Схема управления монтировок на PIC (биполярные ШД)

Схема разработана для управления двумя шаговыми двигателями (ШД) приводов полярной оси и оси склонений экваториальной монтировки, она обеспечивает часовое ведение со звездной скоростью, тонкую коррекцию (гидирование) с небольшими скоростями, а также наведение на объект с плавным изменением скорости в желаемом диапазоне. Точные значения скоростей определяются прошивкой PIC, вшитые скорости гидирования - 50% от звездной по часовому углу и 30% - по склонению, максимальная скорость наведения может доходить 50-150 крат от скорости ведения (в зависимости от используемых ШД).

Перечень элементов к принципиальной схеме (приведена на рисунке).



DD1 PIC16F873A-I/SP (замены: PIC16F876A, PIC16F873-20, PIC16F876-20)
DA1 7805
DA2,DA3 L6219
HL1 L-132XID (или любой красный)
HL2 L-132XGD (или любой зеленый)
VD1-VD4 КД522
ZQ1 5 МГц
C1 0.1 мкФ
C2,C3 22 пФ
C4 0.1 мкФ
C5 10 мкФ
C6,C7 0.1 мкФ
C8 10 мкФ
C9-C12 0.1 мкФ
C13,C14 100 мкФ
C15-C22 1000 пФ
R1 16 кОм *
R2 10 кОм *
R3 10 кОм
R4 27 кОм
R5 10 кОм
R6 10 Ом
R7 2.2 кОм
R8 10 кОм
R9-R14 10 кОм
R15,R16 4.7 кОм
R17,R18 2.2 кОм
R19-R22 820 Ом
R23-R26 1 Ом **
R27-R30 47 кОм

* подбирается исходя из приемлемой яркости светодиода
** для ШД с номинальным током обмотки более 500мА

Использование метода импульсной стабилизации токов ШД обеспечивает сравнительно небольшое потребление мощности и работу двигателей в режиме ? шага. Максимальный импульсный ток обмоток ШД, который может дать схема - до 500мА, при этом потребление от источника напряжением 12В составляет около 250мА в во времягидирования и 700мА в режиме наведения (для ДШИ200-1).

В случае применения более слабых ШД ток обмоток может быть и менее 500мА, при этом уменьшится будет и потребление. Ток обмоток ШД определяется выбором сопротивления Rs токозадающих резисторов (R23-R26):
Rs = 0,5В / Iобм

Изначально схема разрабатывалась для 12В питания (бортсеть автомобиля и т.п.), но возможно питать ее от более высоковольтного источника постоянного тока, напряжением от 10 до 30В (цепь +Е на схеме). Выбор конкретной величины напряжения БП зависит от посьавленной задачи и типа ШД. В общем , большее напряжение дает возможность разогнать ШД до максимальных скоростей, но может стать неудобным по конструктивным или экономическим аспектам. И надо учесть, что питающее схему напряжение должно быть больше падения напряжения на сопротивлении обмоток ШД при заданном токе.

Eп > Iобм*Rобм

Верхняя граница напряжений питания (30В) задается параметрами микросхемы-стабилизатора 7805 (DA1). Необходимо внимательно смотреть за происхождением применяемых деталей и их параметрами, т.к. у некоторых из многих аналогов 7805 максимально допустимое входное напряжение может оказаться меньше, чем 30В (в частности, у стабилизаторов КР142ЕН5 - всего 15В).
При питания схемы от источника напряжением более 15В микросхему стабилизатора 7805 (DA1) надо установить на радиатор. Возможно питания DA1 от отдельного низковольтного источника (8-15В). В таком случае драйверы DA2, DA3 (L6219) могут быть при необходимости запитаны от более высокого напряжения - до 45В.

Надо обратить внимание на обеспечение необходимого теплоотвода от микросхем-драйверов ШД работе с током обмоток, ближе к максимальному - 500мА). Для микросхемы L6219 монтаж радиатора на ее корпус не предусмотрена, теплоотвод производится впаиванием выводов 6, 7, 18, 19 в широкий "земляной" проводник, соединенную с большой площадью металлизации на монтажной плате. Поэтому монтаж этих микросхем на панельки настоятельно не рекомендуется.

БП должен обеспечивать необходимые токи обмоток ШД и может представлять собой как химический источник тока (батарея, бортсеть автомобиля), так и стабилизированный или нестабилизированный сетевой БП (трансформатор с диодным мостом). В последнем случае, пульсации выходного напряжения под нагрузкой должны быть меньше выбранного диапазона напряжений питания, для чего емкость конденсатора фильтра выпрямителя должна быть большая. Например, в случае постоянного (среднего) выходного тока блока питания 1А рекомендуемая емкость фильтра должна быть не менее 4000мкФ

Особенностью этой схемы является плавная регулировка скорости в режиме наведения с использованием кнопок с "полунажатием" (как для спуска затвора в цифровых фотоаппаратах).

Пульт управления (примерный вид его показан на рисунке) содержит кнопки управления двигателем полярной оси SB1 и SB2, оси склонений SB3 и SB4, а также выключатель блокировки скоростей наведения SA1. Каждая из этих кнопок - трехпозиционная, в зависимости от усилия нажатия будет находиться в одном из трех состояний, переход между которыми воспринимаются на ощупь в виде некоторого "щелчка". В дальнейшем эти положения будут называться так: 1) не нажатое ("отпущена"); 2) "полунажатие"; 3) "полное нажатие".

