Микроконтроллергүйгээр шаталсан мотор жолоодох: 7 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Энэхүү зааварт би 28-BYJ-48 шатлалт мотор жолоодох болно, UNL2003 дарлингтон массив самбар, заримдаа x113647 гэж нэрлэдэг, микро хянагчгүй.

Энэ нь эхлэх/зогсоох, урагш/хойшлуулах, хурдны хяналттай байх болно.

Мотор нь нэг шатлалт мотор бөгөөд бүтэн алхам горимд нэг эргэлтэнд 2048 алхам байдаг. Моторын мэдээллийн хуудсыг https://robocraft.ru/files/datasheet/28BYJ-48.pdf хаягаар олж болно.

Хоёр төхөөрөмжийг хэд хэдэн борлуулагчаас хамтад нь худалдаж авч болно. Би kjell.com -оос өөрийнхийг авсан

Bing эсвэл google ашиглан өөрт ойрхон борлуулагч олох боломжтой.

Би эхлээд үүнийг ажиллуулахад шаардлагатай зарим алхам, хэсгүүдийг даван туулж, дараа нь илүү хяналт тавихын тулд зарим алхам, хэсгийг нэмж оруулах болно.

Миний ашигладаг эд анги бол миний эрдэнэсийн санд байгаа хэсгүүд бөгөөд зориулалтын хувьд хамгийн тохиромжтой хэсэг биш гэдгийг та анхааруулах ёстой.

Түүнчлэн, энэ бол миний анхны зааварчилгаа бөгөөд би электроникийн хувьд нэлээд шинэлэг зүйл гэдгийг танд анхааруулах ёстой.

Хэрэв та миний хийх ёсгүй зүйлийг хийсэн гэж бодож байвал, эсвэл сайжруулах, эсвэл илүү сайн тохирсон хэсгүүдийн талаар санал байвал сэтгэгдэл нэмж оруулна уу.

Алхам 1: Хэсгийн жагсаалт

Энэхүү төсөлд ашигласан хэсгүүд нь

• Талхны самбар
• Stepby мотор 28byj-48
• Darlington транзисторын массив ULN2003 самбар (x113647)
• 74HC595 ээлжийн бүртгэл
• 74HC393 хоёртын долгионы тоолуур
• DS1809-100 Dallastat дижитал потенциометр
• 74HC241 найман буфер
• 3 × хүрэлцэх товч
• 3 × 10 кОм эсэргүүцэл
• 2 × 0.1µF керамик конденсатор
• 1 × 0.01 µF керамик конденсатор
• Холболтын утас
• 5V цахилгаан хангамж

Алхам 2: Үндсэн хэсгүүд

74HC595 ээлжийн бүртгэл

UNL2003 хавтангийн дөрвөн оролтын зүүг дараалан өгснөөр мотор хөдөлдөг.

1100-0110-0011-1001

Энэ нь моторыг бүтэн алхам горим гэж нэрлэх болно. 1100 загварыг баруун тийш удаа дараа эргүүлэв. Энэ нь ээлжийн бүртгэлийг санал болгож байна. Ээлжийн бүртгэлийн ажиллах арга нь цаг мөчлөг бүрт регистрийн битүүд нэг тийш баруун тийш шилжих бөгөөд хамгийн зүүн талын битийг тухайн үеийн оролтын зүүгээр солино. Тиймээс хөдөлгүүрийг шумбах загварыг бий болгохын тулд 1 -ийн хоёр цагийн циклээр, дараа нь 0 -ийн хоёр цагийн мөчлөгөөр тэжээх ёстой.

Цагийн дохиог бий болгохын тулд тогтмол цуврал импульс үүсгэдэг, илүү цэвэр дөрвөлжин долгион үүсгэдэг осциллятор хэрэгтэй. Энэ нь мотор руу дохио шилжүүлэх патентын үндэс болно.

"0-ийн хоёр мөчлөг, дараа нь хоёр мөчлөг" -ийг бий болгохын тулд флип-флоп ашигладаг.

Би 74HC595 ээлжийн бүртгэлтэй. Энэ бол маш алдартай чип бөгөөд үүнийг Instructables болон Youtube -ийн олон видеонуудад тайлбарласан болно.

