www.aspenberg.info/astro /eq

EQ-plattform :: Styring av stegmotor

Selv om en stegmotor i utgangspunktet ser mer komplisert ut enn en DC-motor, er den faktisk enklere å styre. Spesiellt hvis man tenker på at motoren skal rotere med 100% konstant hastighet uavhengig av belastning. En DC-motor vil kreve et servo-kretsløp med tilbakekopling (f.eks. en optisk sensor eller en hall-generator) som teller omdreininger som igjen styrer en puls-bredde-modulator (PWM). Kompliserte greier.

En stegmotor har et fast antall steg per omdreining. Det vil si at rotoren dreies et visst antall grader for hvert steg. Mellom stegene holdes holdes rotoren stille. Dette gjør en stegmotor ypperlig der man trenger presis posisjonering og mulighet for å rotere begge veier, f.eks. ved robot-anvendelser. Ulempen ved vår anvendelse er at vibrasjon fra stegene kan forplante seg til teleskopet. Ved å gire ned motoren slik at stegfrekvensen blir over 10 til 20Hz unngår man problemet.

» Blunder #1 - En rystende opplevelse.
» Mer informasjon om stegmotorer (engelsk)
» Mer informasjon om DC-motorer (engelsk)

Motoren jeg har benyttet har 7.5° per steg eller 24 steg per omdreining. Dette kan halveres ved s.k. halvstepping der man oppnår 48 steg per omdreining. Utfra beregingene på design-siden skal rolleren gjøre omlag 7 omdreininger per time. Gearkassen har en utveksling på 1:125, dvs. motoren skal ha 875 omdreininger i timen eller omlag 0,24 omdreininger i sekundet. Med 48 halv-steg per omdreining gir dette helt presis 11,69242 steg per sekund.

» For de late: Ferdig byggesett levert fra Quasar i England (engelsk)

Dette byggesettet må modifiseres litt for å gi rett stegfrekvens. Dette innebærer å bytte en kondensator og legge til et trimmerpotensiometer. Se linkenene nedenfor for hvor man skaffer elektroninske komponenter.

De ikke fullt så late kan fortsette her:

Skjemaet ::

Motorstyringen er så enkel som overhodet mulig. Den bygger rundt en komplett styrekrets fra Allegro, UCN5804. Det som trengs i tillegg til 5804'en er en oscillator som gir en 8 til 14 pulser i sekundet. Til denne jobben har jeg valgt en enkel NE555 timer-krets. Klikk på skjemaet for å se det i full størrelse.

» Mer info om UCN5804 (engelsk).
» UCN5804 datablad (PDF).
» Mer info om 555 (engelsk).
» NE555 datablad (PDF)

Komponentiste ::

Antall	Type	Beskrivelse
1	7.5° unipolar stepper med 1:125 girboks	RS-components #351-4647
1	UCN5804	RS-components #653-531
4	1N4004 diode 250V	Avkoplingsdiode
1	6-polet skrukontakt	ELFA #48-375-48 eller liknende.
1	2-polet skrukontakt	ELFA #48-375-06 eller liknende.
1	100K trimmer multiturn type 89P	ELFA #64-724-01
1	50K linjert potmeter Alph RK09	ELFA #64-095-44
2	100 nF (0.1 uF) kodensator	Avkoplingskondis. Ukritisk
1	100 nF (0.1 uF) kodensator 1%	Timer. Bruk ELFA #65-460-06 e.l.
1	1 uF kodensator 1%	Timer. Bruk ELFA #65-465-01 e.l.
1	10K 1/4W motstand 2% metallfilm	Timerkrets.
1	22K 1/4W motstand 2% metallfilm	Timerkrets.
2	100K 1/4W motstand
1	470 uF 25V kodensator
1	78L05 regulator
1	NE555 timer
2	47 Ohm 5W motstand
4	2-pins pin-header	ELFA #43-702-19 e.l.
1	330 Ohm 1/4 W motstand
1	LED (rød)
1	16-pin DIL sokkel
1	8-pin DIL sokkel
1	Topolet miniatyr vippebryter
2	Tommeltotter	Fler enn 2 gir problemer (Morsom? Nei..)
	Loddetinn, veroboardplate etc.

Kommentarer ::

Egentlig kan enhver størmforsyning som gir 6 - 12V brukes. Jeg bruker en standard Syntha EQ2/EQ3 batteriboks med 4 batterier som gir omlag 6V driftsspenning. Dette begrenser strømmen gjennom motorviklingene til omlag 30 mA. Selv med så lite støm igjennom viklingene er det mer enn nok krefter i motoren til å dra gearkassa rundt. Hele kretsen bruker i snitt 60 til 70 mA noe som gjør at batteriene holder en evighet.
Potensiometer for hastighetskontroll er 50K Ohm linjert. Man trimmer kretsen ved å sette dette i midtstilling for så å justere inn rett hastighet med trimmeren R2. Panel-potmeteret vil da gi omlag +/- 25 % justingsmonn.
Retningskontroll: Jeg har montert en topolet vippebryter over jumper SLOW og DIR . Ved drift er SLOW lukket og DIR åpen. Ved å vippe bryteren den andre veien blir SLOW åpen og DIR lukket. Motoren går da baklengs over 100 ganger raskere. Kjekt for å spole tilbake til start.
Dioder er brukt for å jorde "flyback" spenningspulser som oppstår når man driver motoren.
Uten disse vil 5804'en gå istykker i løpet av noen sekunder.
Det ser ut som om Allegro UCN5804 er i ferd med å gå ut av produksjon. Det er dog ikke noe problem å skaffe kretsen fra f.eks. RS-components. Allegro har imidlertid laget en enda bedre krets for bipolare stegmotorer, A3977. Informasjon og et protoype-kretskort finnes på THS Engineering sine sider.

Drivverk med endestoppbryter

Det siste jeg la til var en trykkbryker for endestopp. Kjekt å ha hvis man blir så ivrig i å observere at man glemmer plattformen...

Jeg er litt lat, så jeg har ikke laget noe printkort men loddet opp kretsen på et stykke veroboard. For de mindre late så finnes kretskortutlegg og komponentplassering her. Merk at kretskortutlegget er med 600 DPI og at begge tegningene sees ovenfra.

» ELFA A/S - Elektronikkomponenter
» RS-Components - Elektronikk og mekaniske komponenter.