Neste projeto vamos aprender como fazer um circuito simples de driver de motor de passo unipolar usando 555 timer IC. Além do temporizador 555, também precisamos do IC CD 4017, que é um IC contador de décadas.
Por Ankit Negi
Qualquer motor unipolar pode ser conectado a este circuito para realizar uma tarefa específica, embora você precise fazer algumas pequenas alterações primeiro.
A velocidade do motor de passo pode ser controlada a partir de um potenciômetro conectado entre a descarga e o pino de limiar do temporizador 555.
Noções básicas de motores de passo
Motores de passo são usados em áreas onde uma quantidade específica de rotação é necessária, não alcançável usando motores CC comuns. Uma aplicação típica do motor de passo é em uma IMPRESSORA 3D. Você encontrará dois tipos de motores de passo populares: UNIPOLAR e BIPOLAR.
Como o nome sugere, o motor de passo unipolar contém enrolamentos com fio comum que podem ser facilmente energizados um a um.
Já o motor de passo bipolar não possui um terminal comum entre as bobinas, pelo que não pode ser acionado simplesmente usando o circuito proposto. Para acionar o motor de passo bipolar, precisamos de um circuito de ponte h.
COMPONENTES:
1. 555 TIMER IC
2. CD 4017 IC
3. RESISTENTES 4,7K, 1K
4. POTENCIÔMETRO 220K
5. 1 uf CAPACITOR
6. 4 DIODOS 1N4007
7. 4 TRANSISTORES 2N2222
8. MOTOR DE PASSO UNIPOLAR
9. FONTE DE ENERGIA CC
FINALIDADE DO TEMPORIZADOR 555:
555 é necessário aqui para gerar pulsos de clock de frequência particular (pode ser variado usando um potenciômetro de 220k) que determina a velocidade do motor de passo.
Detalhes de pinagem IC 555
OBJETIVO DO CD4017:
Como já mencionado acima, é um IC contador de décadas, ou seja, pode contar até 10 pulsos de clock. O que torna este IC especial é que ele possui seu próprio decodificador embutido. Devido ao qual você não precisa adicionar um IC adicional para decodificar números binários.
4017 conta até 10 pulsos de clock do temporizador 555 e fornece saída alta correspondente a cada pulso de clock um por um de seus 10 pinos de saída. De cada vez, apenas um pino é alto.
FINALIDADE DOS TRANSISTORES:
Existem dois propósitos de transistor aqui:
1. Os transistores atuam como interruptores aqui, energizando assim uma bobina de cada vez.
2. Os transistores permitem que alta corrente passe por eles e, em seguida, motor, excluindo completamente o temporizador 555, pois pode fornecer uma quantidade muito pequena de corrente.
DIAGRAMA DE CIRCUITO:
Faça as conexões conforme mostrado na figura.
1. Conecte o pino 3 ou pino de saída do temporizador 555 ao pino 14 (pino do relógio) do IC 4017.
2. Conecte o pino de habilitação ou o 13º pino de 4017 ao terra.
3. Conecte os pinos 3,2,4,7 um por um aos transistores 1,2,3,4 respectivamente.
4. Conecte os pinos 10 e 15 ao terra através de um resistor de 1k.
5. Conecte o fio comum do motor de passo ao positivo da alimentação.
6. Conecte outros fios do motor de passo de forma que as bobinas sejam energizadas uma a uma para completar uma volta completa corretamente. (você pode consultar a folha de dados do motor fornecida pelo fabricante)
POR QUE O PINO DE SAÍDA 10 DO IC 4017 ESTÁ CONECTADO AO PIN 15 (RESET PIN)?
Como já mencionado acima, 4017 conta pulsos de clock um por um até o 10º pulso de clock e fornece saída alta nos pinos de saída de acordo, cada pino de saída fica alto.
Isso causa certo atraso na rotação do motor que é desnecessário. Como exigimos apenas os primeiros quatro pinos para uma revolução completa do motor ou as primeiras quatro contagens decimais de 0 a 3, o pino no. 10 é conectado ao pino 15 para que, após a 4ª contagem, o IC reinicie e a contagem recomece do início. Isso garante que não haja interrupção na rotação do motor.
TRABALHANDO:
Depois de fazer as conexões corretamente, se você ligar o motor do circuito começará a girar em etapas. 555 timer produz pulsos de clock dependendo dos valores do resistor, potenciômetro e capacitor.
Se você alterar o valor de qualquer um desses três componentes, a frequência do pulso do relógio mudará.
Esses pulsos de clock são dados ao IC CD 4017 que então conta os pulsos de clock um por um e dá 1 como saída para o pino 3,2,4,7 respectivamente e repete este processo continuamente.
Como o transistor Q1 está conectado ao pino 3, ele liga primeiro, depois o transistor Q2, seguido por Q3 e Q4. Mas quando um transistor está ligado todos os outros permanecem desligados.
Quando Q1 está ligado, ele age como uma chave fechada e a corrente flui através do fio comum para o fio 1 e depois para o terra através do transistor Q1.
Isso energiza a bobina 1 e o motor gira em algum ângulo que depende da frequência do clock. Então a mesma coisa acontece com Q2 que energiza a bobina 2 seguida pela bobina 3 e bobina 4. Assim, uma revolução completa é obtida.
Quando o potenciômetro é girado:
Digamos que inicialmente a posição do potenciômetro seja tal que haja resistência máxima (220k) entre a descarga e o pino de limiar. A fórmula para a frequência do pulso de clock de saída é:
F = 1,44/(R1 + 2R2)C1
É claro pela fórmula que a frequência dos pulsos de clock diminui à medida que o valor de R2 aumenta. Assim, quando o valor do R2 ou do potenciômetro é máximo, a frequência é mínima, devido ao que o IC 4017 conta mais lentamente e dá uma saída mais atrasada.
À medida que o valor da resistência R2 diminui, a frequência aumenta, o que causa um atraso mínimo entre as saídas do IC 4017. E, portanto, o motor de passo gira mais rápido.
Assim, o valor do potenciômetro determina a velocidade do motor de passo.
VÍDEO DE SIMULAÇÃO:
Aqui você pode ver claramente como a velocidade do motor varia com a resistência R2. Seu valor é primeiro diminuído e depois aumentado, o que por sua vez primeiro aumenta e depois diminui a velocidade do motor de passo.
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FONTE
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