Žingsninio variklio vairavimas be mikrovaldiklio: 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šioje instrukcijoje aš vairuosiu 28-BYJ-48 žingsnių variklį su UNL2003 darlingtono masyvo lenta, kartais pavadinta x113647, be mikrovaldiklio.

Jis turės paleidimą/sustabdymą, pirmyn/atgal ir greičio valdymą.

Variklis yra vienpolis žingsninis variklis su 2048 žingsniais per apsisukimą viso žingsnio režimu. Variklio duomenų lapą rasite adresu

Abu įrenginius kartu galima nusipirkti iš kelių pardavėjų. Aš savo gavau iš kjell.com

„Bing“arba „Google“, kad surastumėte pardavėją šalia jūsų.

Pirmiausia atliksiu tam tikrus veiksmus ir dalis, kurių reikia, kad jis veiktų, o tada pridėsiu kelis veiksmus ir dalis, kad galėčiau labiau valdyti.

Turėtumėte būti įspėti, kad mano naudojamos dalys yra tos, kurias turiu savo lobių skrynioje, ir nebūtinai tos dalys, kurios geriausiai tinka šiam tikslui.

Be to, turėtumėte būti įspėti, kad tai yra mano pirmasis „Instructable“ir kad aš esu naujokas elektronikos srityje.

Prašome pridėti komentarus, jei manote, kad padariau tai, ko neturėčiau daryti, arba jei turite pasiūlymų dėl patobulinimų ar pasiūlymų dėl geriau tinkamų dalių.

1 žingsnis: dalių sąrašas

Šiam projektui naudojamos dalys yra

• Bandomoji Lenta
• Žingsninis variklis 28byj-48
• Darlingtono tranzistorių masyvo ULN2003 plokštė (x113647)
• 74HC595 pamainų registras
• 74HC393 dvejetainis pulsavimo skaitiklis
• DS1809-100 „Dallastat“skaitmeninis potenciometras
• 74HC241 aštuonis buferis
• 3 × lytėjimo mygtukai
• 3 × 10 kΩ rezistoriai
• 2 × 0,1 µF keraminiai kondensatoriai
• 1 × 0,01 µF keraminis kondensatorius
• Sujungimo laidai
• 5V maitinimo šaltinis

2 žingsnis: pagrindinės dalys

74HC595 pamainų registras

Variklis judinamas pakartotinai nurodant keturis UNL2003 plokštės įvesties kaiščius tokia seka:

1100-0110-0011-1001

Tai sukurs variklį vadinamuoju viso žingsnio režimu. Modelis 1100 pakartotinai perkeliamas į dešinę. Tai rodo pamainų registrą. Pamainų registro veikimo būdas yra tas, kad kiekvieno laikrodžio ciklo metu registro bitai pasislenka viena vieta į dešinę, pakeičiant kairiausią bitą įvesties kaiščio vertei tuo metu. Taigi, norint sukurti variklio nardymo modelį, jis turėtų būti maitinamas dviem laikrodžio ciklais po 1 ir dviem laikrodžio ciklais 0.

Norint generuoti laikrodžio signalus, reikalingas osciliatorius, kuris generuoja pastovią impulsų seriją, pageidautina švarią kvadratinę bangą. Tai bus variklio signalų poslinkio pagrindas.

Norint sugeneruoti „du ciklus po vieną ir po to du ciklus iš 0“, naudojami šlepetės.

Turiu 74HC595 pamainų registrą. Tai labai populiarus lustas, aprašytas daugelyje „Instructables“ir „Youtube“vaizdo įrašų.

Duomenų lapą galite rasti adresu

Gražus „Instructable“yra „74HC595-Shift-Register-Demistified by bweaver6“, 74HC595 poslinkių registras veikia taip, kad kiekvieno laikrodžio ciklo metu jo 8 bitų registro duomenys būtų perkeliami į dešinę, o įvesties kaiščio vertė keičiasi kairiausioje padėtyje. Taigi jis turėtų būti maitinamas dviem laikrodžio ciklais po 1, o paskui dviem laikrodžio ciklais 0.

Duomenys perkeliami į kylantį laikrodžio impulso kraštą. „Henc flip-flop“turėtų persijungti į krintantį laikrodžio kraštą, todėl 74HC595 turės stabilų duomenų įvestį kylančio laikrodžio krašte.

74HC595 in gali būti prijungtas taip:

8 kaištis (GND) -> GND

16 kaištis (VCC) -> 5V 14 kaištis (SER) -> Duomenys 12 kaištyje (RCLK) -> Laikrodžio įvesties kaištis 11 (SRCLK) -> Laikrodžio įvesties kaištis 13 (OE) -> GND kaištis 10 (SRCRL) -> 5V kaiščiai 15 ir 1-3 parodys variklio varymo modelį.

