Circuit de control de motor pas a pas mitjançant IC 555

En aquest projecte aprendrem a fer un circuit de controlador de motor pas a pas unipolar senzill mitjançant un temporitzador IC 555. A part del temporitzador 555, també necessitem IC CD 4017, que és un IC de comptador de dècades.

A càrrec d’Ankit Negi

Es pot connectar qualsevol motor unipolar a aquest circuit per realitzar tasques específiques, tot i que primer heu de fer petits canvis.

La velocitat del motor pas a pas es pot controlar des d’un potenciòmetre connectat entre la descàrrega i el llindar pin de 555 temporitzador .

Conceptes bàsics del motor pas a pas

Els motors pas a pas s’utilitzen en zones on es requereix una quantitat específica de rotació, que no s’aconsegueix utilitzant motors de corrent continu. Una aplicació típica del motor pas a pas és en una IMPRESSORA 3D. Trobareu dos tipus de motor pas a pas populars: UNIPOLAR i BIPOLAR.

Com el seu nom indica, el motor pas a pas unipolar conté bobinatges amb filferro comú que es poden energitzar fàcilment un per un.

Mentre que el motor pas a pas bipolar no té un terminal comú entre bobines a causa del qual no es pot accionar simplement mitjançant el circuit proposat. Per accionar el motor bipolar pas a pas necessitem un circuit de pont en h.

COMPONENTS:

1. 555 TIMER IC

2. CD 4017 IC

3. RESISTÈNCIES 4,7K, 1K

4. POTENCIOMETRE 220K

5. 1 uf CAPACITADOR

6. 4 DIODES 1N4007

7. 4 TRANSISTORS 2N2222

8. MOTOR PASSEIG UNIPOLAR

9. FONT D'ALIMENTACIÓ CC

FINALITAT DE 555 TEMPORITZADOR:

Aquí es requereix un temporitzador 555 per generar impulsos de rellotge de freqüència particular (es pot variar amb pot de 220 k) que determina la velocitat del motor pas a pas.

Detalls del pinout IC 555

FINALITAT DEL CD4017:

Com ja s’ha esmentat anteriorment, es tracta d’un CI de comptador de dècades, és a dir, que pot comptar fins a 10 impulsos de rellotge. El que fa que aquesta IC sigui especial és que té el seu propi descodificador incorporat. Degut a això, no cal afegir cap CI addicional per descodificar nombres binaris.

4017 compta fins a 10 impulsos de rellotge des de 555 hores i dóna una sortida alta corresponent a cada pols de rellotge un a un des dels seus 10 pins de sortida. Al mateix temps, només hi ha un passador alt.

FINALITAT DELS TRANSISTORS:

Aquí hi ha dos propòsits del transistor:

1. Els transistors actuen com a interruptors aquí, donant així energia a una bobina a la vegada.

2. Els transistors permeten passar un corrent elevat i després motoritzar-los, excloent així el temporitzador 555 ja que pot subministrar molt poca intensitat.

ESQUEMA DE CONNEXIONS:

Feu connexions tal com es mostra a la figura.

1. Connecteu el pin 3 o el pin de sortida del temporitzador 555 al pin 14 (pin de rellotge) de l'IC 4017.
2. Connecteu el pin d'activació o el tretzè pin de 4017 a terra.
3. Connecteu els pins 3,2,4,7 un per un als transistors 1,2,3,4 respectivament.
4. Connecteu els pins 10 i 15 a terra mitjançant una resistència de 1 k.
5. Connecteu el cable comú del motor pas a pas amb el positiu de subministrament.
6. Connecteu altres cables del motor pas a pas de manera que les bobines s’energitzin una per una per completar correctament una volta completa (podeu consultar la fitxa tècnica del motor proporcionada pel fabricant)

PER QUÈ EL PIN 10 DE SORTIDA DE IC 4017 ESTÀ CONNECTAT AL SEU PIN 15 (RESET PIN)?

Com ja s'ha esmentat anteriorment, 4017 compta els polsos de rellotge un a un fins al 10è pols de rellotge i dóna una sortida alta als pins de sortida en conseqüència, cada pin de sortida augmenta.

Això provoca un cert retard en la rotació del motor que no és necessari. Com que només necessitem els primers quatre pins per a una revolució completa del motor o els primers quatre recomptes decimals de o a 3, el pin núm. El 10 està connectat al pin15 de manera que després del quart recompte es restableix l'IC i el recompte torna a començar des del principi. Això no garanteix cap interrupció en la rotació del motor.

TREBALL:

Després de fer les connexions correctament si enceneu el motor del circuit, començarà a girar per passos. El temporitzador 555 produeix impulsos de rellotge en funció dels valors de la resistència, el potenciòmetre i el condensador.

Si canvieu el valor d'algun d'aquests tres components, canviarà la freqüència del pols del rellotge.

Aquests polsos de rellotge es donen a IC CD 4017, que compta els polsos de rellotge un per un i dóna 1 com a sortida al pin no 3,2,4,7 respectivament i repeteix aquest procés contínuament.

Com que el transistor Q1 està connectat al pin 3, s'encén primer el transistor Q2 seguit del Q3 i Q4. Però quan un transistor està encès, resten apagats.

Quan Q1 està activat, actua com un interruptor tancat i el corrent flueix a través del cable comú al cable 1 i després a terra a través del transistor Q1.

Això energitza la bobina 1 i el motor gira en algun angle que depèn de la freqüència del rellotge. Aleshores passa el mateix amb Q2, que dinamitza la bobina 2 seguida de la bobina 3 i la bobina 4. Així s’obté una revolució completa.

Quan es gira el potenciòmetre:

Diguem que la posició inicial de l’olla és tal que hi hagi una resistència màxima (220 k) entre la descàrrega i el llindar. La fórmula per a la freqüència del pols de rellotge de sortida és:

F = 1,44 / (R1 + 2R2) C1

Es desprèn de la fórmula que la freqüència dels impulsos del rellotge disminueix a mesura que augmenta el valor de R2. Per tant, quan el valor de R2 o pot és màxim, la freqüència és mínima a causa de la qual IC 4017 compta més lentament i dóna una sortida més retardada.

A mesura que disminueix el valor de la resistència R2, augmenta la freqüència, cosa que provoca un retard mínim entre les sortides de l'IC 4017. I, per tant, el motor pas a pas gira més ràpidament.

Així, el valor del potenciòmetre determina la velocitat del motor pas a pas.

VÍDEO DE SIMULACIÓ:

Aquí podeu veure clarament com la velocitat del motor varia amb la resistència R2. El seu valor primer es disminueix i després augmenta, que al seu torn augmenta i després disminueix la velocitat del motor pas a pas.