Микроконтроллерсиз тепкичтүү моторду айдоо: 7 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Бул Нускамада мен 28-BYJ-48 тепкичтүү моторду айдайм, UNL2003 дарлингтон массив тактасы, кээде x113647 деп аталат, микро контроллери жок.

Бул баштоо/токтотуу, алдыга/артка жана ылдамдыкты башкарууга ээ болот.

Мотор толук кадам режиминде бир революцияга 2048 кадам менен бир полярдуу мотор болуп саналат. Мотордун маалымат барагын https://robocraft.ru/files/datasheet/28BYJ-48.pdf дарегинен табууга болот.

Эки түзмөктү бир нече сатуучулардан чогуу сатып алууга болот. Меники kjell.com сайтынан алынды

Bing же google аркылуу жаныңыздагы сатуучуну табыңыз.

Мен адегенде аны иштетүү үчүн керектүү болгон кээ бир кадамдарды жана бөлүктөрдү басып өтөм, андан кийин дагы көзөмөлдөө үчүн кээ бир кадамдарды жана бөлүктөрдү кошом.

Сизге эскертүү керек, мен колдонгон бөлүктөр менин казынамда болгон нерселер жана бул үчүн эң ылайыктуу бөлүктөр эмес.

Ошондой эле, сизге эскертүү керек, бул менин биринчи көрсөтмөм жана мен электроника үчүн абдан жаңы экенимди.

Сураныч, эгер мен жасабашым керек болгон нерсени жасадым деп ойлосоңуз, же жакшыртууларга же жакшыраак бөлүктөргө сунуштарыңыз болсо, комментарийлерди кошуңуз.

1 -кадам: Бөлүктөрдүн тизмеси

Бул долбоор үчүн колдонулган бөлүктөр

• Breadboard
• Stepby мотору 28byj-48
• Дарлингтон транзистор массиви ULN2003 тактасы (x113647)
• 74HC595 нөөмөт реестри
• 74HC393 бинардык толкун эсептегичи
• DS1809-100 Dallastat санарип потенциометр
• 74HC241 сегиздик буфер
• 3 × тийүү баскычтары
• 3 × 10kΩ резисторлор
• 2 × 0.1µF керамикалык конденсаторлор
• 1 × 0.01 µF керамикалык конденсатор
• Байланыш зымдары
• 5V электр менен камсыздоо

2 -кадам: Негизги бөлүктөр

74HC595 нөөмөт реестри

Кыймылдаткыч UNL2003 тактасынын төрт кирүү казыгына бир нече жолу берүү менен жылдырылат:

1100-0110-0011-1001

Бул моторду толук кадам режиминде айдайт. Үлгү 1100 бир нече жолу оңго жылат. Бул сменалык реестрди сунуштайт. Сменалык регистрдин иштөө ыкмасы, ар бир саат циклинде, реестрдеги биттер бир жерге оңго жылат, эң сол жактагы битти ошол учурда киргизүү пининин мааниси менен алмаштырат. Демек, ал мотордун чумкуу үлгүсүн жаратуу үчүн 1дин эки сааттык цикли менен, андан кийин эки сааттын 0 циклдери менен азыктанышы керек.

Саат сигналдарын жаратуу үчүн импульстун туруктуу сериясын пайда кылуучу осциллятор керек. Бул моторго сигналдарды которуунун патентинин негизин түзөт.

"0дун эки циклин" түзүү үчүн флип-флоптор колдонулат.

Менде 74HC595 нөөмөт реестри бар. Бул абдан популярдуу чип, ал көптөгөн Instructables жана Youtube видеолорунда сүрөттөлгөн.

Маалымат барагын https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc595.pdf дарегинен тапса болот

Жакшы көрсөтмө 74HC595-Shift-Register-bweaver6 тарабынан жокко чыгарылган, 74HC595 сменалык реестри ар бир саат циклинде анын 8 биттик реестриндеги маалыматтар оңго жылдырылып, эң сол жагындагы киргизүү пининин маанисине өтүшү үчүн иштейт. Демек, ал 1дин эки сааттык циклдери менен, андан кийин 0дун эки сааттык циклдери менен азыктанышы керек.

Маалыматтар сааттын импульсунун өсүп бараткан четине жылат. Henc флип-флоп сааттын түшүүчү четинде которулушу керек, андыктан 74HC595 сааттын чыгышында туруктуу маалыматтарды киргизет.

