논논논논논논논논 Stepping Motor Stepping Motor
Jan 07, 2016
논리회로설계실험
Stepping MotorStepping Motor
논리회로설계실험
Contents
Stepping Motor 실습내용 PROM 이용하기
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Stepping MotorStepping Motor
스텝모터의 특징 권선에 전류를 흐르게 하여 자기장을 발생시켜 모터를 회전 회전 각도는 입력 펄스 신호수에 비례 회전 속도는 입력 펄스 주파수에 비례 고토크 , 고속응답 미세각 , 고정밀도 특정 주파수에서 진동 , 공진이 발생하기 쉬움 관성이 있는 부하에 약함 고속 운전시 탈조가 발생하기 쉬움
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Stepping MotorStepping Motor
스텝모터 구동 시스템 제어회로 : 스텝 모터 구동을 위한 제어 신호 생성 구동회로 : 제어 신호를 받아들여 스텝 모터의 권선으로 전류 공급 구동방식
유니폴라 (unipolar) : 권선에 한쪽방향으로만 전류가 흐름 바이폴라 (bipolar) : 권선의 양쪽방향으로 모두 전류가 흐름ㅁ
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제어 회로
구동 회로
스텝 모터
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Unipolar Stepping MotorUnipolar Stepping Motor
유니폴라 구동 스텝모터 권선의 중앙에 공통 (common) 전원 단자가 있는 스텝모터의 구동
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A
전원
A
B
전원
B
로 터
A
B
A
B회전자
A상
A상
B상 B상
공통
공통
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Unipolar Stepping MotorUnipolar Stepping Motor
트랜지스터를 이용한 유니폴라 구동회로 트랜지스터가 Off 이면 전류가 흐르지 않음 전류가 흐를때는 방향이 일정 다이오드는 역기전력으로부터
모터를 보호하기 위한 용도
A, B, /A, /B 에 HIGH 를 인가 해당 트랜지스터가 On 되면 트랜
지스터의 콜랙터에 연결되어 있는 코일에 전류가 흐름
위와 같은 과정을 ‘코일을 여자(excitation) 시킨다’라고 함
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VDC
/B
/A
B
A D1Q1
D3Q3
D2Q2
D4Q4
회전자
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Unipolar Stepping MotorUnipolar Stepping Motor
유니폴라 구동 스텝모터 여자방식
1 상 여자 2 상 여자
1 – 2 상 여자
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스텝 1
스텝 2
스텝 3
스텝 4
A 1 0 0 0
B 0 1 0 0
/A 0 0 1 0
/B 0 0 0 1
스텝 1
스텝 2
스텝 3
스텝 4
A 1 0 0 1
B 1 1 0 0
/A 0 1 1 0
/B 0 0 1 1
스텝 1
스텝 2
스텝 3
스텝 4
스텝 5
스텝 6
스텝 7
스텝 8
A 1 1 0 0 0 0 0 1
B 0 1 1 1 0 0 0 0
/A 0 0 0 1 1 1 0 0
/B 0 0 0 0 0 1 1 1
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Unipolar Stepping MotorUnipolar Stepping Motor
여자 방식 신호파형
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A
B
/A
/B
A
B
/A
/B
(a) 1상 여자
(b) 2상 여자
A
B
/A
/B
(c) 1- 2상 여자
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Unipolar Stepping MotorUnipolar Stepping Motor
각 여자방식 회전자 원리
1 상 여자
2 상 여자
1-2 상 여자
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A
BA
B
S1
A
BA
B
S2
A
BA
B
S3
A
BA
B
S4
NS
SS SN
N
N
A
BA
B
S1
A
BA
B
S2
A
BA
B
S3
A
BA
B
S4
N
SSS
SN
N
NN
N
N
N
A
BA
B
S1
A
BA
B
S3
A
BA
B
S5
A
BA
B
S7
NS
S
S
S
N
N
N
A
BA
B
S2
A
BA
B
S4
A
BA
B
S6
A
BA
B
S8
N
S
S
S
S
N
N
N
N
N
N
N