Мэдээллийн хуудсыг https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc595.pdf хаягаар олж болно.

Сайхан зааварчилгаа нь 74HC595-Shift-Register-Demweld by bweaver6, 74HC595 ээлжийн бүртгэл нь ажилладаг бөгөөд ингэснээр цаг бүрийн мөчлөгт 8 битийн регистрийн өгөгдлийг баруун тийш шилжүүлж, оролтын зүүний утгыг хамгийн зүүн талд шилжүүлдэг. Тиймээс энэ нь 1 -ийн хоёр цагийн циклээр, дараа нь 0 -ийн хоёр цагийн мөчлөгөөр тэжээгдэх ёстой.

Өгөгдөл нь цагны импульсийн өсөн нэмэгдэж буй ирмэг дээр шилждэг. Henc flip-flop нь цагийн уналтын ирмэг дээр сэлгэх ёстой тул 74HC595 нь өгсөх цагийн ирмэг дээр тогтвортой өгөгдөл оруулах боломжтой болно.

74HC595 -ийг дараах байдлаар холбож болно.

Зүү 8 (GND) -> GND

Pin 16 (VCC) -> 5V Pin 14 (SER) -> Pin 12 дахь өгөгдөл (RCLK) -> Цагийн оролтын Pin 11 (SRCLK) -> Цагны оролтын Pin 13 (OE) -> GND Pin 10 (SRCRL) -> 5V зүү 15, ба 1-3 нь хөдөлгүүрийг жолоодох загварыг гаргана.

RCLK ба SRCLK -ийг холбох нь чипийн мэдээллийн бүртгэлийг гаралтын бүртгэлтэй үргэлж синхрончлох боломжийг олгодог. 13 -р зүүг байрлуулснаар гаралтын бүртгэлийн агуулгыг гаралтын тээглүүрт шууд харагдуулдаг (Q0 - Q7).

555 таймер

Цагийн импульсийг бий болгохын тулд 555 таймерын чипийг ашиглаж болно. Энэ бол бас маш алдартай чип бөгөөд ээлжийн бүртгэлээс илүү тайлбарлаж, хэлэлцдэг. Википедиад https://en.wikipedia.org/wiki/555_timer_IC хаягаар орсон сайхан нийтлэл байна.

Мэдээллийн хуудас энд байна:

Энэ чип нь бусад зүйлсийн дотор дөрвөлжин долгионы цагны импульс үүсгэж чаддаг. Гаднах резистор ба конденсаторыг давтамж ба ажлын мөчлөг (фракц дээр) хянахад ашигладаг.

Дахин импульс үүсгэхээр тохируулсан тохиолдолд 555 чип нь гайхалтай горимд ажилладаг гэж ярьдаг. Үүнийг дээрх зураг дээрх шиг утсаар холбож хийдэг. (jjbeard -ийн зураг [Олон нийтийн домэйн], Wikimedia Commons -ээр дамжуулан):

Зүү 1 -> GND

Pin 2 -> R1 (10kΩ) -> Pin 7 Pin 2 -> Pin 6 Pin 3 нь гаралтын Pin 4 (reset) -> 5V Pin 5 -> 0.01µF -> GND Pin 6 -> 0.1µF -> GND Pin 7 -> R2 (10kΩ) -> 5V Pin 8 -> 5V

Pin 3 -ийн гаралт нь 74HC595 ээлжийн бүртгэлийн оролтын цагны зүү (Pin 11 ба Pin 12) -тай холбогдоно.

Гаралтын дохионы давтамж (улмаар алхам хөдөлгүүрийн хурдыг) R1 ба R2 резисторийн утга, С конденсаторын утгаар тодорхойлно.

Циклийн хугацаа ln (2) C (R1 + 2 R2) эсвэл ойролцоогоор 0.7 С (R1 + 2 R2) байх болно. Давтамж нь 1/T байна.

Даалгавар өндөр байх мөчлөгийн ажлын мөчлөгийн хэсэг нь (R1 + R2) / (R1 + 2R2) юм. Ажлын мөчлөг нь энэ төслийн хувьд тийм ч чухал биш юм.

