Electronic A Fresa Con Pic by Ps

8/8/2019 Electronic A Fresa Con Pic by Ps

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eromodelismo - Veleros y Electricos p/p de Francisco Pantano Rubio

Una Controladora Bipolar para motores Paso a Paso de Potencia,controlada con un microcontrolador 16F627/8...

Este circuito lo he diseado yo despus de estudiar varios esquemas por internet y realizar varias pruebas con el. No es muy

sofisticado, pero al llevar un microcontrolador que es quien gestiona los dems componentes, garantiza una fiabilidad de

funcionamiento en las funciones que le he programado...

ttp://www.infolaser.net/franpr/tecnica/papbip/papbip.html (1 de 20) [23/01/2007 16:12:40]


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Funciones que incorpora:

. Trabaja con dos seales de control, Sentido y Paso...

. Bloqueo del motor cortocircuitando todas las bobinas -> no consume corriente en reposo...

. Sistema de activacin de semi-paso descompensado...

Funciones que NO incorpora:

. Sistema de proteccin contra sobre intensidades (se quema si el motor consume mas de lo que soportan los

transistores)...

Os recomiendo que veis todos los artculos relacionados con los motores PaP que tengo en mipagina para que podis comprender mejor el funcionamiento de esta controladora...

DESCRIPCIN DE FUNCIONAMIENTO...

Bsicamente se trata de hacer un aparato que sea capaz de estar pendiente de cuando se le da la orden de dar un paso y segn la

seal del sentido en que debe darlo, realice la activacin y desactivacion del array de puentes H, formados por los transistores

Mosfets, para que las bobinas del motor bipolar queden activadas en la posicin deseada.

Pues bien, todo esto lo hacemos va software ya que hoy en da disponemos de herramientas tan tiles como los microcontroladores ,que no son mas que unos pequeos circuitos integrados que tienen la capacidad de ser programados para que podamos realizar con

ellos la actividad que seamos capaces de programarles. En este caso se ha utilizado el Micro 16F628 (tambin se puede usar el16F627 pero es igual que el 628 y con menos memoria) de la casa Microchip ( http://www.microchip.com) ya que sus caractersticas

son idneas para este tipo de aplicacin. Para mas datos os remito a la pagina de su fabricante. Lo bueno a destacar, es que sepuede programar todas las veces que queramos...

http://www.microchip.com/http://www.microchip.com/


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Antes de seguir con el micro, paso a describir brevemente lo que es un transistor MOSFET:

Como yo no soy un experto en electrnica, solo me he quedado con la capacidad de conmutar

grandes cantidades de corriente sin que para ello se necesite gran potencia de activacin. Segnesquema adjunto, un transistor mosfet viene, entre otros, con este encapsulado.

Para no extendernos mucho, el mosfet tiene tres patas, la para Gate es la de activacin, que es laque ser controlada por el microcontrolador. La pata Source, es la entrada de corriente y la Drain, es

la de salida. con esto as, podemos encontrar transistores que trabajan conmutando el positivo, y losque conmutan el negativo..

Para este esquema se ha usado Mosfets IRFZ44N para conmutar el negativo e IRF5305 para elpositivo.

*Para mas datos, ya sabis, http://www.google.com

EL ESQUEMA DE LA CONTROLADORA...

Pues, a partir de aqu, lo dems es electrnica auxiliar que es necesaria para el funcionamiento del regulador. Un esquema

detallando todos sus componentes es el siguiente:

http://www.google.com/http://www.google.com/


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Pinchar sobre la imagen para descargarse el PDF con el esquema...

PRECAUCIONES:



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Como se ha dicho antes, esta controladora maneja grandes cantidades de corriente por lo que hay que tener mucho cuidadocon la polarizacin de la fuente de alimentacin y con el consumo del os motores, ya que ambas cosas pueden hacer volarapor los aires todo el invento...

