Generator impulsów prostokątnych GEN-01

Generator GEN-01 został skonstruowany w celu taktowania nim sterowników silników krokowych, przez co możliwe jest sterowanie silnikiem krokowym bez konieczności podłączania go do komputera czy też innego zaawansowanego sterownika. Dzięki generatorowi możemy płynnie regulować obroty silnika. Zakres częstotliwości impulsów to 0 - 150kHz. Układ generuje przebieg prostokątny symetryczny +5V (CMOS) i ma wbudowany dzielnik zwiększający precyzje nastawy wybranej częstotliwości. Częstotliwość regulowana jest za pomocą potencjometru lub napięcia z zakresu 0..5V. Zastosowanie urządzenia nie sprowadza się jedynie do taktowania sterowników silników krokowych. Może posłużyć także do sterownia innych urządzeń.
Na płytce GEN-01 przewidziano miejsce na dodatkowy potencjometr lutowany zamiast potencjometru osiowego. Przydaje się to w sytuacjach gdy nie potrzebujemy regulacji obrotów tylko chcemy ich ustaloną wartość. Dodając kondensator 220uF/10V otrzymujemy coś w rodzaju "rampy" szybkości co przydatne jest przy "rozkręcaniu" silników do większych prędkości. Na płytce generatora umieszczona jest zworka do ustawiania podziału częstotliwości. Do wykonania połączeń z urządzeniami zewnętrznymi wykorzystano złącza typu ARK 1,5 mm² o maksymalnym napięciu 250V i prądzie przewodzenia 16A. Komponenty, z których wykonany został moduł generatora GEN-01 spełniają dyrektywę RoHS Unii Europejskiej (Restriction of use of certain Hazardous Substances) dotyczącą ochrony środowiska naturalnego. Urządzenie wykonuje się w technologii bezołowiowej. Spoiwo użyte do montażu urządzenia zawiera 99% cyny i 1% miedzi.

Zalety generatora:

• niski koszt,
• małe wymiary,
• zasilanie 5VDC,
• generowana częstotliwość do około 150 kHz,
• wszechstronność zastosowań,
• prosta obsługa,
• łatwy montaż,
• korzystny stosunek cena/jakość/możliwości.

Dane techniczne

Parametry elektryczne

Napięcie zasilania	5VDC
Maksymalny pobór prądu	30 mA
Zakres generowanych częstotliwości	0 – 150 kHz
Sygnał wyjściowy	(CMOS) 5V prostokątne

Parametry eksploatacyjne

Chłodzenie	Pasywne lub wymuszony obieg
Środowisko	Miejsce	Unikać kurzu, oleju i gazów powodujących korozję
	Temperatura	otoczenia	0°C - 50°C
		składowania	0°C - 50°C
	Wilgotność	30% - 75% RH (bez kondensacji)

Parametry mechaniczne

Wymiary [mm]	Długość	50
	Szerokość	50
	Wysokość	15
Waga [kg]	~ 0,020

Wymiary z tabeli zaznaczono na rysunku poniżej:

Budowa (opis złącz ) generatora GEN-01

Piny złącza P1

PIN	Funkcja
A B C	Wyprowadzenia do podłączenia zewnętrznego potencjometru do regulacji częstotliwości wyjściowej (10 kΩ o charakterystyce liniowej).
OUT	Wyjście sygnału CMOS (generowana częstotliwość zadana).
GND	Masa sygnału wyjściowego.
GND	Masa zasilania generatora.
VCC	Zasilanie generatora +5VDC.

Zwora Z1

Zworka umieszczona na płytce generatora służy do ustawiania podziału częstotliwości, za pomocą której możemy wybrać jeden z 5 trybów pracy (pięć różnych częstotliwości maksymalnych). Nie należy zmieniać położenia zworki podczas działania urządzenia, ponieważ może to wywołać niestabilną pracę silnika- spowodowane jest to tym, że przez ten element przepływa sygnał z generatora i wyjęcie jego spowoduje przerwę w generacji impulsów.

Dioda LED D1

Świecenie diody LED sygnalizuje obecność napięcia zasilania generatora.

