Módulo del proyecto final del controlador paso a paso: 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Por Marquis Smith y Peter Moe-Lange

Paso 1: Introducción

En este proyecto, usamos un controlador paso a paso para controlar un motor paso a paso para que gire. Este motor paso a paso es capaz de moverse a intervalos muy precisos y a diferentes velocidades. Usamos una placa FPGA Basys 3 para enviar una señal al controlador paso a paso y al motor a través de un medio de placa.

La funcionalidad adicional se introduce con interruptores que corresponden a entradas en el controlador paso a paso. Cuando funciona correctamente, los intervalos de movimiento de nuestro motor se basarán en la máquina de estado implementada utilizando código HDL y entradas de cable, desde un movimiento paso a paso 1/1 completo hasta un movimiento paso a paso 1/16 tan preciso. Nuestro reinicio es simplemente un "a prueba de fallas"; es decir, si ocurre algo no deseado dentro de la máquina de estado, el controlador establecerá el motor en su configuración de intervalo de movimiento más alta.

Paso 2: Materiales

Estos son los materiales que necesitará para la configuración:

Controlador paso a paso A4988

Motor paso a paso Nema 17 (utilizamos un modelo de 4 cables, un modelo de 6 cables requerirá más entradas y código para la funcionalidad de potencia / par variable)

Cualquier protoboard estándar

Cables de puente estándar

Fuente de alimentación variable (para este proyecto, los rangos de potencia son algo específicos y sensibles para un rendimiento óptimo)

Cinta (o bandera de algún tipo para ver los pasos del motor con mayor claridad)

Pinzas de cocodrilo (Para conectar la placa a la fuente de alimentación, aunque por supuesto esto se puede hacer de múltiples formas)

Paso 3: diseño de esquemas, código y bloques

Enlace de código:

Este código es una implementación de un módulo PWM; uno que toma el reloj digital y las entradas de servicio y genera un ciclo de "encendido" y "apagado" que simula entradas analógicas. Nuestro componente de controlador paso a paso toma esta salida como entrada y la usa para impulsar el motor en pasos.

Descargo de responsabilidad: si bien inicialmente usamos el código VHDL de reloj dado y lo modificamos ligeramente para que se ejecutara en nuestro motor de pasos, no tenía la funcionalidad completa que necesitábamos para usar intervalos. El código que se encuentra en la parte "fuente" del archivo muestra la organización y el autor con el nombre de Scott Larson; sin embargo, agregamos la máquina de estado que creamos al final (en el mismo archivo pwm) que modula los ciclos de encendido y apagado del reloj.

Paso 4: Montaje

1. Con 2 cables de puente, conecte sus dos salidas PMOD a la placa de pruebas. Estos son para la señal pwm_out y su señal direccional que se conectará indirectamente al controlador paso a paso.

2. Usando 3 cables de puente y preferiblemente las mismas columnas PMOD para simplificar, conecte sus salidas de "precisión" a la placa de pruebas. Estos cables son para definir qué estado paso a paso se activa utilizando las entradas en el controlador paso a paso nuevamente

3. Con un conector de 4 engarce, conecte el motor de 4 cables a la placa de pruebas. Asegúrese de que el orden sea el mismo que se indica en la configuración de muestra; esto es importante, de lo contrario, puede explotar el chip.

4. Con un segundo conector de 4 engarce, conecte el primero al segundo.

5. Suponiendo que está utilizando una fuente de alimentación de salida dual (2 niveles de voltaje / amperios separados), conecte la salida VCC de la placa a la placa de pruebas como se muestra. NOTA: Asegúrese de que se suministre energía a la placa (y posteriormente al controlador paso a paso) antes que al motor en el siguiente paso, ya que podría destruir los componentes internos del chip con el exceso de voltaje.

6. Finalmente, usando las pinzas de cocodrilo o algunos otros cables, conecte el segundo voltaje de salida al motor EN SERIE. Asegúrese de nuevo de que está utilizando la salida adecuada en el controlador paso a paso.

Paso 5: Conclusión

Y ahí lo tiene, un motor paso a paso en funcionamiento que varía sus pasos en función de la entrada de cable que se le da al controlador paso a paso. Debido a nuestro tiempo limitado, no pudimos, pero queríamos usar Python para traducir el código G en ciclos de reloj que luego podrían usarse junto con múltiples motores para crear un módulo de múltiples ejes. Tampoco pudimos lograr que el modo paso a paso final de 1/16 (el más preciso) se ejecutara de manera consistente. Esto probablemente se debió a que nuestra máquina de estado se detectó o se reinició automáticamente antes de llegar a esta etapa, incluso cuando nuestras entradas de interruptor eran verdaderas.

Aquí está el enlace del video final:

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