Vožnja koračnim motorom bez mikrokontrolera .: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

U ovom Instructableu vozit ću motor sa 28 koraka BYJ-48, s UNL2003 darlington pločom, ponekad nazvanom x113647, bez mikro kontrolera.

Imat će start/stop, naprijed/natrag i kontrolu brzine.

Motor je jednopolarni koračni motor s 2048 koraka po okretu u načinu rada u punom koraku. Tehnički list za motor nalazi se na

Dva uređaja mogu se kupiti zajedno od nekoliko prodavača. Ja sam svoje dobio od kjell.com

Pošaljite je ili potražite na Google -u da biste pronašli prodavača u vašoj blizini.

Prvo ću proći neke korake i dijelove potrebne za njegovo pokretanje, a zatim ću dodati neke korake i dijelove za dodatnu kontrolu.

Trebate biti upozoreni da su dijelovi koje koristim oni koji se slučajno nalaze u mojoj škrinji s blagom, a ne nužno dijelovi koji najbolje odgovaraju toj namjeni.

Također, trebali biste biti upozoreni da je ovo moj prvi Instructable i da sam sasvim nov u elektronici.

Dodajte komentare ako mislite da sam učinio nešto što nisam trebao, ili ako imate prijedloge za poboljšanja ili prijedloge za bolje prilagođene dijelove.

Korak 1: Popis dijelova

Dijelovi koji se koriste za ovaj projekt su

• Oglasna ploča
• Step motor 28byj-48
• Darlingtonova ploča tranzistora ULN2003 (x113647)
• 74HC595 registar pomaka
• 74HC393 binarni brojač valovitosti
• DS1809-100 Dallastat digitalni potenciometar
• 74HC241 oktalni pufer
• 3 × taktilni gumbi
• 3 × 10kΩ otpornici
• 2 × 0,1µF keramički kondenzatori
• Keramički kondenzator 1 × 0,01 µF
• Priključne žice
• 5V napajanje

Korak 2: Glavni dijelovi

Registar pomaka 74HC595

Motor se pomiče uzastopnim davanjem četiri ulazna pina ploče UNL2003 u ovom slijedu:

1100-0110-0011-1001

To će pokretati motor u takozvanom načinu rada u punom koraku. Uzorak 1100 se više puta pomiče udesno. To sugerira promjenjivi registar. Način rada registara pomaka, u svakom ciklusu takta, bitovi u registru pomiču se jedno mjesto udesno, zamjenjujući krajnji lijevi bit s vrijednošću ulaznog pina u to vrijeme. Stoga bi se trebao napajati s dva ciklusa takta od 1, a zatim s dva ciklusa takta od 0 kako bi se generirao obrazac za ronjenje motora.

Za generiranje signala takta potreban je oscilator koji generira stalan niz impulsa, po mogućnosti čisti kvadratni val. To će činiti osnovu promjenjivog signala prema motoru.

Za generiranje "dva ciklusa od jednog, a zatim dva ciklusa od 0", koriste se japanke.

Imam registar izmjena 74HC595. Ovo je vrlo popularan čip, koji je opisan u brojnim video zapisima Instructables i Youtube.

Tehnički list možete pronaći na

Lijep Instructable je 74HC595-Shift-Register-Demistified by bweaver6, Registar pomaka 74HC595 radi tako da se pri svakom ciklusu takta podaci u njegovom 8 -bitnom registru pomiču udesno, a vrijednost ulaznog pina se pomiče na krajnjem lijevom položaju. Dakle, trebao bi se napajati s dva ciklusa takta od 1, a zatim s dva ciklusa takta od 0.

Podaci se pomiču na rastućem rubu takta. Henc flip-flop trebao bi se prebacivati na padajućem rubu sata, tako da će 74HC595 imati stabilan unos podataka na rastućem rubu sata.

