В радиолюбительской литературе было опубликовано много описаний устройств управления шаговыми двигателями, я решил предложить еще одно, имеющее ряд отличий и достоинств. Предлагаемый контроллер биполярного шагового двигателя построен из небольшого числа легкодоступных дешевых деталей, имеет маленький потребляемый ток и может быть адаптирован для применения в различных устройствах.

Применение двухполярного питания выходных электронных ключей дало возможность вдвое уменьшить их число и получить режим остановки двигателя, в котором через его обмотки не течет ток. Управляющая программа обеспечивает фиксированную длительность рабочих импульсов при любой частоте шагов, что избавило ключевые транзисторы от излишнего нагрева. Использование для управления ключами оптронов дает развязку по питанию, возможность независимого питания узла управления и ключей, коммутирующих обмотки двигателя.

Схема контроллера изображена на рис. 1. Узел управления построен на микроконтроллере DD1 (PIC16F84A-04/P). Назначение кнопок управления следующее: SB1 - вращение по часовой стрелке; SB2 - вращение против часовой стрелки; SB3 - увеличение частоты шагов; SB4 - уменьшение частоты шагов; SB5 - стоп. Значения напряжения питания шагового двигателя +Uшд и -Uшд зависят от его типа, но не должны по абсолютному значению превышать 27 В - половины допустимого для фототранзисторов примененных оптронов напряжения коллектор-эмиттер.

Рис. 1. Схема контроллера (нажмите для увеличения)

Чертеж печатной платы устройства и размещение деталей на ней показаны на рис. 2. Для микроконтроллера на плате устанавливают панель, в которую его вставляют уже запрограммированным.

Рис. 2. Чертеж печатной платы контроллера и размещение деталей на ней (нажмите для увеличения)

Исходный текст программы микроконтроллера содержит все необходимые комментарии, и при необходимости ее можно изменять, например, ввести полушаговый режим управления двигателем или, используя свободные порты микроконтроллера, добавить конечные выключатели для ограничения сектора вращения, или задавать нужное число шагов. Стоит отметить, что необходимая очередность открывания транзисторов VT1-VT4 реализована в программе с учетом трассировки печатной платы.

Правильно собранное устройство не требует налаживания. В нем в качестве VT1-VT4 можно использовать любые комплементарные пары транзисторов средней мощности, например, серий КТ814 и КТ815, КТ816 и КТ817, КТ972 и КТ973 или аналогичные импортные. Подходящие транзисторные оптроны можно найти в любом импульсном блоке питания, где их широко используют.

Файл печатной платы в формате Sprint Layout 6.0 и программа микроконтроллера можно скачать c ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/11/shag.zip.

Автор: Н. Каменев