Circuito de controlador de motor paso a paso con IC 555

Circuito de controlador de motor paso a paso con IC 555

En este proyecto vamos a aprender cómo hacer un circuito de controlador de motor paso a paso unipolar simple usando 555 IC de temporizador. Además del temporizador 555, también necesitamos IC CD 4017, que es un IC contador de décadas.

Por Ankit Negi



Cualquier motor unipolar se puede conectar a este circuito para realizar una tarea específica, aunque primero debe hacer algunos pequeños cambios.



La velocidad del motor paso a paso se puede controlar desde un potenciómetro conectado entre la descarga y el umbral pin de 555 temporizador .

Conceptos básicos del motor paso a paso

Los motores paso a paso se utilizan en áreas donde se requiere una cantidad específica de rotación, que no se puede lograr con motores de corriente continua ordinarios. Una aplicación típica del motor paso a paso es una IMPRESORA 3D. Encontrará dos tipos de motores paso a paso populares: UNIPOLAR y BIPOLAR.



Como sugiere el nombre, el motor paso a paso unipolar contiene bobinados con cable común que se pueden energizar fácilmente uno por uno.

Mientras que el motor paso a paso bipolar no tiene un terminal común entre las bobinas debido a que no se puede accionar simplemente usando el circuito propuesto. Para conducir un motor paso a paso bipolar, necesitamos un circuito de puente en H.

COMPONENTES:

1. 555 TIMER IC



2. CD 4017 IC

3. RESISTENCIAS 4.7K, 1K

4. POTENCIÓMETRO 220K

5. 1 uf CONDENSADOR

6. 4 DIODOS 1N4007

7. 4 TRANSISTORES 2N2222

8. MOTOR PASO A PASO UNIPOLAR

9. FUENTE DE ALIMENTACIÓN CC

PROPÓSITO DEL 555 TIMER:

Aquí se requiere un temporizador 555 para generar pulsos de reloj de frecuencia particular (se puede variar usando un potenciómetro de 220k) que determina la velocidad del motor paso a paso.

Detalles del pinout del IC 555

Detalles de distribución de pines IC 555, tierra, Vcc, reinicio, umbral, descarga, voltaje de control

OBJETIVO DEL CD4017:

Como ya se mencionó anteriormente, es un contador de décadas IC, es decir, puede contar hasta 10 pulsos de reloj. Lo que hace que este IC sea especial es que tiene su propio decodificador incorporado. Debido a lo cual no es necesario agregar un IC adicional para decodificar números binarios.

4017 cuenta hasta 10 pulsos de reloj desde 555 horas y da una salida alta correspondiente a cada pulso de reloj uno por uno desde sus 10 pines de salida. A la vez, solo un pin es alto.

FINALIDAD DE LOS TRANSISTORES:

Hay dos propósitos del transistor aquí:

1. Los transistores actúan aquí como interruptores, energizando así una bobina a la vez.

2. Los transistores permiten que la alta corriente pase a través de ellos y luego del motor, excluyendo así el temporizador 555 por completo, ya que puede suministrar muy poca cantidad de corriente.

DIAGRAMA DE CIRCUITO:

Circuito controlador de motor paso a paso simple usando IC 555

Realice las conexiones como se muestra en la figura.

1. Conecte el pin 3 o el pin de salida del temporizador 555 al pin 14 (pin de reloj) del IC 4017.
2. Conecte el pin de habilitación o el pin 13 de 4017 a tierra.
3. Conecte los pines 3,2,4,7 uno por uno a los transistores 1,2,3,4 respectivamente.
4. Conecte el pin 10 y 15 a tierra a través de una resistencia de 1k.
5. Conecte el cable común del motor paso a paso al positivo de suministro.
6. Conecte otros cables del motor paso a paso de tal manera que las bobinas se energicen una por una para completar una revolución completa correctamente (puede consultar la hoja de datos del motor proporcionada por el fabricante).

¿POR QUÉ LA SALIDA PIN 10 DEL IC 4017 ESTÁ CONECTADA A SU PIN 15 (RESET PIN)?

Como ya se mencionó anteriormente, 4017 cuenta los pulsos de reloj uno por uno hasta el décimo pulso de reloj y da una salida alta en los pines de salida, en consecuencia, cada pin de salida va alto.

Esto provoca cierto retraso en la rotación del motor que es innecesario. Como solo requerimos los primeros cuatro pines para una revolución completa del motor o los primeros cuatro recuentos decimales de 0 a 3, el pin no. 10 está conectado al pin 15 de modo que después de la cuarta cuenta, IC se reinicia y la cuenta comienza de nuevo desde el principio. Esto asegura que no se interrumpa la rotación del motor.

TRABAJANDO:

Después de realizar las conexiones correctamente, si enciende el circuito, el motor comenzará a girar en pasos. El temporizador 555 produce pulsos de reloj dependiendo de los valores de resistencia, potenciómetro y condensador.

Si cambia el valor de cualquiera de estos tres componentes, la frecuencia del pulso de reloj cambiará.

Estos pulsos de reloj se le dan al IC CD 4017 que luego cuenta los pulsos de reloj uno por uno y da 1 como salida al pin no 3,2,4,7 respectivamente y repite este proceso continuamente.

Dado que el transistor Q1 está conectado al pin 3, se enciende primero y luego el transistor Q2 seguido de Q3 y Q4. Pero cuando un transistor está encendido, todos los demás permanecen apagados.

Cuando Q1 está encendido, actúa como un interruptor cerrado y la corriente fluye a través del cable común al cable 1 y luego a tierra a través del transistor Q1.

Esto energiza la bobina 1 y el motor gira en algún ángulo que depende de la frecuencia del reloj. Entonces sucede lo mismo con Q2 que energiza la bobina 2 seguida de la bobina 3 y la bobina 4. De esta manera se obtiene una revolución completa.

Cuando se gira el potenciómetro:

Digamos que la posición inicial de la olla es tal que hay una resistencia máxima (220k) entre la descarga y el pin de umbral. La fórmula para la frecuencia del pulso del reloj de salida es:

F = 1,44 / (R1 + 2R2) C1

De la fórmula se desprende claramente que la frecuencia de los pulsos de reloj disminuye a medida que aumenta el valor de R2. Por lo tanto, cuando R2 o el valor del potenciómetro es máximo, la frecuencia es mínima debido a que IC 4017 cuenta más lentamente y da una salida más retardada.

A medida que el valor de la resistencia R2 disminuye, la frecuencia aumenta, lo que provoca un retardo mínimo entre las salidas de IC 4017. Y, por lo tanto, el motor paso a paso gira más rápido.

Así, el valor del potenciómetro determina la velocidad del motor paso a paso.

VIDEO DE SIMULACIÓN:

Aquí puede ver claramente cómo varía la velocidad del motor con la resistencia R2. Su valor primero se reduce y luego aumenta, lo que a su vez primero aumenta y luego disminuye la velocidad del motor paso a paso.




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