74HC595 in može se spojiti na ovaj način:

Pin 8 (GND) -> GND

Pin 16 (VCC) -> 5V Pin 14 (SER) -> Podaci u Pin 12 (RCLK) -> Ulaz za sat Pin 11 (SRCLK) -> Ulaz sata Pin 13 (OE) -> GND Pin 10 (SRCRL) -> 5V pinovi 15 i 1-3 izlazit će uzorak za pogon motora.

Povezivanje RCLK i SRCLK osigurava da je registar podataka čipa uvijek sinkroniziran s izlaznim registrom. Postavljanje Pin 13 na masu čini sadržaj izlaznog registra odmah vidljivim izlaznim pinovima (Q0 - Q7).

Tajmer 555

Za generiranje takta impulsa može se koristiti 555 mjerač vremena. Ovo je također vrlo popularan čip, pa se o njemu još više govori i raspravlja nego o registru pomaka. Wikipedia ima lijep članak na

Tehnički list je ovdje:

Ovaj čip može, između ostalog, generirati impuls takta kvadratnog vala. Vanjski otpornici i kondenzatori koriste se za kontrolu frekvencije i radnog ciklusa (na dio).

Kad je postavljen da više puta generira impulse, kaže se da je čip 555 u nestabilnom načinu rada. To se postiže ožičenjem kao na gornjoj slici. (slika jjbeard [Javna domena], putem Wikimedia Commons):

Pin 1 -> GND

Pin 2 -> R1 (10kΩ) -> Pin 7 Pin 2 -> Pin 6 Pin 3 je izlaz Pin 4 (resetiranje) -> 5V Pin 5 -> 0,01µF -> GND Pin 6 -> 0,1µF -> GND Pin 7 -> R2 (10 kΩ) -> 5V Pin 8 -> 5V

Izlaz Pin 3 bit će spojen na ulazne taktove sata (Pin 11 i Pin 12) registra pomaka 74HC595.

Učestalost izlaznog signala (a time i brzina koračnog motora) određena je vrijednostima otpornika R1 i R2 i vrijednošću kondenzatora C.

Vrijeme ciklusa T bit će ln (2) C (R1 + 2 R2) ili približno 0,7 C (R1 + 2 R2). Učestalost je 1/T.

Radni ciklus, dio vremena ciklusa u kojem je signal visok, je (R1 + R2) / (R1 + 2R2). Radni ciklus nije jako važan za ovaj projekt.

Koristim 10 kΩ, za R1 i R2, i C = 0,1 μF.

To daje frekvenciju od oko 480Hz i blizu je maksimalne frekvencije koju sam otkrio da koračni motor može podnijeti bez zastoja.

Za generiranje 1100 pomaknutog, ponavljanog uzorka iz 74HC595, pin 14 (SER) treba držati visoko dva ciklusa takta, a zatim nizko za dva ciklusa takta više puta. Odnosno, pin bi trebao oscilirati polovicom frekvencije sata.

Dvostruki binarni brojač valovitosti 74HC393

Broj 74HC393 se računa u binarnom obliku, a to također znači da se može koristiti za podjelu frekvencija pulsa po moćima dva, Njegov podatkovni list nalazi se ovdje:

74HC393 je dvostruki, ima po jedan 4 -bitni brojač sa svake strane.

Na padajućem rubu takta, prvi izlazni pin se uključuje i isključuje. Dakle, izlazni pin jedan će oscilirati s pola frekvencije ulaznog takta. Na donjem rubu izlaznog pina jedan, izlazni pin dva se uključuje i isključuje. I tako za sva četiri izlazna pina. Kad god se pin n isključi, pin n+1 se prebacuje.

Pin n+1 se mijenja upola manje često kao pin n. Ovo je binarno brojanje. Brojač može brojati do 15 (sva četiri bita 1) prije nego što ponovno počne na nuli. Ako je posljednji izlazni pin brojača 1 spojen kao sat na brojač 2, može se računati na 255 (8 bita).

Za stvaranje impulsa s pola frekvencije ulaznog takta potreban je samo izlazni pin 1. Odnosno, računajući samo od nule do jedan.

