocí myši klikne na tlačítko „start“ a program již spustí ovládání motorku a po načítání hodnoty vypne motorek, program ukončíme kliknutím na tlačítko „konec programu“nebo na liště na „X“. Program je hlavně určený na odzkoušení unipolárních krokových motorků, může být použit i pro vlastní inspiraci při psaní vlastních programů.

Příklad v poli „časové zpoždění“ je hodnota 100, v poli „zadej hodnotu“ je hodnota 2000, kliknutím myši na tlačítko „start“ spustíme chod motorku po načítání hodnoty 2000 program vypne motorek takto se motorek točil jedním směrem. Pokud chceme aby se točil motorek druhým směrem zadáme nižší hodnotu než je zadaná tj. 2000 tak že zadáme například 10 a opět klikneme myší na tlačítko „start“ nyní se bude motorek točit opačným směrem než při zadání hodnoty 2000.

HODNĚ ZÁBAVY PŘI TESTOVÁNÍ KROKOVÝCH MOTORKŮ

Vágner Vlastimil