Eksploatacja generatora GEN-01

Podłączenie modułu

Generator przystosowany jest do pracy ciągłej. Jego uruchomienie polega na podaniu napięcia zasilania. Automatycznie po tej operacji, na wyjściu układu, generowany jest sygnał prostokątny. Częstotliwość zależna jest od nastawy potencjometru regulacyjnego, a ściślej mówiąc od potencjału przyłożonego do wejścia B złącza P1. Zakres zmian napięcia musi mieścić się w zakresie 0 – 5V.
Na płytce GEN-01 przewidziano miejsce na dodatkowy potencjometr lutowany zamiast potencjometru osiowego. Przydaje się to w sytuacjach, gdy nie potrzebujemy regulacji obrotów tylko chcemy ich ustaloną wartość. Dodając do układu kondensator 10...220uF/10V otrzymamy układ z tzw. rampą. Prędkość pracy silnika będzie narastała i opadała liniowo. Operacja ta może być przydatna przy “rozkręcaniu” silników do większych prędkości. Sposób instalacji zewnętrznego potencjometru i wyżej wspomnianego kondensatora obrazuje poniższy diagram.



Należy zwrócić uwagę na poprawną polaryzację kondensatora. Odwrotne podłączenie może spowodować jego uszkodzenie.


Podłączenie generatora do najpopularniejszych sterowników silników krokowych oferowanych przez naszą firmę.



Obliczanie prędkości obrotowej silnika na podstawie częstotliwości generatora


Mając silnik o danej liczbie kroków i zmierzoną częstotliwość generowanych impulsów (np. przy pomocy częstotliwościomierza lub oscyloskopu) ilość obrotów silnika na sekundę obliczamy w następujący sposób:


LICZBA MIKROKROKÓW = LICZBA KROKÓW SILNIKA X PODZIAŁ

gdzie „PODZIAŁ” to nastawiony mikrokrok na sterowniku.

LICZBA OBR/S = CZĘSTOTLIWOŚĆ GEN. / LICZBA MIKROKROKÓW

LICZBA OBR/MIN = 60 X LICZBA OBR/S


Przykład:

Liczba kroków silnika = 200,
Częstotliwość generatora = 1000 Hz,
Podział = 1/8

LICZBA MIKROKROKÓW = 200 X 8 = 1600

LICZBA OBR/S = 1000 / 1600 = 0,625 obr/s

LICZBA OBR/MIN = 60 X 0,625 = 37,5 obr/min

Porady

W przypadku kiedy moduł GEN-01 nie pracuje poprawnie, pierwszym krokiem powinno być sprawdzenie czy problem jest natury elektrycznej czy mechanicznej (brak połączeń). Ważne jest, aby dokumentować każdy krok przy rozwiązywaniu problemu. Być może będzie konieczność skorzystania z tej dokumentacji w późniejszym okresie, a szczegóły w niej zawarte w wielkim stopniu pomogą pracownikom naszego Wsparcia Technicznego rozwiązać zaistniały problem.

Instrukcja montażowa

Wykaz elementów:

Rezystory: 

R1 – 1 kΩ,
R2 - 10 kΩ,
Z1....4 – zwora SMD1206

Kondensatory: 

C1 – 100 nF/25V SMD,
C2 – 100 µF/25V,
C3 – 470 pF/25V,

Półprzewodniki:

D1 – LED 3mm,
U1 – 4046 SMD,
U2 – 4060 SMD,
U3 – 74HC14 SMD,

Złącza:

J1...3 złącza śrubowe ARK,

Zwora:

Goldpin 2 x 6 + jumper.

Schemat ideowy modułu GEN - 01

Wymagania

Personel zajmujący się instalacją musi posiadać elementarną wiedzę w zakresie obchodzenia się z urządzeniami elektrycznymi. Urządzenie powinno być zamontowane w pomieszczeniach zamkniętych zgodnie z I klasą środowiskową, o normalnej wilgotności powietrza (RH=90% maks. bez kondensacji) i temperaturze z zakresu 0°C do +50°C.