სტეპერიანი ძრავის მართვა მიკროკონტროლერის გარეშე .: 7 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

ამ ინსტრუქციაში, მე ვიმოძრავებ 28-BYJ-48 საფეხურიანი ძრავით, UNL2003 darlington მასივის დაფით, რომელსაც ზოგჯერ უწოდებენ x113647, მიკრო კონტროლერის გარეშე.

მას ექნება დაწყების/გაჩერების, წინ/უკან და სიჩქარის კონტროლი.

ძრავა არის ერთპოლარული საფეხურიანი ძრავა 2048 საფეხურით თითო რევოლუცია სრული საფეხურის რეჟიმში. ძრავის მონაცემთა ფურცელი ნაპოვნია

ორი მოწყობილობის შეძენა შესაძლებელია რამდენიმე გამყიდველისგან. მე მივიღე ჩემი kjell.com– დან

დააბრუნეთ იგი ან google- ში, რომ იპოვოთ გამყიდველი თქვენს მახლობლად.

მე ჯერ გავდივარ რამდენიმე ნაბიჯსა და ნაწილს, რომელიც საჭიროა მის გასაშვებად, შემდეგ კი დავამატებ რამდენიმე საფეხურს და ნაწილს მეტი კონტროლისთვის.

თქვენ უნდა გაგაფრთხილოთ, რომ ის ნაწილები, რომლებსაც მე ვიყენებ, არის ის, რაც მე განძის ყუთში მაქვს და არა აუცილებლად ის ნაწილები, რომლებიც საუკეთესოდ შეეფერება ამ მიზანს.

ასევე, უნდა გაგაფრთხილოთ, რომ ეს არის ჩემი პირველი ინსტრუქცია და რომ მე ახალი ვარ ელექტრონიკაში.

გთხოვთ, დაამატოთ კომენტარები, თუ ფიქრობთ, რომ მე გავაკეთე ის, რაც არ უნდა გამეკეთებინა, ან გაქვთ გაუმჯობესების ან უკეთესი ნაწილების შემოთავაზება.

ნაბიჯი 1: ნაწილების სია

ამ პროექტისთვის გამოყენებული ნაწილებია

• პურის დაფა
• სტეპერიანი ძრავა 28byj-48
• დარლინგტონის ტრანზისტორი მასივი ULN2003 დაფა (x113647)
• 74HC595 ცვლის რეგისტრი
• 74HC393 ორობითი ტალღოვანი მრიცხველი
• DS1809-100 დალასტატის ციფრული პოტენომეტრი
• 74HC241 რვაფუნქციური ბუფერი
• 3 × ტაქტილური ღილაკები
• 3 × 10kΩ რეზისტორები
• 2 × 0.1µF კერამიკული კონდენსატორები
• 1 × 0.01 µF კერამიკული კონდენსატორი
• კავშირის მავთულები
• 5V კვების ბლოკი

ნაბიჯი 2: ძირითადი ნაწილები

74HC595 ცვლის რეგისტრი

ძრავა გადაადგილდება არაერთხელ მიაწოდოს UNL2003 დაფის ოთხ შეყვანის ქინძისთავს ეს თანმიმდევრობა:

1100-0110-0011-1001

ეს ამოძრავებს ძრავას რასაც ჰქვია სრული ნაბიჯის რეჟიმი. ნიმუში 1100 არაერთხელ არის გადატანილი მარჯვნივ. ეს მიუთითებს ცვლის რეგისტრზე. ცვლის რეგისტრატორის მუშაობის წესი არის ის, რომ საათის ყოველ ციკლში, რეესტრის ბიტები ცვლის ერთ ადგილს მარჯვნივ, ცვლის მარცხენა ბიტს იმ დროს შეყვანის პინის მნიშვნელობით. ამრიგად, ის უნდა იკვებებოდეს ორი საათის ციკლით 1 და შემდეგ ორი საათის ციკლით 0, რათა შექმნას ძრავის მყვინთავის ნიმუში.

საათის სიგნალების შესაქმნელად საჭიროა ოსცილატორი, რომელიც გამოიმუშავებს იმპულსების სტაბილურ სერიას, სასურველია სუფთა კვადრატული ტალღა. ეს შექმნის ძრავაზე სიგნალების გადაადგილების საფუძველს.

"ერთი და შემდეგ ორი ციკლის 0 ციკლის" გენერირებისთვის გამოიყენება ფლიპ-ფლოპები.

მე მაქვს 74HC595 ცვლის რეგისტრი. ეს არის ძალიან პოპულარული ჩიპი, რომელიც აღწერილია უამრავ ინსტრუქციულ და Youtube ვიდეოში.

