Po modernizacji mojego plotera lub nawet trzyosiowej wiertarko-frezarki sterowanej numerycznie, silnik krokowy osi Y zaczął zachowywać się tak, jakby gubił kroki. Było to spowodowane niedostatecznym momentem hamującym silnika - naprężenia powstałe w czasie ruchu powodowały cofnięcie silnika o jeden czy dwa kroki, gdy przestawał się kręcić. Sterownik w postaci czterech tranzystorów BDX33B sterowanych sygnałami z portu LPT, nie posiadał żadnego ograniczenia prądowego. Pozostawienie uzwojenia włączonego w czasie bezruchu silnika szybko i mocno go nagrzewało, ale rozwiązywało problem niepoprawnego pozycjonowania maszyny. Wtedy pomyślałem, że trzeba zrobić jakieś uzupełnienie do już gotowego układu, które:
- będzie włączone pomiędzy wejściami sterującymi a blokiem z tranzystorami mocy;
- zapewni sterowanie półkrokowe w obu kierunkach dla silników osi X oraz Y;
- będzie miało jakieś ograniczenie prądu płynącego przez silnik, gdy się nie kręci;
- będzie złożone z modułów zapewniających możliwość rozbudowy lub modyfikacji;
- zostanie schowane na półeczce pod blatem stołu maszyny, a więc musi być dość niskie.
Projektowanie zacząłem od sprawdzenia, jakie mam układy cyfrowe TTL. Znalazłem dwa typy, które świetnie się nadawały: UCY74193 oraz UCY74S405. Pierwszy jest czterobitowym rewersyjnym licznikiem, a drugi to dekoder z systemu binarnego na jeden z ośmiu. Można z nich zrobić dwukierunkowy licznik kołowy o 8 wyjściach. Do zlikwidowania zakłóceń i dopasowania układu do sygnałów sterujących służą negatory z przerzutnikami Schmitta 7414N.
Do wyjść układu UCY74S405 jest podłączona matryca z dwunastu diod 1N4148, zamieniająca sygnał 1 z 8 na sekwencję do sterowania półkrokami. Za matrycą są cztery tranzystory BC547 wzmacniające i odwracające sygnały. Ich kolektory mogą być podłączone bezpośrednio do baz tranzystorów mocy.
Ograniczenie prądu składa się z układu NE555, pracującego jako generator przebiegu prostokątnego o regulowanym wypełnieniu (poniżej) oraz elementów zaznaczonych ramką na powyższym schemacie. Napięcie polaryzujące wyjścia sterownika przez oporniki 1,2kΩ może być stałe, gdy na wejściu NORM/PWM jest stan wysoki lub może być sterowane sygnałem z generatora NE555 przy stanie niskim. Wejście NORM/PWM jest sterowane przez komputer.
Na płytce generatora znajduje się wieloobrotowy potencjometr do ustawiania wypełnienia sygnału oraz wspomniany wcześniej układ 7414N i kondensatory na liniach zasilających +5V i +12V. Sterowniki stanowią osobne moduły. Generator jest wspólny dla wszystkich.
Płytki przykręciłem do prostokątnej półeczki, którą następnie przymocowałem do maszyny. Wprowadziłem zmiany w programie - kilkanaście linijek, których zadanie przejęły nowe sterowniki, zastąpiłem kilkoma. Teraz każdy z silników jest zasilany pełnym napięciem z zasilacza jedynie w czasie pracy, a przez resztę czasu płynie przez jego uzwojenie (lub dwa) niewielki prąd zapobiegający niechcianemu obrotowi wałka.
Silniki nadal się nieco grzeją, ale nie aż tak, żeby były parzące, jak było kiedyś.
Wszystkie opisane tu układy kosztowały mnie:
- dwa sterowniki po 81 groszy (tranzystory, rezystory i diody);
- generator PWM 1zł (NE555, rezystory i diody).
Wymienione w nawiasach elementy kupiłem kiedyś na Allegro w dużych ilościach, stąd tak niska cena. Pozostałe miałem z demontażu znalezionych w krzakach płytek, a układy scalone dostałem. Plastikowe tulejki dystansowe do pocięte nożem puste naboje do pióra.
W załączniku zamieszczam projekty płytek opracowane w programie ExpressPCB.
Cool? Ranking DIY
Co innego filmik o działaniu maszyny, ale to już inny temat.
