Drejtimi i një hapi motor pa mikrokontrollues .: 7 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:20

Në këtë Udhëzues, unë do të drejtoj një motor 28-BYJ-48, me një tabelë grupesh UNL2003 darlington, ndonjëherë të quajtur x113647, pa një mikro kontrollues.

Do të ketë kontroll fillimi/ndalimi, përpara/prapa dhe kontroll të shpejtësisë.

Motori është një motor uni-polar me 2048 hapa për rrotullim në modalitetin e hapit të plotë. Fleta e të dhënave për motorin gjendet në

Të dy pajisjet mund të blihen së bashku nga disa shitës. Unë e mora nga kjell.com

Bing it ose google atë për të gjetur një shitës pranë jush.

Së pari do të kaloj nëpër disa hapa dhe pjesë të nevojshme për ta vënë atë në punë, dhe pastaj do të shtoj disa hapa dhe pjesë për më shumë kontroll.

Duhet të paralajmëroheni që pjesët që unë përdor, janë ato që më ndodhin në arkën e thesarit tim, dhe jo domosdoshmërisht pjesët më të përshtatshme për këtë qëllim.

Gjithashtu, duhet të paralajmëroheni, se ky është udhëzuesi im i parë dhe se jam krejt i ri në fushën e elektronikës.

Ju lutemi shtoni komente nëse mendoni se kam bërë diçka që nuk duhet, ose nëse keni sugjerime për përmirësime, ose sugjerime për pjesë më të përshtatshme.

Hapi 1: Lista e Pjesëve

Pjesët e përdorura për këtë projekt janë

• Breadboard
• Motor stepper 28byj-48
• Paneli i transistorëve Darlington ULN2003 (x113647)
• Regjistri i ndërrimit 74HC595
• 74HC393 njehsor i valëzimit binar
• Potenciometër digjital DS1809-100 Dallastat
• Tampon oktal 74HC241
• 3 buttons butona prekës
• 3 rezistente 10 ΩΩ
• 2 × 0.1µF kondensatorë qeramikë
• Kondensator qeramik 1 × 0.01 µF
• Telat e lidhjes
• Furnizimi me energji 5V

Hapi 2: Pjesët kryesore

Regjistri i ndërrimit 74HC595

Motori lëvizet duke i dhënë në mënyrë të përsëritur katër kunjat hyrëse të tabelës UNL2003 këtë sekuencë:

1100-0110-0011-1001

Kjo do ta drejtojë motorin në atë që quhet modaliteti i hapit të plotë. Modeli 1100 është zhvendosur vazhdimisht djathtas. Kjo sugjeron një regjistër ndërrimi. Mënyra se si funksionon regjistri i ndërrimit është, në çdo cikël të orës, bitët në regjistër zhvendosen një vend në të djathtë, duke zëvendësuar bitin më të majtë me vlerën e pinit hyrës në atë kohë. Prandaj, duhet të ushqehet me dy cikle sahati 1 dhe pastaj dy cikle orësh 0 për të gjeneruar modelin për zhytjen e motorit.

Për të gjeneruar sinjalet e orës, nevojitet një oshilator, i cili gjeneron një seri të qëndrueshme të pulseve, mundësisht një valë katrore të pastër. Kjo do të formojë bazën e zhvendosjes së sinjalit në motor.

Për të gjeneruar "dy cikle të një dhe pastaj dy cikle të 0", përdoren flip-flops.

Unë kam një regjistër ndërrimi 74HC595. Ky është një çip shumë i popullarizuar, i cili përshkruhet në udhëzime të shumta dhe video në Youtube.

Fleta e të dhënave mund të gjendet në

Një udhëzues i bukur është 74HC595-Shift-Register-Demistified by bweaver6, Regjistri i ndërrimit 74HC595 funksionon në mënyrë që në çdo cikël të orës, të dhënat në regjistrin e tij 8 bit të zhvendosen djathtas, dhe të zhvendosen në vlerën e pinit hyrës në pozicionin më të majtë. Prandaj, duhet të ushqehet me dy cikle sahati 1 dhe më pas dy cikle sahati 0.