DESCRIPCIN DEL PROGRAMA DEL PIC 16F628:

Por si todava no se sabe, el motor paso a paso funciona de la siguiente forma:

Simple-Activacion

Doble-Activacion

Las bobina de un motor paso a paso estn dispuestas de forma esquemticas en le motor de

la forma en como indican las imgenes a la izquierda.Como se aprecia, hay dos modos simples de controlar los motores. Uno es bobina a bobinaindependientemente, llamado Simple Activacin. Y el segundo es activar las bobinas dos a dos

para que el rotor se posicione entre las dos bobinas y as el motor tiene mas fuerza pero

consume el doble.Ambas formas tiene un problema de control, y no es otro que el debido a que el rotor debe dar

un salto relativamente grande entre un paso y otro haciendo que el sistema presente unproblema de resonancia que puede afectar a la perdida de pasos del motor a frecuencias mas

lentas que la mxima que nos permite el motor.

Para solventar esto en cierta forma, lo que hago yo es trabajar en semipaso descompensado.

Esto quiere decir que el motor trabaja en simple activacin y en doble activacin. Veamos quees lo que hago:

Suponiendo que el rotor esta posicionado en la bobina 1 ,como si se tratara de Simple

Activacin solamente, a la hora de querer que el rotor pase a la posicin de la bobina 2 lo quehago es activar la 2 sin desactivar la 1, as consigo que el motor arranque con mas fuerza y

pase a la posicin intermedia y luego desactivo la bobina 1 dejando el rotor ya en la posicin dela bobina 2. Y lo llamo descompensado ya que el tiempo que estan las dos bobinas activadas a

la vez es distinto al que esta la bobina destino activada ya que la doble activacion solo la usopara el instante de vencer la inercia del rotor y ya con la inercia vencida, no necesito mas que

activar la bobina de destino para que el rotor se pare...



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Pues ya con esto claro, paso a explicar como funciona el programa del pic.

El pic esta programado para llevar la cuenta de los pasos que esta dando y en funcion de esto realizar la activacion de los Mosfets

para que las bobinas de los motores queden activadas correctamente.

PAra hacerlo compatible con todos los soft cncdel mercado, esta controladora trabaja con dos seales, la de Paso y la de Sentido.Cada vez que la seal de dar Paso se activa, el micro comprueba hacia donde lo tiene que dar en funcion del estado de la seal de

Sentido. Una vez hecho esto, el programa realiza la activacionen Simple Activacion del estado actual durante un periodo de 0,25msya que las bobinas son apagadas cuando el motor lleva un cierto tiempo sin girar.Luego de estos 0,25ms, el programa realiza la

Doble Polarizacion para iniciar el arranque del rotor y asi vencer la inercia del mismo durante un tiempo de 0,75ms y luego pasa a

Simple Activacion durante un tiempo de 2ms. Todo esto hace que un paso completo se realice en 3ms, pero estos parametros sonmodificables en el programa dependiendo del motor que tengamos...

Una vez pasados estos 3ms el programa cortocircuitea las bobinas a negativo para que esto produzca un efecto de freno e impidaque le motor gire cuando estan las bobinas apagadas. El rotor se bloquea ya que sin estar activadas las bobinas, el motor se

comporta como un generador el cual al tener las bobinas cortocircuitadas es como hacer que tenga un consumo elevadisimo elgenerador haciendo que para mover el rotor haga falta realizar una fuerza muy elevada...

Y bueno, ya en este punto solo me queda poner el cdigo en Ensamblador del PIC para quien quiera utilizarlo lo haga...

;*******************************************************************

; Function: Control de Mosftes para MotorPAP bipolar

; Processor: PIC16F628 at 4 MHz usando internal RC oscillator

; Hardware: 628papB; Filename: 628papB.asm

; Author: modificado para mantener doble polarizacion durante 1 ms

; Website: www.terra.es/personal/franpr

;*******************************************************************

;

;

; ---- ----

; | 0 |

; | |



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; | 7| pSent

; | 6| pEnab

; Vss | | Vdd

; MnegH2 |0 7| MnegH0

; MposH2 |1 6| MposH0

; MposH3 |2 5| MnegH1

; MnegH3 |3 4| MposH1

; ---------

;

;-------------------------------------------------------------------------------------------

;

