Микроконтроллерсіз қадамдық моторды басқару: 7 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Бұл нұсқаулықта мен 28-BYJ-48 сатылы қозғалтқышты басқарамын, UNL2003 darlington массив тақтасы бар, кейде x113647 деп аталады, микро контроллері жоқ.

Ол старт/тоқтау, алға/артқа және жылдамдықты бақылауға ие болады.

Қозғалтқыш-толық полярлы режимде бір айналымда 2048 қадамы бар бір полярлы қозғалтқыш. Қозғалтқыштың деректер кестесі https://robocraft.ru/files/datasheet/28BYJ-48.pdf мекен-жайында орналасқан.

Екі құрылғыны бірнеше сатушылардан бірге сатып алуға болады. Менікін kjell.com сайтынан алдым

Сізге жақын сатушыны табу үшін оны Bing немесе google -ден іздеңіз.

Мен алдымен оны іске қосу үшін қажет бірнеше қадамдар мен бөліктерді өтемін, содан кейін тағы бірнеше басқару үшін кейбір қадамдар мен бөліктерді қосамын.

Сізге ескерту керек, мен қолданатын бөлшектер - бұл менің қазынамда бар бөлшектер, және бұл мақсатқа сәйкес келетін бөлшектер емес.

Сонымен қатар, бұл менің бірінші нұсқаулық екенімді және мен электроникада мүлдем жаңашыл екенімді ескерту керек.

Егер мен жасамау керек нәрсе жасадым деп ойласаңыз немесе жақсартуға немесе жақсырақ бөліктерге қатысты ұсыныстарыңыз болса, түсініктеме қосыңыз.

1 -қадам: Бөліктер тізімі

Бұл жоба үшін пайдаланылатын бөлшектер

• Нан тақтасы
• Қозғалтқыш 28byj-48
• Darlington ULN2003 транзисторлық тақтасы (x113647)
• 74HC595 ауысымдық регистр
• 74HC393 екілік толқынды есептегіш
• DS1809-100 Dallastat цифрлық потенциометрі
• 74HC241 сегіздік буфері
• 3 × тактильді түймелер
• 3 × 10 кОм резисторлар
• 2 × 0.1µF керамикалық конденсаторлар
• 1 × 0,01 мкФ керамикалық конденсатор
• Байланыс сымдары
• 5В қуат көзі

2 -қадам: Негізгі бөліктер

74HC595 ауысымдық регистрі

Қозғалтқыш UNL2003 тақтасының төрт кіріс түйреуішін бірнеше рет беру арқылы қозғалады:

1100-0110-0011-1001

Бұл қозғалтқышты толық қадам режимінде жүргізеді. 1100 үлгісі бірнеше рет оңға жылжиды. Бұл ауысу тізілімін ұсынады. Ауысымдық регистрдің жұмыс тәртібі, әр сағаттық циклде, регистрдегі биттер бір жаққа оңға қарай жылжиды, сол жақтағы битті сол кезде кіріс түйреуішінің мәнімен ауыстырады. Демек, ол моторды сүңгу үлгісін жасау үшін 1 -дің екі сағаттық циклімен, содан кейін 0 -дің екі сағаттық циклімен қоректенуі керек.

Сағат сигналдарын генерациялау үшін импульстердің тұрақты сериясын құрайтын осциллятор қажет, жақсырақ таза шаршы толқын. Бұл қозғалтқышқа сигналдардың ауысуының негізін құрайды.

«Бір циклдің екі циклын, содан кейін екі циклды» құру үшін флип-флоптар қолданылады.

Менде 74HC595 ауысымдық регистрі бар. Бұл көптеген нұсқаулықтар мен Youtube бейнелерінде сипатталған өте танымал чип.

Мәліметтер парағын https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc595.pdf сайтынан табуға болады.

Жақсы нұсқаулық-74HC595-Shift-Register-Demweved bweaver6, 74HC595 ауысымдық регистрі жұмыс істейді, осылайша әрбір циклде оның 8 разрядты регистріндегі деректер оңға жылжиды және сол жақтағы кіріс шнурының мәніне ауысады. Демек, ол 1 сағаттық екі циклмен, содан кейін 0 сағаттық екі циклмен қоректенуі керек.