Të dhënat zhvendosen në skajin në rritje të pulsit të orës. Henc flip-flop duhet të kalojë në skajin në rënie të orës, kështu që 74HC595 do të ketë të dhëna të qëndrueshme të të dhënave në skajin e orës në rritje.

74HC595 in mund të lidhet kështu:

Pin 8 (GND) -> GND

Pin 16 (VCC) -> 5V Pin 14 (SER) -> Të dhëna në Pin 12 (RCLK) -> Pika e hyrjes së orës 11 (SRCLK) -> Pin Pin e orës 13 (OE) -> GND Pin 10 (SRCRL) -> Kunjat 5V 15, dhe 1-3 do të nxjerrin modelin për të drejtuar motorin.

Lidhja e RCLK dhe SRCLK siguron që regjistri i të dhënave të çipit të jetë gjithnjë i sinkronizuar me regjistrin dalës. Vendosja e Pin 13 në tokë e bën përmbajtjen e regjistrit të daljes menjëherë të dukshme për kunjat e daljes (Q0 - Q7).

Kohëmatësi 555

Për të gjeneruar pulsin e orës, mund të përdoret çipi i kohëmatësit 555. Ky është gjithashtu një çip shumë i popullarizuar, dhe është edhe më i përshkruar dhe diskutuar sesa regjistri i ndërrimit. Wikipedia ka një artikull të bukur në

Fleta e të dhënave është këtu:

Ky çip, ndër të tjera, mund të krijojë pulsin e orës me valë katrore. Rezistentët dhe kondensatorët e jashtëm përdoren për të kontrolluar frekuencën dhe ciklin e punës (në fraksion).

Kur vendoset për të gjeneruar në mënyrë të përsëritur impulse, çipi 555 thuhet se është në gjendje të qëndrueshme. Kjo bëhet duke e lidhur atë si në foton e mësipërme. (foto nga jjbeard [Public domain], nëpërmjet Wikimedia Commons):

Pin 1 -> GND

Pin 2 -> R1 (10kΩ) -> Pin 7 Pin 2 -> Pin 6 Pin 3 është dalja Pin 4 (rivendosje) -> 5V Pin 5 -> 0.01µF -> GND Pin 6 -> 0.1µF -> GND Pin 7 -> R2 (10kΩ) -> 5V Pin 8 -> 5V

Dalja e Pin 3 do të lidhet me kunjat e orës hyrëse (Pin 11 dhe Pin 12) të regjistrit të ndërrimit 74HC595.

Frekuenca e sinjalit dalës (dhe kështu shpejtësia e motorit hap) përcaktohet nga vlerat e rezistencës R1 dhe R2, dhe vlera e kondensatorit C.

Koha e ciklit T do të jetë ln (2) C (R1 + 2 R2) ose afërsisht 0.7 C (R1 + 2 R2). Frekuenca është 1/T.

Cikli i punës, pjesa e kohës së ciklit që sinjali është i lartë, është (R1 + R2) / (R1 + 2R2). Cikli i punës nuk është shumë i rëndësishëm për këtë projekt.

Unë përdor 10kΩ, si për R1 ashtu edhe për R2, dhe C = 0.1µF.

Kjo jep një frekuencë prej rreth 480Hz, dhe është afër frekuencës maksimale që kam gjetur se motori hap mund të trajtojë pa ngecje.

Për të gjeneruar modelin 1100 të zhvendosur, të përsëritur nga 74HC595, kunja 14 (SER) duhet të mbahet e lartë për dy cikle të orës, dhe pastaj e ulët për dy cikle sahati në mënyrë të përsëritur. Kjo do të thotë, kunja duhet të lëkundet me gjysmën e frekuencës së orës.

Numëruesi i valëzimit të dyfishtë binar 74HC393

Numërimi 74HC393 në binar, dhe kjo gjithashtu do të thotë se mund të përdoret për të ndarë frekuencat e pulsit me fuqitë e dy, Fleta e të dhënave të saj është këtu:

74HC393 është i dyfishtë, ka një numërues 4 bitësh në secilën anë.