;Estado de las Bobinas Segun Posicion

;; Bridge 00 Bridge 01 Bridge 10 Bridge 11

; OFF OFF OFF OFF OFF

; BRK_N N N N N

;

; P0 P N OFF OFF

; P1 OFF OFF P N

; P2 N P OFF OFF

; P3 OFF OFF N P

;

; P01 P N P N

; P12 N P P N

; P23 N P N P

; P30 P N N P;

;

; Bridge 00 Bridge 01 Bridge 10 Bridge 11

; Mosf N Mosf P Mosf N Mosf P Mosf N Mosf P Mosf N Mosf P

; OFF 0 1 0 1 0 1 0 1

; BRK_N 1 1 1 1 1 1 1 1

;

; P0 0 0 1 1 0 1 0 1

; P1 0 1 0 1 0 0 1 1



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; P2 1 1 0 0 0 1 0 1

; P3 0 1 0 1 1 1 0 0

;

; P01 0 0 1 1 0 0 1 1

; P12 1 1 0 0 0 0 1 1

; P23 1 1 0 0 1 1 0 0

; P30 0 0 1 1 1 1 0 0

;

;

; PortB 0 1 2 3 4 5 6 7

; Mosf 4 5 7 6 3 2 1 0

;

; OFF 0 1 1 0 1 0 1 0; BRK_N 1 1 1 1 1 1 1 1

;

; P0 0 1 1 0 1 1 0 0

; P1 0 0 1 1 1 0 1 0

; P2 0 1 1 0 0 0 1 1

; P3 1 1 0 0 1 0 1 0

;

; P01 0 0 1 1 1 1 0 0

; P12 0 0 1 1 0 0 1 1

; P23 1 1 0 0 0 0 1 1

; P30 1 1 0 0 1 1 0 0

;

; Invertido por ULN; OFF 1 0 0 1 0 1 0 1

; BRK_N 0 0 0 0 0 0 0 0

;

; P0 1 0 0 1 0 0 1 1

; P1 1 1 0 0 0 1 0 1

; P2 1 0 0 1 1 1 0 0

; P3 0 0 1 1 0 1 0 1

;

; P01 1 1 0 0 0 0 1 1



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; P12 1 1 0 0 1 1 0 0

; P23 0 0 1 1 1 1 0 0

; P30 0 0 1 1 0 0 1 1

;

;

;-------------------------------------------------------------------------------------------

;-------------------------------------------------------------------------------------------

;-------------------------------------------------------------------------------------------

LIST P=16F628, R=DEC ; Use the PIC16F628 and decimal system

#include "P16F628.INC" ; Include header file

__config _INTRC_OSC_NOCLKOUT & _LVP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_OFF & _BODEN_OFF &_MCLRE_OFF

;

; --------------------------------

; Definicion de DEFINES

; --------------------------------

;

#define piEnab PORTA,6

#define piSent PORTA,7

#define poOFF b'10101001'

#define poPos0 b'11001001'#define poPos1 b'10100011'

#define poPos2 b'00111001'






#define poBrkN b'00000000'



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;#define isPinHj btfss

#define isPinLj btfss ;invertido ya que el buffer de entrada invierte las seales

#define isPinHj btfsc ;invertido ya que el buffer de entrada invierte las seales

;

; --------------------------------

; Declaracion de variables

; --------------------------------

;

CBLOCK 0x20 ; Declare variable addresses starting at 0x20

dStepPos

dpoPosMed

dpoPosActdataL

PDel0

PDel1

ENDC

;

; --------------------------------

; Empieza el pograma...

