Léptetőmotor vezetése mikrokontroller nélkül: 7 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ebben az utasításban 28-BYJ-48 lépéses motort fogok vezetni, UNL2003 darlington tömb táblával, néha x113647 névvel, mikrovezérlő nélkül.

Indítás/leállítás, előre/hátra és sebességszabályozás lesz.

A motor egypólusú léptetőmotor, 2048 lépésenkénti fordulattal teljes lépésben. A motor adatlapja a https://robocraft.ru/files/datasheet/28BYJ-48.pdf címen található.

A két készülék együtt vásárolható több gyártótól. Az enyémet a kjell.com -ról szereztem be

Bing vagy google, hogy talál egy eladó az Ön közelében.

Először átmegyek néhány lépésen és alkatrészen, amelyek szükségesek a működéshez, majd hozzáadok néhány lépést és alkatrészt a további ellenőrzéshez.

Figyelmeztetni kell, hogy az általam használt alkatrészek azok, amelyek véletlenül a kincsesládámban vannak, és nem feltétlenül az erre a célra leginkább megfelelő alkatrészek.

Figyelmeztetni kell továbbá, hogy ez az első Instructable, és hogy teljesen új vagyok az elektronikában.

Kérjük, írjon megjegyzéseket, ha úgy gondolja, hogy olyat tettem, amit nem szabadna tennem, vagy ha javítási javaslata van, vagy javaslata van a jobban illő alkatrészekre.

1. lépés: Alkatrészlista

A projekthez használt alkatrészek a következők

• Kenyeretábla
• Léptetőmotor 28byj-48
• Darlington tranzisztor tömb ULN2003 kártya (x113647)
• 74HC595 műszakregiszter
• 74HC393 bináris hullámzásmérő
• DS1809-100 Dallastat digitális potenciométer
• 74HC241 oktális puffer
• 3 × tapintható gombok
• 3 × 10 kΩ -os ellenállások
• 2 × 0,1 µF kerámia kondenzátor
• 1 × 0,01 µF kerámia kondenzátor
• Csatlakozó vezetékek
• 5V -os tápegység

2. lépés: A fő részek

A 74HC595 műszakregiszter

A motort úgy mozgatják, hogy többször megadják az UNL2003 kártya négy bemeneti érintkezőjét:

1100-0110-0011-1001

Ez a motort úgynevezett full step módban hajtja. Az 1100 mintát többször jobbra tolja. Ez egy műszakregiszterre utal. A műszakregiszter működésének módja az, hogy minden órajel ciklusban a regiszter bitjei egy helyre jobbra tolódnak, és a bal szélső bitet a bemeneti csap értékével helyettesítik. Ezért két 1 -es, majd két 0 -ás órajel -ciklussal kell táplálni, hogy létrehozza a motor merülésének mintáját.

Az órajelek generálásához oszcillátorra van szükség, amely egyenletes impulzus -sorozatot generál, lehetőleg tiszta négyzethullámot. Ez képezi majd a motor felé irányuló jelek eltolódásának alapját.

A "két ciklus egy, majd két 0 ciklus" előállításához papucsokat használunk.

Van egy 74HC595 műszaknyilvántartásom. Ez egy nagyon népszerű chip, amelyet számos Instructables és Youtube videó ismertet.

Az adatlap a https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc595.pdf címen található.

Egy szép Instructable a 74HC595-Shift-Register-Demistified by bweaver6, A 74HC595 váltóregiszter úgy működik, hogy minden órajel ciklusában a 8 bites regiszterben lévő adatok jobbra tolódnak, és a bal oldali pozícióban eltolódnak a bemeneti csap értékei. Ezért két 1 -es, majd 0 0 -ás órajelrel kell táplálni.

Az adatok az óraimpulzus emelkedő szélén tolódnak el. Henc a flip-flopnak az óra leeső szélére kell váltania, így a 74HC595 stabil adatbevitellel rendelkezik az emelkedő óra szélén.

A 74HC595 in a következőképpen köthető:

8. csap (GND) -> GND

16. érintkező (VCC) -> 5 V 14. tű (SER) -> Adatok a 12. tűben (RCLK) -> Óra bemenet 11. tű (SRCLK) -> Óra bemenet 13. tű (OE) -> GND 10. pin (SRCRL) -> Az 5V-os 15-ös és 1-3-as csapok a motort hajtják meg.

Az RCLK és az SRCLK összekapcsolása biztosítja, hogy a chip adatregiszter mindig szinkronban legyen a kimeneti regiszterrel. Ha a 13. tüskét földre helyezi, a kimeneti regiszter tartalma azonnal láthatóvá válik a kimeneti tüskék számára (Q0 - Q7).