Би R1 ба R2, C = 0.1µF аль алинд нь 10 кОм ашигладаг.

Энэ нь ойролцоогоор 480 Гц давтамж өгдөг бөгөөд шаталсан мотор зогсохгүйгээр ажиллах чадвартай болохыг олж мэдсэн хамгийн их давтамжтай ойролцоо байна.

74HC595 -ээс 1100 ээлжийн, давтагдсан загварыг бий болгохын тулд 14 -р зүү (SER) -ийг хоёр цагийн мөчлөгийн хувьд өндөр байлгаж, дараа нь хоёр цагийн мөчлөгийн хувьд бага байлгах ёстой. Өөрөөр хэлбэл, зүү нь цагийн давтамжийн тэн хагасаар хэлбэлзэх ёстой.

74HC393 хос хоёртын долгионы тоолуур

74HC393 нь хоёртын тоонд ордог бөгөөд энэ нь импульсийн давтамжийг хоёр хүчээр хуваахад ашиглаж болно гэсэн үг юм.

Түүний мэдээллийн хуудас энд байна:

74HC393 нь хоёр талтай, хоёр талдаа 4 битийн тоолууртай.

Цагны импульсийн унах ирмэг дээр эхний гаралтын зүү асаж, унтраана. Тиймээс нэг гаралтын зүү нь оролтын цагийн давтамжийн тал хувьтай хэлбэлзэх болно. Нэг гаралтын зүүний уналтын ирмэг дээр гаралтын зүү хоёр асаж, унтардаг. Дөрвөн гаралтын тээглүүр гэх мэт. Pin n унтрах бүрт pin+1 сэлгэнэ.

Pin n+1 нь n pin шиг хагасаар өөрчлөгддөг. Энэ бол хоёртын тооллого юм. Тоолуур дахин тэг эхлэхээс өмнө 15 хүртэл тоолж болно (бүх дөрвөн бит 1). Хэрэв 1 -р тоолуурын сүүлчийн гаралтын зүүг 2 -р тоолуур руу цаг болгон холбосон бол 255 (8 бит) хүртэл тоолж болно.

Оролтын цагийн давтамжтай импульс үүсгэхийн тулд зөвхөн гаралтын 1 -р зүү хэрэгтэй. Энэ бол зөвхөн тэгээс нэг хүртэл тоолох явдал юм.

Тиймээс, хэрэв тоолох ажлыг 555 -аас авсан цагны импульсээр хийсэн бол 2 -р битийг илэрхийлдэг 74HC393 тоолуурын зүү нь цагийн давтамжийн хагасыг хэлбэлзэх болно. Тиймээс үүнийг 74HC595 ээлжийн бүртгэлийн SER зүүтэй холбож хүссэн загварыг бий болгох боломжтой.

74HC393 хоёртын тоолуурын утас дараахь байдлаар байх ёстой.

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

Алхам 3: Үүнийг ажиллуулна уу

Хэрэв бид 74HC595-ийн 0-3 зүү ULN2003 хавтангийн 1-4-р зүүтэй холбогдсон бол бид одоо моторыг ажиллуулж болно.

Одоогийн байдлаар 555 таймерын 6 -р зүү дээрх 0.1µF конденсаторыг 10µF -ээр солино. Энэ нь цагны мөчлөгийг зуу дахин уртасгаж, хүн юу болж байгааг харах боломжтой болно.

Үүнийг хийхийн тулд ULN2003 самбар дээрх LED -ийг ашиглаж болно. ULN2003 самбараас моторыг салга. Самбарын 1-ээс 4-р зүүг 74HC595-ийн QA-QD гаралт (7, 9, 10 ба 11-р зүү) -тэй холбоно уу. ULN2003 хавтангийн - ба + -г газардуулж, 5V -тэй холбоно уу. Хэрэв цахилгаан асаалттай байгаа бол та LED дээрх хүссэн загварыг харах ёстой.

Хэрэв та 74HC393 хоёртын тоолуурт юу болж байгааг харахыг хүсвэл түүний 3-6-р зүү рүү залгаарай.

