Глава 2. Контроллеры шаговых двигателей

2.1 Управление шаговым двигателем с помощью автономного контроллера

Для того, чтобы было возможно управлять ШД его необходимо подключить к специальному устройству, которое бы подавало в определённой последовательности импульсы на обмотки двигателя. Такое устройство называется контроллером шагового двигателя [3]. Контроллер может быть выполнен в виде отдельного автономного устройства, которое допускает минимум вмешательства со стороны человека. У такого устройства могут быть несколько входов, управляя которыми можно задавать, например, направление вращения ротора двигателя и частоту вращения. Можно реализовать такой контроллер, используя последовательный регистр, который состоит из 4-х синхронных D-триггеров, вырабатывающих импульсы на выходах D0-D3. Принципиальная схема устройства изображена на рис.2.1. Элемент 4И формирует на первом триггере единицу, это нужно в тот момент, когда только включили устройство и на всех выходах – нули. Навход С устройства должны поступать импульсы, от частоты которых зависит скорость движения импульса по выходам D0-D3. Результаты моделирования устройства приведены в приложении 5.

Разумеется, непосредственно к выходам D0-D3 нельзя подключать обмотки двигателя – мощность импульсов слишком мала, их нужно усилить. Усиления можно добиться, пропустив импульсный сигнал через транзисторный каскад, например, как показано на рис.2.2. Транзистор VT1 должен иметь достаточную нагрузочную способность, чтобы управлять мощным транзистором VT2. Если на входе D каскада будет уровень напряжения, достаточный для открытия транзистора VT1, то ток потечёт через базу транзистора VT2, что заставит последнего открыться. Тогда между выходами Q и Q’ будет высокий уровень напряжения (порядка напряжения питания U) и, если подключить обмотку, то по ней потечёт ток и заставит ротор двигателя совершить шаг. Диод VD нужен для того, чтобы гасить ЭДС самоиндукции, возникающую в обмотке при вращении ротора. Это оберегает транзисторный каскад от работы в недопустимых режимах.

Таких усилительных каскадов должно быть четыре, по одному на каждую обмотку.

Здесь я хочу отметить, что шаговый двигатель, для которого я выше описал контроллер – четырёх обмоточный, если бы это был 3-х обмоточный двигатель, то для него бы потребовалось только три D-триггера для выработки управляющих импульсов и три усилительных каскада, разумеется.