Bosqichli dvigatelni mikrokontroldorsiz haydash: 7 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

Bu yo'riqnomada men 28-BYJ-48 pog'onali dvigatelni boshqaraman, UNL2003 darlington taxtali, ba'zida x113647 deb nomlanadi, mikro boshqaruvchisiz.

U boshlash/to'xtatish, oldinga/orqaga va tezlikni boshqarishga ega bo'ladi.

Dvigatel bir qutbli pog'onali dvigatel bo'lib, to'liq aylanish rejimida 2048 ta aylanishga ega. Dvigatel uchun ma'lumotlar sahifasi https://robocraft.ru/files/datasheet/28BYJ-48.pdf saytida joylashgan.

Ikkala qurilmani bir nechta sotuvchilardan sotib olish mumkin. Men o'zimni kjell.com saytidan oldim

Yaqin atrofdagi sotuvchini topish uchun uni bing yoki google -ga kiriting.

Men birinchi navbatda uni ishga tushirish uchun zarur bo'lgan ba'zi qadamlarni va qismlarni o'taman, keyin yana nazorat qilish uchun ba'zi qadamlar va qismlarni qo'shaman.

Men ogohlantirmoqchimanki, men ishlatadigan qismlar mening xazina sandig'imda bo'ladi va men maqsadga mos keladigan qismlar emas.

Bundan tashqari, siz ogohlantirishingiz kerak, bu mening birinchi ko'rsatma va men elektronika uchun juda yangi.

Agar men qilmasligim kerak deb o'ylasangiz, sharhlar qo'shing yoki yaxshilanish yoki yaxshiroq mos qismlar bo'yicha takliflaringiz bo'lsa.

1 -qadam: qismlar ro'yxati

Ushbu loyiha uchun ishlatiladigan qismlar

• Non paneli
• Bosqichli dvigatel 28byj-48
• Darlington ULN2003 tranzistorli platasi (x113647)
• 74HC595 smenali registr
• 74HC393 ikkilik to'lqin hisoblagichi
• DS1809-100 Dallastat raqamli potentsiometr
• 74HC241 sakkizta bufer
• 3 × sensorli tugmalar
• 3 × 10 kΩ qarshilik
• 2 × 0,1 mF sopol kondansatörler
• 1 × 0,01 mF seramika kondansatör
• Ulanish simlari
• 5V quvvat manbai

2 -qadam: Asosiy qismlar

74HC595 smenali registr

Dvigatel UNL2003 kartasining to'rtta kirish pimiga ketma -ket quyidagi ketma -ketlikni berish orqali harakatlanadi:

1100-0110-0011-1001

Bu motorni to'liq qadam rejimida boshqaradi. 1100 naqsh bir necha marta o'ngga siljiydi. Bu smenali registrni taklif qiladi. Shift registrining ishlash usuli, har bir soat tsiklida, registrdagi bitlar bir tomonga o'ngga siljiydi va eng chap tomonni o'sha paytdagi kirish pinining qiymati bilan almashtiradi. Shunday qilib, u dvigatelni sho'ng'in qilish uchun namuna yaratish uchun 1 soatlik ikkita soat tsikli va keyin 0 soatlik ikkita tsikl bilan oziqlanishi kerak.

Soat signallarini ishlab chiqarish uchun bir qator impulslarni, tercihen toza kvadrat to'lqinni hosil qiluvchi osilator kerak. Bu dvigatelga uzatiladigan signal pattenining asosini tashkil qiladi.

"Ikki tsikl bitta, keyin ikki tsikl 0" ni yaratish uchun flip-floplar ishlatiladi.

Menda 74HC595 smenali registr bor. Bu juda mashhur chip, u ko'plab Instructables va Youtube videolarida tasvirlangan.

Ma'lumotlar varag'ini https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc595.pdf saytida topish mumkin.