Az 555 -ös időzítő

Az óraimpulzus generálásához az 555 -ös időzítő chip használható. Ez is egy nagyon népszerű chip, és még inkább leírva és megvitatva, mint a műszakregiszter. A Wikipédián van egy szép cikk a https://en.wikipedia.org/wiki/555_timer_IC címen.

Az adatlap itt található:

Ez a chip többek között négyzethullámú óraimpulzusokat is generálhat. A külső ellenállásokat és kondenzátorokat a frekvencia és a működési ciklus (on-frakció) szabályozására használják.

Ha az impulzusok ismételt generálására van beállítva, akkor az 555 chip astable üzemmódban van. Ez úgy történik, hogy bekötjük, mint a fenti képen. (kép: jjbeard [Public domain], a Wikimedia Commonson keresztül):

1. tű -> GND

2. tüske -> R1 (10 kΩ) -> 7. tüske 2 -> 6. tű -A 3. tű a kimenet 4. tűje (visszaállítás) -> 5 V 5. tű -> 0.01 µF -> GND 6. tű -> 0.1 µF -> GND érintkező 7 -> R2 (10kΩ) -> 5V 8. pin -> 5V

A 3. tű kimenete a 74HC595 váltóregiszter bemeneti óracsapjaihoz (11. és 12. tű) lesz csatlakoztatva.

A kimenő jel frekvenciáját (és ezáltal a lépésmotor sebességét) az R1 és R2 ellenállás értékei, valamint a C kondenzátor értéke határozza meg.

A T ciklusidő ln (2) C (R1 + 2 R2) vagy körülbelül 0,7 C (R1 + 2 R2) lesz. A frekvencia 1/T.

A működési ciklus, a ciklusidő töredéke, amikor a jel magas, (R1 + R2) / (R1 + 2R2). A munkaciklus nem túl fontos ebben a projektben.

10 kΩ -ot használok, mind R1, mind R2 esetén, és C = 0,1 µF.

Ez körülbelül 480 Hz frekvenciát ad, és közel van ahhoz a maximális frekvenciához, amelyet megállapítottam, hogy a lépésmotor leáll elakadás nélkül.

A 74HC595 -ből származó 1100 eltolt, ismétlődő minta létrehozásához a 14. tűt (SER) két óra ciklusonként magasan kell tartani, majd ismételten két órajel alatt alacsonyan kell tartani. Vagyis a csapnak az óra frekvenciájának felével kell oszcillálnia.

A 74HC393 kettős bináris hullámzásmérő

A 74HC393 bináris számban van, és ez azt is jelenti, hogy fel lehet használni az impulzusfrekvenciák osztására két erővel, Adatlapja itt található:

A 74HC393 kettős, mindkét oldalán egy 4 bites számláló található.

Az óraimpulzus leeső szélénél az első kimeneti csap be- és kikapcsol. Ezért az első kimeneti érintkező a bemenő óra frekvenciájának felével oszcillál. Az első kimeneti csap leeső szélénél a második kimeneti csap be- és kikapcsol. És így tovább mind a négy kimeneti csapnál. Amikor az n érintkező kikapcsol, az n+1 jelű kapcsoló vált.

Az n+1 gomb fele olyan gyakran változik, mint az n. Ez bináris számolás. A számláló 15 -ig tud számolni (mind a négy bit 1), mielőtt újra nulláról indul. Ha az 1. számláló utolsó kimeneti csapja órajelként csatlakozik a 2. számlálóhoz, akkor lehet, hogy 255 -ig (8 bit) számol.

Ahhoz, hogy a bemenő óra frekvenciájának felével megegyező impulzust hozzon létre, csak az 1. kimeneti tüskére van szükség. Vagyis csak nullától egyig számolva.

Tehát, ha a számlálást az 555 -ös óraimpulzus végzi, akkor a 74HC393 számlálón lévő, a 2. bitet jelző tüske az óra frekvenciájának felével ingadozik. Ezért ez csatlakoztatható a 74HC595 eltolásregiszter SER -tűjéhez, hogy ez létrehozza a kívánt mintát.

A 74HC393 bináris számláló huzalozásának a következőnek kell lennie:

1. tüske (1CLK) -> 74HC595 11., 12. és 555. láb 3. tű

2. tüske (1CLR) -> GND 4. tüske (1QB) -> 74HC595 14. láb 7. tű (GND) -> GND 14. tű (VCC) -> 5V 13. tű (2CLK) -> GND (nem használt) 12. tű (2CLR)) -> 5V (nem használt)

3. lépés: Futtassa

Most már működtethetjük a motort, ha a 74HC595 0-3. Csapjai az ULN2003 kártya 1-4.