Деректер импульстің жоғарылау жиегінде жылжиды. Осылайша, флип-флоп сағаттың құлайтын шетінде ауысуы керек, сондықтан 74HC595 сағат тілінің жиегінде тұрақты деректерді енгізеді.

74HC595 сымын келесі түрде қосуға болады:

8 -түйреуіш (GND) -> GND

Pin 16 (VCC) -> 5V Pin 14 (SER) -> 12 -істегі деректер (RCLK) -> Сағаттың кіріс түйрегіші 11 (SRCLK) -> Сағаттың кіретін түйрегіші 13 (OE) -> GND түйрегіші 10 (SRCRL) -> 5V түйреуіштері 15 және 1-3 қозғалтқышты басқару үлгісін шығарады.

RCLK пен SRCLK байланысы чиптің деректер регистрінің шығыс регистрімен әрқашан синхронда болуын қамтамасыз етеді. 13 түйреуішті жерге қою шығыс регистрінің мазмұнын шығыс түйреуіштерге бірден көрінеді (Q0 - Q7).

555 таймер

Сағат импульсін жасау үшін 555 таймер чипін қолдануға болады. Бұл сондай -ақ өте танымал чип, және ол ауысым регистріне қарағанда көбірек сипатталған және талқыланған. Уикипедияда https://en.wikipedia.org/wiki/555_timer_IC сайтында жақсы мақала бар.

Мәліметтер парағы мына жерде:

Бұл чип, басқалармен қатар, төртбұрышты сағат импульсін жасай алады. Сыртқы резисторлар мен конденсаторлар жиілікті және жұмыс циклін бақылау үшін қолданылады (фракция бойынша).

Бірнеше рет импульсті генерациялауға орнатылған кезде, 555 чипі керемет режимде деп айтылады. Бұл жоғарыдағы суреттегідей сым арқылы жүзеге асырылады. (сурет jjbeard [Қоғамдық домен], Wikimedia Commons арқылы):

1 түйреуіш -> GND

2 түйреуіш -> R1 (10kΩ) -> 7 түйреуіш 2 -> 6 түйреуіш 3 -бұл түйреуіш 4 (қалпына келтіру) -> 5В түйреуіш 5 -> 0,01µF -> GND түйреуіші 6 -> 0,1µF -> GND түйреуіші 7 -> R2 (10kΩ) -> 5V Pin 8 -> 5V

3 -істікшенің шығысы 74HC595 ауысым регистрінің кіріс сағаттарына (түйреуіш 11 және түйреуіш 12) қосылады.

Шығу сигналының жиілігі (демек, қадамдық қозғалтқыштың жылдамдығы) R1 және R2 резисторының мәндерімен және С конденсаторының мәнімен анықталады.

Цикл уақыты T ln (2) C (R1 + 2 R2) немесе шамамен 0,7 С (R1 + 2 R2) болады. Жиілік 1/Т.

Жұмыс циклы, сигналдың жоғары болатын цикл уақытының бөлігі, (R1 + R2) / (R1 + 2R2). Бұл жоба үшін жұмыс циклі өте маңызды емес.

Мен R1 мен R2 үшін 10 кОмды қолданамын және C = 0.1µF.

Бұл шамамен 480 Гц жиілікті береді және максималды жиілікке жақын, қадамдық қозғалтқыш тоқтаусыз жұмыс істей алады.

74HC595 -тен 1100 ығысқан, қайталанатын үлгіні жасау үшін 14 -түйреуішті (SER) екі сағаттық цикл үшін жоғары, содан кейін екі сағаттық цикл үшін төмен ұстап тұру керек. Яғни, істік сағат жиілігінің жартысымен тербелуі керек.

74HC393 қосарланған екілік толқынды есептегіш

74HC393 екілік жүйеде есептеледі, бұл сонымен қатар импульстік жиіліктерді екі дәрежеге бөлуге болатынын білдіреді.

Оның ақпараттық парағы мына жерде:

74HC393 екі жақты, оның әр жағында 4 биттік есептегіш бар.