; --------------------------------

;

ORG 0x000 ; Program starts at 0x000

bcf STATUS,RP1 ; RAM PAGE 0


;

; --------------------------------

; SET ANALOG/DIGITAL INPUTS PORT A

; --------------------------------

;

movlw 7

movwf CMCON ; CMCON=7 set comperators off



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;

; ----------------------

; INITIALIZE PORTS

; ----------------------

;

movlw b'00000000' ; set up portA

movwf PORTA

movlw b'00000000' ; set up portB

movwf PORTB


bsf STATUS,RP0 ; RAM PAGE 1

movlw b'11111111' ; portA all pins input

movwf TRISA

movlw b'00000000'

movwf TRISB ; portB all pins output



;; ----------------------

; INITIALIZE VARIABLES

; ----------------------

;

movlw 0x00 ;Inicializo a 1 la Posicion Actual del Rotor

movwf dStepPos

movlw poPos0 ;Inicializo el estado Medio de las Bobinas a Pos1

movwf dpoPosMed



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;

; ----------------------

; INITIALIZE PROGRAMA

; ----------------------

;

gInicio

movlw poOFF ;Activo Freno

movwf PORTB

movlw poBrkN

movwf PORTB

gWaitP isPinHj piEnabgoto gWaitP

movlw poOFF

movwf PORTB

movf dpoPosAct,W ;Activo las bobinas en Paso Actual antes de dar el paso

movwf PORTB

isPinHj piSent

goto gDoStepDown

goto gDoStepUp

gDoStep

movlw .50

call DEMORA ;0.25ms en Activacion Previa

movlw poOFF ;Doy Paso Medio -> Hasta Aqui han pasado 22us.

movwf PORTB

movf dpoPosMed,W

movwf PORTB

movlw .150

call DEMORA ;0.75ms en Doble Activacion



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movlw poOFF ;Doy Paso Actual

movwf PORTB

movf dpoPosAct,W

movwf PORTB

movlw .8 ;8x0.25ms=2ms

call DEMORA1 ;2ms como Maximo en Simple Activacion

gD1RetH


movwf PORTB

movlw poBrkN

movwf PORTB

gWaitEL isPinLj piEnab

goto gWaitEL

goto gWaitP

gD1RetL


movwf PORTB

movlw poBrkN

movwf PORTB

goto gWaitP

;; ----------------------

; Funciones de DarPaso

; ----------------------

;

gDoStepUp

movf dStepPos,W

ADDWF PCL, F

goto gStep01

goto gStep12



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goto gStep23

goto gStep30

gStep01 movlw 0x01

movwf dStepPos

movlw poPos01

movwf dpoPosMed

movlw poPos1

movwf dpoPosAct

goto gDoStep

gStep12 movlw 0x02

movwf dStepPosmovlw poPos12

movwf dpoPosMed

movlw poPos2

movwf dpoPosAct

goto gDoStep

gStep23 movlw 0x03

movwf dStepPos

movlw poPos23

movwf dpoPosMed

movlw poPos3

movwf dpoPosAct

goto gDoStep

gStep30 movlw 0x00

movwf dStepPos

movlw poPos30

movwf dpoPosMed

movlw poPos0

movwf dpoPosAct

goto gDoStep

; ----------------------



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gDoStepDown

movf dStepPos,W

ADDWF PCL, F

goto gStep03

goto gStep10

goto gStep21

goto gStep32

gStep03 movlw 0x03

movwf dStepPos

movlw poPos30

movwf dpoPosMed

movlw poPos3movwf dpoPosAct

goto gDoStep

gStep10 movlw 0x00

movwf dStepPos

movlw poPos01

movwf dpoPosMed

movlw poPos0

movwf dpoPosAct

goto gDoStep

gStep21 movlw 0x01

movwf dStepPos

movlw poPos12

movwf dpoPosMed

movlw poPos1

movwf dpoPosAct

goto gDoStep

gStep32 movlw 0x02

movwf dStepPos

movlw poPos23

movwf dpoPosMed



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movlw poPos2

movwf dpoPosAct

goto gDoStep

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

DEMORA movwf PDel0

PLoop0 nop ; este bucle dura 5us

nop

decfsz PDel0, F

goto PLoop0 ; 2 no, loop

return ;

DEMORA1 movwf PDel1

DEMRA11 movlw .50

movwf PDel0

PLoop2 isPinHj piEnab ; Bucle de 5 us. Compruebo que piEnab este en HIGH

goto PLoop3

decfsz PDel0, F


decfsz PDel1, F

goto DEMRA11 ; 2 no, loop

goto gD1RetH

DEMRA12 movlw .50

movwf PDel0

PLoop3 isPinLj piEnab ; Bucle de 5 us. Compruebo que piEnab este en LOW

goto gWaitP

decfsz PDel0, F


decfsz PDel1, F

goto DEMRA12 ; 2 no, loop

goto gD1RetL



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END

COMO PROGRAMAR EL PIC...

