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パルス変換IC

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  • 概要と特長
  • 専用基板の説明
  • ご質問と回答

このICは、ロータリーエンコーダーの2相パルス信号を、CW/CCWパルス信号に変換するためのICです。
まずはこちらの動画をご覧ください。動画を見ていただくとわかりますが、ロータリーエンコーダーを回転させると、ステッピングモーターが同期して回転します。


ピンアサイン

本製品はPIC16F84Aを使用しています。ピンアサインについては以下を参照してください。

ピンアサイン

ピン番号 ピン名 IN/OUT 信号名 備考
17 RA0 OUT CW- CW/CCW信号出力端子
18 RA1 OUT CCW-
1 RA2 OUT STEP STEP/DIR信号出力端子
2 RA3 OUT DIR
6 RB0 IN A相 エンコーダー入力端子
7 RB1 IN B相
8 RB2 IN CWリミット リミット入力端子
9 RB3 IN CCWリミット
10 RB4 IN ML1 逓倍設定端子
11 RB5 IN ML2

逓倍設定端子

上記動画で使用したエンコーダーは分解能が1,000P/Rで、ステッピングモーターも同じく1,000P/R(ハーフステップ時)のため動きが一致します。
もし、エンコーダーとステッピングモーターの分解能がそれぞれ異なっていたとしても、逓倍機能により一致させることができます。
ピンアサイン中のRB4,RB5により、逓倍値を×1、×2、×4のどれかに設定できます。
たとえば、100P/Rのエンコーダーと、200P/Rのステッピングモーターの動きを一致させるには、逓培を2に設定すればよいことになります。
(サーボモーターであれば、逓倍の設定は不要かもしれません。ほとんどのサーボドライバには電子ギヤの設定があるためです。)

エンコーダー入力端子

ラインドライバ出力のロータリーエンコーダーを使用する場合は、フォトカプラを介してRB0,RB1に接続してください。オープンコレクタ出力のロータリーエンコーダーであればフォトカプラは不要です。直接RB0,RB1に接続してください。

リミット入力端子

CWリミット(RB2)、CCWリミット(RB3)は、検出時に回転を止める役割をします。センサー使用の有無に関わらず、CWリミット・CCWリミットにはプルアップ抵抗を取り付けてください。

STEP/DIR信号出力端子

ステッピングモータードライバによっては、パルス入力方式がCW/CCWではなくSTEP/DIRの場合があります。その場合は、RA2,RA3に接続してください。CW/CCW信号、STEP/DIR信号のどちらを使用するか選択のための入力はありません。常に両方とも出力されています。

パルス変換方式について

2相パルスからCW/CCWのパルスに変換するもっとも簡単な方法として、A相がONのときB相がOFFであればCW、A相がONのときB相がONであればCCWとする、という方法があると思います。
用途によってはこの方法でも問題ないと思いますが、振動を繰り返すと必ずと言っていいほど誤動作をします。
そこでこのICでは、2相パルスの状態を過去の状態と比較して、パルスが正常に変化した場合のみカウントするようにし、誤動作がないようにいたしました。

▼1逓倍のときの出力波形
1逓倍のときの出力波形
※立ち上がりパルス幅は10us固定です。入力信号によってデューティー比が変化します。

▼4逓倍のときの出力波形
4逓倍のときの出力波形
※立ち上がりパルス幅は10us固定です。入力信号によってデューティー比が変化します。

専用基板について

パルス変換ICを手軽にお使いいただけるよう、基板をご用意いたしました。
基板のみのご提供ですので、部品についてはお客様の方でご用意ください。

組み立て完成図

部品配置図

使用部品

以下の部品を使用します。
VCC、GNDホールの間隔は5.08mmにしてあるため、ターミナルブロックを取り付けられます。
不要な場合はケーブルを直接はんだづけしてご利用ください。

部品名 個数 実装コード 備考
2相パルス-CW/CCWパルス変換IC 1 IC1 ICソケットを使用される場合は、PIC16F84A-20/Pで使用できるものをお使いください
20MHzセラロック 1 XTAL 2相パルス-CW/CCWパルス変換ICに付属しています
2.54mmピッチ ピンヘッダ2×2 1 JP4 2.54mmピッチ ピンヘッダ2×5などをカットしてご用意ください
2.54mmピッチ ピンヘッダ2×3 1 JP1 2.54mmピッチ ピンヘッダ2×5などをカットしてご用意ください
2.54mmピッチ ピンヘッダ2×5 2 JP2、JP3  
ジャンパーピン 2 -  
三端子レギュレーター TA48M05F 1 IC2  
電解コンデンサー 35V 33μF 1 C2  
積層セラミックコンデンサー 0.1μF 2 C1、C3  
集合抵抗 10kΩ 1 R7 5本足のもの
抵抗 1/6W 470Ω 2 R5、R6  
抵抗 1/6W 1kΩ 5 R1、R3、R4、R8、R9  
抵抗 1/6W 10kΩ 1 R2  
LED Φ3mm 3 D1、D2、D3  
フォトカプラ TLP521-1 2 OK1、OK2  

回路図

拡大
回路例

ピンアサイン

入力電圧VCCは6~9Vの電圧でお使いください。
コネクタのピンアサインは以下の通りです。

CN番号 PIN No. IN/OUT 信号名 備考
JP1 1 IN CWリミット センサ入力(リミット)端子
2 IN CCWリミット
3 - +5V
4 - +5V
5 - GND
6 - GND
JP2 1 - +5V CW/CCW、STEP/DIRパルス出力端子
2 OUT CW-
3 - +5V
4 OUT CCW-
5 - +5V
6 OUT STEP
7 - +5V
8 OUT DIR
9 - -
10 - -
JP3 1 IN A相+ エンコーダー入力端子
2 IN A相-
3 IN B相+
4 IN B相-
5 - +5V
6 IN A相(オープンコレクタ出力の場合)
7 IN B相(オープンコレクタ出力の場合)
8 - GND
9 - -
10 - -
JP4 1 IN ML2 逓倍設定端子
2 - GND
3 IN ML1
4 - GND

逓倍の設定は以下のようになります。隣のGNDピンとショートさせてお使いください。

逓倍 ML2 ML1
×1 オープン オープン
×2 オープン ショート
×4 ショート オープン
×1 ショート ショート

使用時の動画

ステッピングモータードライバはQUATTRO-1を使用しています。

Q1 処理可能な最高周波数はどの程度でしょうか

25kHz未満です。