Устройство управления шаговым электродвигателем

Шаговые электродвигатели незаменимы при конструировании точных устройств позиционирования. Многие из подобных двигателей имеют на статоре по две многополюсные сдвинутые относительно друг друга обмотки, каждая из них — со средним выводом. Последние обычно соединяют с плюсом источника питания, а остальные выводы в определенной последовательности — с минусом.

Когда через одну из половин обмотки течет ток, ее вторая половина обесточена. Устройство, схема которого показана на рисунке, управляет шаговым двигателем, заставляя его ротор вращаться в одну или другую сторону. Каждый из импульсов генератора на элементах микросхемы DD1 поворачивает ротор на один шаг Частоту импульсов (и шагов) изменяют переменным оезистооом R3. Нужную последовательность уровней напряжения, подаваемых на обмотки дви гателя, формирует кол ьцево й двухразрядный счетчик на D-триггерах DD3.1 и DD3.2. С помощью двух элементов «Исключающее ИЛИ» (DD2.2 и DD2.3) при необходимости инвертируют сигналы обратной связи счетчика, изменяя таким образом направления счета и вращения ротора двигателя М1 в зависимости от положения выключателя SA1. Элементы DD2.1 и DD2.4 — буферные.

Непосредственно коммутируют обмотки двигателя транзисторные ключи с открытым коллектором, входящие в состав микросхемы DD4 (использованы лишь четыре из семи имеющихся ключей). Все выходы микросхемы снабжены внутренними защитными диодами, общий катод которых — вывод 9. Таким образом, каждая полуобмотка зашунтирована диодом, устраняющим коммутационные выбросы напряжения.

Мощность электродвигателя М1 ограничена максимальным током через один ключ — 300 мА и суммарной мощностью, рассеиваемой микросхемой DD4, 2 Вт при температуре окружающей среды 25 °С. Микросхему К1109КТ23 можно заменить импортной — ULN2004A.

От редакции. Входные цепи ключей микросхемы К1109КТ23 рассчитаны и на непосредственное подключение к выходам микросхем структуры КМОП. Поэтому микросхемы DD1—DD3 можно заменить функциональными аналогами из серии К561: К155ЛАЗ на К561ЛА7, К155ЛП5 на К561ЛП2, К155ТМ2 на К561ТМ2, учтя различия а назначении их выводов, уменьшив в 500 раз емкость конденсатора С1 и увеличив во столько же раз сопротивление резисторов R2 и R3. После такой замены устройство можно питать от одного источника напряжением 12 В. Цепи питания микросхем следует зашунтировать конденсаторами.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 9 номер 2003 год