Dakle, ako se odbrojavanje vrši pomoću takta sata iz 555, pin na brojaču 74HC393 koji predstavlja bit 2 oscilirat će s polovicom frekvencije takta. Stoga se to može spojiti na SER pin u registru pomaka 74HC595, kako bi se generirao željeni uzorak.

Ožičenje binarnog brojača 74HC393 treba biti:

Pin 1 (1CLK) -> 74HC595 Pin 11, 12 i 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 (ne koristi se) Pin 12 (2CLR) -> 5V (ne koristi se)

Korak 3: Pokrenite ga

Sada možemo pokrenuti motor ako su pinovi 0-3 74HC595 spojeni na pinove 1-4 ploče ULN2003.

Za sada zamijenite kondenzator od 0,1 µF na Pin 6 brojača 555 s 10 µF. Time će ciklus sata biti sto puta dulji i moći ćete vidjeti što se događa.

Za to se mogu koristiti LED diode na pločama ULN2003. Isključite motor s ploče ULN2003. Spojite pinove 1 do 4 ploče na izlaz QA-QD (pinovi 7, 9, 10 i 11) 74HC595. Spojite - i + ploče ULN2003 na masu i 5V. Ako je napajanje uključeno, trebali biste vidjeti željeni uzorak na LED -ima.

Ako želite vidjeti što se događa u binarnom brojaču 74HC393, umjesto njega se spojite na pinove 3-6 toga.

Ako se uzorak čini ispravnim, isključite napajanje, ponovno zamijenite kondenzator sa 0,1 µF, spojite ulazne pinove 1 - 4 ploče ULN2003 na izlazne pinove QA - QD 74HC595 i ponovno uključite motor.

S uključenim napajanjem, motor bi sada trebao raditi.

Korak 4: Kontrola brzine

Brzinom koračnog motora upravlja frekvencija izlaza 555 mjerača vremena. Ovim se opet upravlja vrijednostima otpornika R1 i R2 i kondenzatora C1 spojenog na njega. Spajanjem serijski potenciometra od 100 kΩ s R2, frekvencija može biti između 480Hz i 63Hz. Koraci pr. drugi dio motora, bit će polovica frekvencije tajmera 555.

Koristio sam digitalni potenciometar DS1809-100, koji je napravljen za upotrebu tipki. Pritiskajući gumbi koji spajaju pin 2 (UC) i Pin 7 (DC) na 5V povećava otpor/povećava otpor između kontakata RH (Pin 1) ili RL (Pin 4) i Pin 6 brisača (RW). Držanjem gumba duljim od sekunde, gumb se automatski ponavlja.

Tehnički list možete pronaći ovdje:

Ožičenje je ovako:

Pin 1 (RH) nije korišten

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

Ožičenje taktilnog gumba 1:

Pin 1/2 -> DS1809 Pin 2

Pin 3/4 -> 5V

Ožičenje za taktilni gumb 2:

Pin 1/2 -> DS1809 Pin 7

Pin 3/4 -> 5V

Sada se brzina može regulirati.

Korak 5: Start / Stop

Za pokretanje i zaustavljanje koračnog motora može se upotrijebiti pin 4 (pin za poništavanje) mjerača vremena 555. Ako se ovo povuče nisko, neće biti izlaznih impulsa s Pin 3.

Za prebacivanje početka i zaustavljanja upotrijebit će se dodirni gumb. Jednom pritiskom na tipku motor bi se trebao pokrenuti, pa ponovnim pritiskom trebao bi se zaustaviti. Za takvo ponašanje potreban je japanka. Ali 74HC393 koji je već tamo, također se može koristiti. 74HC393 ima dva dijela, a samo se jedna polovica koristi kao razdjelnik frekvencije za taktni impuls.

Budući da je binarni brojač zapravo samo niz preklopnih japanki u nizu, može se koristiti prvi japanka drugog dijela. Spajanjem taktilnog gumba tako da je Pin 13 (2CLK) nizak kada se pritisne gumb, a visok ako nije, pin 12 će se prebacivati na svaki niski. Spajanjem Pin 12 na Pin 4 na 555, pokrenut će se i zaustaviti njegov izlaz, a time i motor.