74HC595ти төмөнкүдөй зым менен туташтырса болот:

Pin 8 (GND) -> GND

Pin 16 (VCC) -> 5V Pin 14 (SER) -> Пин 12деги маалыматтар (RCLK) -> Сааттын кирүүчү Pin 11 (SRCLK) -> Сааттын кирүүчү Pin 13 (OE) -> GND Pin 10 (SRCRL) -> 5V Pins 15, жана 1-3 моторду айдоонун үлгүсүн чыгарат.

RCLK жана SRCLK туташуусу чип маалымат реестри дайыма чыгуучу реестр менен шайкештештирилишин камсыздайт. 13 -пинди жерге коюу, чыгуучу регистрдин мазмунун дароо чыгуучу казыктарга көрүнөт (Q0 - Q7).

555 таймер

Саат импульсун түзүү үчүн 555 таймер чипин колдонсо болот. Бул дагы абдан популярдуу чип, ал тургай сменалык реестрге караганда көбүрөөк сүрөттөлөт жана талкууланат. Википедияда https://en.wikipedia.org/wiki/555_timer_IC дарегиндеги жакшы макала бар.

Маалымат баракчасы бул жерде:

Бул чип, башка нерселердин арасында, квадрат толкундуу саат импульсун түзө алат. Тышкы резисторлор жана конденсаторлор жыштыкты жана кызмат циклин көзөмөлдөө үчүн колдонулат (фракция боюнча).

Кайра -кайра импульс жаратууга орнотулганда, 555 чипи таң калыштуу режимде экени айтылат. Бул аны жогорудагы сүрөттөгүдөй зым аркылуу жүргүзүлөт. (jjbeard сүрөтү [Коомдук домен], Wikimedia Commons аркылуу):

Pin 1 -> GND

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

3 -пин чыгышы 74HC595 нөөмөт регистринин кириш сааты казыктарына (пин 11 жана пин 12) туташтырылат.

Чыгыш сигналынын жыштыгы (демек, тепкич моторунун ылдамдыгы) R1 жана R2 каршылыгынын маанилери жана С конденсаторунун мааниси менен аныкталат.

Циклдин убактысы ln (2) C (R1 + 2 R2) же болжол менен 0,7 С (R1 + 2 R2) болот. Жыштыгы 1/Т.

Кызмат цикли, циклдин убактысынын белги жогору болгону, (R1 + R2) / (R1 + 2R2) болуп саналат. Бул цикл бул долбоор үчүн өтө маанилүү эмес.

Мен R1 жана R2 үчүн 10kΩ, жана C = 0.1µF колдоном.

Бул болжол менен 480 Гц жыштыгын берет жана максималдуу жыштыкка жакын, тепкич мотору токтобостон иштей алат.

74HC595тен 1100 жылдырылган, кайталанган үлгү жаратуу үчүн, пин 14 (SER) эки саат циклинде бийик, андан кийин кайра эки саат циклинде төмөн болушу керек. Башкача айтканда, пин сааттын жыштыгынын жарымы менен термелиши керек.

74HC393 кош бинардык толкун эсептегичи

74HC393 бинардык түрдө эсептелет жана бул импульс жыштыктарын эки күчкө бөлүү үчүн колдонула тургандыгын билдирет.

Анын маалымат баракчасы бул жерде:

74HC393 кош, анын ар бир тарабында бир 4 бит эсептегич бар.

Сааттын импульсунун түшүп жаткан четинде, биринчи чыгаруу пини күйгүзүлөт жана өчөт. Демек, чыгуучу пин бирөө сааттын жыштыгынын жарымы менен термелет. Чыгуучу пиндин биринин түшүүчү четинде, чыгуу пини эки күйгүзүлөт жана өчөт. Ошентип, бардык төрт чыгаруу казыктары үчүн. PIN n өчкөн сайын, пин n+1 которулат.

Pin n+1 пин n сыяктуу жарымына көп өзгөрөт. Бул экилик эсептөө. Счетчик кайра нөлгө баштала электе 15ке чейин (төрт бит 1) санай алат. Эгерде эсептегичтин 1дин акыркы чыккычы 2ге каршы саат катары туташкан болсо, анда ал 255ке (8 битке) чейин эсептелген болушу мүмкүн.

Киргизүү саатынын жыштыгынын жарымы менен импульсту түзүү үчүн 1 -чыгуучу пин гана керек. Башкача айтканда, нөлдөн бирге чейин гана саноо.

Ошентип, эгер 555тен сааттын импульсу аркылуу эсептөө жүргүзүлсө, 74HC393 эсептегичтин 2 -битин туташтыруучу пин сааттын жыштыгынын жарымы менен термелет. Демек, бул каалаган үлгүнү жаратуу үчүн 74HC595 нөөмөт реестринин SER пинине туташтырылышы мүмкүн.

