Stepper Driver Final Project Module: 5 Βήματα

2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-23 14:39

Από τους Marquis Smith και Peter Moe-Lange

Βήμα 1: Εισαγωγή

Σε αυτό το έργο, χρησιμοποιήσαμε ένα πρόγραμμα οδήγησης stepper για τον έλεγχο ενός βηματικού κινητήρα για περιστροφή. Αυτός ο βηματικός κινητήρας είναι ικανός να κινείται σε πολύ ακριβή διαστήματα και σε διαφορετικές ταχύτητες. Χρησιμοποιήσαμε έναν πίνακα FPGA Basys 3 για να στείλουμε ένα σήμα στον οδηγό βηματοδότησης και στον κινητήρα μέσω μέσου σανίδας.

Επιπλέον λειτουργικότητα εισάγεται με διακόπτες που αντιστοιχούν σε εισόδους στο πρόγραμμα οδήγησης stepper. Όταν λειτουργούμε σωστά, τα διαστήματα κίνησης του κινητήρα μας θα βασίζονται στην κατάσταση κατά την οποία το μηχάνημα εφαρμόζεται με χρήση κώδικα HDL και εισόδων καλωδίων, από την πλήρη κίνηση 1/1 βημάτων έως την ακριβή κίνηση 1/16 βημάτων. Η επαναφορά μας είναι απλά μια "αποτυχημένη ασφάλεια". αν συμβαίνει κάτι ανεπιθύμητο μέσα στο μηχάνημα κατάστασης, ο οδηγός θα ρυθμίσει τον κινητήρα στην υψηλότερη ρύθμιση του διαστήματος κίνησης.

Βήμα 2: Υλικά

Ακολουθούν τα υλικά που θα χρειαστείτε για την εγκατάσταση:

A4988 Stepper Driver

Nema 17 Stepper Motor (Χρησιμοποιήσαμε ένα μοντέλο 4 καλωδίων, ένα μοντέλο 6 καλωδίων θα απαιτήσει περισσότερες εισόδους και κωδικό για μεταβλητή λειτουργικότητα ισχύος/ροπής)

Οποιοσδήποτε τυπικός πίνακας ψωμιού

Τυπικά καλώδια Jumper

Μεταβλητή τροφοδοσία (Για αυτό το έργο, τα εύρη ισχύος είναι κάπως συγκεκριμένα και ευαίσθητα για βέλτιστη απόδοση)

Ταινία (ή σημαία κάποιου είδους για να δείτε πιο καθαρά τα σκαλιά του κινητήρα)

Κλιπ αλιγάτορα (Για να συνδέσετε την τροφοδοσία στην πλακέτα, αν και φυσικά αυτό μπορεί να γίνει με πολλούς τρόπους)

Βήμα 3: Διαγράμματα, κώδικας και σχεδιασμός μπλοκ

Σύνδεσμος κώδικα:

Αυτός ο κώδικας είναι υλοποίηση μιας μονάδας PWM. ένα που παίρνει ψηφιακό ρολόι και εισόδους λειτουργίας και εξάγει έναν κύκλο "on" και "off" που προσομοιώνει τις αναλογικές εισόδους. Στη συνέχεια, το στοιχείο οδήγησης stepper λαμβάνει αυτήν την έξοδο ως είσοδο και το χρησιμοποιεί για να οδηγήσει τον κινητήρα σε βήματα.

Αποποίηση ευθυνών: Ενώ αρχικά χρησιμοποιήσαμε τον δεδομένο κωδικό ρολογιού VHDL και τον τροποποιήσαμε ελαφρώς για να εκτελεστεί στο stepper μας, δεν είχε την πλήρη λειτουργικότητα που χρειαζόμασταν για να χρησιμοποιήσουμε διαστήματα. Ο κώδικας που βρίσκεται στο τμήμα "πηγή" του αρχείου δείχνει την οργάνωση και τον συγγραφέα με το όνομα Scott Larson. Ωστόσο, προσθέσαμε στο μηχάνημα κατάστασης που δημιουργήσαμε στο τέλος (στο ίδιο αρχείο pwm) που διαμορφώνει τους κύκλους ενεργοποίησης και απενεργοποίησης του ρολογιού.