მონაცემთა ფურცელი შეგიძლიათ იხილოთ

სასიამოვნო ინსტრუქციაა 74HC595-Shift-Register-Demistified by bweaver6, 74HC595 ცვლის რეგისტრატორი მუშაობს ისე, რომ ყოველ საათის ციკლში, მისი 8 ბიტიანი რეგისტრის მონაცემები გადაადგილდება მარჯვნივ და შეიცვლება შეყვანის პინის მნიშვნელობით მარცხენა პოზიციაში. ამრიგად, ის უნდა იკვებებოდეს ორი საათის ციკლით 1 და შემდეგ ორი საათის ციკლით 0.

მონაცემები გადადის საათის პულსის მზარდი ზღვარზე. ჰენკ ფლიპ-ფლოპი უნდა გადაერთოს საათის დაცემის ზღვარზე, ასე რომ 74HC595– ს ექნება სტაბილური მონაცემები შეყვანის საათის ზღვარზე.

74HC595 in შეიძლება იყოს სადენიანი ასე:

პინი 8 (GND) -> GND

Pin 16 (VCC) -> 5V Pin 14 (SER) -> მონაცემები Pin 12 (RCLK) -> საათის შეყვანის Pin 11 (SRCLK) -> საათის შეყვანის Pin 13 (OE) -> GND Pin 10 (SRCRL) -> 5V ქინძისთავები 15 და 1-3 გამოაქვეყნებს ნიმუშს ძრავის მართვისთვის.

RCLK და SRCLK დაკავშირება უზრუნველყოფს ჩიპების მონაცემთა რეესტრის ყოველთვის სინქრონიზაციას გამომავალ რეგისტრთან. Pin 13 -ის დაყენება ხდის გამომავალი რეგისტრის შინაარსს მაშინვე ხილული გამომავალი ქინძისთავებისთვის (Q0 - Q7).

555 ქრონომეტრი

საათის პულსის შესაქმნელად შესაძლებელია 555 ტაიმერის ჩიპის გამოყენება. ეს ასევე ძალიან პოპულარული ჩიპია და კიდევ უფრო აღწერილი და განხილულია ვიდრე ცვლის რეგისტრატორი. ვიკიპედიას აქვს კარგი სტატია

მონაცემთა ფურცელი აქ არის:

ამ ჩიპს შეუძლია სხვა საკითხებთან ერთად წარმოქმნას კვადრატული ტალღის საათის პულსი. გარე რეზისტორები და კონდენსატორები გამოიყენება სიხშირისა და სამუშაო ციკლის გასაკონტროლებლად (ფრაქციაზე).

როდესაც დაყენებულია პულსის განმეორებით წარმოქმნის მიზნით, 555 ჩიპი ამბობენ, რომ ის სტაბილურ რეჟიმშია. ეს კეთდება გაყვანილობის საშუალებით, როგორც ზემოთ მოცემულ სურათზე. (სურათი jjbeard [Public domain], Wikimedia Commons– ის საშუალებით):

პინი 1 -> GND

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

Pin 3 -ის გამომავალი იქნება დაკავშირებული 74HC595 ცვლის რეგისტრის შეყვანის საათის ქინძისთავებთან (Pin 11 და Pin 12).

გამომავალი სიგნალის სიხშირე (და, შესაბამისად, საფეხურის ძრავის სიჩქარე) განისაზღვრება რეზისტორის R1 და R2 და C კონდენსატორის მნიშვნელობებით.

ციკლის დრო T იქნება ln (2) C (R1 + 2 R2) ან დაახლოებით 0.7 C (R1 + 2 R2). სიხშირე არის 1/ტ.

მოვალეობის ციკლი, ციკლის დროის ნაწილი, როდესაც სიგნალი მაღალია, არის (R1 + R2) / (R1 + 2R2). მოვალეობის ციკლი არ არის ძალიან მნიშვნელოვანი ამ პროექტისათვის.

მე ვიყენებ 10kΩ, როგორც R1, ასევე R2 და C = 0.1µF.

ეს იძლევა დაახლოებით 480 ჰც სიხშირეს და არის მაქსიმალურ სიხშირესთან ახლოს, რაც მე აღმოვაჩინე, რომ საფეხურის ძრავას შეუძლია გაუმკლავდეს გაჩერების გარეშე.

74HC595– დან 1100 გადატანილი, განმეორებითი შაბლონის შესაქმნელად, პინ 14 (SER) უნდა იყოს მაღალი ორი საათის ციკლისთვის, ხოლო შემდეგ დაბალი ორი საათის ციკლისთვის განმეორებით. ანუ, პინი უნდა იცვლებოდეს საათის სიხშირის ნახევარით.

74HC393 ორმაგი ორობითი ტალღოვანი მრიცხველი

74HC393 ითვლება ორობაში და ეს ასევე ნიშნავს იმას, რომ ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას პულსის სიხშირეების ორად გაყოფის მიზნით, მისი მონაცემთა ფურცელი აქ არის:

74HC393 არის ორმაგი, მას აქვს თითო 4 ბიტიანი მრიცხველი თითოეულ მხარეს.