74HC393 бинардык эсептегичтин зымдары төмөнкүдөй болушу керек:

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

3 -кадам: Аны иштетүү

Биз азыр моторду иштете алабыз, эгерде 74HC595тин 0-3 пиндери ULN2003 тактасынын 1-4 пиндерине туташкан болсо.

Азырынча 555 таймердин 6 -пининдеги 0.1µF конденсаторду 10µF менен алмаштырыңыз. Бул саатты жүз эсе узартат жана адам эмне болуп жатканын көрө алат.

Бул үчүн ULN2003 такталарындагы светодиоддорду колдонсо болот. Моторду ULN2003 тактасынан сууруңуз. 74HC595тин QA-QD (7, 9, 10 жана 11-казыктар) чыгаруу үчүн тактанын 1ден 4кө чейинки туташтыргыла. ULN2003 тактасынын - жана + пунктун жерге жана 5В туташтырыңыз. Эгерде электр күйгүзүлгөн болсо, анда сиз каалаган диодду көрүшүңүз керек.

Эгерде сиз 74HC393 бинардык эсептегичте эмне болуп жатканын көргүңүз келсе, анын ордуна 3-6 пинге туташыңыз.

Эгерде үлгү туура көрүнсө, өчүрүңүз, конденсаторду кайра 0.1µF менен алмаштырыңыз, ULN2003 тактасынын 1 - 4 кирүү казыктарын 74HC595тин QA - QD чыккычтарына туташтырыңыз жана моторду кайра туташтырыңыз.

Күйгүзүү менен мотор азыр иштеши керек.

4 -кадам: Ылдамдыкты көзөмөлдөө

Кадам моторунун ылдамдыгы 555 таймеринин чыгаруу жыштыгы менен жөнгө салынат. Бул дагы R1 жана R2 резисторлорунун жана ага туташкан C1 конденсаторунун баалуулуктары менен жөнгө салынат. 100kΩ потенциометрди R2 менен катар туташтыруу менен, жыштык 480Гц менен 63Гцтин ортосунда болушу мүмкүн. Кадамдар пр. мотордун экинчиси, 555 таймер жыштыгынын жарымы болот.

Мен баскычты колдонуу үчүн жасалган DS1809-100 санарип потенциометрин колдондум. Pin 2 (UC) жана Pin 7 (DC) 5V туташтыруучу баскычтар RH (Pin 1) же RL (Pin 4) терминалдары менен тазалагыч Pin 6 (RW) ортосундагы каршылыктын жогорулашын/азайышын түзөт. Баскычты бир секунддан ашык кармап туруу, баскычты автоматтык түрдө кайталоого мүмкүндүк берет.

Маалыматтар барагын бул жерден тапса болот:

Электр өткөргүчтөрү мындай:

Pin 1 (RH) колдонулбайт

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

1 тийүү баскычынын зымдары:

Pin 1/2 -> DS1809 Pin 2

Pin 3/4 -> 5V

2 тийүү баскычынын зымдары:

Pin 1/2 -> DS1809 Pin 7

Pin 3/4 -> 5V

Эми ылдамдыкты жөнгө салса болот.

5 -кадам: Start / Stop

Кыймылдаткычты иштетүү жана токтотуу үчүн 555 таймердин 4 -пинин (баштапкы абалга келтирүү) колдонсо болот. Эгерде бул төмөн тартылса, пин 3төн чыккан импульстар болбойт.

Баштоо жана токтотуу үчүн тийүү баскычы колдонулат. Кнопканы бир жолу басуу менен моторду иштетүү керек, кайра басуу керек, аны токтотуу керек. Бул жүрүм-турумду алуу үчүн флип-флоп керек. Бирок буга чейин бар болгон 74HC393 да колдонулушу мүмкүн. 74HC393 эки бөлүктөн турат жана бир гана жарымы импульс үчүн жыштыктарды бөлүштүрүүчү катары колдонулат.

Бинардык эсептегич чындыгында жөн эле флип-флоптордун топтому болгондуктан, башка бөлүктүн биринчи флип-флопун колдонсо болот. Тийүү баскычын туташтыруу менен, Pin 13 (2CLK) баскыч басылганда төмөн болот, эгер ал басылбаса жогору, Pin 12 ар бир ылдыйга которулат. 555тин 4 -пинге 12 -пин туташтыруу, анын өндүрүшүн баштайт жана токтотот, демек мотор.