Хэрэв загвар зөв мэт санагдаж байвал хүчийг унтраагаад конденсаторыг 0.1µF -ээр сольж, ULN2003 хавтангийн 1 - 4 оролтын зүүг 74HC595 -ийн QA - QD гаралтын зүү рүү холбож, мотороо дахин залгаарай.

Цахилгаан асаалттай бол хөдөлгүүр ажиллах ёстой.

Алхам 4: Хурдны хяналт

Алхам хөдөлгүүрийн хурдыг 555 таймерын гаралтын давтамжаар удирддаг. Үүнийг дахин R1 ба R2 резистор ба түүнтэй холбогдсон C1 конденсаторын утгуудаар удирддаг. 100 кОм -ийн потенциометрийг R2 -тэй дараалан холбосноор давтамж нь 480 Гц ба 63 Гц -ийн хооронд байж болно. Алхам pr. моторын хоёр дахь нь 555 цагийн давтамжийн тал хувь болно.

Би DS1809-100 дижитал потенциометрийг ашигласан бөгөөд энэ нь товчлуурыг ашиглахад зориулагдсан болно. 2 -р зүү (UC) ба 7 -р зүү (DC) -ийг 5V -тэй холбох товчлуурууд нь RH (Pin 1) эсвэл RL (Pin 4) терминал ба арчигч Pin 6 (RW) хоорондох эсэргүүцлийг нэмэгдүүлж/бууруулдаг. Товчлуурыг нэг секундээс илүү барьснаар товчлуур автоматаар давтагдах болно.

Мэдээллийн хүснэгтийг эндээс авах боломжтой:

Цахилгааны утас дараах байдалтай байна.

1 -р зүү (RH) ашиглагдаагүй байна

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

Мэдрэгч товчлуурын утас 1:

Pin 1/2 -> DS1809 Pin 2

Зүү 3/4 -> 5V

Мэдрэгч товчлуурын 2 утас:

Pin 1/2 -> DS1809 Pin 7

Зүү 3/4 -> 5V

Одоо хурдыг тохируулж болно.

Алхам 5: Эхлэх / зогсоох

Stepper моторыг асаах, зогсоохын тулд 555 таймерын Pin 4 (Reset pin) -ийг ашиглаж болно. Хэрэв үүнийг бага татах юм бол Pin 3 -аас гаралтын импульс байхгүй болно.

Эхлэх, зогсоох товчлуурыг ашиглах болно. Товчлуурыг нэг дарахад моторыг асааж, дахин дараад зогсох ёстой. Энэ зан үйлийг олж авахын тулд флипфлоп хэрэгтэй. Гэхдээ аль хэдийн байгаа 74HC393 -ийг бас ашиглаж болно. 74HC393 нь хоёр хэсэгтэй бөгөөд зөвхөн нэг хагасыг нь импульсийн давтамж хуваагч болгон ашигладаг.

Хоёртын тоолуур нь үнэндээ зүгээр л цувралаар шилждэг товчлуурууд байдаг тул нөгөө хэсгийн эхний товчлуурыг ашиглаж болно. Мэдрэгчтэй товчлуурыг холбосноор 13 -р Pin (2CLK) товчлуур дарагдахад намхан, харин дарахгүй бол өндөр 12 -р товчлуур бүрийг унтраана. 12 -р зүүг 555 -ийн 4 -р зүүтэй холбосноор түүний гаралт, улмаар моторыг эхлүүлж, зогсоох болно.

Мэдрэгч товчлуур нь жаахан төвөгтэй, учир нь тэдгээр нь механик юм. Тэд 'үсрэх', өөрөөр хэлбэл түлхэлт бүрт олон дохио илгээж болно. 0.1 μF конденсаторыг товчлуур дээр холбох нь үүнээс зайлсхийхэд тусална.

Тиймээс хүрэлцэх товчлуур (3 -р товчлуурыг нэмж, 555 -ийн 4 -р зүүтэй холболтыг өөрчилнө.

Товчлуурын утас:

Зүү 1/2 -> 10kΩ -> 5V

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

555 -т дараахь өөрчлөлтийг оруулсан болно.

Pin 4 (дахин тохируулах) -> 74HC393 Pin 11 (2QA)

Товчлуур 3 одоо эхлэх/зогсоох товчлуураар ажиллах ёстой.

