Circuit de commande de moteur pas à pas

Techniquement , le circuit de commande de moteur pas à pas est un circuit de compteur binaire à décades. L'avantage de ce circuit est qu'il peut être utilisé pour entraîner des moteurs pas à pas ayant 2 à 10 pas. Avant d'aller plus loin, discutons plus en détail des bases du moteur pas à pas.

Le nom de ce moteur est donné ainsi parce que la rotation de l'arbre est en forme d'étape qui est différente de DC ou de tout autre moteur. Dans d'autres moteurs, la vitesse de rotation, l'angle d'arrêt ne sont pas entièrement contrôlés à moins que le circuit nécessaire ne soit inséré. Ce non-contrôle est présent car moment d'inertie, qui est simplement un caractère pour démarrer et s'arrêter sur commande sans délai. Considérez un moteur à courant continu, une fois qu'il est alimenté, la vitesse du moteur augmente lentement jusqu'à ce qu'il atteigne la vitesse nominale. Maintenant, si une charge est placée sur le moteur, la vitesse diminue au-dessus de la valeur nominale et si la charge est encore augmentée, la vitesse diminue encore. Maintenant, si l'alimentation est coupée le moteur ne s'arrête pas immédiatement car il aura un moment d'inertie, il s'arrête lentement. Considérez maintenant que c'est un cas dans une imprimante où la sortie de papier ne s'arrête pas à temps,nous perdons du papier chaque fois que nous commençons et nous arrêtons. Nous devons attendre que le moteur prenne la vitesse et le moment où le papier est perdu. Ceci est inacceptable pour la plupart des systèmes de contrôle, donc pour résoudre ce genre de problèmes, nous utilisons des moteurs pas à pas.

Le moteur pas à pas ne fonctionne pas à alimentation constante. Il ne peut être travaillé que sur des impulsions de puissance contrôlées et ordonnées. Avant d'aller plus loin, nous devons parler des moteurs pas à pas UNIPOLAR et BIPOLAR. Comme le montre la figure dans un moteur pas à pas UNIPOLAR, nous pouvons prendre la prise centrale des deux enroulements de phase pour une masse commune ou pour une puissance commune. Dans le premier cas, nous pouvons prendre le noir et blanc pour une terre commune ou une puissance. Dans le cas où 2 noir est pris pour un commun. Dans le cas3 orange noir rouge jaune tous se réunissent pour une masse ou une alimentation commune.

Dans le moteur pas à pas BIPOLAIRE, nous avons des extrémités de phase et pas de prises centrales et nous n'aurons donc que quatre bornes. L'entraînement de ce type de moteur pas à pas est différent et complexe et le circuit d'entraînement ne peut pas non plus être facilement conçu sans microcontrôleur.

Le circuit que nous avons conçu ici ne peut être utilisé que pour les moteurs pas à pas de type UNIPOLAR.

Les impulsions de puissance du moteur pas à pas UNIPOLAR seront discutées dans l'explication du circuit.

Composants du circuit

• +9 à +12 tension d'alimentation
• 555 IC
• Résistances 1KΩ, 2K2Ω
• Pot 220KΩ ou résistance variable
• Condensateur 1µF, condensateur 100µF (pas obligatoire, connecté en parallèle à l'alimentation)
• 2N3904 ou 2N2222 (le nombre de pièces dépend du type de stepper s'il s'agit d'un 2 étages, nous en avons besoin de 2 s'il s'agit d'un 4 étages, nous en avons besoin de quatre)
• 1N4007 (le nombre de diodes est égal au nombre de transistors)
• CD4017 IC,.

Schéma et explication du circuit du pilote de moteur pas à pas

La figure montre le schéma de circuit du pilote de moteur pas à pas à deux étages. Maintenant, comme le montre le schéma de circuit, le circuit 555 doit générer ici une horloge ou une onde carrée. La fréquence de génération d'horloge dans ce cas ne peut pas être maintenue constante, nous devons donc obtenir une vitesse variable pour le moteur pas à pas. Pour obtenir cette vitesse variable, un potentiomètre ou un préréglage est stimulé en série avec une résistance de 1K dans la branche entre la 6 ^e et la 7 ^e broche. Au fur et à mesure que le pot varie, la résistance dans la branche change et donc la fréquence d'horloge générée par 555.

