Secuenciador de un motor de pasos
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Proyecto controlar la secuencia de un motor de bobinas de induccion de 4 pasos pero puede generalizarse para n pasos, usando circuitos integrados TTL, y un modelo de maquina de estados de Moore.
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- 1. Facultad de Ingeniería en Eléctrica y Computación Laboratorio de Digitales Tema proyecto: “Secuenciador para un motor de pasos” Grupo 3: RonnyMurillo Diego Pezo Paralelo: 6 Ing. Silvia Tejada Guayaquil, Ecuador I Término 2013-2014
- 2. 1 INDICE 1. ESPECIFICACION………………………………………………………………………………………………….2 2. DIAGRAMA DE BLOQUE……………………………………………………………………………………… 3 3. CONTROLADOR DEL CIRCUITO……………………………………………………………………………. 3 4. DIAGRAMA ASM DEL CONTROLADOR…………………………………………………………………. 4 5. DIAGRAMA ESQUEMATICO…………………………………………………………………………………. 4 6. SIMULACION DEL ESQUEMATICO EN PROTEUS…………………………………………………..5 7. CONCLUSIONES………………………………………………………………………………………………….. 6 8. BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………………………………….. 6 ANEXOS…………………………………………………………………………………………………………………. 7
- 3. 2 1.ESPECIFICACION Un motor de pasos (Steping Motor) es un motor de corriente continua, que realiza avances angulares constantes en ambos sentidos de rotación. Los motores de paso son Fundamentalmente diferentes de los demás motores de CD, ya que no tienen escobillas ni conmutador mecánico; en su lugar, la acción de conmutación necesaria para rotación es lograda por señales externas, el rotor no tiene devanado de armadura, sólo imanes Permanentes salientes como se muestra en la figura. En algunos modelos, la flecha del motor avanza en el giro a 200 pasos por revolución (360° /200 = 1.8° por paso). Para manejar el motor de pasos, se usa una interface que consta de un sistema secuencial y un driver, o manejador de potencia en la salida, que tenga la capacidad de conducir la corriente necesaria en las bobinas del motor de pasos. Las señales que recibe esta interface son: Clk: es una señal activada por un flanco positivo (transición positiva), que le indica a la interfaz que rote al motor un sólo paso, esta entrada debe estar al menos activa por 20 microsegundos. U/D: con esta entrada se determina el sentido de la rotación; si es uno, se rota en sentido de las manecillas del reloj; si es cero, se rota en sentido contrario de las manecillas del reloj. Diseñe un secuenciador bidireccional para un motor de cuatro pasos usando el modelo de la máquina de Moore con las siguientes características: 1. Una entrada que controle el sentido de giro U/D. 2. El sistema deberá contar con una entrada que controle el paso Clk. 3. Cuatro salidas, llamadas A, B, C y D, una para cada bobina. La secuencia de funcionamiento para la rotación a favor de las manecillas del reloj con U/D = 1 se presenta en la siguiente tabla: Paso A B C D Estado 1 1 0 1 0 E0 2 1 0 0 1 E1 3 0 1 1 0 E2 4 1 0 1 0 E3 1 1 0 1 0 E0 La secuencia de funcionamiento para la rotación en contra de las manecillas del reloj con U/D= 0 se señala en la siguiente tabla: Paso A B C D Estado 1 1 0 1 0 E0 2 1 0 1 0 E3 3 0 1 1 0 E2 4 1 0 0 1 E1 1 1 0 1 0 E0
- 4. 3 2. DIAGRAMA DE BLOQUE El sistema digital consta de un controlador que es el que determina la dirección de rotación del motor así como el avance por paso del mismo motor. El modelo de la maquina secuencial para este proyecto es el Moore, para la implementación utilizaremos chip TTL, mediante un esquema de memoria para lograr que el circuito sea una maquina secuencial. 3. CONTROLADOR DEL CIRCUITO DESCRIPCION DE LAS SEÑALES: Clk: es una señal activada por un flanco positivo (transición positiva), que le indica a la interfaz que rote al motor un sólo paso, esta entrada debe estar al menos activa por 20 microsegundos. U/D: con esta entrada se determina el sentido de la rotación; si es uno, se rota en sentido de las manecillas del reloj; si es cero, se rota en sentido contrario de las manecillas del reloj. Resetn: es la señal de reset con lógica negativa del circuito, para inicializar la secuencia del circuito. A, B, C, D:señales de salida correspondiente a cada bobina del motor, las cuales se activaran dependiendo del estado en que se encuentre. SECUENCIADOR PARA UN MOTOR DE PASOS CONTROLADOR Clk Resetn U/D C D B A
