마이크로스테핑이 있는 스테퍼 모터 드라이버. 구성표, 설명

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마이크로스테핑 모드를 갖춘 스테퍼 모터 드라이버. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전

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이 기사에서는 회로와 설계를 제시하고 ATmega48 마이크로컨트롤러를 기반으로 하는 바이폴라 스테퍼 모터 드라이버의 작동 원리를 설명합니다. 이는 많은 모터와 함께 작동할 수 있으며 스테퍼 모터 제어를 위한 특수 칩을 포함하지 않습니다. 모터 권선에 주어진 전류를 유지하는 독창적인 방법으로 다양성이 보장됩니다. 이 설계는 추가 안전 요소(입력 회로의 광절연, 부하 단락 보호 등)를 포함하는 유사한 장치를 생성하기 위한 기초 역할을 할 수 있습니다. 설명된 장치에서는 예상되는 작동 "보통" 조건과 비용 제한으로 인해 , 그러한 구성 요소는 제공되지 않습니다.

개발의 목표는 보편적으로 사용할 수 있는 간단하고 저렴한 바이폴라 스테퍼 모터 드라이버를 만드는 것이었습니다. 모든 소프트웨어는 AVRASM 어셈블리 언어로 작성되었으며 실행 시간에 최적화되어 개발 당시 사용 가능한 요소 기반을 활용하여 문제 해결이 가능했습니다.

주요 기술 특성

전원 장치의 공급 전압, V ....... 27
논리 부분의 공급 전압, V ....... 12
최대 모터 상 전류 진폭, A, 그 이상...... 5
최소 모터 위상 전류 진폭, A, .......0,25 이하
프리셋 피치 분할비… .1/8, 1/4, 1/2, 1/1
홀드 모드에서 자동 다운 전류, %.......65
마지막 단계에 대한 자동 전류 감소 지연, s.......3,4
제어 신호 레벨 ......TTL, 5V
최대 단계 주파수, kHz ....... 12
치수, mm ....... 102x68x40

드라이버의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 1 . 이는 DA4-DA5 IR8S 하프 브리지의 상단 및 하단 스위치의 특수 드라이버 마이크로 회로에 의해 제어되는 전계 효과 트랜지스터 VT5-VT8, VT2104-VT27의 위상 A 및 B의 브리지 전류 셰이퍼를 기반으로 합니다. 노이즈 내성을 높이기 위해 전원부(12V)와 전원 스위치 드라이버가 있는 논리부(XNUMXV)에 별도의 전원 공급 장치가 사용됩니다.

쌀. 1. 드라이버의 개략도(확대하려면 클릭)

다음으로, 위상 B와 관련된 부분이 유사하게 작동하므로 위상 중 하나(위상 A)와 관련된 회로 부분을 고려해 보겠습니다.

이 장치는 적분 회로 R45C5을 통해 조정 가능한 이득을 사용하여 DA6 증폭기의 비반전 입력에 공급되는 저항 R1.1의 전압 강하에 의해 위상 전류의 순간 값을 결정하며, 이는 또한 기능을 수행합니다. 3.1차 저역 통과 필터입니다. 증폭기 출력에서 신호는 비교기 DA1의 반전 입력으로 들어옵니다. 비교기는 모터 위상을 통해 흐르는 전류에 비례하는 신호를 기준 전압과 비교합니다. 이는 마이크로컨트롤러의 타이머 1에 의해 계단형 사인파(마이크로스테핑 작동 모드용) 형태로 형성되며 예비 분할 없이 "빠른 PWM" 모드에서 작동합니다. 타이머 출력의 신호는 다단계 필터 R1C3R4C7R8C12,7을 통과합니다. 폭 변조 펄스의 반복 주기는 78,4μs이며 이는 23kHz의 주파수에 해당합니다. 작동 모드에서 저항 R3은 연결된 마이크로 컨트롤러의 PBXNUMX 출력이 고임피던스 상태에 있기 때문에 기준 전압 형성에 참여하지 않습니다.

홀드 모드(마지막 3,4초 동안 "Step" 입력에 펄스가 없는 후)에서 프로그램은 마이크로컨트롤러의 PB3 출력을 낮은 로직 레벨로 설정하고 기준 신호의 진폭은 감소합니다. 저항 R3.1가 로드된 오픈 콜렉터 비교기 DA25의 출력에서 비교 결과가 비교기 DA3.2의 입력으로 공급됩니다. 비교기 DA3.1의 출력도 커패시터 C22를 통해 공통 와이어에 연결됩니다. R25와 C22는 함께 전류 안정화 장치의 타이밍 회로입니다. 특정 표준 레벨 아래로 떨어지면 커패시터 C22는 저항 R25를 통해 충전됩니다. 충전 시작부터 커패시터의 전압이 전압 분배기 R27R28에 의해 지정된 값에 도달할 때까지의 시간 간격에서 모터 권선의 전원이 꺼지므로 기준 값 주변의 급격한 전류 변동이 방지됩니다.

고전적인 의미에서 이 알고리즘은 "고정 주파수 PWM" 또는 "고정 오프 시간 PWM" 전류 안정화 알고리즘에 속하지 않지만 실제로는 좋은 성능을 보여주었습니다. 전류가 기준 값을 초과하면 비교기 DA3.2의 출력이 낮은 논리 레벨로 설정됩니다. 마이크로컨트롤러는 드라이버 DA1 및 DA4에 공급되는 SD 신호를 사용하여 트랜지스터 VT5-VT6를 닫는 동시에 권선을 끄는 방식으로 이에 응답합니다. 이는 모터 권선의 전류를 급격히 감소시킵니다. 전류가 예시 값 아래로 떨어지면 반대 현상이 발생합니다. 드라이버 DA5 및 DA6은 높은 레벨의 SD 신호를 수신하여 언급된 트랜지스터를 열어 권선에서 전류가 증가하는 것을 방지하지 않습니다.