Esto se hace con un programa llamado ICPROG, que os lo bajis de internet buscndolo en algn buscador, y con un programadorque venden en las tiendas de electrnica llamado TE20. Con esto as sin mas, se programa el PIC. A continuacin paso a poner unas

fotos del programa, programador, y las opciones de configuracin del programa para este programador...Pinchando en cualquiera de las imgenes siguientes os bajareis el fichero .hex que hace falta para programar el PIC con el

programa...

Este es el aspecto del programa que pasa el fichero .hex al pic...

http://www.infolaser.net/franpr/tecnica/papbip/628bip.HEX


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Ventana de opciones del programa segn el programador usado. En este caso, el TE20...

http://www.infolaser.net/franpr/tecnica/papbip/628bip.HEX


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Aspecto del programador TE20...

Espero que no sufris mucho con el circuito y que lo disfrutis...

Para mi fresadora yo utilizo tres motores como los de la foto de abajo, alimentados con 12V. Con esta sobrealimentacin no tengo

problemas de temperatura ni en los motores ni en la controladora y la maquina se mueve a 450mm por minuto. No es mucho, pero essuficiente para hacer lo que tengo pensado hacer con ella. Si sobrealimentara mas los motores, podra aumentar la frecuencia de

conmutacinde los pasos del programa del pic y hacer que los motores se muevan mas rpidos pero no me hace falta y as estoy

completamente seguro de que la electrnica va sobrada de potencia como para estar tranquilo al dejar la maquina trabajando sola enla cochera mientras yo veo la tele.



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Motor Paso a Paso de mi fresadora... Tres Controladoras Bipolares...



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Aeromodelismo - Veleros y Electricos p/p de Francisco Pantano Rubio

Una Maquina de FRESAR con el PCAprovechando la experiencia de la maquina de corte de foam, mi padre yyo nos decidimos a afrontar un proyecto mas ambicioso, como es elcaso de un centro de mecanizado CNC para poder llevar a cabo las

deas que se nos pasen por la cabeza...Despues de mas de 2 aos de darnos cabezazos con toda clase deproblemas que fueron surgiendo a medida que el invento marchaba,puedo decir, con cierta satisfaccion, que la maquina esta ya en su puntoinal.

Para ser sincero, debo decir que la maquina no es lo que esperaba enun principio, ya que no dispponemos del dinero suficiente como para queeste aparato tenga las prestaciones que intentabamos conseguir desdeun principio. Pero etoy satisfecho con el resultado obtenido ya que se haegado a un punto de fiabilidad de todas sus partes que me permiten

pensar ya en que hare con la maquina sin tener que preguntarme si sequemara o no. Para mi, esto ya es mucho...

Algunos datos tecnicos son:

Velocidad de translado de unos 5mm por segundo.

Consumo motores paso a paso de 10A cada uno.

Fuente de alimentacion estabilizada de 20A.

3 Motores Paso a Paso de 2,5V-4,5A por fase de 22kpm de torque.

Modo activacion Simple con truco (ya explicare que es esto en unarticulo especial sobre el tema, ruego paciencia).

Precision electronica por paso de 0.03mm.

Precision mecanica de guias 0.1mm (Teniendo en cuenta que son

http://www.infolaser.net/franpr/tecnica/cncmill/cncmill.html (1 de 18) [23/01/2007 16:13:07]


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caseras).

Motor Dremel de 750W a 26000rpm.

No se que mas decir...

Para las nociones tecnicas del sistema de control os recomiendo quevisiteis la pagina de la maquina de corte de foam y de los software decontrol de lo motores paso a paso, en el apartado de tecnica...

Ahora paso a exponer algunas fotos de la maquina que espero sirvan

como referencia y asi podais sacar vuestras conclusiones...