საათის პულსის დაცემის პირას, პირველი გამომავალი პინი ჩართულია და გამორთულია. ამრიგად, გამომავალი პინი ერთი იცვლება შეყვანის საათის სიხშირის ნახევარით. დაცემის ზღვარზე გამომავალი pin ერთი, გამომავალი pin ორი გადართვა და გამორთვა. და ასე შემდეგ ოთხივე გამომავალი ქინძისთავისთვის. როდესაც pin n გამორთულია, pin n+1 გადადის.

Pin n+1 იცვლება ნახევრად ისე ხშირად, როგორც pin n. ეს არის ორობითი დათვლა. მრიცხველს შეუძლია დაითვალოს 15 -მდე (ოთხივე ბიტი 1) სანამ კვლავ დაიწყება ნულზე. თუ მრიცხველის 1 -ის ბოლო გამომავალი პინი დაკავშირებულია როგორც საათი 2, ის შეიძლება ითვლიან 255 -მდე (8 ბიტი).

შეყვანის საათის სიხშირის პულსის შესაქმნელად საჭიროა მხოლოდ გამომავალი პინი 1. ანუ ითვლიან მხოლოდ ნულიდან ერთს.

ასე რომ, თუ დათვლა ხდება 555 -დან საათის პულსის საშუალებით, 74HC393 მრიცხველის პინი, რომელიც წარმოადგენს ბიტს 2, იცვლება საათის სიხშირის ნახევარზე. ამრიგად, ეს შეიძლება იყოს დაკავშირებული 74HC595 ცვლის რეგისტრის SER პინთან, რათა შეიქმნას სასურველი ნიმუში.

74HC393 ორობითი მრიცხველის გაყვანილობა უნდა იყოს:

პინი 1 (1CLK) -> 74HC595 პინი 11, 12 და 555 პინ 3

Pin 2 (1CLR) -> GND Pin 4 (1QB) -> 74HC595 Pin 14 Pin 7 (GND) -> GND Pin 14 (VCC) -> 5V Pin 13 (2CLK) -> GND (არ გამოიყენება) Pin 12 (2CLR) -> 5V (არ გამოიყენება)

ნაბიჯი 3: გაუშვით

ჩვენ ახლა შეგვიძლია გავააქტიუროთ ძრავა, თუ 74HC595- ის 0-3 ქინძისთავები შესაბამისად ULN2003 დაფის 1-4 პინებთან არის დაკავშირებული.

ჯერჯერობით, შეცვალეთ 0.1µF კონდენსატორი 555 ქრონომეტრის პინ 6 -ში 10µF– ით. ეს გახდის საათის ციკლს ასჯერ მეტხანს და ადამიანი შეძლებს დაინახოს რა ხდება.

ULN2003 დაფებზე LED- ები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ამისათვის. გამორთეთ ძრავა ULN2003 დაფიდან. დააკავშირეთ დაფის ქინძისთავები 1-დან 4-მდე 74HC595– ის გამომავალი QA-QD (ქინძისთავები 7, 9, 10 და 11). შეაერთეთ ULN2003 დაფის - და + მიწასთან და 5 ვ. თუ დენი ჩართულია, თქვენ უნდა ნახოთ სასურველი ნიმუში LED- ებზე.

თუ გსურთ ნახოთ რა ხდება 74HC393 ბინარულ მრიცხველში, დაუკავშირდით ამ პინების 3-6-ს ნაცვლად.

თუ ნიმუში სწორია, გამორთეთ, ჩაანაცვლეთ კონდენსატორი 0,1µF– ით, შეაერთეთ ULN2003 დაფის 1 - 4 ჩასასვლელი ქინძისთავები 74HC595– ის QA - QD და კვლავ შეაერთეთ ძრავა.

ჩართვის შემდეგ, ძრავა უნდა იმუშაოს.

ნაბიჯი 4: სიჩქარის კონტროლი

საფეხურის ძრავის სიჩქარე განისაზღვრება 555 ქრონომეტრის გამომავალი სიხშირით. ეს კვლავ რეგულირდება R1 და R2 რეზისტორების და მასთან დაკავშირებული კონდენსატორის C1 მნიშვნელობებით. სერიით 100 კვ პოტენომეტრი R2– ით, სიხშირე შეიძლება იყოს 480 ჰც – დან 63 ჰც – მდე. ნაბიჯები pr. ძრავის მეორე, იქნება 555 ტაიმერის სიხშირის ნახევარი.