Prijungus RCLK ir SRCLK užtikrinama, kad mikroschemų duomenų registras visada bus sinchronizuojamas su išvesties registru. Įvedus kaištį 13 į žemę, išvesties registro turinys iš karto matomas išvesties kaiščiams (Q0 - Q7).

555 laikmatis

Laikrodžio impulsui generuoti galima naudoti 555 laikmačio mikroschemą. Tai taip pat labai populiarus lustas ir yra dar labiau aprašytas bei aptariamas nei pamainų registras. Vikipedijoje yra puikus straipsnis

Duomenų lapas yra čia:

Ši mikroschema, be kita ko, gali generuoti kvadratinių bangų laikrodžio impulsą. Išoriniai rezistoriai ir kondensatoriai naudojami dažniui ir veikimo ciklui (dalinei daliai) valdyti.

Nustatyta, kad pakartotinai generuojami impulsai, sakoma, kad 555 lustas veikia stabiliu režimu. Tai atliekama prijungus laidą, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje. (nuotrauka, kurią pateikė jjbeard [Viešasis domenas], per „Wikimedia Commons“):

1 kaištis -> GND

2 kaištis -> R1 (10 kΩ) -> 7 kaištis 2 kaištis -> 6 kaištis 3 kaištis yra išėjimas 4 kaištis (atstatyti) -> 5V 5 kaištis -> 0,01 µF -> GND 6 kaištis -> 0,1 µF -> GND kaištis 7 -> R2 (10 kΩ) -> 5 V kaištis 8 -> 5 V.

3 kaiščio išėjimas bus prijungtas prie 74HC595 poslinkio registro įvesties laikrodžio kaiščių (11 kaištis ir 12 kaištis).

Išėjimo signalo dažnis (taigi ir žingsninio variklio greitis) nustatomas pagal rezistoriaus R1 ir R2 vertes ir kondensatoriaus C vertę.

Ciklo laikas T bus ln (2) C (R1 + 2 R2) arba maždaug 0,7 C (R1 + 2 R2). Dažnis yra 1/T.

Darbo ciklas, ciklo laiko dalis, kai signalas yra didelis, yra (R1 + R2) / (R1 + 2R2). Darbo ciklas nėra labai svarbus šiam projektui.

Aš naudoju 10 kΩ tiek R1, tiek R2, o C = 0,1 µF.

Tai suteikia apie 480 Hz dažnį ir yra artimas maksimaliam dažniui, kurį radau, kad žingsninis variklis gali dirbti nenustodamas.

Norėdami sugeneruoti 1100 perkelto, pakartoto modelio iš 74HC595, kaištį 14 (SER) reikia išlaikyti aukštą du laikrodžio ciklus, o po to du kartus mažinti du laikrodžio ciklus. Tai yra, kaištis turėtų svyruoti per pusę laikrodžio dažnio.

74HC393 dvigubas dvejetainis pulsavimo skaitiklis

74HC393 yra dvejetainis, o tai taip pat reiškia, kad jis gali būti naudojamas padalinti impulsų dažnius iš dviejų galių, Jos duomenų lapas yra čia:

74HC393 yra dvigubas, jis turi vieną 4 bitų skaitiklį kiekvienoje pusėje.

Krentant laikrodžio impulso kraštui, pirmasis išvesties kaištis įjungiamas ir išjungiamas. Taigi, vienas išvesties kaištis svyruos su puse įvesties laikrodžio dažnio. Krintančiame pirmojo išvesties kaiščio krašte įjungiamas ir išjungiamas antras išvesties kaištis. Ir taip toliau visiems keturiems išvesties kaiščiams. Kai kaištis n išsijungia, kaištis n+1 perjungiamas.

Smeigtukas n+1 keičiasi perpus dažniau nei kaištis n. Tai yra dvejetainis skaičiavimas. Skaitiklis gali suskaičiuoti iki 15 (visi keturi bitai 1), kol vėl pradės nulį. Jei paskutinis skaitiklio 1 išvesties kaištis yra prijungtas kaip laikrodis prie skaitiklio 2, jis gali būti skaičiuojamas iki 255 (8 bitai).

Norint sukurti impulsą su puse įvesties laikrodžio dažnio, reikia tik 1 išvesties kaiščio. Tai yra, tik skaičiuojant nuo nulio iki vieno.

Taigi, jei skaičiavimas atliekamas pagal laikrodžio impulsą iš 555, 74HC393 skaitiklio smeigtukas, reiškiantis 2 bitą, svyruos per pusę laikrodžio dažnio. Taigi tai gali būti prijungta prie 74HC595 poslinkio registro SER kaiščio, kad būtų sukurtas norimas modelis.

