מבחינה טכנית מעגל נהג מנוע צעד הוא מעגל מונה בינארי בעשור. היתרון של מעגל זה הוא שניתן להשתמש בו בכדי להניע מנועי צעד בעלי 2-10 צעדים. לפני שנמשיך בואו נדון עוד על היסודות של מנוע צעד.
שמו של מנוע זה ניתן כך מכיוון שסיבוב הציר הוא בצעד צעד שונה מ- DC או כל מנוע אחר. במנועים אחרים מהירות הסיבוב, זווית העצירה אינם בשליטה מלאה אלא אם כן מכניסים מעגל הכרחי. אי השליטה הזו קיימת בגלל רגע האינרציה, שהוא פשוט דמות להתחיל ולעצור בפקודה ללא דיחוי. שקול מנוע DC, לאחר הפעלתו מהירות המנוע עולה לאט עד שהיא תופס את המהירות המדורג. כעת, אם מרימים עומס על המנוע, המהירות פוחתת על המדורג, ואם העומס מוגבר עוד יותר המהירות יורדת עוד יותר. כעת, אם הכוח מנותק, המנוע לא נעצר מיד שכן יהיה לו רגע של אינרציה, הוא נעצר לאט. עכשיו שקול שזה מקרה במדפסת שיצירת הנייר לא נעצרת בזמן,אנו מאבדים נייר בכל פעם שאנחנו מתחילים ועוצרים. עלינו לחכות שהמנוע יבחר את המהירות ובזמן הנייר יאבד. זה לא מקובל על רוב מערכות הבקרה, אז כדי לפתור בעיות מסוג זה אנו משתמשים במנועי צעד.
מנוע הצעד אינו פועל באספקה קבועה. ניתן לעבוד עליו רק על פעימות כוח מבוקרות והזמנות. לפני שנמשיך הלאה עלינו לדבר על מנועי צעד UNIPOLAR ו- BIPOLAR. כפי שמוצג באיור במנוע צעד UNIPOLAR אנו יכולים לקחת את הברגה המרכזית של שתי פיתולי הפאזה לקרקע משותפת או לכוח משותף. במקרה הראשון אנו יכולים לקחת שחור-לבן עבור בסיס או כוח משותף. במקרה ששחור שחור הוא דבר שכיח. במקרה 3 צהוב כתום שחור אדום כולם מתאחדים לכדי קרקע או כוח משותף.
במנוע הצעד BIPOLAR יש לנו קצוות פאזה ואין ברזים מרכזיים ולכן יהיו לנו רק ארבעה מסופים. ההנעה של מנוע צעד מסוג זה שונה ומורכבת וגם לא ניתן לתכנן את מעגל הנהיגה בקלות ללא מיקרו-בקר.
המעגל שתכננו כאן יכול לשמש רק עבור מנועי צעד מסוג UNIPOLAR.
ההספק הפועם של מנוע הצעד UNIPOLAR יידון בהסבר המעגל.
רכיבי מעגל
- מתח אספקה +9 עד +12
- 555 IC
- נגדים 1KΩ, 2K2Ω
- סיר 220KΩ או נגד משתנה
- קבלים של 1 µF, קבלים של 100 µF (לא חובה, מחוברים במקביל לחשמל)
- 2N3904 או 2N2222 (מספר החלקים תלוי בסוג הצעד אם זה שלב 2 אנחנו צריכים 2 אם זה ארבעה שלב אנחנו צריכים ארבעה)
- 1N4007 (מספר הדיודות שווה למספר הטרנזיסטורים)
- CD4017 IC,.
תרשים והסבר מעגלי נהג מנוע צעד
האיור מציג את תרשים המעגל של מנוע צעד דו-שלבי. כעת, כפי שמוצג בתרשים המעגל, מעגל 555 הוא לייצר שעון או גל מרובע. תדירות ייצור השעון במקרה זה לא יכולה להישמר קבועה ולכן עלינו לקבל מהירות משתנה עבור מנוע הצעד. כדי לקבל מהירות משתנה זה סיר או שכוון מראש בקצב בסדרה עם 1K הנגד הסניף בין 6 th ו- 7 th פינים. ככל שהסיר מגוון, ההתנגדות בענף משתנה וכך תדר השעון שנוצר על ידי 555.
באיור הדבר החשוב הוא רק הנוסחה השלישית. אתה יכול לראות שהתדר קשור הפוך ל- R2 (שהוא 1K + 220k POT במעגל). אז אם R2 עולה התדר יורד. וכך אם הסיר מותאם להגברת ההתנגדות בענף תדר השעון פוחת.