Ийм байдлаар зогссон мотор цахилгаан зарцуулсаар байх болно гэдгийг анхаарна уу.

Алхам 6: Чиглэлийг хянах

Моторын чиглэлийг хянахын тулд өөр товчлуур, дараа нь өөр товчлуур хэрэгтэй болно. Гэсэн хэдий ч би 74HC393-ийн дараагийн товчлуурыг асаах/унтраах, асаах/унтраах товчлуурыг ашиглан хуурах болно.

Чиглэлийн зүү (Pin 2QA) буурахад дараагийн зүү (Pin 2QB) шилждэг. Тиймээс товчлуурыг удаа дараа дарахад OFF - ON FORWARDS - OFF - BACKWARDS - OFF - FORWARDS гэх мэт болно.

Моторыг арагш нь ажиллуулахын тулд ULN2003 руу нийлүүлсэн загварыг буцаах хэрэгтэй. Үүнийг хоёр чиглэлтэй ээлжийн бүртгэлээр хийж болох боловч надад байхгүй байна. 74HC595 нь хоёр чиглэлтэй биш юм.

Гэсэн хэдий ч би 74HC241 найман буфер ашиглаж болохыг олж мэдэв. Энэхүү буфер нь 4 битийн хоёр хэсэгтэй бөгөөд тусдаа OE (гаралтыг идэвхжүүлэх) тээглүүртэй. Эхний OE зүү нь эхний дөрвөн гаралтын зүүг, хоёр дахь нь сүүлийн дөрвөн гаралтын зүүг хянадаг. OE дээр гаралтын тээглүүр нь холбогдох оролттой ижил утгатай байх бөгөөд унтраасан үед гаралтын тээглүүр нь холбогдоогүй мэт өндөр эсэргүүцэлтэй байх болно. Цаашилбал, OE зүүний нэг нь идэвхтэй нам, нөгөө нь идэвхтэй өндөр байдаг тул тэдгээрийг хооронд нь холбохдоо буферын зөвхөн тал нь тухайн үед идэвхтэй байх болно.

Тиймээс, ижил оролтын хувьд буферын нэг хагас нь моторыг урагш, нөгөө хагасыг нь арагш чиглүүлж чаддаг. Аль тал нь идэвхтэй байгаа нь OE тээглүүрийн үнэ цэнээс хамаарна.

74HC241 -ийн мэдээллийн хуудсыг https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn54hc241.pdf хаягаар олж болно.

Цахилгааны утас дараахь байдлаар байж болно.

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) -> Ground Pin 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

Цахилгаан хангамж нь мотор болон хэлхээг хоёуланг нь жолоодох хангалттай гүйдэл өгч чадах эсэхийг шалгаарай.

Алхам 7: Дүгнэлт

Шатны моторыг микроконтроллергүйгээр удирдах боломжтой.

Энд ашигласан IC нь миний урьд өмнө хэрэглэж байсан зарим зүйлүүд байсан. Тэдгээрийн ихэнх нь тийм ч оновчтой биш тул хэд хэдэн хувилбарыг ашиглаж болно.

• Импульс үүсгэхийн тулд 555 таймер чип нь сайн амтлагч боловч хэд хэдэн өөр хувилбарууд байдаг, жишээлбэл энэхүү зааварт заасан.
• Хурдны хяналтыг хийхийн тулд дижитал биш аливаа потенциометрийг ашиглаж болно. Хэрэв танд 100 кОм биш харин 10 кОм потенциометр байгаа бол 10 кОм резисторийг 1 кОм -оор сольж, 0.1 мкФ конденсаторыг 1 мкФ конденсатороор сольж болно (бүх резисторыг хувааж конденсаторыг ижил тоогоор үржүүлж цагийг хадгална).
• Хоёр чиглэлтэй ээлжийн бүртгэлийг ашиглах, жишээ нь. 74HC194 нь чиглэлийг хянах ажлыг хөнгөвчлөх болно.
• Товчлуурыг удирдахын тулд 74HC393-ийг флип-флопоор сольж болно. 74HC73. 555 -ийг утсаар сольж болно.