Breve apresentação: Este driver é um aperfeiçoamento do já conhecido Driver Apoena1. Possui todas as características do Driver Apoena1 com algumas inovações a mais: Ele possui um microcontrolador supervisionando o processo de funcionamento do L297 : 1 - Caso haja alguma anomalia na freqüência que controla o PWM do L297, este microcontrolador inibe o motor imediatamente e sinaliza através de um LED. Este procedimento evita a queima de drivers, MOSFETs, motores e etc... 2 - Ele também supervisiona a entrada de PASSO proveniente do PC. Sempre que o sinal de PASSO parar por um período igual, ou superior a 2 segundos, o microcontrolador ira acionar o sistema de redução de corrente. Este sistema evita superaquecimento dos MOSFETs, sensores de corrente e motores. Este procedimento é automático e instantâneo, assim que a entrada PASSO volta a atuar, o microcontrolador desliga o redutor de corrente instantaneamente (no mesmo ciclo). A importância do sistema de redução de corrente, se da pelo fato de que quando o motor esta parado, duas de suas bobinas (duas em passo cheio, ou uma em meio passo) permanecem acionadas em período integral (recebendo o PWM do L297 ) para que o motor fique parado e fixo na posição de trabalho. Isto ocasiona um superaquecimento no conjunto todo. Utilizando-se a entrada de INIBE para evitar este problema, o motor é desligado completamente, isto ocasiona a perda de posição, ou por inércia, ou pelo fato de sair fora do passo. É ai que o sistema de redução de corrente se torna imprescindível, pois ele mantem o motor fixo na posição de trabalho, porem reduz a corrente e o aquecimento em até 70% do normal. Isto proporciona uma redução no consumo de energia e também uma maior durabilidade para todo o conjunto eletrônico e motores. 3 O Apoena2 possui também MOSFETs (IRF640) de maior capacidade de tensão, podendo trabalhar agora, na casa dos 85VCC, sobre os motores. Características básicas: Possui três entradas de controle: Passo = avança ou recua o motor em um passo a cada impulso recebido. Direção = muda o sentido de rotação do motor. Inibe = desliga as bobinas do motor deixando as mesmas em ponto morto. Seis saídas para conexão do motor: BA1 = Bobina A1. BA2 = Bobina A2 BB1 = Bobina B1 BB2 = Bobina B2. VMT = alimentação do fio central das bobinas. VMT = idem ao anterior. Possui dois modos de operação: meio passo (Half step) ou passo cheio (Full step). Trabalha com motores unipolares de 5, 6 ou 8 fios. Suporta correntes de até 7 amperes por fase (Nota: Para uso deste valor de corrente a tensão devera ser reduzida e exigira refrigeração forçada). Aceita de 12 VCC a 85 VCC, para a alimentação do motor (Nota: quanto maior for a alimentação do Motor melhor será o desempenho do mesmo, no entanto alguns limites, tensão/corrente, devem ser observados). 1
Limites de tensão máximas para motores de: 3 amperes pode-se usar qualquer um dos TAPs do trafo de 24vca até 58vca 3,5 amperes usar no máximo os TAPs de 24vca até 50vca com boa ventilação. 4 amperes usar no máximo os TAPs de 24vca até 42vca com ventilação reforçada. 4,5 até 5 amperes usar no máximo os TAPs de 24vca até 32vca com ventilação reforçada. 5,5 até 7 amperes somente no TAP de 24vca e com refrigeração melhorada e reforçada. Geral: Trabalha com MOSFETs IRF640. Exige três tensões de alimentação, sendo: uma para os isoladores ópticos (5VCC e precisa ser isolada das demais), outra para a lógica de controle (15VCC) e por fim a alimentação dos motores (de 12 a 85VCC). Dimensões:100x150x28mm OBS: Nosso driver pode trabalhar sem a necessidade da placa integradora, pois já possui todas as proteções necessárias incorporadas no próprio driver... Nota: Cada driver é indicado para apenas um motor, não recomendamos o uso de mais de um motor por driver. 2