Në skajin në rënie të pulsit të orës, kunja e parë e daljes ndizet dhe fiket. Prandaj, kunja dalëse një do të lëkundet me gjysmën e frekuencës së orës hyrëse. Në skajin në rënie të kunjit dalës një, kunja dalëse dy ndizet dhe fiket. Dhe kështu me radhë për të katër kunjat e daljes. Sa herë që pin n fiket, pin n+1 kalon.

Kunja n+1 ndryshon gjysmë aq shpesh sa pin n. Ky është numërimi binar. Numëruesi mund të numërojë deri në 15 (të katër bitet 1) para se të fillojë përsëri në zero. Nëse kunja e fundit dalëse e numëruesit 1 është e lidhur si orë me numëruesin 2, mund të jetë duke numëruar në 255 (8 bit).

Për të krijuar një impuls me gjysmën e frekuencës së orës hyrëse, nevojitet vetëm kunja dalëse 1. Kjo do të thotë, vetëm duke numëruar nga zero në një.

Pra, nëse numërimi bëhet me pulsin e orës nga 555, kunja në numëruesin 74HC393 që përfaqëson bitin 2, do të lëkundet me gjysmën e frekuencës së orës. Prandaj kjo mund të lidhet me pinin SER të regjistrit të ndërrimit 74HC595, për ta bërë këtë të gjenerojë modelin e kërkuar.

Instalimet e numëruesit binar 74HC393 duhet të jenë:

Pin 1 (1CLK) -> 74HC595 Pin 11, 12 dhe 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 (nuk përdoret) Pin 12 (2CLR) -> 5V (nuk përdoret)

Hapi 3: Bëni të funksionojë

Ne tani mund ta bëjmë motorin të funksionojë, nëse Kunjat 0-3 të 74HC595 janë të lidhur përkatësisht me Kunjat 1-4 të bordit ULN2003.

Tani për tani, zëvendësoni kondensatorin 0.1µF në Pin 6 të kohëmatësit 555 me një 10µF. Kjo do ta bëjë ciklin e orës njëqind herë më të gjatë dhe dikush do të jetë në gjendje të shohë se çfarë po ndodh.

LED -të në dërrasat ULN2003 mund të përdoren për këtë. Shkëputeni motorin nga pllaka ULN2003. Lidhni kunjat 1 deri 4 të tabelës në daljen QA-QD (kunjat 7, 9, 10 dhe 11) të 74HC595. Lidhni - dhe + të bordit ULN2003 në tokë dhe 5V. Nëse energjia është e ndezur, duhet të shihni modelin e kërkuar në LED.

Nëse doni të shihni se çfarë po ndodh në numëruesin binar 74HC393, lidheni me kunjat 3-6 të atij në vend.

Nëse modeli duket i drejtë, fikeni, zëvendësoni përsëri kondensatorin me 0.1µF, lidhni kunjat e hyrjes 1 - 4 të bordit ULN2003 në kunjat e daljes QA - QD të 74HC595 dhe futeni përsëri motorin.

Me ndezjen, motori tani duhet të funksionojë.

Hapi 4: Kontrolli i Shpejtësisë

Shpejtësia e motorit hap rregullohet nga frekuenca e daljes së kohëmatësit 555. Kjo përsëri, qeveriset nga vlerat e rezistorëve R1 dhe R2 dhe kondensatorit C1 të lidhur me të. Duke lidhur një potenciometër 100kΩ në seri me R2, frekuenca mund të jetë midis 480Hz dhe 63Hz. Hapat pr. e dyta e motorit, do të jetë gjysma e frekuencës së kohëmatësit 555.

Kam përdorur një potenciometër dixhital DS1809-100, i cili është bërë për përdorim të butonit. Butonat e lidhjes që lidhin pin 2 (UC) dhe Pin 7 (DC) në 5V bën që rezistenca të rritet/ulet midis terminaleve RH (Pin 1) ose RL (Pin 4) dhe Pin fshirësit 6 (RW). Mbajtja e një butoni për më shumë se një sekondë, e bën butonin të përsëritet automatikisht.