Dans la figure, l'important n'est que la troisième formule. Vous pouvez voir que la fréquence est inversement proportionnelle à R2 (qui est 1K + 220k POT dans le circuit). Donc, si R2 augmente, la fréquence diminue. Et donc si le potentiomètre est ajusté pour augmenter la résistance dans la branche, la fréquence de l'horloge diminue.

L'horloge générée par la minuterie 555 est envoyée au compteur DECADE BINARY. Maintenant, le compteur binaire de décades compte le nombre d'impulsions fournies à l'horloge et laisse la sortie de broche correspondante passer au niveau haut. Par exemple, si le nombre d'événements est 2, la broche Q1 du compteur sera élevée et si 6 est le compte, la broche Q5 sera élevée. Ceci est similaire au compteur binaire mais le comptage sera en décimal (c'est-à-dire 1 2 3 4 __ 9) donc si le compte est de sept, seule la broche Q6 sera élevée. Dans le compteur binaire Q0, Q1 et Q2 (1 + 2 + 4) les broches seront hautes. Ces sorties sont alimentées au transistor pour entraîner le moteur pas à pas de manière ordonnée.

Dans la figure, nous voyons un circuit de commande de moteur pas à pas à quatre étages très similaire à celui à deux étages. Dans ce circuit, on peut observer que le RESET connecté à Q2 avant est maintenant déplacé vers Q4 et que les broches Q2 et Q3 ouvertes sont connectées à deux autres transistors pour obtenir un ensemble de commande à quatre impulsions pour faire fonctionner le moteur pas à pas à quatre étages. Il est donc clair que nous pouvons conduire jusqu'à dix moteurs pas à pas. Cependant, il faut déplacer la broche RESET vers le haut afin de s'adapter aux transistors d'entraînement en place.

Les diodes placées ici sont destinées à protéger les transistors des pics inductifs de l'enroulement du moteur pas à pas. Si ceux-ci ne sont pas placés, on risque de faire sauter les transistors. Plus la fréquence des impulsions est élevée, plus le risque d'explosion sans diodes est grand.

Fonctionnement du pilote de moteur pas à pas

Pour une meilleure compréhension de la rotation pas à pas du moteur pas à pas, nous envisageons un moteur pas à pas à quatre étages, comme indiqué sur la figure.

Considérons maintenant, par exemple, toutes les bobines sont magnétisées à la fois. Le rotor subit des forces de même ampleur de tout autour de lui et ainsi il ne bouge pas. Parce que tous sont de même grandeur et expriment une direction opposée. Or, si la bobine D seulement magnétisée, les dents 1 sur le rotor subissent une force d'attraction vers + D et les dents 5 du rotor subissent une force répulsive opposée au –D, ces deux forces représentent une force additive dans le sens des aiguilles d'une montre. Le rotor se déplace donc pour terminer une étape. Après cela, il s'arrête pour que la bobine suivante soit alimentée pour terminer l'étape suivante. Cela continue jusqu'à ce que les quatre étapes soient terminées. Pour que le rotor tourne, ce cycle de pulsations doit être en cours.

Comme expliqué précédemment, le préréglage est réglé sur une valeur pour une certaine fréquence d'impulsions. Cette horloge est envoyée au compteur de décades pour en tirer des sorties régulières. Les sorties du compteur de décades sont données aux transistors pour piloter les bobines haute puissance du moteur pas à pas dans un ordre séquentiel. La partie la plus délicate est qu'une fois la séquence terminée, disons 1, 2, 3, 4, le moteur pas à pas effectue quatre étapes et est donc prêt à redémarrer, mais le compteur a une capacité de 10 et ainsi il continue sans interruption. Si cela se produit, le moteur pas à pas doit attendre que le compteur termine son cycle de 10, ce qui n'est pas acceptable. Ceci est réglé en connectant RESET à Q4 donc quand le compteur va pour cinq comptes, il se réinitialise et commence à partir d'un, cela démarre la séquence du pas à pas.

C'est ainsi que le stepper continue son pas et ainsi la rotation se produit. Pour un deux étages, la broche RESET doit être connectée à Q2 pour que le compteur se réinitialise à la troisième impulsion. De cette façon, on peut ajuster le circuit pour entraîner un moteur pas à pas à dix pas.