Степпер Моторс

Electronic Basics #24: Stepper Motors and how to use them (Може 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Степпер Моторс

Дигитални кругови


Питање 1

Немој само седети тамо! Изградите нешто!

Учење за анализом дигиталних кола захтева пуно истраживања и праксе. Уобичајено, ученици практикују тако што раде кроз многе проблеме узорка и провјеравају своје одговоре против оних које предвиђа уџбеник или инструктор. Иако је ово добро, постоји много бољи начин.

Више ћете научити стварајући градњу и анализу стварних кола, дозвољавајући вашој опреми за тестирање да пружи "одговоре" уместо књиге или друге особе. За вежбе вежбања кола, следите ове кораке:

  1. Прикријемо шематски дијаграм за дигитално коло које треба анализирати.
  2. Пажљиво изградите овај круг на плочи или другом пригодном медију.
  3. Проверите тачност конструкције кола, пратите сваку жицу на сваку везну тачку и проверите ове елементе један по један на дијаграму.
  4. Анализирајте коло, одређујући све излазне логичке стања за дате услове уласка.
  5. Пажљиво измерите те логичке стања да бисте потврдили тачност ваше анализе.
  6. Ако постоје грешке, пажљиво провјерите конструкцију кола на дијаграму, а затим пажљиво поново анализирајте круг и поново измјерите мерење.

Увек будите сигурни да су напонски напон унутар спецификације за логичке кругове које планирају користити. Ако је ТТЛ, напајање мора бити регулисано снабдевање са 5 волти, што је могуће подесити на најближу ДЦ вредност од 5.0 волта.

Један од начина на који можете уштедјети време и смањити могућност грешке је започињање врло једноставног круга и постепено додавање компоненти како би се повећала његова сложеност након сваке анализе, умјесто изградње потпуно новог кола за сваки проблем у пракси. Друга техника за уштеду времена је поновна употреба истих компоненти у различитим конфигурацијама кола. На овај начин нећете морати да измерите вредност било које компоненте компоненте више од једном.

Открити одговор Сакриј одговор

Нека сами електрони дају одговоре на своје "проблеме у пракси"!

Напомене:

Било је моје искуство да студенти захтевају много вежбања са анализом кола како би постали способни. У том циљу, инструктори обично пружају својим ученицима мноштво проблема у пракси и пружају одговоре студентима да провере свој рад против. Иако овакав приступ чини ученицима умешан у теорију кола, не успије их потпуно образовати.

Студенти не требају само математичку праксу. Они такође требају стварне, практичне кругове за изградњу праксе и употребу опреме за тестирање. Дакле, предлажем следећи алтернативни приступ: ученици треба да изграде своје сопствене "праксе" са стварним компонентама и покушавају да предвиде различита логичка стања. На тај начин, дигитална теорија "оживи", а студенти стичу практичну стручност коју не би могли добити само рјешавањем Боолеанских једначина или поједностављивањем Карнаугх карата.

Други разлог за пратњу овог начина праксе јесте да науче ученичке научне методе : процес тестирања хипотезе (у овом случају, предвиђања стања логике) вршењем правог експеримента. Студенти ће такође развити стварне вештине решавања проблема јер повремено врше грешке у конструкцији кола.

Проведите неколико тренутака са вашом класом да бисте прегледали неке од "правила" за изградњу кругова пре него што почну. Разговарајте о овим питањима са вашим ученицима на исти начин у Сократу како бисте нормално разговарали о питањима радног листа, а не само да им кажете шта требају и не би требало да раде. Никада не престајем да се чудим колико су лоши ученици схватили упуте када су представљени у типичном предавању (инструктор монологу) формату!

Ја високо препоручујем ЦМОС логичко коло за експерименте код куће, где ученици можда немају приступ регулираном напајању од 5 В. Савремено ЦМОС коло је далеко робусније у односу на статичко пражњење од првих ЦМОС кругова, тако да су страхови ученика који оштећују ове уређаје јер немају "исправну" лабораторију постављену код куће у великој мери неосновани.

Напомена инструкторима који се могу жалити на "изгубљено" време потребно да ученици граде стварна кола уместо само математички анализирање теоријских кругова:

Која је сврха ученика који изводе курс "ворксхеет панел панел-дефаулт" итемсцопе>

Питање 2

У овом склопу, микроконтролер контролише ротацију специјалног типа мотора познатог као степпер мотор тако што секвенцијално активира један транзистор истовремено (на тај начин, покреће један моторни моменат у исто време). Са сваким кораком у низу, мотор ротира фиксни број степена, обично 1, 8 степена по кораку:

Сваки мотор намотаје црту релативно тешку струју када је напуњен, што захтева транзисторе да се "уклопи" између излаза микроконтролера и моторних завојница.