Fleta e të dhënave mund të gjendet këtu:

Instalimet elektrike janë si më poshtë:

Kunja 1 (RH) e papërdorur

Pin 2 (UC) -> butoni prekës 1 Pin 3 (STR) -> GND Pin 4 (RL) -> 555 Pin 2 Pin 5 -> GND Pin 6 (RW) -> 10kΩ -> 555 pin 7 Pin 7 (DC) -> butoni prekës 2 Pin 8 -> 5V

Instalimet elektrike për butonin prekës 1:

Pin 1/2 -> DS1809 Pin 2

Pin 3/4 -> 5V

Instalimet elektrike për butonin prekës 2:

Pin 1/2 -> DS1809 Pin 7

Pin 3/4 -> 5V

Tani, shpejtësia mund të rregullohet.

Hapi 5: Fillimi / Ndalimi

Për të ndezur dhe ndaluar motorin stepper, Pin 4 (pin Reset) i kohëmatësit 555 mund të përdoret. Nëse kjo tërhiqet ulët, nuk do të ketë impulse dalëse nga Pin 3.

Një buton i prekshëm do të përdoret për të ndryshuar fillimin dhe ndalimin. Shtypja e butonit një herë, duhet të fillojë motorin, snd duke e shtypur përsëri, duhet ta ndalojë atë. Për të marrë këtë sjellje, nevojitet një rrokullisje. Por 74HC393 që është tashmë atje, gjithashtu mund të përdoret. 74HC393 ka dy pjesë, dhe vetëm një gjysmë përdoret si një ndarës i frekuencës për pulsin e orës.

Meqenëse numëruesi binar është në të vërtetë vetëm një grup ndërprerësish në seri, flip-flop-i i parë i pjesës tjetër mund të përdoret. Duke lidhur një buton të prekshëm të tillë që Pin 13 (2CLK) është i ulët kur shtypet butoni, dhe i lartë nëse nuk është, Pin 12 do të kalojë në çdo të ulët. Lidhja e Pin 12 me Pin 4 të 555, do të fillojë dhe ndalojë daljen e tij, dhe kështu motorin.

Butonat prekës janë pak të ndërlikuar, sepse janë mekanikë. Ata mund të "kërcejnë", domethënë ata mund të dërgojnë sinjale të shumëfishta në çdo shtytje. Lidhja e një kondensatori 0.1 µF mbi butonin, ndihmon në shmangien e kësaj.

Pra, një buton i prekshëm (shtohet butoni 3, dhe lidhja me Pin 4 të 555 ndryshohet.

Instalimet e butonit:

Pin 1/2 -> 10kΩ -> 5V

Pin 1/2 -> 0.1µF -> Pin Pin 3/4 -> 74HC393 Pin 13 (2CLK)

Ndryshimet e mëposhtme bëhen në 555:

Pin 4 (Rivendos) -> 74HC393 Pin 11 (2QA)

Butoni 3 tani duhet të funksionojë si një çelës fillimi/ndalimi.

Vini re se një motor i ndaluar në këtë mënyrë, do të konsumojë ende energji.

Hapi 6: Kontrolli i Drejtimit

Për të kontrolluar drejtimin e motorit, nevojitet një buton tjetër shtypës, dhe më pas një tjetër rrokullisje. Sidoqoftë, unë do të mashtroj, duke përdorur rrokullisjen tjetër të 74HC393, pas flip-flop-it ndezës/fikur dhe butonit të ndezjes/fikjes.

Kur kunja e drejtimit (Pin 2QA) bie poshtë, kunja tjetër (Pin 2QB) ndryshohet. Prandaj, shtypja e përsëritur e butonit të shtypjes do të rezultojë në OFF - ON FORWARDS - OFF - ON BACKWARDS - OFF - ON FORWARDS, etj.