Сағат импульсінің құлайтын шетінде бірінші шығыс түйреуіш қосылады және өшеді. Демек, шығыс түйреуіші бірінші сағат жиілігінің жартысына тең болады. Шығу түйреуішінің бірінің құлау шетінде, шығыс екі түйреуіш қосылады және өшеді. Сонымен, барлық төрт шығыс түйреуіштер үшін. N түйреуіші өшкен сайын, түйреуіш n+1 ауысады.

N+1 түйреуіші n түйреуішке қарағанда екі есе жиі өзгереді. Бұл екілік санау. Есептегіш нөлге қайта қосылмай тұрып, 15 -ке дейін есептей алады (барлық төрт бит 1). Егер есептегіш 1 -дің соңғы шығыс түйрегіші 2 -ші санауышқа сағат ретінде қосылған болса, ол 255 -ке дейін (8 бит) есептелуі мүмкін.

Кіріс сағатының жиілігімен импульсті құру үшін тек шығыс штыры 1 қажет. Яғни тек нөлден бірге дейін санау.

Сонымен, егер санау 555 -тен сағат импульсімен жасалса, 74HC393 есептегішіндегі 2 -разрядты көрсететін істік сағат жиілігінің жартысымен тербеледі. Сондықтан оны 74HC595 ауысу регистрінің SER түйреуішіне қосуға болады, бұл оны қажетті үлгіге айналдырады.

74HC393 екілік санауышының сымы келесідей болуы керек:

Pin 1 (1CLK) -> 74HC595 Pin 11, 12 және 555 Pin 3

Pin 2 (1CLR) -> GND PIN 4 (1QB) -> 74HC595 Pin 14 Pin 7 (GND) -> GND Pin 14 (VCC) -> 5V Pin 13 (2CLK) -> GND (қолданылмайды) Pin 12 (2CLR)) -> 5В (қолданылмайды)

3 -қадам: оны іске қосыңыз

Енді біз моторды іске қосуға болады, егер 74HC595 0-3 түйреуіштері тиісінше ULN2003 тақтасының 1-4 түйреуіштеріне қосылған болса.

Әзірге 555 таймердің 6 -штырындағы 0,1 мкФ конденсаторды 10 мкФ ауыстырыңыз. Бұл сағат циклін жүз есе ұзартады және адам не болып жатқанын көре алады.

Ол үшін ULN2003 тақталарындағы светодиодтарды қолдануға болады. Қозғалтқышты ULN2003 тақтасынан ажыратыңыз. Тақтаның 1-4 түйреуіштерін 74HC595 QA-QD шығысына (7, 9, 10 және 11 түйреуіштер) қосыңыз. ULN2003 тақтасының - және + нүктелерін жерге және 5В -ке қосыңыз. Егер қуат қосулы болса, жарық диодтарындағы қажетті үлгіні көру керек.

Егер сіз 74HC393 екілік санауышында не болып жатқанын көргіңіз келсе, оның орнына 3-6 түйреуішке қосылыңыз.

Егер үлгі дұрыс болып көрінсе, қуатты өшіріңіз, конденсаторды 0,1 мкФ қайта салыңыз, ULN2003 тақтасының 1 - 4 кіріс түйреуіштерін 74HC595 QA - QD шығыс түйреуіштеріне қосыңыз және қозғалтқышты қайтадан қосыңыз.

Қуат қосылған кезде қозғалтқыш жұмыс істеуі керек.

4 -қадам: Жылдамдықты реттеу

Қадамдық қозғалтқыштың жылдамдығы 555 таймердің шығу жиілігімен реттеледі. Бұл қайтадан R1 және R2 резисторларының және оған қосылған C1 конденсаторларының мәндерімен реттеледі. 100 кОм потенциометрді R2 сериясымен қосу арқылы жиілік 480 Гц пен 63 Гц аралығында болуы мүмкін. Қадамдар pr. қозғалтқыштың екіншісі 555 таймер жиілігінің жартысы болады.

Мен DS1809-100 цифрлық потенциометрін қолдандым, ол батырманы басуға арналған. 2 -түйреуішті (UC) және 7 -ші түйреуішті (5 -шы тоқ) 5В -ке қосатын түймелер RH (Pin 1) немесе RL (Pin 4) терминалдары мен тазалағыш PIN 6 (RW) арасындағы қарсылықты жоғарылатады/төмендетеді. Түймені бір секундтан артық ұстап тұру түймені автоматты түрде қайталауға мүмкіндік береді.