Yaxshi ko'rsatma bWaver6 tomonidan 74HC595-Shift-Register-Demistified, 74HC595 smenali registr har bir soat tsiklida uning 8 bitli registridagi ma'lumotlar o'ngga siljiydi va kirish pimi qiymatini eng chap tomonga siljitadi. Shunday qilib, u ikkita soat tsikli 1 bilan, so'ngra 0 soatlik ikkita tsikl bilan oziqlanishi kerak.

Ma'lumotlar soat impulsining ko'tarilgan chetiga siljiydi. Shunday qilib, flip-flop soatning tushayotgan burchagiga o'tishi kerak, shuning uchun 74HC595 soatning ko'tarilgan burchagida barqaror ma'lumotlarni kiritadi.

74HC595 ini quyidagicha ulash mumkin:

8 -pin (GND) -> GND

16 -pin (VCC) -> 5V -pin 14 (SER) -> 12 -pinli ma'lumotlar (RCLK) -> Soat kirish pimi 11 (SRCLK) -> Soat kirish pimi 13 (OE) -> GND 10 -pin (SRCRL) -> 5V pinlari 15 va 1-3 dvigatelni boshqarish naqshini chiqaradi.

RCLK va SRCLK -ning ulanishi chip ma'lumotlari registrining har doim chiqish registri bilan sinxron bo'lishini ta'minlaydi. 13 -pinni erga qo'yish, chiqish registrining mazmunini chiqish pimlariga darhol ko'rinadi (Q0 - Q7).

555 taymer

Soat pulsini ishlab chiqarish uchun 555 taymer chipidan foydalanish mumkin. Bu, shuningdek, juda mashhur chip bo'lib, smenali registrga qaraganda ham ko'proq tasvirlangan va muhokama qilingan. Vikipediyada yaxshi maqola bor

Ma'lumot varaqasi bu erda:

Bu chip, boshqa narsalar qatorida, kvadrat to'lqinli soat impulsini ham yaratishi mumkin. Tashqi rezistorlar va kondansatörler chastota va ish aylanishini (fraktsiya bo'yicha) nazorat qilish uchun ishlatiladi.

Qayta -qayta impulslar ishlab chiqarishga o'rnatilganda, 555 chipi ajoyib rejimda bo'lishi aytiladi. Bu yuqoridagi rasmda bo'lgani kabi simlar yordamida amalga oshiriladi. (Wikimedia Commons orqali jjbeard [jamoat mulki] surati):

1 -pin -> GND

2 -pin -> R1 (10kΩ) -> 7 -pinli 2 -chi -> 6 -pinli 3 -pin -bu chiqish pimi 4 (qayta o'rnatish) -> 5V -pin 5 -> 0,01 mF -> GND -pin 6 -> 0,1 mF -> GND -pin 7 -> R2 (10kΩ) -> 5V Pin 8 -> 5V

3 -pinning chiqishi 74HC595 smenali registrining kirish soatlariga (pin 11 va pin 12) ulanadi.

Chiqish signalining chastotasi (va shuning uchun pog'onali dvigatelning tezligi) R1 va R2 rezistorlarining qiymatlari va C kondansatörlarining qiymati bilan belgilanadi.

T aylanish davri ln (2) C (R1 + 2 R2) yoki taxminan 0,7 C (R1 + 2 R2) bo'ladi. Chastotasi 1/T ga teng.

Ish tsikli, signal yuqori bo'lgan tsikl vaqtining ulushi (R1 + R2) / (R1 + 2R2). Bu loyiha uchun ish tsikli unchalik muhim emas.

Men R1 va R2 va C = 0.1µF uchun 10kΩ dan foydalanaman.

Bu taxminan 480 Gts chastotani beradi va men topgan maksimal chastotaga yaqin, zinapoyali dvigatel to'xtab qolmasdan ishlaydi.

74HC595 -dan 1100 ta siljigan, takrorlangan naqshni yaratish uchun 14 -pin (SER) ikki soat tsikli uchun yuqori, keyin esa ikki soat tsikli uchun past bo'lishi kerak. Ya'ni, pin soat chastotasining yarmi bilan tebranishi kerak.