74HC393 dvejetainio skaitiklio laidai turėtų būti:

1 kaištis (1CLK) -> 74HC595 11, 12 ir 555 kaištis 3

2 kaištis (1CLR) -> GND kaištis 4 (1QB) -> 74HC595 14 kaištis 7 kaištis (GND) -> GND kaištis 14 (VCC) -> 5V kaištis 13 (2CLK) -> GND (nenaudojamas) 12 kaištis (2CLR)) -> 5V (nenaudojama)

3 žingsnis: paleiskite

Dabar mes galime priversti variklį veikti, jei 74HC595 kaiščiai 0-3 yra prijungti atitinkamai prie ULN2003 plokštės 1-4 kaiščių.

Kol kas pakeiskite 0,1 µF kondensatorių 555 laikmačio 6 kaištyje 10 µF. Dėl to laikrodžio ciklas bus šimtą kartų ilgesnis ir bus galima pamatyti, kas vyksta.

Tam gali būti naudojami ULN2003 plokščių šviesos diodai. Atjunkite variklį nuo ULN2003 plokštės. Prijunkite plokštės kaiščius nuo 1 iki 4 prie 74HC595 išvesties QA-QD (7, 9, 10 ir 11 kaiščiai). Prijunkite ULN2003 plokštės - ir + prie žemės ir 5V. Jei maitinimas įjungtas, šviesos dioduose turėtumėte pamatyti norimą modelį.

Jei norite pamatyti, kas vyksta dvejetainiame skaitiklyje 74HC393, vietoj to prijunkite prie 3–6 kaiščių.

Jei modelis atrodo teisingas, išjunkite, vėl pakeiskite kondensatorių 0,1 µF, prijunkite ULN2003 plokštės įvesties kaiščius 1 - 4 prie 74HC595 išvesties kaiščių QA - QD ir vėl prijunkite variklį.

Įjungus maitinimą, variklis turėtų veikti.

4 žingsnis: greičio valdymas

Žingsninio variklio greitį lemia 555 laikmačio išėjimo dažnis. Tai vėlgi reglamentuoja rezistorių R1 ir R2 bei prie jo prijungto kondensatoriaus C2 vertės. Sujungus 100 kΩ potenciometrą nuosekliai su R2, dažnis gali būti nuo 480 Hz iki 63 Hz. Žingsniai pr. antroji variklio dalis bus pusė 555 laikmačio dažnio.

Aš naudoju skaitmeninį potenciometrą DS1809-100, skirtą naudoti mygtukais. Paspaudus mygtukus, jungiančius kaištį 2 (UC) ir kaištį 7 (DC) prie 5 V, pasipriešinimas padidėja/sumažėja tarp RH (1 kaištis) arba RL (4 kaištis) gnybtų ir valytuvo kaiščio 6 (RW). Laikant mygtuką ilgiau nei sekundę, mygtukas automatiškai kartojasi.

Duomenų lapą rasite čia:

Elektros instaliacija yra tokia:

1 kaištis (RH) nenaudojamas

2 kaištis (UC) -> lytėjimo mygtukas 1 Kištukas 3 (STR) -> GND kaištis 4 (RL) -> 555 2 kaištis 5 -> GND kaištis 6 (RW) -> 10kΩ -> 555 kaištis 7 kaištis 7 (DC)) -> lytėjimo mygtukas 2 Kištukas 8 -> 5V

Liečiamojo mygtuko 1 laidai:

1/2 kaištis -> DS1809 2 kaištis

Kištukas 3/4 -> 5V

2 lytėjimo mygtuko laidai:

1/2 kaištis -> DS1809 7 kaištis

Kištukas 3/4 -> 5V

Dabar greitį galima reguliuoti.

5 žingsnis: Pradėti / sustabdyti

Norėdami paleisti ir sustabdyti žingsninį variklį, galite naudoti 555 laikmačio kaištį 4 (atstatymo kaištis). Jei tai bus sumažinta, iš 3 kaiščio nebus išėjimo impulsų.

Liečiamasis mygtukas bus naudojamas paleidimui ir sustabdymui perjungti. Vieną kartą paspaudus mygtuką, variklis turėtų būti įjungtas, o paspaudus dar kartą, jis turėtų būti sustabdytas. Norint pasiekti tokį elgesį, reikia šlepetės. Bet 74HC393, kuris jau yra, taip pat gali būti naudojamas. 74HC393 turi dvi dalis, o tik viena pusė naudojama kaip laikrodžio impulso dažnio daliklis.