기준 전압 단계의 변경과 브리지의 개방형 및 폐쇄형 트랜지스터 조합 변경은 미리 설정된 단계 분배 계수(존재 여부)에 따라 알고리즘에 따라 "단계" 입력에 다음 펄스가 도착할 때 발생합니다. XP1 커넥터의 핀 2-3와 4-1 사이의 점퍼) 및 현재 회전 방향("직접" 입력의 논리 신호 레벨). "해결"을 입력하세요. 엔진 작동을 활성화 및 비활성화하도록 고안되었지만 기사에 첨부된 프로그램 버전에서는 작동하지 않습니다.

드라이버는 양면 인쇄 회로 기판으로 만들어지며 인쇄 도체 그림이 그림 2에 나와 있습니다. 3, 요소의 배열은 그림 1에 나와 있습니다. 8. 트랜지스터 VT60-VT60은 열 방출 표면이 보드에서 멀리 떨어진 보드의 한 쪽에 위치합니다. 방열판은 절연 개스킷(가장 간단한 경우 4x5mm 크기의 알루미늄 판)을 통해 이러한 표면에 압착됩니다. XNUMX...XNUMX A 이상의 위상 전류와 장기간 작동의 경우 판 형태의 방열판으로는 충분하지 않을 수 있으며 방열판을 늑골 모양으로 만들거나 표면을 늘려야 합니다. 바늘 모양.

마이크로스테핑 기능이 있는 스테퍼 모터 드라이버
쌀. 2. 인쇄된 도체의 도면

마이크로스테핑 기능이 있는 스테퍼 모터 드라이버
쌀. 3. 보드의 요소 위치

보드 재료는 최소 1 ~ 1,5mm의 두께로 선택해야 하며 호일의 두께는 최소 35미크론이어야 합니다. 큰 전류가 흐르는 인쇄된 도체는 주석 도금을 두껍게 하거나 구리선으로 묶어서 도체 전체 길이를 따라 납땜해야 합니다.

대부분의 설계 구성 요소는 표면 실장 설계에 사용됩니다. 저항기와 커패시터의 크기는 1206입니다. 저항기 R45, R50에는 와이어 리드가 있고 최소 2W의 전력이 있습니다. 전원 회로의 산화물 커패시터 - ESR이 낮습니다. 트리머 저항 R18 및 R19는 다중 회전 3296W입니다.

모터 상 전류의 진폭 값은 트리밍 저항 R18, R19에 의해 조절됩니다. 이를 수행하는 가장 쉬운 방법은 드라이버를 1/8 마이크로스텝 모드로 전환하고 디지털 전압계를 사용하여 전류 센서 저항기 R45 및 R50의 전압 강하를 모니터링하는 것입니다. "단계" 입력에 단일 펄스를 적용하면 위상 A와 B에서 교대로 최대 전류 값이 달성됩니다. 트리밍 저항을 사용하면 이 값이 동일하게 설정되고 필요한 전류 진폭에 해당합니다. 트리밍 저항의 저항을 줄이면 전류가 감소하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 오리엔테이션을 위해 테이블을 사용할 수 있습니다. 1은 위상 I 전류 진폭의 의존성을 보여줍니다._mф 튜닝 저항의 도입된 저항으로부터.

표 1

I_mф,	0,25	0,5	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	6.5
R18, R19, k옴	0,31	0,62	1,27	2,62	4,07	5,62	7,29	9,09	10,04

드라이버를 켜기 전에 XP1 커넥터의 핀 2-3와 핀 4-1 사이에 점퍼를 설치하여 표에 따라 필요한 모터 단계 분배 계수를 확인해야 합니다. 2. 프로그램은 작동 시작 시 점퍼의 상태를 한 번 분석하며, 상태의 추가 변경은 드라이버 작동에 영향을 미치지 않습니다. 제안된 프로그램 버전에서는 분할 계수를 "즉시" 전환하는 기능이 제공되지 않습니다.

표 2

XP1의 점퍼		피치 분할 계수
1-2	3-4	피치 분할 계수
이	이	1/1
아니	이	1/2
이	아니	1/4
아니	아니	1/8

Sprint Layout 6.0 형식의 마이크로 컨트롤러 프로그램과 인쇄 회로 기판 파일은 ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/est-drv.zip에서 다운로드할 수 있습니다.

저자: M. 레즈니코프

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그들은 후각 감도의 감소가 알츠하이머병과 관련될 수 있다는 것을 보여주는 기초 연구를 취했습니다. 그 후 과학자들은 표준 몬트리올 인지 평가 척도와 대상자가 눈을 감고 다양한 냄새를 식별하는 후각 테스트를 사용하여 총 728명의 노인을 조사했습니다. 각 환자는 다양한 신경학적 방법을 사용하여 예비 검사를 받은 후 환자를 건강한 노인, 경도인지 장애 환자 및 알츠하이머병 환자의 세 그룹으로 나누었습니다.

인지 테스트를 사용하여 과학자들은 경도 인지 장애 그룹에 속한 환자의 75%를 정확하게 식별할 수 있었습니다. 후각검사 결과를 합치면 87%로 높아진데, 이는 경미한 인지장애가 알츠하이머병이 발병하기 몇 년 전에 흔히 발생하기 때문에 상당히 중요한 수치다. 인지 및 후각 검사의 조합은 다른 그룹에 포함된 환자를 식별하는 정확도를 향상시켰습니다.

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