Për ta bërë motorin të punojë prapa, modeli i ushqyer me ULN2003 duhet të përmbyset. Kjo mund të bëhet me një regjistër të ndërrimit me dy drejtime, por unë nuk kam një të tillë. 74HC595 nuk është me dy drejtime.

Sidoqoftë, zbulova se mund të përdorja tamponin tim oktal 74HC241. Ky tampon ka dy pjesë 4 bit, me kunja të veçantë OE (aktivizimi i daljes). Kunja e parë OE kontrollon katër kunjat e para të daljes, dhe e dyta katër kunjat e fundit të daljes. Kur OE është në kunjat e daljes kanë të njëjtën vlerë si kunjat përkatëse të hyrjes, dhe kur është e fikur, kunjat e daljes do të jenë në gjendje të rezistencës së lartë, sikur të mos ishin të lidhura. Më tej, njëra nga pin OE është aktive e ulët, dhe tjetra është aktive e lartë, kështu që kur i lidhni së bashku, vetëm gjysma e tamponit do të jetë aktiv në atë kohë.

Pra, për të njëjtën hyrje, gjysma e tamponit mund ta drejtojë motorin përpara, dhe gjysma tjetër prapa. Cila gjysmë është aktive, varet nga vlera e kunjave OE.

Fleta e të dhënave për 74HC241 gjendet në

Instalimet elektrike mund të jenë si më poshtë:

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

Pin 2 (1A1) -> 74HC595 Pin 15 Pin 3 (1Y4) -> ULN2003 Pin 1 Pin 4 (1A2) -> 74HC595 Pin 1 Pin 5 (1Y3) -> ULN2003 Pin 2 Pin 6 (1A3) -> 74HC595 Pin 2 Pin 7 (1Y2) -> ULN2003 Pin 3 Pin 8 (1A4) -> 74HC595 Pin 3 Pin 9 (1Y1) -> ULN2003 Pin 4 Pin 10 (GND) -> Pin Ground 11 (2A1) -> Pin 2 (1A1) Pin 12 (1Y4) -> Pin 9 (2Y1) Pin 13 (2A2) -> Pin 4 (1A2) Pin 14 (1Y3) -> Pin 7 (2Y2) Pin 15 (2A3) -> Pin 6 (1A3) Pin 16 (1Y2) -> Pin 5 (2Y3) Pin 17 (2A3) -> Pin 8 (1A4) Pin 18 (1Y2) -> Pin 3 (2Y4) Pin 19 (2OE) -> Pin 1 (1OE) Pin 20 (VCC) -> 5V

Tani, instalimet elektrike duhet të përfundojnë vetëm duke u fuqizuar me 5V. Sigurohuni që furnizimi me energji elektrike mund të japë rrymë të mjaftueshme për të drejtuar motorin dhe qarqet.

Hapi 7: Përfundimet

Motori i hapit mund të kontrollohet pa mikrokontrollues.

IC -të e përdorura këtu, ishin disa që kisha nga më parë. Shumica e tyre nuk janë optimale për këtë, dhe disa alternativa mund të përdoren.

• Për të gjeneruar impulse, çipi i kohëmatësit 555 është një gjë e mirë, por ekzistojnë disa alternativa, p.sh. ajo e përshkruar në këtë Udhëzues.
• Për kontrollin e shpejtësisë, mund të përdoret çdo potenciometër, jo vetëm ai dixhital. Nëse keni një potenciometër 10kΩ, në vend se një 100kΩ, rezistorët 10kΩ mund të zëvendësohen me 1KΩ, dhe kondensatori 0.1 μF me një kondensator 1µF (ndani të gjithë rezistorët dhe shumëzoni kondensatorin me të njëjtin numër për të mbajtur kohën).
• Duke përdorur një regjistër ndërrimi dydrejtimësh, p.sh. 74HC194 do ta bënte më të lehtë kontrollin e drejtimit.
• Për kontrollin e butonave, 74HC393 mund të zëvendësohet me një rrokullisje, p.sh. 74HC73 555 gjithashtu mund të jetë i lidhur për të vepruar si një ndërrues.