Kadangi dvejetainis skaitiklis iš tikrųjų yra tik serijinių perjungiamų šlepetių rinkinys, galima naudoti pirmąjį kitos dalies šleifą. Prijungus lytėjimo mygtuką taip, kad kaištis 13 (2CLK) būtų žemas, kai mygtukas paspaudžiamas, ir aukštas, jei ne, kaištis 12 perjungs kiekvieną žemą lygį. Prijungus kaištį 12 prie 555 kaiščio, jis pradės ir sustabdys jo išėjimą, taigi ir variklį.

Liečiami mygtukai yra šiek tiek sudėtingi, nes jie yra mechaniniai. Jie gali „atšokti“, tai yra, kiekvieną kartą pasiųsti kelis signalus. 0,1 µF kondensatoriaus prijungimas virš mygtuko padeda to išvengti.

Taigi paliečiamas mygtukas (pridedamas 3 mygtukas ir pakeičiamas ryšys su 555 kaiščiu 4.

Mygtuko laidai:

Kaištis 1/2 -> 10kΩ -> 5V

Kaištis 1/2 -> 0,1µF -> Kištukas 3/4 -> 74HC393 13 kaištis (2CLK)

555 atliekami šie pakeitimai:

4 kaištis (atstatyti) -> 74HC393 11 kaištis (2QA)

3 mygtukas dabar turėtų veikti kaip pradžios/sustabdymo jungiklis.

Atminkite, kad tokiu būdu sustojęs variklis vis tiek sunaudos energiją.

6 žingsnis: krypties valdymas

Norint valdyti variklio kryptį, reikia dar vieno paspaudimo mygtuko, o po to dar vieno šlepetės. Tačiau aš apgausiu, naudodamas kitą 74HC393 šlepetę po įjungimo/išjungimo ir įjungimo/išjungimo mygtuką.

Kai krypties kaištis (2QA kaištis) nusileidžia žemyn, kitas kaištis (2QB kaištis) perjungiamas. Taigi, pakartotinai paspaudus mygtuką, bus išjungta - į priekį - išjungta - įjungta atgal - išjungta - į priekį ir pan.

Kad variklis veiktų atgal, į ULN2003 tiekiamas modelis turi būti pakeistas. Tai gali būti padaryta naudojant dviejų krypčių poslinkių registrą, bet aš jo neturiu. 74HC595 nėra dvikryptis.

Tačiau radau, kad galiu naudoti savo aštuoninį buferį 74HC241. Šis buferis turi dvi 4 bitų dalis su atskirais OE (išvesties įgalinimo) kaiščiais. Pirmasis OE kaištis valdo keturis pirmuosius išvesties kaiščius, o antrasis - paskutinius keturis išvesties kaiščius. Kai OE yra ant išvesties kaiščių, vertė yra tokia pati kaip atitinkamų įvesties kaiščių, o kai ji yra išjungta, išvesties kaiščiai bus didelės varžos būsenos, tarsi jie nebūtų prijungti. Be to, vienas iš OE kaiščių yra aktyvus žemai, o kitas yra aktyvus didelis, todėl, sujungus juos kartu, tuo metu bus aktyvi tik pusė buferio.

Taigi, naudojant tą patį įvestį, pusė buferio gali variklį varyti į priekį, o kita - atgal. Kuri pusė yra aktyvi, priklauso nuo OE kaiščių vertės.

74HC241 duomenų lapą rasite adresu

Laidai gali būti tokie:

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

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

Dabar laidai turėtų būti užbaigti tik įjungus 5V įtampą. Įsitikinkite, kad maitinimo šaltinis gali tiekti pakankamai srovės tiek varikliui, tiek grandinėms valdyti.

7 žingsnis: Išvados

Žingsninis variklis gali būti valdomas be mikrovaldiklio.

Čia naudojami IC buvo kai kurie, kuriuos turėjau anksčiau. Dauguma jų tam nėra optimalios, todėl gali būti naudojamos kelios alternatyvos.

• Norint generuoti impulsus, 555 laikmačio mikroschema yra geras pasirinkimas, tačiau yra keletas alternatyvų, pvz., Aprašyta šioje instrukcijoje.
• Greičio valdymui galima naudoti bet kurį, ne tik skaitmeninį, potenciometrą. Jei turite 10 kΩ potenciometrą, o ne 100 kΩ, 10 kΩ rezistorius galima pakeisti 1 KΩ, o 0,1 µF kondensatorių - 1 µF kondensatoriumi (padalinkite visus rezistorius ir padauginkite kondensatorių tuo pačiu numeriu, kad išlaikytumėte laiką).
• Naudojant dvikryptį poslinkių registrą, pvz. 74HC194 palengvintų krypties valdymą.
• Mygtuko valdymui 74HC393 būtų galima pakeisti šleifu, pvz. 74HC73. 555 taip pat gali būti prijungtas, kad veiktų kaip perjungiklis.