Fotos Comentarios

Mi padre con lamaquina justo en sus

principios. Por esoesta tan sonriente mipadre ya que todaviano nos habia gastadoninguna bromitapesada el monton de"fierros" ese que veis

a la izquierda de lafoto...



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Esto ya es dos aosdespues. Desde lejosno se aprecia muchadiferencia, pero osaseguro que ha

cambiado mucho.Ahora tiene finales decarreras, las quiasbien calibradas, losmotores funcionandoy sin que se

calienten, todos loscables en su sitio, novibra, ventiladores enlos motores pararefrigerarlos. Y le faltatodo el sistema deaspiracion para que

no salga el polvo y sepueda respirar a sulado mientrastrabaja...

Tren de rodaduralongitudinal. Es unperfil de aceroestructural hueco de40x40x4 con un



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angular de aluminiopara hacer que lasuperficie de contactode los rodamientosdel patin sea lo mas

lisa posible. Vamos,una chapuza demucho cuidado, perofunca...

Aqui se ve el sistemade transmision delhusillo inferior. Lo que

se mueve es la tuercaya que la barra es de30mm de diametro ytenia mucha inerciacomo para que elmotor paso a paso lapueda hacer girar a

un lado y a otro sinque se pierdanpasos. Esta soluciontardamos mucho en

encontrarla...



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Idem...

Detalle del patin derodamientos quedeslizan sobre las

guias horizontales...

Perspeciva del

conjunto. Y lo queveis en lo alto de lamesa, al fondo, no es



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mas que mis velerosde F3Bpreparandolos para elproximo nacional enPalencia...

Bueno, detalle delmotor del carro "Y".La transmision va porcorreas dentadas yaque asi evitamos

problemas dealineacion del motorcon el husillo y sirveademas comosistema amortiguadorde los pasos que vadando el motor...Este husillo y elvertical son de roscacuadrada de 12mmde diametro por 3mmde paso. Osrecomiendo este tipo

e husillos ya que altener la roscacuadrada hace que eldesplazamiento sea



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muy sueve y al motorle cueste menosmoveer el carro...

Detalle del mismoconjunto pero del otrolado. No se me ocurre

nada que contar...

Motor Paso a Pasocomprado en RS

http://www.amidata.esy que es elencargado del

http://www.amidata.es/http://www.amidata.es/


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movimiento deprecision de lamaquina...Los motores van

excitados al doble desu tension nominal,pero como el controles algo especial, nohay mucho problemay no llegan acalentarse, pero por

si las moscas, le hepuesto unosventiladores que losmantienen bienfresquitos...



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Una foto del mismomotor, pero mas de

cerca...



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Detalle del carrovertical "Z". Sin

comentarios...



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El mismo carro, peroya se pueden ver losinterruptores definales de carrera, loslimpiadores que vanen los carros ylimpian las guias paraque no se atasquenpor el polvo, etc...



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Detalle del puenterealizado con perfilestructural UPN160.Sencillo, pero

pesado, unos 50Kg...

Detalle de la zona

inferior del puentecon el sistema detransmision alhusillo...



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Y aqui la parteelectronica, no esmuy compleja, perotiene su tamao. Elboton rojo es el que

me recuerda quetengo que tenermucho cuidado...

Perfil de la



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controladora, abajo lafuente dealimentacionregulada, y arriba lazona de control y la

placa de disipadoresde los transistoresMosfets paraaumentarle lapotencia a lacontroladorafamosa...



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Lo mismo pero masde frente...

La controladoradesde arriba...



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Desde atras...



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Idem... Con el detallede las clavijas y el

fusible...



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De frente. es la torrede un ordenadorantiguo que valeperfectamente para loque necesitamos. Y

la mayoria de lascosas grandes las heencontrado en losdeshuaces demaquina tragaperras,como es eltransformador,

dicipadores,ventiladores, etc...

Esto es todo por ahora, luego contare mas de la parte de control y de las

aplicaciones que estoy desarrollando para poder fresar cosas que sedibujan en autocad...Paciencia y ya os avisare...



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Electronic A Fresa Con Pic by Ps

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