¡Repetición de Z8! El XP® F1680 Micro Stepping Controller es un microcontrolador flash con temporizadores PWM multicanal y un convertidor de analógico a digital (ADC) de 10 bits. Por lo tanto, esta nota de aplicación presenta un ejemplo del uso de un comparador analógico integrado en un microcontrolador para la limitación de corriente de retroalimentación de un disparo cuando se acciona un motor paso a paso unipolar. También describe el temporizador multicanal de la MCU como un generador de corriente de seno/coseno de micropasos.
Principio de operación
Microstepping o Seno/Coseno Microstepping es una técnica de accionamiento de motor paso a paso que controla la corriente en los devanados del motor para aproximarse a una forma de onda sinusoidal. Microstepping produce una rotación mucho más suave que las unidades de paso completo. Además, la gran cantidad de pasos por revolución mejora la resolución y elimina los problemas de resonancia.
En un controlador de paso completo convencional, se aplican cantidades iguales de corriente a cada bobina del estator del motor. El rotor magnético se alinea dentro del campo magnético de la bobina. En cada paso del motor, la corriente en una de las bobinas se invierte, reajustando el rotor al nuevo campo magnético y moviendo el rotor un paso del motor, o 90 grados.
En microstepping, se aplican cantidades variables de corriente a las bobinas del motor, lo que da como resultado una transición suave del campo magnético de una polaridad a la siguiente. Cada paso completo se divide en varios micropasos de corrientes variables, generando numerosos campos magnéticos con los que se puede alinear el rotor. El resultado es una rotación más suave del motor, un funcionamiento más silencioso y una mejor resolución del motor.

arquitectura de hardware
Para pasar de la teoría a la demostración, hemos desarrollado una aplicación de motor que requiere dos generadores de corriente, uno para cada bobina. Esta aplicación contiene los siguientes elementos:
- Potenciómetro para ajustar la velocidad del motor
- Interruptor de encendido/apagado del motor
- Un interruptor que invierte la dirección del motor.
- Un interruptor que hace avanzar el motor un paso
Interfaz de usuario
Los interruptores SW1, SW2 y SW3 se bajan cuando se presionan y se levantan con los pull-ups internos del microcontrolador F1680. El potenciómetro de velocidad R1 es leído por el ADC de registro de aproximación sucesiva (SAR) interno de la MCU F1680 utilizando VDD como referencia.
generador de corriente
Los dos generadores de corriente del motor utilizan parte del Z8 Encore. Características de la MCU XP F1680. La figura 3 muestra uno de los generadores de corriente.

La MCU F1680 proporciona una señal PWM promediada por R7 y C5. El ciclo de trabajo PWM representa la corriente deseada producida por el generador. R6 y R8 atenúan la señal PWM promediada para que se escale correctamente a la entrada no inversora del comparador del F1680. R12 es la resistencia de detección de corriente del devanado del motor y R10 y C6 proporcionan un pequeño retraso al comparador. Cuando se encienden Q1 o Q2, los devanados del motor comienzan a consumir corriente y la caída de voltaje en R12 también aumenta hasta que el comparador de la MCU F1680 se dispara con la corriente deseada del motor. En algunas aplicaciones, se pueden requerir diodos adicionales para proteger el diodo del cuerpo de cada transistor de efecto de campo (FET) de la disipación de energía excesiva. En la Figura 4 se muestra una simulación de este proceso.

Las señales DisableS y DisableN determinan la polaridad de la bobina. Estos pines de E/S están configurados como drenaje abierto. Entonces, cuando el pin del puerto es alto, la señal PWM del comparador enciende el transistor apropiado, y cuando el pin del puerto se baja, apaga la bobina tirando de la puerta del transistor hacia abajo.
temporizador multicanal
Un temporizador multicanal en la MCU F1680 proporciona los dos PWM necesarios para la referencia del generador actual. El temporizador multicanal tiene un contador ascendente/descendente de 16 bits con preescalador y cuatro canales de captura/comparación independientes que se pueden usar para los modos de disparo único, continuo, PWM o de captura. En la operación de salida PWM, el canal produce una señal de salida PWM en el pin de salida del canal (TOutA, B, C o D). La salida del canal alterna cada vez que el conteo del temporizador coincide con los valores de comparación del canal en los registros de coincidencia (MCTCHyH y MCTCHyL) y cuando finaliza el conteo. Consulte la figura 5.

Los registros de coincidencia MCTCHyH y MCTCHyL se almacenan en búfer y se pueden escribir en cualquier momento sin dañar el PWM. Los cambios en los registros se retrasan hasta el próximo conteo de fin de temporizador.
comparador
¡Repetición de Z8! El MCU XP F1680 tiene dos comparadores integrados con referencias internas programables. En esta aplicación, el comparador se utiliza como un comparador independiente, lo que libera al diseño de hardware externo adicional.
Salida de drenaje abierto
¡Características adicionales para Z8 Encore! Los microcontroladores de la serie tienen la capacidad de configurar puertos como drenaje abierto. Esto significa que cuando un pin del puerto de salida es alto, no genera corriente y cuando es bajo, absorbe corriente. La capacidad de usar pines de puerto como drenaje abierto ayuda a resolver problemas de diseño desagradables que requieren hardware adicional.