Taktilni gumbi pomalo su škakljivi jer su mehanički. Oni mogu 'odskočiti', odnosno mogu poslati više signala pri svakom pritisku. Spajanje kondenzatora od 0,1 µF preko gumba pomaže u izbjegavanju toga.

Dakle, dodirni gumb (gumb 3 je dodan, a veza s Pin 4 na 555 je promijenjena.

Ožičenje gumba:

Pin 1/2 -> 10kΩ -> 5V

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

Sljedeće izmjene su napravljene na 555:

Pin 4 (resetiranje) -> 74HC393 Pin 11 (2QA)

Gumb 3 sada bi trebao funkcionirati kao start/stop prekidač.

Imajte na umu da će motor zaustavljen na ovaj način i dalje trošiti energiju.

Korak 6: Kontrola smjera

Za kontrolu smjera motora potrebno je još jedno dugme, a zatim još jedan japanka. Međutim, prevarit ću, koristeći sljedeći japanku 74HC393, nakon uključivanja/isključivanja japanke i gumba za uključivanje/isključivanje.

Kad pin za smjer (Pin 2QA) padne, sljedeći pin (Pin 2QB) se prebacuje. Stoga će ponovljeno pritiskanje gumba rezultirati OFF - ON NAPRIJED - OFF - ON NAZAD - OFF - ON NAPRIJED itd.

Kako bi se motor pokrenuo unatrag, uzorak koji se dovodi na ULN2003 treba preokrenuti. To bi se moglo učiniti s dvosmjernim registrom pomaka, ali ja ga nemam. 74HC595 nije dvosmjeran.

Međutim, otkrio sam da bih mogao koristiti svoj oktalni pufer 74HC241. Ovaj međuspremnik ima dva 4 -bitna dijela, s odvojenim OE (izlazno omogućenim) pinovima. Prvi OE pin kontrolira četiri prva izlazna pina, a drugi posljednja četiri izlazna pina. Kada je OE na izlaznim pinovima ima istu vrijednost kao i odgovarajući ulazni pinovi, a kada je isključen, izlazni pinovi će biti u stanju visoke impedancije, kao da nisu spojeni. Nadalje, jedan od OE pina je aktivan nisko, a drugi je aktivan visoko, pa će, kada ih spojite, u tom trenutku biti aktivna samo polovica međuspremnika.

Dakle, za isti ulaz jedna polovica međuspremnika može pokrenuti motor prema naprijed, a druga polovica prema natrag. Koja je polovica aktivna, ovisi o vrijednosti OE pinova.

Tehnički list za 74HC241 nalazi se na

Ožičenje bi moglo biti ovako:

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) -> Uzemljenje 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

Sada bi ožičenje trebalo dovršiti samo napajanjem s 5 V. Pobrinite se da napajanje može isporučiti dovoljno struje za pogon motora i krugova.

Korak 7: Zaključci

Koračnim motorom se može upravljati bez mikrokontrolera.

IC -ovi koji su se ovdje koristili bili su neki koje sam imao od ranije. Većina njih za to nije optimalna, pa bi se moglo koristiti nekoliko alternativa.

• Za generiranje impulsa čip mjerača vremena 555 dobar je izbor, ali postoji nekoliko alternativa, npr. Ona opisana u ovom Uputu.
• Za kontrolu brzine mogao se koristiti bilo koji potenciometar, ne samo digitalni. Ako imate potenciometar od 10 kΩ, a ne 100 kΩ, otpornici od 10 kΩ mogli bi se zamijeniti s 1 KΩ, a kondenzator od 0,1 µF s kondenzatorom od 1 μF (podijelite sve otpornike i pomnožite kondenzator s istim brojem kako biste zadržali vrijeme).
• Koristeći dvosmjerni registar pomaka, npr. 74HC194 bi olakšao kontrolu smjera.
• Za upravljanje tipkama, 74HC393 bi se mogao zamijeniti japankom, npr. 74HC73. 555 također može biti ožičen da djeluje kao prekidač.