Semestrální práce z předmětu 36POB
Ovládání krokového motoru

ABSTRACT

This article covering how to make simple control for stepper motor using 18CV8 programmable logic device. There are only two functions for control meaning of revolutions, left and right.

1. ÚKOL

Krokový motor je ovládán čtyřmi signály Q1, Q2, Q3, Q4 podle následující tabulky.

stav Q1 Q2 Q3 Q4
S1 0 1 0 1
S2 0 1 1 1
S3 0 1 1 0
S4 1 1 1 0
S5 1 0 1 0
S6 1 0 1 1
S7 1 0 0 1
S8 1 1 0 1
S1 0 1 0 1

Výstupní signál FW z ovládacího panelu motoru znamená, že bylo stisknuto tlačítko krok vpřed, signál BW znamená, že bylo stisknuto tlačítko krok vzad. Je k dispozici signál o frekvenci odpovídající krokům motoru. Navrhněte obvod, který bude provádět tyto dvě funkce.

2. ROZBOR

Představu o použitém motoru a bližší informace lze najít na stránkách laboratoře.

Náš úkol úkol je navrhnout správné generování posloupností výstupů Q1 až Q4 tak, aby se motor plynule otáčel ve smyslu podle stisknutých tlačítek FW (forward) a BW (backward).

.
Obrázek 1

V podstatě se jedná o generování souboru čísel podle tabulky - následující ovládací posloupnost cívek nemá k aktuální žádný logický vztah. Dobrým řešením je pro každý z výstupů napsat jednu Karnaughovu mapu, kde vstupními proměnnými bude předchozí stav ovládacích signálů cívek (podle tabulky), výstupní bude změna vybraného signálu. Uvedeme si takovou mapu pro Q1, ostatní jsou podobné.

Q1 1 2
0 X X X
X 1 1 1
X 1 X 0
X 1 0 0
3 4

Činnost ovládacího programu převedeme ze slovního vyjádření na grafické pomocí obrázku stavového automatu. K realizaci budeme ještě potřebovat informaci určující nám směr otáčení (vlevo nebo vpravo). Označíme si tu první jako FW (forward), tu druhou jako BW (backward), shodně s tlačítky na přípravku.


Obrázek 2

Jednotlivé stavy reprezentují zapojení výstupů Q1 až Q4, tedy zapojení cívek krokového elektromotoru, přechody nastanou při příchodu hodinového impulsu. Směr změny stavů je určen smyslem otáčení pomocí vstupních signálů FW a BW. Automat má 8 vnitřních stavů, protože podle zadání je takový počet různých zapojení cívek pro celou jednu otáčku.

Výsledné rovnice pro výstupní proměnné mají po úpravách pomocí mapy tvar:

Obvod 18CV8 nám pro náš případ poskytuje osm vstupů (pro pouzdro DIP je pin 1 signál hodin, přímý vstup na pinu 11 nám nevyhovuje, nemá připojen kombinační obvod) a stejný počet výstupů.

3. REALIZACE

Význam pinů vyvedených z pouzdra ukazuje následující obrázek. Oproti již uvedenému jsme na vstup 2 připojili asynchronní reset. Celá úloha byla zpracována v systému WinPLACE, kde jsme popsali i logiku kombinačních obvodů před klopným obvodem, tak jsme projekt i odsimulovali. Zvolili jsme podle zadání 18CV8 s pouzdrem DIP.


Obrázek 3

Vlastní realizaci nejlépe popisují soubory pro program WinPLACE, pod kterým jsme zapojení obvodu navrhli a odsimulovali (soubor JEDEC). Ty jsou součástí řešení:

4. ZÁVĚR

Podařilo se nám navrhnout ovládání krokového motoru podle zadání s využitím systému WinPLACE. Součástí řešení jsou i soubory popisu návrhu a realizace pro návrhový program.

Tabulka rozdělení práce

Činnost Lufinka Nič Ptáček
Specifikace problému, určení rovnic X ? X
Programování WinPlace X X X
Dokumentace ? X ?