Тактилдик баскычтар бир аз татаал, анткени алар механикалык. Алар "секириши" мүмкүн, башкача айтканда, алар ар бир түртүүдө бир нече сигналдарды жөнөтүшү мүмкүн. 0.1 µF конденсаторду баскычтын үстүнө туташтыруу, муну болтурбоого жардам берет.

Ошентип, тийүү баскычы (3 -баскыч кошулат жана 555тин 4 -пинге болгон байланыш өзгөрөт.

Баскычтын зымдары:

Pin 1/2 -> 10kΩ -> 5V

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

Төмөнкү өзгөртүүлөр 555ке киргизилет:

Pin 4 (баштапкы абалга келтирүү) -> 74HC393 Pin 11 (2QA)

3 -баскыч эми баштоо/токтотуу которгуч катары иштеши керек.

Белгилей кетчү нерсе, мотор ушинтип токтоп калса дагы, электр энергиясын сарптайт.

6 -кадам: Багыттуулукту көзөмөлдөө

Мотордун багытын көзөмөлдөө үчүн дагы бир баскыч, андан кийин дагы бир флип-флоп керек. Бирок, мен 74HC393тин кийинки флип-флопун, күйгүзүү/өчүрүү флип-флопунан жана күйгүзүү/өчүрүү баскычын колдонуу менен алдайм.

Багыттагы пин (Pin 2QA) төмөн түшүп кеткенде, кийинки пин (Pin 2QB) которулат. Ошентип, баскычты кайра -кайра басуу OFF - АЛДЫНДА - ӨЧҮРҮҮДӨ - Артка - ӨЧҮКТӨ - Алга карай ж.б.

Моторду артка чуркоо үчүн ULN2003ке берилген үлгү артка кайтарылышы керек. Бул эки багыттуу сменалык реестр менен жасалышы мүмкүн, бирок менде жок. 74HC595 эки багыттуу эмес.

Бирок, мен 74HC241 сегиздик буферимди колдоно алаарымды таптым. Бул буферде 4 бит бөлүктөн турган, өзүнчө OE (чыгаруу мүмкүнчүлүгү) казыктары бар. Биринчи OE пини төрт биринчи чыгуучу пинди, экинчиси акыркы төрт чыгаруу пинди көзөмөлдөйт. OE чыкканда, казыктар тиешелүү кирүү казыктары менен бирдей мааниге ээ болот жана ал өчүрүлгөндө, туташтырылбагандай эле, чыгуу пиндери жогорку импеданс абалында болот. Андан тышкары, OE пининин бири активдүү төмөн, экинчиси жогорку активдүү, андыктан аларды бириктирүүдө буфердин жарымы учурда активдүү болот.

Ошентип, ошол эле киргизүү үчүн, буфердин жарымы моторду алдыга, экинчи жарымы артка айдай алат. Кайсы жарым активдүү болуп жатат, OE төөнөгүчтөрүнүн маанисине жараша болот.

74HC241 үчүн маалымат баракчасы https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn54hc241.pdf дарегинде жайгашкан.

Кабель мындай болушу мүмкүн:

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

Эми, зымдарды 5V менен кубаттоо менен эле бүтүрүү керек. Энергия менен камсыздоо моторду жана микросхемаларды айдаш үчүн жетиштүү токту жеткире алаарына ынангыла.

7 -кадам: Жыйынтыктар

Кадам мотору микроконтроллерсиз башкарылышы мүмкүн.

Бул жерде колдонулган ICлер, менде мурун болгон. Алардын көбү бул үчүн оптималдуу эмес, жана бир нече альтернатива колдонулушу мүмкүн.

• Импульстарды өндүрүү үчүн 555 таймер чипи жакшы чийки, бирок бир нече альтернативалар бар, мисалы, ушул Нускамада сүрөттөлгөн.
• Ылдамдыкты көзөмөлдөө үчүн санарип гана эмес, каалаган потенциометрди колдонсо болот. Эгерде сизде 100 кОм эмес, 10 кОм потенциометр болсо, анда 10 кОмдук резисторлор 1 кОмго жана 0,1 мкФ конденсаторго 1 мкФ конденсаторго алмаштырылышы мүмкүн (бардык резисторлорду бөлүп, убакытты сактоо үчүн конденсаторду ошол эле санга көбөйткүлө).
• Эки багыттуу сменалык регистрди колдонуу, мис. 74HC194 багытын башкарууну жеңилдетет.
• Баскычты башкаруу үчүн 74HC393 флип-флоп менен алмаштырылышы мүмкүн, мис. 74HC73. 555 ошондой эле которгуч катары иштөө үчүн зымдуу болушу мүмкүн.