Мәліметтер кестесін мына жерден табуға болады:

Сымдар келесідей:

1 -түйреуіш (RH) пайдаланылмаған

2 түйреуіш (UC) -> түйме 1 түйреуіш 3 (STR) -> GND түйреуіш 4 (RL) -> 555 түйреуіш 2 түйреуіш 5 -> GND түйреуіш 6 (RW) -> 10kΩ -> 555 түйреуіш 7 түйреуіш 7 (тұрақты ток)) -> түйме 2 түйреуіш 8 -> 5В

1 түйме түйменің сымы:

1/2 -> DS1809 түйреуіш 2

3/4 -> 5В түйреуіш

2 түйме түйменің сымы:

1/2 -> DS1809 түйреуіш 7

3/4 -> 5В түйреуіш

Енді жылдамдықты реттеуге болады.

5 -қадам: Бастау / Тоқтату

Қадамдық қозғалтқышты іске қосу және тоқтату үшін 555 таймердің 4 -ші түйреуішін (қалпына келтіру штыры) қолдануға болады. Егер бұл төмен тартылса, түйреуіш 3 -тен шығатын импульстар болмайды.

Басу мен тоқтатуды ауыстыру үшін сенсорлық түйме қолданылады. Түймені бір рет басқанда, қозғалтқышты іске қосу керек, сосын оны қайтадан басу керек, оны тоқтату керек. Бұл мінез-құлықты алу үшін флип-флоп қажет. Бірақ қазірдің өзінде бар 74HC393 -ті де қолдануға болады. 74HC393 екі бөліктен тұрады, тек жартысы сағат импульсіне жиілік бөлгіш ретінде қолданылады.

Екілік санауыш шын мәнінде сериялық ауыспалы флип-флоптардың жиынтығы болғандықтан, екінші бөліктің бірінші флип-флопын қолдануға болады. Түймені басқан кезде түйреуіш 13 (2CLK) төмен болатындай түйіспелі түймені қосу арқылы, түйреуіш 12 әр төменге ауысады. 12 -түйреуішті 555 -тің 4 -ші түйреуішке жалғау оның шығуын, демек қозғалтқышты қосады және тоқтатады.

Түйме түймелері біршама күрделі, себебі олар механикалық. Олар «секіруі» мүмкін, яғни әр басу кезінде бірнеше сигнал жіберуі мүмкін. Түйменің үстіне 0,1 мкФ конденсаторды қосу бұған жол бермеуге көмектеседі.

Сонымен, түйме түйме (3 -түйме қосылады, 555 -ші түйреуіш 4 -ке қосылу өзгертіледі).

Түйменің сымдары:

1/2 -> 10 кОм -> 5 В түйреуіш

Түйреуіш 1/2 -> 0.1µF -> Ілмекті түйреуіш 3/4 -> 74HC393 түйреуіш 13 (2CLK)

555 -ке келесі өзгерістер енгізілді:

4 түйреуіш (қалпына келтіру) -> 74HC393 түйреуіш 11 (2QA)

3 батырмасы енді бастау/тоқтату ауысымы ретінде жұмыс істеуі керек.

Есіңізде болсын, осылайша тоқтаған қозғалтқыш әлі де қуатты тұтынады.

6 -қадам: Бағытты басқару

Қозғалтқыштың бағытын басқару үшін басқа басу түймесі қажет, содан кейін басқа флип-флоп. Алайда, мен 74HC393-тің келесі флип-флопын қосу-өшіру флип-флопы мен қосу/өшіру түймесін пайдаланып алдаймын.

Бағытты түйреуіш (түйреуіш 2QA) төмен түскенде, келесі түйреуіш (түйреуіш 2QB) ауыстырылады. Басу түймесін қайта -қайта басу нәтижесінде ӨШІРУ - ҚОСУҒА - ӨШІРУ - АРҚАҒА - ӨШІРУ - ОРЫНҒА т.б.

Қозғалтқышты артқа айналдыру үшін ULN2003 -ке берілетін үлгіні өзгерту керек. Бұл екі бағытты ауысу регистрімен жасалуы мүмкін, бірақ менде жоқ. 74HC595 екі бағытты емес.