- 5. 4 4. DIAGRAMA ASM DEL CONTROLADOR E0 E2 E1 E3 1 1 0 0 A C A D B C A C U/D U/D U/D U/D E0 E1 E2 E3 0 1 1 0 0 0 1 1 y1 y0 y1 y0 y1 y0 CODIGO DE ESTADO: Y1: Y0: ESTADO SIGUIENTE: 5. DIAGRAMA ESQUEMATICO clk Resetn U/D U/D y0 y1 Ys1 Ys0 D0 3 Q0 2 D1 4 Q1 5 D2 6 Q2 7 D3 11 Q3 10 D4 13 Q4 12 D5 14 Q5 15 CLK 9 MR 1 U2 74LS174 y0 y1 Ys0 Ys1 Resetn clk R1 1k R2 10k R3 10k SW1 SW-SPST 1X0 6 1Y 7 1X1 5 1X2 4 1X3 3 2X0 10 2Y 9 2X1 11 2X2 12 2X3 13 A 14 B 2 1E 1 2E 15 U1 74LS153 1 2 U3:A 74LS04 A 1 B 2 C 3 E1 6 E2 4 E3 5 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 U4 74LS138 y0 y1 1 2 3 U5:A 74LS00 10 9 8 U5:C 74LS00 e0 e1 e2 e3 e0 e1 a0 e3 e0 e2 c0 e3 a0 a c0 c 3 4 U3:B 74LS04 5 6 U3:C 74LS04 e2 e1 b d 1 2 3 U6:A 74LS08 4 5 6 U6:B 74LS08 Resetn
- 6. 5 6. SIMULACION DEL ESQUEMATICO EN PROTEUS clk Resetn U/D U/D y0 y1 Ys1 Ys0 D0 3 Q0 2 D1 4 Q1 5 D2 6 Q2 7 D3 11 Q3 10 D4 13 Q4 12 D5 14 Q5 15 CLK 9 MR 1 U2 74LS174 y0 y1 Ys0 Ys1 Resetn clk R1 1k R2 10k R3 10k SW1 SW-SPST 1X0 6 1Y 7 1X1 5 1X2 4 1X3 3 2X0 10 2Y 9 2X1 11 2X2 12 2X3 13 A 14 B 2 1E 1 2E 15 U1 74LS153 1 2 U3:A 74LS04 A 1 B 2 C 3 E1 6 E2 4 E3 5 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 U4 74LS138 y0 y1 1 2 3 U5:A 74LS00 10 9 8 U5:C 74LS00 e0 e1 e2 e3 e0 e1 a0 e3 e0 e2 c0 e3 a0 a c0 c 3 4 U3:B 74LS04 5 6 U3:C 74LS04 e2 e1 b d 1 2 3 U6:A 74LS08 4 5 6 U6:B 74LS08 clk Resetn U/D U/D y0 y1 Ys1 Ys0 D0 3 Q0 2 D1 4 Q1 5 D2 6 Q2 7 D3 11 Q3 10 D4 13 Q4 12 D5 14 Q5 15 CLK 9 MR 1 U2 74LS174 y0 y1 Ys0 Ys1 Resetn clk R1 1k R2 10k R3 10k SW1 SW-SPST 1X0 6 1Y 7 1X1 5 1X2 4 1X3 3 2X0 10 2Y 9 2X1 11 2X2 12 2X3 13 A 14 B 2 1E 1 2E 15 U1 74LS153 1 2 U3:A 74LS04 A 1 B 2 C 3 E1 6 E2 4 E3 5 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 U4 74LS138 y0 y1 1 2 3 U5:A 74LS00 10 9 8 U5:C 74LS00 e0 e1 e2 e3 e0 e1 a0 e3 e0 e2 c0 e3 a0 a c0 c 3 4 U3:B 74LS04 5 6 U3:C 74LS04 e2 e1 b d 1 2 3 U6:A 74LS08 4 5 6 U6:B 74LS08 clk Resetn U/D U/D y0 y1 Ys1 Ys0 D0 3 Q0 2 D1 4 Q1 5 D2 6 Q2 7 D3 11 Q3 10 D4 13 Q4 12 D5 14 Q5 15 CLK 9 MR 1 U2 74LS174 y0 y1 Ys0 Ys1 Resetn clk R1 1k R2 10k R3 10k SW1 SW-SPST 1X0 6 1Y 7 1X1 5 1X2 4 1X3 3 2X0 10 2Y 9 2X1 11 2X2 12 2X3 13 A 14 B 2 1E 1 2E 15 U1 74LS153 1 2 U3:A 74LS04 A 1 B 2 C 3 E1 6 E2 4 E3 5 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 U4 74LS138 y0 y1 1 2 3 U5:A 74LS00 10 9 8 U5:C 74LS00 e0 e1 e2 e3 e0 e1 a0 e3 e0 e2 c0 e3 a0 a c0 c 3 4 U3:B 74LS04 5 6 U3:C 74LS04 e2 e1 b d 1 2 3 U6:A 74LS08 4 5 6 U6:B 74LS08
- 7. 6 7. CONCLUSIONES: Se diseñó un sistema digital para un secuenciador de un motor de pasos con circuitos integrados de la familia TTL. Usamos las herramientas de Simulación Proteus para verificar que el circuito funcione y luego lo implementamos en un protoboard. Verificamos que la respuesta del circuito este correctamente de acuerdo con las especificaciones. La metodología usada para el diseño fue la aprendida en los cursos anteriores y en caso de haber sido más complejo el controlador, hubiésemos tenido que configurarlas en memorias EEPROM. 8. BIBLIOGRAFIA: Brown S. &Vranesic Z., Fundamentals of Digital Logicwith VHDL Design, McGraw Hill, 2004. Fletcher W., An Engineering Approach to Digital Design,Prentice Hall, 1980.
- 8. 7 ANEXOS