74HC393 dual ikkilik to'lqin hisoblagichi

74HC393 ikkilik sanaladi va bu shuni anglatadiki, u puls chastotalarini ikkita kuchga bo'lish uchun ishlatilishi mumkin.

Ma'lumot varaqasi bu erda:

74HC393 ikkitomonlama, har bir tomonida bitta 4 bitli hisoblagich bor.

Soat pulsining tushayotgan chekkasida birinchi chiqish pimi yoqiladi va o'chadi. Shunday qilib, chiqish pimi kirish chastotasining yarmi bilan tebranadi. Chiqish pimining bir chetida, chiqish pimi ikkita yoqiladi va o'chadi. Va shuning uchun barcha to'rtta chiqish pinlari uchun. Qachonki n pin o'chirilsa, n+1 pin o'zgaradi.

Pin n+1 pin n kabi yarmini tez -tez o'zgartiradi. Bu ikkilik hisoblash. Hisoblagich yana nol boshlanishidan oldin 15 (to'rtta bit 1) ni hisoblashi mumkin. Agar hisoblagich 1 -ning oxirgi chiqish pimi 2 -taymerga soat sifatida ulangan bo'lsa, u 255 (8 bit) ga teng bo'lishi mumkin.

Kirish soati chastotasining yarmiga teng pulsni yaratish uchun faqat chiqish pin 1 kerak. Ya'ni, faqat noldan bittagacha sanash.

Shunday qilib, agar hisoblash 555 dan soat impulslari yordamida amalga oshirilsa, 74HC393 hisoblagichidagi pin 2 -bitni ifodalaydi, soat chastotasining yarmi bilan tebranadi. Shunday qilib, bu 74HC595 smenali registrining SER piniga ulanishi mumkin, shunda kerakli naqsh paydo bo'ladi.

74HC393 ikkilik hisoblagichining simlari quyidagicha bo'lishi kerak.

1 -pin (1CLK) -> 74HC595 pin 11, 12 va 555 -pin 3

2 -pin (1CLR) -> GND 4 -pin (1QB) -> 74HC595 -pin 14 -pin 7 (GND) -> GND -pin 14 (VCC) -> 5V -pin 13 (2CLK) -> GND (ishlatilmayapti) 12 -pin (2CLR)) -> 5V (ishlatilmaydi)

3 -qadam: uni ishga tushiring

Agar biz 74HC595-ning 0-3-pinlari mos ravishda ULN2003 kartasining 1-4-pinlariga ulangan bo'lsa, biz motorni ishga tushiramiz.

Hozircha 555 taymerning 6 -pinidagi 0,1 mF kondansatkichni 10 mF ga almashtiring. Bu soat aylanishini yuz barobar uzaytiradi va odam nima bo'layotganini ko'ra oladi.

Buning uchun ULN2003 plitalaridagi LEDlardan foydalanish mumkin. Dvigatelni ULN2003 kartasidan uzing. Kartaning 1 dan 4 gacha pinlarini 74HC595 QA-QD chiqishiga (7, 9, 10 va 11-pinlar) ulang. ULN2003 taxtasi - va + ni erga va 5V ga ulang. Agar quvvat yoqilgan bo'lsa, siz LEDlarning kerakli naqshini ko'rishingiz kerak.

Agar 74HC393 ikkilik hisoblagichida nima bo'layotganini ko'rishni istasangiz, uning o'rniga 3-6-gachasi pinlarni ulang.

Agar naqsh to'g'ri ko'rinadigan bo'lsa, quvvatni o'chiring, kondensatorni 0,1 mF ga almashtiring, ULN2003 kartasining 1 - 4 kirish pimlarini 74HC595 QA - QD chiqish pimlariga ulang va dvigatelni qayta ulang.

Quvvat yoqilganda, dvigatel endi ishlashi kerak.