Egyelőre cserélje ki a 0,1 µF kondenzátort az 555 időzítő 6. lábánál egy 10 µF -ra. Így százszor hosszabb lesz az óra ciklusa, és látni fogja, mi történik.

Ehhez az ULN2003 táblák LED -jeit lehet használni. Húzza ki a motort az ULN2003 kártyából. Csatlakoztassa a kártya 1-4-es csapjait a 74HC595 QA-QD kimenetéhez (7., 9., 10. és 11. érintkező). Csatlakoztassa az ULN2003 kártya - és + jelét a földhöz és az 5 V -hoz. Ha a készülék be van kapcsolva, akkor látni kell a kívánt mintát a LED -eken.

Ha látni szeretné, hogy mi történik a 74HC393 bináris számlálóban, csatlakozzon a 3-6.

Ha a minta helyesnek tűnik, kapcsolja ki, cserélje ki újra a kondenzátort 0,1 µF -ra, csatlakoztassa az ULN2003 kártya 1-4 bemeneti csapjait a 74HC595 QA - QD kimeneti csapjaihoz, és csatlakoztassa újra a motort.

Bekapcsolt állapotban a motornak működnie kell.

4. lépés: Sebességszabályozás

A lépésmotor sebességét az 555 -ös időzítő kimeneti frekvenciája szabályozza. Ezt ismét az R1 és R2 ellenállások és a hozzá kapcsolt C1 kondenzátor értékei szabályozzák. Ha egy 100 kΩ -os potenciométert sorba kapcsol R2 -vel, a frekvencia 480 Hz és 63 Hz között lehet. A lépések pr. A motor második része az 555 időzítő frekvenciájának fele lesz.

DS1809-100 digitális potenciométert használtam, amely nyomógombos használatra készült. A 2 -es (UC) és a 7 -es (DC) 5 -ös érintkezőt összekötő nyomógombokkal növelhető/csökkenhet az ellenállás az RH (1. tű) vagy az RL (4. tű) és a 6 -os törlőcsap (RW) között. Ha egy gombot több mint egy másodpercig lenyomva tart, a gomb automatikusan ismétlődik.

Az adatlap itt található:

A huzalozás a következő:

1. csap (RH) nem használt

2. tű (UC) -> tapintható gomb 1 3 -as érintkező (STR) -> GND 4 -es pin (RL) -> 555 2 -es tű 5 -ös -> GND 6 -os pin (RW) -> 10 kΩ -> 555 -ös 7 -es pin 7 (DC)) -> tapintható gomb 2 Pin 8 -> 5V

A tapintógomb vezetékei 1:

1/2 érintkező -> DS1809 2. tű

Csap 3/4 -> 5V

A tapintható gomb 2 kábelezése:

1/2 érintkező -> DS1809 7. tű

Csap 3/4 -> 5V

Most a sebesség szabályozható.

5. lépés: Start / Stop

A léptetőmotor elindításához és leállításához az 555 -ös időzítő 4 -es csapja (a Reset pin) használható. Ha ezt alacsonyra húzza, nem lesz kimeneti impulzus a 3 -as csapból.

Érintőgombot használ az indítás és leállítás váltásához. Ha egyszer megnyomja a gombot, be kell indítania a motort, majd ismét le kell nyomnia, le kell állítania. Ennek a viselkedésnek az eléréséhez flip-flopra van szükség. De a 74HC393, amely már ott van, szintén használható. A 74HC393 két részből áll, és csak az egyik felét használják az óraimpulzus frekvenciaelosztójaként.

Mivel a bináris számláló valójában csak sorba kapcsolt flip-flopok halmaza, a másik rész első flip-flopja használható. Ha olyan érintőgombot csatlakoztat, amelynél a 13 -as érintkező (2CLK) alacsony, amikor megnyomja a gombot, és magas, ha nem, akkor a 12 -es csap minden mélyponton átkapcsol. Ha csatlakoztatja a 12 -es csapot az 555 -ös 4 -es csapjához, akkor elindul és leáll a kimenete, és ezáltal a motor is.

A tapintható gombok kissé trükkösek, mert mechanikusak. Lehet, hogy „ugrálnak”, azaz több jelet küldhetnek minden egyes nyomásra. Ha 0,1 µF kondenzátort csatlakoztat a gombhoz, ez elkerülhető.

Tehát egy tapintható gomb (a 3. gomb hozzáadásra kerül, és az 555 -ös 4. tűhöz való csatlakozás megváltozik.

A gomb bekötése:

Tű 1/2 -> 10kΩ -> 5V

Tű 1/2 -> 0,1 µF -> Csapcsap 3/4 -> 74HC393 13. láb (2CLK)

A következő változtatások történnek az 555 -ösön:

4. tüske (visszaállítás) -> 74HC393 11. tű (2QA)

A 3. gombnak most indítás/leállítás kapcsolóként kell működnie.