Βήμα 4: Συναρμολόγηση

1. Χρησιμοποιώντας 2 καλώδια Jumper, συνδέστε τις δύο εξόδους PMOD στην πλάκα ψωμιού. Αυτά αφορούν το σήμα pwm_out και το σήμα κατεύθυνσής σας που θα συνδεθεί έμμεσα με το πρόγραμμα οδήγησης stepper.

2. Χρησιμοποιώντας 3 καλώδια Jumper και κατά προτίμηση τις ίδιες στήλες PMOD για απλότητα, συνδέστε τις εξόδους "ακριβείας" σας στο breadboard. Αυτά τα καλώδια προορίζονται για τον καθορισμό της βηματικής κατάστασης που ενεργοποιείται χρησιμοποιώντας ξανά τις εισόδους του οδηγού βηματισμού

3. Χρησιμοποιώντας έναν σύνδεσμο 4 πτυχώσεων, συνδέστε τον κινητήρα 4 συρμάτων στην σανίδα ψωμιού. Βεβαιωθείτε ότι η παραγγελία είναι η ίδια με αυτήν που δόθηκε στη ρύθμιση δείγματος. αυτό είναι σημαντικό, διαφορετικά μπορεί να σβήσετε το τσιπ.

4. Χρησιμοποιώντας έναν δεύτερο σύνδεσμο 4 πτύχωσης, συνδέστε τον πρώτο με τον δεύτερο.

5. Υποθέτοντας ότι χρησιμοποιείτε τροφοδοτικό διπλής εξόδου (2 ξεχωριστά επίπεδα τάσης/ενισχυτή), συνδέστε την έξοδο VCC της πλακέτας στον πίνακα ψωμιού όπως φαίνεται στην εικόνα. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Βεβαιωθείτε ότι η ισχύς δίνεται στην πλακέτα (και στη συνέχεια στον οδηγό βηματισμού) πριν από τον κινητήρα στο επόμενο βήμα, καθώς ενδέχεται να καταστρέψετε τα εσωτερικά τσιπ με την υπερβολική τάση.

6. Τέλος, χρησιμοποιώντας τα κλιπ αλιγάτορα ή άλλα καλώδια, συνδέστε την 2η τάση εξόδου στο μοτέρ ΣΕ ΣΕΙΡΑ. Βεβαιωθείτε ξανά ότι αυτό χρησιμοποιεί την κατάλληλη έξοδο στο πρόγραμμα οδήγησης stepper.

Βήμα 5: Συμπέρασμα

Και εδώ το έχετε, ένα βηματικό μοτέρ σε λειτουργία που αλλάζει τα βήματα του με βάση την είσοδο καλωδίου που δίνεται στον οδηγό βηματισμού. Λόγω του περιορισμένου χρόνου μας, δεν μπορούσαμε αλλά θέλαμε να χρησιμοποιήσουμε την Python για να μεταφράσουμε τον κώδικα G σε κύκλους ρολογιού που θα μπορούσαν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν σε σύνδεση με πολλαπλούς κινητήρες για τη δημιουργία μιας μονάδας πολλαπλών αξόνων. Επίσης, δεν μπορέσαμε να πετύχουμε με επιτυχία την τελική 1/16 stepper mode (η πιο ακριβής) για να τρέχουμε με συνέπεια. Αυτό πιθανότατα οφείλεται στο ότι το μηχάνημα κατάσχεσης ή η αυτόματη επαναφορά του προτού φτάσει σε αυτό το στάδιο, ακόμη και όταν οι εισόδους διακόπτη μας ήταν αληθινές.

Ακολουθεί ο τελικός σύνδεσμος βίντεο:

drive.google.com/open?id=1jEnI3bdv_hVR-2FiZinzCbqi8-BS3Pwe