4 -qadam: Tezlikni boshqarish

Bosqichli dvigatelning tezligi 555 taymer chiqish chastotasi bilan belgilanadi. Bu yana R1 va R2 rezistorlari va unga ulangan C1 kondansatörlarining qiymatlari bilan boshqariladi. 100kΩ potansiyometrni R2 bilan ketma -ket ulab, chastota 480Hz dan 63Hz gacha bo'lishi mumkin. Qadamlar pr. Dvigatelning ikkinchi qismi 555 taymer chastotasining yarmi bo'ladi.

Men DS1809-100 raqamli potentsiometrini ishlatardim, bu tugmachalarni ishlatish uchun mo'ljallangan. 2 -pin (UC) va 7 -pinni (DC) 5V -ga ulash tugmachalari RH (1 -pin) yoki RL (-4 -pin) terminallari va o'chirish moslamasi 6 -pin (RW) orasidagi qarshilikni oshiradi/kamaytiradi. Tugmani bir soniyadan ko'proq ushlab tursangiz, tugma avtomatik takrorlanadi.

Ma'lumotlar varag'ini bu erda topish mumkin:

Ulanish quyidagicha:

1 -pin (RH) ishlatilmayapti

2 -pin (UC) -> tegish tugmasi 1 -pin 3 (STR) -> GND 4 -pin (RL) -> 555 -pin 2 -pin 5 -> GND 6 -pin (RW) -> 10kΩ -> 555 -pin 7 -pin 7 (shahar)) -> teginish tugmasi 2 Pin 8 -> 5V

Sensorli tugma 1 uchun simlar:

Pin 1/2 -> DS1809 2 -pin

Pin 3/4 -> 5V

2 -sonli tugmachaning simlari:

Pin 1/2 -> DS1809 pin 7

Pin 3/4 -> 5V

Endi tezlikni sozlash mumkin.

5 -qadam: Boshlash / To'xtatish

Bosqichli dvigatelni ishga tushirish va to'xtatish uchun 555 taymerining 4 -pinidan (Reset pin) foydalanish mumkin. Agar u pastga tortilsa, 3 -pindan chiqish pulslari bo'lmaydi.

Boshlash va to'xtatish uchun tegish tugmasi ishlatiladi. Tugmani bir marta bosish dvigatelni ishga tushiradi, yana bosadi va to'xtaydi. Bunday xatti-harakatni amalga oshirish uchun flip-flop kerak. Ammo allaqachon mavjud bo'lgan 74HC393 -dan ham foydalanish mumkin. 74HC393 ikki qismdan iborat va faqat yarmi soat impulslari uchun chastota ajratuvchi sifatida ishlatiladi.

Ikkilik hisoblagich aslida ketma-ket siljish to'plami bo'lgani uchun, boshqa qismning birinchi flip-flopidan foydalanish mumkin. Tugma bosilganda pin 13 (2CLK) past bo'ladi, agar bosilmasa baland bo'lsa, teguvchi tugmachani ulanganda, 12 -pin har bir pastni o'zgartiradi. 12 -pinni 555 -gachasi 4 -pinga ulash, uning chiqishini va shuning uchun motorni ishga tushiradi va to'xtatadi.

Tugmachali tugmalar biroz murakkab, chunki ular mexanik. Ular "sakrashi" mumkin, ya'ni har bir bosishda bir nechta signal yuborishi mumkin. Tugma ustiga 0,1 mF kondansatkichni ulash, buning oldini olishga yordam beradi.

Shunday qilib, tugmachali tugma (3 -tugma qo'shiladi va 555 -sonli 4 -pin bilan aloqa o'zgartiriladi.

Tugmani ulash:

Pin 1/2 -> 10kΩ -> 5V

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

555 -ga quyidagi o'zgartirishlar kiritildi:

4 -pin (asl holatini tiklash) -> 74HC393 -pin 11 (2QA)

3 -tugma endi boshlash/to'xtatish tugmasi sifatida ishlashi kerak.