השעון שנוצר על ידי טיימר 555 מוזן לדלפק BINARY של DECADE. כעת הדלפק הבינארי בעשור מונה את מספר הפולסים המוזנים בשעון ומאפשר ליציאת הסיכה המתאימה להיות גבוהה. לדוגמא אם ספירת האירועים היא 2 אז סיכת המונה Q1 תהיה גבוהה ואם 6 היא הספירה סיכה Q5 תהיה גבוהה. זה דומה למונה בינארי אולם הספירה תהיה עשרונית (כלומר, 1 2 3 4 __ 9) כך שאם הספירה תהיה שבע רק סיכה Q6 תהיה גבוהה. בסיכות של מונה בינארי Q0, Q1 ו- Q2 (1 + 2 + 4) יהיו גבוהים. יציאות אלה מוזנות לטרנזיסטור כדי להניע את מנוע הצעד בצורה מסודרת.
באיור אנו רואים מעגל נהג מנוע צעד בן ארבעה שלבים הדומה מאוד לשני שלב. במעגל זה, ניתן לראות כי ה- RESET המחובר ל- Q2 לפני כן מועבר כעת ל- Q4 והסיכות Q2 ו- Q3 שנפתחו מחוברים לשני טרנזיסטורים נוספים כדי לקבל סט כונן של ארבע פעימות להפעלת מנוע הצעד הארבע שלבי. אז ברור שאנחנו יכולים לנהוג עד מנוע צעד עשרה שלבים. עם זאת יש להזיז את סיכת RESET כלפי מעלה על מנת שתתאים לנהיגה של טרנזיסטורים במקום.
הדיודות המוצבות כאן הן כדי להגן על הטרנזיסטורים מפני קפיצה אינדוקטיבית של המנוע הצעד המתפתל. אם אלה אינם ממוקמים, עלול להסתכן בנשיבת הטרנזיסטורים. תדירות הפולסים גדולה יותר, כך גדל הסיכוי לפוצץ ללא דיודות.
עבודה של נהג מנוע צעד
להבנה טובה יותר של סיבוב צעד של מנוע צעד אנו שוקלים מנוע צעד בן ארבעה שלבים כפי שמוצג באיור.
שקול, למשל, כל הסלילים ממוגנטים בכל פעם. הרוטור חווה כוחות בסדר גודל שווה מסביבו ולכן הוא לא זז. כי כולם בסדר גודל שווה ומביעים כיוון הפוך. כעת אם הסליל D מתמגנט רק, השיניים 1 ברוטור חוות כוח אטרקטיבי לכיוון + D ושיני 5 של הרוטור חווים כוח דוחה המנוגד ל- D, התיזות ששני הכוחות מייצגות כוח תוסף בכיוון השעון. אז הרוטור נע כדי להשלים שלב. לאחר מכן הוא נעצר לסליל הבא להמריץ להשלמת הצעד הבא. זה נמשך עד לסיום ארבעת השלבים. כדי שהרוטור יסתובב מחזור הפעימה הזה חייב להימשך.
כפי שהוסבר קודם, ההגדרה המוגדרת מראש מוגדרת לערך לתדר מסוים של פעימות. השעון הזה מוזן לדלפק העשור כדי להשיג ממנו תפוקות קבועות. התפוקות ממונה העשור ניתנות לטרנזיסטורים כדי להניע את סלילי הספק גבוהים של מנוע צעד בסדר רציף. החלק המסובך הוא שברגע שהשלמת הרצף נגיד 1, 2, 3, 4 המנוע הצעד משלים ארבעה שלבים ולכן הוא מוכן להתחיל שוב אולם לדלפק יכולת ללכת ל -10 וכך הוא ממשיך ללא הפרעה. אם זה קורה, המנוע הצעד חייב להמתין עד שהדלפק ישלים את מחזור 10 שלו שאינו מקובל. זה מווסת על ידי חיבור RESET ל- Q4 ולכן כאשר הדלפק הולך לחמש ספירה הוא מאפס את עצמו ומתחיל מאחד, זה מתחיל את רצף הצעד.
אז ככה הצעד רציף שהוא דורך וכך הסיבוב קורה. במשך שני שלבים יש לחבר את סיכת RESET ל- Q2 כדי שהמונה יתאפס על עצמו בדופק השלישי. בדרך זו ניתן להתאים את המעגל להניע מנוע צעד עשרה צעדים.