Ne feledje, hogy egy ilyen módon leállt motor továbbra is fogyaszt energiát.

6. lépés: Irányvezérlés

A motor irányításának szabályozásához szükség van egy másik nyomógombra, majd egy másik flip-flopra. Azonban csalni fogok a 74HC393 következő flip-flopjának használatával, a ki/be kapcsolt flip-flop és a ki/be kapcsoló gomb használatával.

Amikor az iránytű (2QA csap) alacsonyra süllyed, a következő csap (2QB csap) át van kapcsolva. Ezért a nyomógomb ismételt megnyomása OFF - ON FORWARDS - OFF - ON HACKWARDS - OFF - ON FORWARDS stb.

Ahhoz, hogy a motor visszafelé menjen, meg kell fordítani az ULN2003 -ra táplált mintát. Ez történhet egy kétirányú eltolódás-nyilvántartással, de nekem nincs. A 74HC595 nem kétirányú.

Azonban azt tapasztaltam, hogy használhatom a 74HC241 oktális puffert. Ez a puffer két 4 bites részből áll, külön OE (kimeneti engedélyezés) csapokkal. Az első OE csap a négy első kimeneti tüskét vezérli, a második pedig az utolsó négy kimeneti tüskét. Ha az OE be van kapcsolva, a kimeneti tüskék értéke megegyezik a megfelelő bemeneti tüskékkel, és ha ki van kapcsolva, a kimeneti tüskék nagy impedanciájúak lesznek, mintha nem lennének csatlakoztatva. Ezenkívül az egyik OE érintkező alacsonyan, a másik pedig magasan aktív, így összekapcsolásukkor csak a puffer fele lesz aktív.

Tehát ugyanazon bemenet esetén a puffer egyik fele előre, a másik fele pedig visszafelé hajthatja a motort. Melyik fele aktív, az OE csapok értékétől függ.

A 74HC241 adatlapja a https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn54hc241.pdf címen található.

A huzalozás ilyen lehet:

1. láb (1OE) -> 74HC293 10. láb (2QB)

2. tüske (1A1) -> 74HC595 15. pin 3. tű (1Y4) -> ULN2003 1. tű 4. tű (1A2) -> 74HC595 1. tű 5. tű (1Y3) -> ULN2003 2. tű 6. tű (1A3) -> 74HC595 2. tű 7. tüske (1Y2) -> ULN2003 3. tüske 8 érintkező (1A4) -> 74HC595 3. tű 9. tű (1Y1) -> ULN2003 4. láb 10. tű (GND) -> 11. földelőcsap (2A1) -> 2. tű (1A1) 12 -es csap (1Y4) -> 9 -es csap (2Y1) 13 -as csap (2A2) -> 4 -es (1A2) -es csap 14 (1Y3) -> 7 -es (2Y2) -es csap 15 (2A3) -> 6 -os (1A3) 16 -as csap (1Y2) -> 5 -ös csap (2Y3) 17 -es csap (2A3) -> 8 -as (1A4) -es csap 18 (1Y2) -> 3 -as (2Y4) -es 19 -es (2OE) -> 1 -es (1OE) -es 20 -as csap (VCC)) -> 5V

Most a kábelezést csak az 5V -os áramellátással kell befejezni. Győződjön meg arról, hogy a tápegység elegendő áramot tud szolgáltatni a motor és az áramkörök meghajtásához.

7. lépés: Következtetések

A lépésmotort mikrovezérlő nélkül is lehet vezérelni.

Az itt használt IC -k olyanok voltak, mint korábban. A legtöbbjük nem optimális ehhez, és több alternatíva is használható.

• Az impulzusok előállításához az 555 -ös időzítő chip jó választás, de számos alternatíva létezik, például az ebben az utasításban leírt.
• A sebességszabályozáshoz bármilyen potenciométert lehet használni, nem csak digitálisat. Ha 10 kΩ -os potenciométere van, nem pedig 100 kΩ, akkor a 10 kΩ -os ellenállásokat 1 KΩ -ra, a 0,1 µF -os kondenzátort pedig 1 µF -os kondenzátorra lehet cserélni (ossza fel az összes ellenállást, és szorozza meg a kondenzátort azonos számmal az időzítés megőrzése érdekében).
• Kétirányú műszakregiszter használata, pl. a 74HC194 megkönnyítené az irányítást.
• A gombvezérléshez a 74HC393-at flip-flop-ra lehet cserélni, pl. 74HC73. Az 555 beköthető kapcsolóként is.