Часовое ведение включается переключателем SA2 (индикатор HL2 - активе), все кнопки пульта – не нажаты. ШДполярной оси при этом вращается с заданной (звездной) скоростью, ШД склонения неподвижен, но его обмотки запитаны постоянным током (происходит фиксация ротора в положении текущего четверьтьшага).
Гидирование происходит с помощью соответствующих кнопок пульта: полунажатие на кнопки SB1, SB2 приводит, к увеличению или уменьшению часовой скорости на половину, а полунажатие на кнопки SB3, SB4 приводит во вращение ШД склонений в том или ином направлении со скоростью, соответствующей 1/3 звездной. Для привода оси склонений применена функция ускоренной выборки люфта, величина которого задается пользователем (по умолчанию - отключена).

Отключение SA2 (индикатор HL2 - не активен) приводит к обесточиванию всех обмоток ШД и минимизирует потребляемый устройством ток . Точного удержания положения осейй двигателей при этом не происходит. Обесточивание обмоток активно, лишь когда все кнопки пульта не нажаты, в случае же нажатия на любую из кнопок устройство функционирует при неактивном положении SA2 точно также, как и при активном (в т.ч. возможен и переход в режим наведения).

Режим наведения включается при помощи полного нажатия одной из кнопок (до конца). При удержании кнопки в этом положении соответствующий ШД начнет постепенно разгоняться в указанном направлении в соответствии с графиком разгона. После достижения необходимой скорости надо ослабить нажим на кнопку (до положения полунажатия), набранная скорость при этом не будет изменятся. Полное отпускание кнопки ведет к постепенному замедлению двигателя в соответствии с тем же графиком, и, в итоге, к режиму часового ведения. Повторное полунажатие кнопки до окончания замедления также поддерживает текущее значение скорости, и так последний отрезок пути до выбранного объекта можно пройти на небольшой скорости, окончательно отпустив кнопку близости от объекта.
Переход в режим наведения возможен лишь при замкнии контактов выключателя блокировки скоростей наведения (SA1).

График разгона задан в микроконтроллере в виде таблицы, и, в принципе, может быть любым на выбор. В типовом варианте, первые 0.4с после включения режима наведения ШД работает на постоянной скорости (напр., 4-кратной), а затем начнется плавный рост скорости по экспоненциальной зависимости вплоть до максимального значения. Полное время набора максимально скорости происходит за 2.55с. Так как столько же времени занимает и плавное замедление при отпущенной кнопке, что в некоторых случаях может оказаться слишком долгим (особенно при большой максимальной скорости), то предусмотрена возможность быстрой остановки ШД (переход в режим часового ведения). Для этого надо кратковременно нажать на кнопку противоположного направления.

Двигатели обеих осей в режиме наведения могут работать одновременно и независимо друг от друга

Для настройки уровня автоматически выбираемого люфта по склонению, а также максимальной скорости ШД, необходимо нажать кнопку SB3, и, удерживая ее, включить питание устройства, после чего кнопку отпустить.

В режиме настройки изменяются функции выключателя SA2 и светодиода HL2. Если при включенном SA2 (HL2 - активно) устройство работает обычным образом, то при выключении SA2 обмотки ШД не обесточиваются, ШД полярной оси продолжает крутится, а кнопки пульта, не управляют ШД, а служат для настройки регулируемых параметров. Нажатие на кнопку SB3 увеличивает, а на SB4 - уменьшает величину автоматически выбираемого люфта по склонению на 1 четверть-шаг. Кнопки SB1 и SB2 позволяют, соответственно, изменять предельную скорость в режиме наведения. Каждое нажатие сопровождается кратким свечением светодиода HL2, остановка же вспышек индицирует то, что регулируемый параметр достиг предела своего диапазона и в эту сторону больше изменяться не может. Диапазон настройки люфта по склонению колеблется от 0 до 255 четверть-шагов, а максимальной скорости - примерно от 1/6 максимального значения до максимума.

Для восстановления значений регулировок "по умолчанию" надо нажать одновременно кнопки SB1 и SB2, и удерживая их в нажатии, подать питание устройства. Это действие надо выполнить в обязательном порядке при запуске вновь прошитого PIC -контроллера.

Все регулировки сохраняются при отключении питания устройства.

Таблицу с настройками и прошивку скачать здесь

 

СПРАВОЧНИК

PIC контроллеры

Вход






Поиск по сайту

Внутренние ссылки

Посмотреть на нашем сайты страницы о наших друзьях:

Кадровое агентство FebaLine  Ялта-Арт – сайт художников Ялты

Лаборатория декора Авторская страница Ирины Фургал

Москиттеч - сайт интересный моделистам YADEKOR - путешествия поперек Москвы

Спортивно-оздоровительный клуб Фитнес-класс Магазин Ткани-Вера в Жулебино


Агис-Контроль - программно-аппаратный комплекс для удаленного мониторинга оборудования

Реклама


Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования