Bipolārā soļu motora dzinis

 

Izstrādājot dažādas iekārtas, bieži nepieciešams nodrošināt mehāniskas kustības, tāpēc tiek izmantoti dažādi motori, piemēram, soļu motori. Soļu motori iedalās divās grupās: unipolārie un bipolārie. Bipolāro soļu motoru vadība ir sarežģītāka, jo nepieciešams nodrošināt strāvas plūšanas virziena maiņu. To ir iespējams nodrošināt, izmantojot H-tiltu.

Tā kā soļu motori ir populāri, tad šoreiz autors nolēma izveidot bipolārā soļu motora vadības shēmu jeb dzini. 

Izveidoto elektrisko principiālo shēmu ir paredzēts izmantot bipolāro soļu motoru testiem, piemēram, lai lietotājs varētu pārliecināties, ka motors spēj griezties abos virzienos.

Shēmas elektrobarošanai paredzēts izmantot 4,5-6 V elektrobarošanu, pielāgojot to soļu motoram.

1.1.att. Bipolārā soļu motora dziņa elektriskā principiālā shēma

Lai nodrošinātu bipolārā soļu motora vadību, shēmā tiek izmantoti divi H-tilti, kurus veido Q1-Q8 bipolārie tranzistori. Tie nepieciešami, lai varētu mainīt strāvas plūšanas virzienu caur motora tinumiem.

Tā kā motors ir induktīva slodze, tad nepieciešams nodrošināt bipolāro tranzistoru aizsardzību pret tinumos inducēto spriegumu, izmantojot atpakaļgājiena (flyback) diodes. Aizsardzības nodrošināšanai paredzētas D5-D12 taisngriežu diodes. 

Labāks risinājums būtu pietiekami jaudīgas Šotkija diodes, jo tām ir mazāks sprieguma kritums un īsāks pārslēgšanās laiks. 

Katrs H-tilts ir veidots no PNP un NPN struktūras bipolārajiem tranzistoriem, tāpēc to vadībai nepieciešams izmantot arī loģiskos NE elementus (U5:A, U5:B, U5:C un U5:D), lai ar kopīgu vadības signālu vienlaicīgi varētu gan atvērt, gan aizvērt abus pārī slēgtos tranzistorus, piemēram, Q2 un Q5.

R1-R8 rezistori paredzēti bipolāro tranzistoru bāzes strāvas ierobežošanai.

Lai nodrošinātu motora griešanās virziena maiņu, shēmā tiek izmantots CD4510 sērijas binārais divvirzienu skaitītājs (U1). 

SW1 slēdzis paredzēts skaitīšanas virziena iestatīšanai, bet D1 un D2 gaismas diodes tiek izmantotas izvēlētā skaitīšanas virziena indikācijai.

R9 un R13 rezistori paredzēti strāvas ierobežošanai caur gaismas diodēm.

Lai nodrošinātu skaitītāja binārās vērtības pārveidošanu uz decimālo vērtību, lai tālāk varētu nodrošināt H-tiltu vadību, izmantojot loģiskos VAI elementus (U3:A, U3:B, U3:C un U3:D), tiek izmantots CD4028 sērijas dešifrators.

Tā kā skaitītāja darbībai nepieciešams nodrošināt takts signālu, tad shēmā tiek izmantots NE555 sērijas taimeris, kuram ir iespējams mainīt ģenerētā takts signāla frekvenci, izmantojot RV1 maiņrezistoru, ja tas nepieciešams, testējot soļu motorus.

Ģenerētā takts signāla frekvence ir atkarīga no R10-R12 rezistoru, RV1 maiņrezistora un C1 kondensatora vērtībām.

C2 keramiskais kondensators paredzēts NE555 sērijas taimera elektrobarošanas traucējumu ietekmes mazināšanai, lai tālāk samazinātu ietekmi uz motora vadību.

Lai varētu apturēt motora griešanos, ja nepieciešams, tad atsākt, shēmā ir paredzēts SW2 slēdzis.

Izvēlētā stāvokļa indikācijai (apturēt vai griezties) tiek izmantotas D3 un D4 gaismas diodes.

R14 un R15 rezistori paredzēti strāvas ierobežošanai caur gaismas diodēm.

C4 elektrolītiskais kondensators paredzēts elektrobarošanas pulsāciju mazināšanai, bet C5 keramiskais kondensators paredzēts parazītiskās induktivitātes ietekmes mazināšanai.

FU1 drošinātājs paredzēts shēmas aizsardzībai pret pārslodzi vai īsslēgumu.

Ieejā esošais slēdzis paredzēts ierīces ieslēgšanai vai izslēgšanai.

1.2.att. Testa mērījumu oscilogramma, kad motors griežas vienā virzienā

1.3.att. Testa mērījumu oscilogramma, kad motors griežas otrā virzienā