[F.Abdelaziz]

بناء دائرة مشغل (درايفر) بسيطة ورخيصة لمحرك خطوة لماكينة CNC - أعداد وتطوير وتنفيذ
المرجع :

http://www.instructables.com/id/Easy-to-build-CNC-Mill-Stepper-Motor-and-Driver-ci/

http://www.instructables.com/id/EG9RXG6F54HJ7SL/

مرحلة الترجمة والإعداد
هذه الدائرة جزء ضمن أجزاء ماكينة CNC بثلاثة محاور وثلاثة محركات خطوة . هذه الدائرة تتحكم فى محرك واحد ولذلك سوف نحتاج لثلاثة دوائر للثلاثة محركات .

شرح الدائرة :

[F.Abdelaziz]

شرح الدائرة :
سوف نتتبع الدائرة من اليسار إلى اليمين ومن أعلى لأسفل . يتم رسم الجهد الموجب متجها لأعلى والأرضى متجها لأسفل .
1- جهد تغذية الدوائر المتكاملة :

جهد تشغيل المحرك 12V أو أكبر , تبعا لنوع المحرك, لذلك نحتاج لتخفيضه وتنظيمه لتغذية الدوائر المتكاملة المنطقية , لذلك يستخدم ثنائى الزينر 6.2 volt Zener وهو منخفض بما يكفى حتى تستقبل الشرائح المنطقية الإشارات من منفذ الطابعة وهو أيضا مرتفع بما يكفى لإنتاج خرج لتشغيل الكثير من ترانزستورات القدرة الموسفيت القياسية .لذلك تستخدم المقاومة R1 لتخفيض الجهد ويقوم ثنائى الزينر بتنظيمة وتثبيته عند 6.2 volts , ويتم ترشيحه بالمكثف C1 حيث يتم تغذية الدوائر المتكاملة .

[F.Abdelaziz]

2- الدائرة المتكاملة الأولى (CD4516)

هى عداد تصاعدى / تنازلى . أشارة من منفذ الطابعة سوف تخبر العداد بالعد التصاعدى أو العد التنازلى وإشارة أخرى , تسمى الخطوة step , تقوم بتزايد أو بتناقص العداد بواحد . سوف يتم استخدام خرجى العداد Q1 و Q2 . بطريقة العد الثنائى هذه يوجد فقط أربعة مجموعات من خرج العداد هى :
00, 01, 10, 11 .
3- الدائرة المتكاملة CD4028 :

هذه الخطوط السابقة يتم تغذيتها للمداخل A و B للدائرة المتكاملة الأخرى (CD4028) والتى تقوم بتفسير (ترجمة) هذه المجاميع إلى أربعة مخارج منفصلة .
يستخدم المدخل C للعمل كمدخل تمكين Enable . إذا تم توصيل مدخل التمكين ( اختيارى) بالمنفذ التفرعى وقام الكومبيوتر بإخباره بغلق جميع المخارج فإن الخرج إلى الترانزستورات يتحول إلى الحالة المنخفضة off .
تقوم الأربعة مخارج لمفسر الشفرة بتشغيل الترانزستورات وبالتالى تقوم الترانزستورات بتشغيل الأربعة أقطاب الخاصة بالمحرك .

[F.Abdelaziz]

4- المصباح الكهربى :

يستخدم المصباح فى مرحلة تجربة المحرك وبعد الانتهاء يمكنك استبدله بمقاومة مكافئة ,من السهل استخدام مصباح بقاعدة قدرته من 1 وات حتى 20 وات ويمكن البدء بمصباح قدرته 4 وات وإذا احتجت لقدرة أكبر فكل ما عليك هو خلع المصباح وتغييره . يقوم المصباح , وبعد ذلك المقاومة, لتخفيض الجهد الواصل للمحرك كنوع من الاتزان لملفات المحرك .
ملحوظة:
عندما يكون جهد تشغيل المحرك يساوى جهد المصدر فقد لا تحتاج للمصباح وبالتالى المقاومة ولكن من المفضل عمل حساب للمقاومة فى لوحة الدائرة المطبوعة .
5- الثنائيات :
فى كل مرة يتم فيها فصل الترانزستورات تتولد فى ملفات المحرك بالتأثير قوة دافعة كهربية عكسية فتقوم الثنائيات بتمرير التيار الناتج فى هذه الملفات . تقوم الثنائيات بإعادة التيار إلى المنبع وحماية الترانزستورات.