Дегенмен, мен 74HC241 сегіздік буферін қолдана алатынымды білдім. Бұл буферде бөлек 4 дюймдік бөлік бар, бөлек OE (шығуды қосу) түйреуіштері бар. Бірінші OE штыры төрт бірінші шығыс түйреуішті, ал екіншісі соңғы төрт шығыс түйреуішті басқарады. OE қосылған кезде, шығыс түйреуіштері сәйкес кіріс түйреуіштерімен бірдей мәнге ие болады, ал ол өшірілген кезде шығыс түйреуіштері қосылмағандай жоғары импеданс күйінде болады. Әрі қарай, OE түйреуішінің бірі белсенді төмен, ал екіншісі жоғары белсенді, сондықтан оларды бір -бірімен байланыстырған кезде буфердің жартысы ғана белсенді болады.

Сонымен, сол кіріс үшін буфердің жартысы қозғалтқышты алға, ал екінші жартысын артқа қарай жүргізе алады. Қандай жартысы белсенді болады, OE түйреуіштерінің мәніне байланысты.

74HC241 мәліметтер парағы https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn54hc241.pdf мекен -жайында орналасқан.

Сымдар келесідей болуы мүмкін:

Pin 1 (1OE) -> 74HC293 Pin 10 (2QB)

2 -түйреуіш (1A1) -> 74HC595 түйреуіш 15 -түйреуіш 3 (1Y4) -> ULN2003 түйреуіш 1 түйреуіш 4 (1A2) -> 74HC595 түйреуіш 1 түйреуіш 5 (1Y3) -> ULN2003 түйреуіш 2 түйреуіш 6 (1A3) -> 74HC595 түйреуіш 2 7 -түйреуіш (1Y2) -> ULN2003 3 -түйреуіш 8 (1A4) -> 74HC595 түйреуіш 3 -түйреуіш 9 (1Y1) -> ULN2003 4 -түйреуіш 10 (GND) -> жерге тұйықталу 11 (2A1) -> 2 -түйреуіш (1A1) 12 (1Y4) -> 9 -түйреуіш (2Y1) 13 -түйреуіш (2A2) -> 4 -түйреуіш (1А2) 14 -ші түйін (1Y3) -> 7 -ші түйін (2Y2) 15 -ші түйін (2A3) -> 6 -шы түйін (1A3) 16 -түйреуіш (1Y2) -> 5 -түйреуіш (2Y3) 17 -түйреуіш (2A3) -> 8 -түйреуіш (1A4) 18 -ші түйін (1Y2) -> 3 -ші түйін (2Y4) 19 -шы түйін (2OE) -> 1 -ші түйін (1OE) 20 -шы түйін (VCC)) -> 5В

Енді сымдарды 5В -пен қосу арқылы ғана аяқтау керек. Қуат көзі қозғалтқышты да, тізбекті де басқаруға жеткілікті ток беретініне көз жеткізіңіз.

7 -қадам: Қорытынды

Қадамдық моторды микроконтроллерсіз басқаруға болады.

Мұнда қолданылатын IC -лер менде бұрыннан бар еді. Олардың көпшілігі бұл үшін оңтайлы емес және бірнеше балама қолданылуы мүмкін.

• Импульстерді жасау үшін 555 таймер чипі жақсы таңдау болып табылады, бірақ бірнеше нұсқа бар, мысалы, осы нұсқаулықта сипатталған.
• Жылдамдықты реттеу үшін цифрлық емес, кез келген потенциометрді қолдануға болады. Егер сізде 100 кОм емес, 10 кОм потенциометр болса, онда 10 кОм резисторларды 1 кОм -ға ауыстыруға болады, ал 0,1 мкФ конденсаторды 1 мкФ сыйымдылықпен (барлық резисторларды бөліп, уақытты сақтау үшін конденсаторды сол санға көбейтіңіз).
• Екі бағытты жылжу регистрін қолдану, мысалы. 74HC194 бағытын басқаруды жеңілдетеді.
• Түймені басқару үшін 74HC393 флип-флоппен ауыстырылуы мүмкін, мысалы. 74HC73. 555 қосқыш ретінде де қосылуы мүмкін.