E'tibor bering, agar dvigatel shu tarzda to'xtab qolsa, u hali ham quvvat sarflaydi.

6 -qadam: Yo'nalishni boshqarish

Dvigatelning yo'nalishini nazorat qilish uchun yana bir tugma, so'ngra boshqa flip-flop kerak. Biroq, men 74HC393-ning navbatdagi flip-flopini yoqish/o'chirish va yoqish/o'chirish tugmachasidan so'ng aldayman.

Yo'nalish pimi (Pin 2QA) past bo'lganda, keyingi pin (Pin 2QB) almashtiriladi. Shunday qilib, tugmachani qayta -qayta bosish O'CHIRISH - OLDINGA - O'CHIRISH - Orqa tomonga - O'CHIRISH - OLGA OLISHga va hokazolarga olib keladi.

Dvigatelni orqaga burilishini ta'minlash uchun ULN2003 ga berilgan naqsh teskari yo'nalishda bo'lishi kerak. Bu ikki tomonlama siljish registri bilan amalga oshirilishi mumkin, lekin menda yo'q. 74HC595 ikki tomonlama emas.

Biroq, men 74HC241 sakkizlik buferidan foydalanishim mumkinligini aniqladim. Buferda ikkita 4 bitli qism, alohida OE (chiqish imkoniyati) pinlari mavjud. Birinchi OE pimi to'rtta birinchi chiqish pinini, ikkinchisi esa oxirgi to'rtta chiqish pinini boshqaradi. Chiqish pinlari mos keladigan kirish pimlari bilan bir xil qiymatga ega, va u o'chirilgan bo'lsa, chiqish pimlari yuqori empedans holatida bo'ladi. Bundan tashqari, OE pinlaridan biri faol pastda, ikkinchisi yuqori balandlikda, shuning uchun ularni bir -biriga ulashda buferning faqat yarmi faol bo'ladi.

Shunday qilib, bir xil kirish uchun buferning yarmi dvigatelni oldinga, ikkinchisi esa orqaga surishi mumkin. Qaysi yarmi faol bo'lsa, OE pinlarining qiymatiga bog'liq.

74HC241 uchun ma'lumotlar varag'i https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn54hc241.pdf saytida joylashgan.

Ulanish quyidagicha bo'lishi mumkin:

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

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

Endi simlar 5V quvvat bilan to'ldirilishi kerak. Quvvat manbai dvigatel va kontaktlarning zanglashiga olib kelishi uchun etarlicha tok etkazib berishiga ishonch hosil qiling.

7 -qadam: Xulosa

Bosqichli motorni mikrokontrollersiz boshqarish mumkin.

Bu erda ishlatilgan IClar, men ilgari bo'lganlar edi. Ularning aksariyati buning uchun maqbul emas va bir nechta variantlardan foydalanish mumkin.

• Pulslarni ishlab chiqarish uchun 555 taymer chipi yaxshi tanlovdir, lekin bir nechta alternativalar mavjud, masalan, bu yo'riqnomada tasvirlangan.
• Tezlikni boshqarish uchun raqamli emas, balki har qanday potentsiometrdan foydalanish mumkin. Agar sizda 100kΩ emas, balki 10kΩ potansiyometr bo'lsa, 10kΩ rezistorlar 1KΩ va 0,1 mF kondansatör 1 mF kondansatör bilan almashtirilishi mumkin (vaqtni saqlash uchun barcha rezistorlarni bo'linib, kondansatkichni bir xil songa ko'paytiring).
• Ikki tomonlama siljish registridan foydalanish, masalan. 74HC194 yo'nalishni boshqarishni osonlashtiradi.
• Tugmalarni boshqarish uchun 74HC393-ni flip-flop bilan almashtirish mumkin, masalan. 74HC73. 555, shuningdek, o'tish moslamasi sifatida ishlatilishi mumkin.