Идентификовати коју врсту логичког сигнала ("висока" или "ниска") из излазних портова микроконтролера је неопходно за напајање сваког транзистора. Такође, покажите како се губици снаге и број делова могу смањити заменом сваког биполарног транзистора са одговарајућим МОСФЕТ-ом на следећем дијаграму:

Открити одговор Сакриј одговор

Сваки корак степени мотора постаје енергичан када излаз одговарајућег микроконтролера прелази у "ниско" (земаљско потенцијално) стање.

Питање о следећем питању: да ли би отпорници морали да оставе на месту, да ли би измењени (МОСФЕТ уместо БЈТ) круг и даље функционисао исправно "напомене скривене"> Напомене:

Сврха овог дугогодишњег питања није само да ученици схвате како замијенити БЈТ са МОСФЕТ-ом, већ их упознати са концептом микроконтролера који је уређај све већег значаја у савременим електронским системима.

Нема комутирајућих диода у овом колу, због једноставности. Ако неки ученици питају за ово, похвалите их за запажање!

Питање 3

Степпер моторни завојници обично извлаче много струје, што захтијева кориштење транзистора снаге да "пуфер" управљачког кола на мотор. Типичан степпер моторног коначног погонског склопа изгледа овако (само један од четири излазног транзистора је приказан, за крајност):

Наравно, диода је инсталирана како би се спријечило високонапонско убрзање од уништења излазног транзистора сваки пут када се искључи. Међутим, то узрокује другачији проблем: код слободних точкова на месту, магнетско поље формирано у сваком намотају траје дуже до "распадања" када се његов одговарајући транзистор искључи. Ово кашњење у времену намеће максималну брзину ротације на степеру мотора, јер се мотор неће померити до следећег корака док се магнетско поље (а) из претходног корака не распрши.

Која модификација се може направити за ово коло како би се транзистори омогућили брже пребацивање, покретање корачног мотора са већом брзином ротације "# 3"> Открити одговор Сакри одговор

Нећу вам објаснити зашто ово решење функционише, али дозволићу вам Мицхаел Фарадаи математички "наговјештај:"

в = Н д φ


дт

Следеће питање: који фактори одређују вредност отпорности новог отпорника приказаног на дијаграму "белешке скривене"> Напомене:

Замолите ученике да опишу брзину промене магнетног флукса у сваком завојнику након искључивања транзистора, без комутирајућих диода на месту (под претпоставком да транзистор може издржати прелазне напоне које производи индуктор). Ученицима треба постати јасно да укључивање диода ради спречавања високонапонских "шиљака" дословно ствара проблем распадања магнетског поља.

Питање 4

Овај круг регистра померања покреће четири калемове униполарног корачног мотора, један по један, у ротирајућем узорку који се креће брзином сата. Коло транзистора погона (К 1, К 2, и отпорници Р 2 до Р 6 ) су приказане само за један од четири калема. Остала три излаза регистра помака имају идентична круга погона повезана са одговарајућим моторним навојем:

Претпоставимо да је ово корачно моторно коло успешно функционисало већ неколико година, а онда је изненада престало радити. Објасните где ћете узети првих неколико мјерења да бисте изолирали проблем и зашто бисте тамо мјерили.

Открити одговор Сакриј одговор

Мој први корак био би да проверим присуство адекватне снаге ДЦ и за ИЦ регистар смјене и за мотор (транзисторски управљач кругова). Затим бих користио волтметар или сонду за провјеру да ли је пулсиран на било ком од К излаза регистра помака. То би ми рекло да ли је проблем био са регистаром помака или са струјним круговима.

Напомене:

Ово је добро питање да разговарате са својим студентима, јер им помаже да разумеју како да "поделити и освојити" неисправан систем.

Питање 5

Степпер мотори се често користе у сервомеханизмима мале снаге, као што су они који се налазе у малим роботима, рачунарским штампачима и другим прецизним електромеханичким машинама. Објасните зашто је овај тип електромотора популарнији од ДЦ мотора са сталним магнетом или других типова мотора. Напомена: одговор је уско повезан са називом самог мотора ("степер").

Открити одговор Сакриј одговор

За разлику од других типова мотора, корачни мотори се крећу у дискретним "корацима", врло добро се посвећују дигиталним режимима контроле положаја.

Напомене:

Уверите се да студенти добију прилику да осете покрет покретачког степеника у сопственим рукама када разговарате о степпер моторима на класи. Ако немате могућност да имате било какве степпер моторе, лако се добијају помоћу резервних делова од истрошених рачунарских штампача!

  • ← Претходни радни лист

  • Индек листова

  • Следећи радни лист →