Ajuste da redução de corrente. (TrimPot- R1). Sentido horário diminui a corrente. Ajuste da corrente de trabalho. (TrimPot- R14). Sentido horário aumenta a corrente. S1 = Jumper de seleção p/ passo cheio ou meio passo (Full / Half Stepper). Com Jumper colocado, estará em passo cheio (Full Stepper). Led D5 (Microcontrolador) Aceso continuo Indica redução de corrente ativada. Tecla T1. Libera redução de corrente e reinicia erros. Ponto de leitura do ajuste da corrente do motor. (Pino 15 de L297) GND Led D2 (INIBE) Aceso Indica que o motor esta inibido. Piscando rápidamente sinaliza falha no sistema de PWM. Led D1. Apagado Indica posição HOME. Led D3 (STEP). Acende proporcionalmente aos passos. Led D4 (DIR). Indica a direção do motor. 3
Introdução ao sistema Chopper O que faz de um driver tipo chopper, ser um dos sistemas mais eficientes no controle p/ motores de passo, é o fato do controlador conseguir a magnetização das bobinas, rapidamente. Para que isto seja possível, o controlador injeta toda a tensão disponível na fonte, sobre as bobinas do motor e no exato momento em que a corrente, nas bobinas, atingem seu ponto de trabalho, o controlador desliga esta tensão. Quanto maior for a tensão aplicada, mais rapidamente as bobinas serão magnetizadas, porem há limites a serem respeitados. Este processo se repete indefinidamente e é conhecido como sistema PWM. O sistema fica variando o tempo entre ligado e desligado da tensão sobre a bobina do motor. Isto faz com que independente do valor da tensão, ele mantenha a corrente sempre estável. O produto entre tensão, corrente, tempo ligado e desligado, determina o rendimento do motor. Para que esta corrente seja devidamente controlada, o Controlador (L297) precisa receber um sinal de referencia e também um sinal de retorno (Feedback) da corrente. O sinal de referencia é enviado através de um TrimPot (R14) ajustável pelo usuário e o sinal de feedback é enviado automaticamente, por dois sensores de corrente (R18 e R19). O controlador recebe o sinal de feedback de cada fase do motor, por esta razão há dois sensores. São duas fases por sensor, porem nunca atuam juntas e por esta razão o controlador as identifica. Tanto o sinal de referencia, como o sinal de feedback, são níveis de tensão aplicados aos terminais do CI L297. A referencia de corrente é aplicada no pino 15 do L297 e o feedback de corrente, nos pinos 14 e 13 do mesmo. Calculando o valor da corrente do motor Para calcular o valor da Tensão de referencia, que deve ser aplicada ao CI L297, aplica-se a formula abaixo: Imf x Rsense = Volts Onde: Imf = Corrente do Motor, por fase. Rsense = 0,1 ohm Exemplo: Um Motor com 3 Amperes por fase, vezes Rsense 0,1 = 0,3 Volts ou 300 milivolts. Portanto p/ este motor, teríamos que ajustar a tensão de referencia no pino 15 de L297, em 300 milivolts. Nota: Para cada 10 milivolts aplicados no pino 15, do CI - L297, haverá um aumento na Nota: Para cada 10 mili Volts aplicados no pino 15, do CI - L297, haverá um aumento na corrente do Motor, de 100 mili Amperes. 4
Tecla T1 GND e Pino 15 de L297. TrimPot R1 Ajuste da redução de corrente. TrimPot R14 - Ajuste da corrente de trabalho. Ao ajustar a corrente de Trabalho, deve-se pressionar esta tecla, e mante-la pressionada, até terminar de ajustar a corrente. Isto fará com que a corrente reduzida seja liberada. LED D5 LED D6 Para ajustar a corrente de trabalho do motor, deve-se pressionar a tecla T1 (O Led D5 e D6 irão se apagar) e ajustar o TrimPot R14 (Sentido horário aumenta a corrente e anti horário diminui) até que o valor desejado seja lido no multímetro. Para ajustar a corrente reduzida, deve-se soltar a tecla T1 e sem injetar pulsos na entrada de PASSO, aguardar dois segundos até que o Led D5 e D6 acendam. Com os Leds acesos, ajuste o TrimPot R1 (Sentido horário diminui a corrente e anti horário aumenta) até que o valor desejado seja lido no multímetro. Nota: Não há limites p/ a corrente de redução, ela pode variar de zero até nenhuma redução. O indicado é o mais baixo possível, desde que o motor permaneça estático na posição estacionaria (freado). Recomendo 70% menor do que a corrente de trabalho. 5
Led D9 Alimentação dos isoladores. (5VCC) Jumper S5 Sem jumper o driver será inibido. Led D8 Alimentação da Lógica. (VCC) Led D10 Sistema inibido pelo Microcontrolador. Led D6 Redução de corrente Ativada. Led D9 Alimentação do Motor. (VMT) 6