Электронный резьборез с микроконтроллерным управлением (PIC16F84A, C)

Принцип действия резьбонарезного устройства основан на быстром изменении направления вращения режущего инструмента в пределах одного оборота. В результате, при достаточно большой скорости нарезания резьбы, метчик никогда не заклинивает и он не ломается. Это особенно актуально при нарезании мелких резьб, диаметром 1 - 3 мм, в вязких металлах типа титана, нержавеющих сталей и т. п. Практика промышленной эксплуатации данного устройства показала его высокую эффективность и практическую ценность.

Для описанного способа управления режущим инструментом оптимальным явилось применение шагового электродвигателя достаточной мощности, т. к. в режиме постоянного реверсирования редукторные приводы не обеспечивают приемлемого ресурса и весьма дорогостоящи.

Технические характеристики.

Конструктивно блок управления выполнен из двух модулей: управления и периферии

Модуль управления реализован на базе PIC - контроллера, работающего по программе, написанной на языке С. Контроллер [1] управляет обмотками шагового двигателя [5] через выходы PORTA RA0 - RA3, по алгоритму, обеспечивающему максимальный вращающий момент на его валу. Скорость вращения двигателя, величина прямого и обратного хода задается аналоговым способом, потенциометрами R22 - R24. Такой вариант управления выбран с целью обеспечения оперативности регулировок. Кнопками SB1 - SB3 устанавливаются режимы работы устройства: включение - выключение вращения двигателя, выбор направления нарезаемой резьбы, реверсирование двигателя для выворачивания метчика из нарезанного резьбового отверстия. Узел, собранный на компараторе DA2, обеспечивает ограничение максимального тока через обмотки двигателя методом аппаратной ШИМ. При увеличении тока через обмотки двигателя сверх допустимого, напряжение на датчике тока R14 (см. периферия) превышает порог срабатывания компаратора и он закрывает транзистор VT5, снимая напряжение питания с ключей на транзисторах VT1 - VT4. Обмотки шагового двигателя отключаются. При снижении тока процесс коммутации обмоток возобновляется.

Модуль периферии включает в себя импульсный сетевой источник питания, собранный на полумостовом драйвере ШИМ со встроенным генератором DD1 и транзисторах VT4, VT5, и силовые ключи на транзисторах VT1 - VT3, VT6 для коммутации обмоток шагового двигателя. Источник питания вырабатывает напряжение +18 В при токе до 6 А для питания обмоток двигателя и +8 В, 0,4 А для модуля управления. Силовые ключи имеют в цепях стоков высоковольтные стабилитроны VD3, VD5,VD8, VD10, служащие для ограничения индуктивных выбросов напряжения с обмоток двигателя на возможно более высоком уровне, лишь бы не были пробиты силовые транзисторы. Это обеспечивает наилучшую динамику работы шагового двигателя, как индуктивной системы.

Фото готового устройства.

Управляющая программа обеспечивает все вышеописанные взаимодействия в схеме. Она реализована в среде программирования MPLAB IDE версии 6.5 [3], укомплектованной компилятором PICC версии 9.01PL1 фирмы HI TECH [4]. Этот компилятор отличается весьма высокой эффективностью. Он формирует такой быстрый и компактный код, какой не всегда посильно сделать и на ASSEMBERе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Microchip Technology Inc. DS35007A. PIC16F84A. Data Sheet. 18 - Pin Enhanced Flash/EEPROM 8-bit Microcontroller. - <http://www.microchip.com>.
2. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. - М.: Мир, 2001.
3. Microchip Tecnology Inc. DS1281C. MPLAB IDE v6xx. Quic Start Guide.<http://www.microchip.com>.
4. HI - TECH Software. PICC Manual. - <http://www.htsoft.com>.
5. Электродвигатели шаговые. ДШИ - 200. Паспорт. Я2М0. 359. 047 ПС.

Схемы блоков (75 Кб). Загрузок: 185
Печатные платы (38 Кб). Загрузок: 179
Исходный код программы на С (3 Кб). Загрузок: 186

Автор статьи: Топников Александр Сергеевич E-mail: alev1@inbox.ru

Просмотров: 2918