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Unipolar Stepping MotorUnipolar Stepping Motor
고정자와 회전자의 정지위치
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고정자
회전자
고정자
회전자
A B /A /B A B /A /B
A B /A /B A B /A /B
(b) 2상 여자
(a) 1상 여자
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실습내용실습내용
1 상 여자 방식의 차등 속도 회전 제어기 설계
DIP 스위치를 이용하여 좌 /우 모터를 각기 다른 속도로 제어
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DIP1 DIP2 좌 DIP3 DIP4 우
0 0 0 0 0 0
0 1 133Hz 0 1 133Hz
1 0 200Hz 1 0 200Hz
1 1 320Hz 1 1 320Hz
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실습내용실습내용
PORT MTP_SWx : DIP_SW(x-1) MTL_x : 왼쪽 스텝모터로 출력되는 신호 . x 상 MTR_x : 오른쪽 스텝모터로 출력되는 신호 . X 상
내부 신호 Key_in_x : 좌 /우 모터 속도를 결정하 위해 사용되는 DIP 스위치의 상태값 Speed_x : 좌 /우 모터 속도를 결정해 주기 위해 사용되는 보조값
각 모터에 인가되는 주파수 = 4MHz / ( ( speed_x + 1 ) * 2 ) Motor_xcnt : 4MHz 의 상승에지에서 1 씩 증가 , 그 값이 speed_x 값과
같아지면 phase_clk 값 반전 Phase_xclk : 좌 /우 모터의 스텝을 진행 시키기 위해 사용되는 클럭 .
이클럭의 주파수에 의해 속도 결정 Phase_xcnt : 1 상 여자 방식의 4 개 스텝 구분 순서대로 A, B, /A, /B 구동 Phase_xout : 스텝모터로 연결되는 출력 신호의 모음 . 연결 순서에 따라
모터의 회전 방향이 바뀜
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실습내용실습내용
Pin table
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Signal Pin Signal Pin
CLK_4M P79 MTP_SW3 P15
MTL_A P128 MTP_SW4 P16
MTL_B P130 MTR_A P133
MTL_nA P131 MTR_B P135
MTL_nB P132 MTR_nA P137
MTP_SW1 P12 MTR_nB P138
MTP_SW2 P13 RSTB p205
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PROM PROM 이용하기이용하기
Prom 에 저장할 데이터 만들기
JTAG 으로 프로그램을 했을 때와는 다르게 CCLK 로 설정을 한다 .
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PROM PROM 이용하기이용하기
iMPACT 를 실행 다음과 같이 Prepare a PROM file 로 설정
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PROM PROM 이용하기이용하기
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File 이름만 설정 Add 를 꼭 누를 것
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PROM PROM 이용하기이용하기
생성된 bit 파일을 선택
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PROM PROM 이용하기이용하기
위 화면에서는 No 를 선택
다음 화면으로 넘어가면 FPGA 에 bit 파일을 저장하는 메뉴는 취소를 하고다음 PROM 에 저장할 파일을 선택하는 곳에서 앞서 생성한 파일을 선택한다
ex ) motor.mcs
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PROM PROM 이용하기이용하기
PROM 에 프로그램 하기 PROM 위에서 마우스 우클릭을 하면 ‘ program’ 메뉴가 나온다 . Program 을 하면 다음과 같은 출력이 된다 .
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PROM PROM 이용하기이용하기
PROM 을 이용하여 FPGA 프로그램하기 PROM 을 실제로 이용하기 위해서는 FPGA_MODULE 보드에 있는 다음
스위치를 그림과 같이 Master Serial 로 하고 전원을 인가해야 한다 .
전원을 인가하면 PROM 에 있는 데이터가 FPGA 로 전송된다 .
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