Управление шаговым двигателем

65

программирования превратится в рабочий узел для робота-охотника за светом.

Главным управляющим звеном является микроконтроллер tiny26, содержащий 2 Кбайт флэш-памяти, 128 байт памяти EEPROM, 128 байт памяти SRAM, 16 линий ввода-вывода, встроенный RC-генератор, 10-разрядный АЦП, 11 входов АЦП, входной усилитель АЦП, аналоговый компаратор и два таймера/счетчика. Исходя из намеченной задачи, получаем структурную схему тестовой платы (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Структурная схема тестовой платы

Для управления направлением и скоростью вращения вала шагового двигателя применен регулятор R2. Аналоговый уровень, снимаемый с движка регулятора R2, подается в усилитель тока, и далее — на АЦП, встроенный в микроконтроллер. Аналоговые данные преобразуются в цифровые и поступают в АЛУ микроконтроллера, где обрабатываются и превращаются в кодовую последовательность управления шаговым двигателем через порт ввода-вывода В.

С порта В микроконтроллера сигнал управления поступает на драйверы управления обмоток ШД. При синфазном управлении обмотками ШД в определенной последовательности вал ШД поворачивается на один шаг в ту или иную сторону. Сквозное управление позволяет создать простую и надежную программу с минимальным количеством ассемблерных команд.

Использование готовых драйверов управления обмотками позволяет минимизировать количество элементов схемы, что в свою очередь приведет к минимизации размеры платы управления и (в случае расширения функций) готовых рабочих узлов. Еще одно преимущество использования готовых драйверов — это уменьшение веса платы управления. Если з мостовую схему выходного каскада драйвера установить полевые или биполярные транзисторы, то вес платы управления значительно увеличится (в 3-8 раз).

66

Глава 3

• В рассматриваемой конструкции установлен биполярный шаговый двигатель (самый простой для решения несложных задач), позаимствованный из старого дисковода 4,5". Биполярные двигатели состоят из постоянного магнита-ротора, окруженного полюсами статора, который состоит из четырех обмоток. Четыре обмотки включены попарно накрест. Протекание тока в обмотках статора возбуждает ротор, что при последовательной коммутации обмоток дает ступенчатое вращение вала ШД. Частота подачи импульсов в обмотки ШД определяет скорость, а коммутация фаз управления драйверами — направление вращения вала.

Принципиальная схема устройства показана на рис. 3.3. Она состоит из основной микросхемы управления IC1 (микроконтроллер tiny26) и двух драйверов управления обмотками ШД DDI, DD2.

DD1 LB1S42

Рис. 3.3. Принципиальная схема устройства управления ШД

Для регулировки скорости и направления вращения вала ШД используется переменный резистор R2. Плата управления так же имеет световую индикацию включения LED1 и разъем для подключения ШД иЫ2. При подаче питания работа микроконтроллера синхронизируется от