دائرة اللوحة المطبوعة PCB :

[F.Abdelaziz]

دائرة اللوحة المطبوعة PCB :
سوف يتم إنشاء PCB تتضمن دائرة قيادة لثلاثة محركات ودائرة ربط وتوصيل , بوصلة 25 pin D , مع منفذ الطابعة التفرعى .
الشكل التالى يبين مخطط الدائرة المطبوعة layout . فى الجزء العلوى من المخطط ترى مكان منظم الجهد . يمكن استخدامه أو استخدام مقاومة وثنائى زينر بدلا منه (كما هو مبين بالدائرة الكهربية) . على الحافة اليمنى يوجد مكان الوصلة 25 pin D والتى توصل بمنفذ الطابعة التفرعى . كل ما عليك هو دفع " حشر" اللوحة المطبوعة بين صفى الأطراف ثم لحامها . على الجانب الأيسر يوجد أماكن قواعد المصابيح ( أو مقاومات تحديد التيار والاتزان) . تحتاج إلى تدقيق النظر للدائرة الكهربية والمخطط لتتعرف على أماكن جميع المكونات.

الاختبارات :

[F.Abdelaziz]

الاختبارات :
فى البداية يجب تحميل برنامج KCAM بالكومبيوتر (أو أى برنامج آخر ترغب فى استخدامه) . وعندما تتأكد أن كل شىء فى موضعه الصحيح يتم توصيل المنفذ التفرعى بلوحة الدرايفر بواسطة كابل منفذ الطابعة التفرعى وضع مصباح منخفض القدرة فى القاعدة المناظرة للمحرك المستخدم . سوف نستخدم المحرك الأوسط , محرك قيادة المحور Y axis .

للإمداد بالقدرة يفضل وحدة تغذية عامة ذات أوضاع جهد خرج متعدد الخيارات , فهى رخيصة ولا تعطى خرج تيار كبير وبالتالى لإذا ما حدث خطأ ما فسوف تكون أقل خطورة على الدائرة .

ضع الجهد عند قيمة منخفضة واختبر وجود جهد على الطرف 16 الخاص بتغذية الدائرة المتكاملة CD4516 والدائرة المتكاملة CD4028. إذا لم يكن لديم جهاز قياس الجهد , يمكنك أخذ ليد LED وربط مقاومة 10K ( بنى – اسود – برتقالى ) بالطرف الموجب لليد ( الرجل الأطول) وربط سلك متصل بالأرضى بالطرف السالب لليد ( الطرف الأقصر) . الآن يمكنك استخدام هذه الدائرة "كمجس" probe لمعرفة أماكن وجوج الجهد . سوف يكون الليد معتم جدا ولكننا لا نريد سحب تيار كبير من الدائرة .

إنتقل الآن إلى برنامج الكومبيوتر للعثور على "جدول الإعداد" Setup Table .

حدد "الخطوات لكل بوصة" steps per inch بالقيمة 1000 .

بعد ذلك افتح CNC control وحدد الخطوة الواحدة single step بالقيمة 0.001 inch وفعل activate نظام الخطوة الواحدة . الآن فى كل مرة تنقر على السهم الأصفر ( لأعلى ولأسفل للمحور Y axis ) سوف يخرج الكومبيوتر نبضة واحدة لدائرة الدرايفر لمحرك الخطوة .

ضع مجس الليد على الطرف pin 10 للدائرة المتكاملة CD4516 . هذا هو دخل " تزايد / تناقص" . عندما تنقر على سهم التزايد up arrow فإن الدخل سوف يكون فى الحالة المنخفضة (LED off) وعندما تنقر على سهم التناقص down arrow فإن الدخل سوف يكون فى الحالة المرتفعة (LED on) . الطرف pin 15 هو مدخل "الخطوة" step input سوف تشاهد "ومضة" blink قصيرة جدا على هذا الطرف فى كل مرة تقوم فيها بالنقر على سهم التزايد أو سهم التناقص . سوف تتغير حالته (high/low) فى كل مرة تنقر على السهم . الطرف pin 11 هو الخرج Q2 . سوف تتغير حاله فى كل مرة تنقر فيها على السهم ولكن فى الزمن الآخر .
فى جانب الخرج يجب أن تشاهد بعض النشاطات للدائرة المتكاملة CD4028 . ضع المجس على أى من أطراف الخرج pins 1,4,6, 7 . هذه المخارج تقوم بتشغيل ترانزستورات الموسفيت . عند النقر على أسهم التزايد أو التناقص يجب أن تشاهد أن الخرج يصبح مرتفع فى المرة الرابعة (دورة رباعية) .
حتى الآن كل شىء يبدو معقولا تماما , وحان الوقت لتشغيل المحرك . يجب توصيل الطرف أو الأطراف المشتركة للمحرك , وهو الطرف الأوسط للملفات , بالمصباح (أو المقاومة) . ويجب توصيل الأربعة أطراف الأخرى بالأربعة ترانزستورات الموسفيت بالدائرة .
إذا كنت محظوظا حقا سوف تحصل على المجموعة الصحيحة فى المحاولات الأولى . وإلا قم بتبديل الأسلاك حتى تكون خطوات المحرك فى نفس الاتجاه فى كل مرة تنقر على الأسهم .

المرحلة الثانية :
مرحلة التنفيذ مع التطوير :

[F.Abdelaziz]

الصور التالية توضح نهج التطوير والتنفيذ :

[F.Abdelaziz]