მე გამოვიყენე DS1809-100 ციფრული პოტენომეტრი, რომელიც შექმნილია ღილაკის გამოყენებისათვის. დააჭირეთ ღილაკებს 2 (UC) და Pin 7 (DC) 5V- სთან დამაკავშირებლად, რაც გაზრდის/ამცირებს წინააღმდეგობას RH (Pin 1) ან RL (Pin 4) ტერმინალებსა და გამწმენდის Pin 6 (RW) შორის. მეორეზე მეტხანს ღილაკის დაჭერა ხდის ღილაკს ავტომატურად გამეორებას.

მონაცემთა ცხრილი შეგიძლიათ იხილოთ აქ:

გაყვანილობა ასეთია:

პინი 1 (RH) გამოუყენებელია

Pin 2 (UC) -> ტაქტილური ღილაკი 1 Pin 3 (STR) -> GND Pin 4 (RL) -> 555 Pin 2 Pin 5 -> GND Pin 6 (RW) -> 10kΩ -> 555 pin 7 Pin 7 (DC) -> ტაქტილური ღილაკი 2 პინი 8 -> 5 ვ

ტაქტილური ღილაკის გაყვანილობა 1:

პინი 1/2 -> DS1809 პინი 2

მიამაგრეთ 3/4 -> 5V

ტაქტილური ღილაკის გაყვანილობა 2:

პინი 1/2 -> DS1809 პინ 7

მიამაგრეთ 3/4 -> 5V

ახლა სიჩქარის რეგულირება შესაძლებელია.

ნაბიჯი 5: დაწყება / გაჩერება

სტეპერ ძრავის დასაწყებად და შესაჩერებლად, 555 ქრონომეტრის Pin 4 (გადატვირთვის პინი) შეიძლება გამოყენებულ იქნას. თუ ეს დაბალია, Pin 3 -დან არ იქნება გამომავალი პულსი.

დასაწყებად და შესაჩერებლად გამოყენებული იქნება ტაქტილური ღილაკი. ღილაკზე ერთხელ დაჭერით, უნდა დაიწყოს ძრავა, კვლავ დააჭიროთ მას, უნდა გააჩეროთ. ამ ქცევის მისაღებად საჭიროა ფლიპ ფლოპი. მაგრამ 74HC393, რომელიც უკვე არსებობს, ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას. 74HC393 აქვს ორი ნაწილი და მხოლოდ ერთი ნახევარი გამოიყენება როგორც სიხშირის გამყოფი საათის პულსისთვის.

ვინაიდან ორობითი მრიცხველი არის მხოლოდ სერიის გადასატანი ფლიპ-ფლოპების ნაკრები, მეორე ნაწილის პირველი ფლიპ-ფლოპის გამოყენება შესაძლებელია. ტაქტილური ღილაკის შეერთებით ისეთი, რომ ღილაკი დაჭერისას პინ 13 (2CLK) დაბალია, ხოლო თუ ეს არ არის მაღალი, პინ 12 გადადის თითოეულ დაბალზე. 55 -დან პინ 12 -თან დაკავშირება დაიწყება და შეწყვეტს მის გამომუშავებას და, შესაბამისად, ძრავას.

ტაქტილური ღილაკები ცოტა სახიფათოა, რადგან მექანიკურია. მათ შეუძლიათ "ახტორონ", ანუ მათ შეუძლიათ გააგზავნონ მრავალი სიგნალი თითოეულ ბიძგზე. ღილაკზე 0,1 µF კონდენსატორის დაკავშირება ხელს უწყობს ამის თავიდან აცილებას.

ასე რომ, ტაქტილური ღილაკი (ღილაკი 3 ემატება და კავშირი 555 -ის Pin 4 -თან იცვლება.

ღილაკის გაყვანილობა:

Pin 1/2 -> 10kΩ -> 5V

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

555 -ში შემდეგი ცვლილებებია შეტანილი:

პინი 4 (გადატვირთვა) -> 74HC393 პინი 11 (2QA)

ღილაკი 3 ახლა უნდა მუშაობდეს როგორც საწყისი/გაჩერების გადამრთველი.

გაითვალისწინეთ, რომ ძრავა გაჩერდა ამ გზით, კვლავ მოიხმარს ენერგიას.

ნაბიჯი 6: მიმართულების კონტროლი

ძრავის მიმართულების გასაკონტროლებლად საჭიროა კიდევ ერთი ღილაკი, შემდეგ კი სხვა ფლიპ-ფლოპი. თუმცა, მე მოვატყუებ 74HC393– ის შემდეგი ფლიპ – ფლოპის გამოყენებით, ჩართვის/გამორთვის ფლიპ – ფლოპის და ჩართვის/გამორთვის ღილაკის შემდეგ.

როდესაც მიმართულების პინი (პინი 2QA) დაბლა იწევს, მომდევნო პინი (პინი 2QB) გადართულია. ამრიგად, ღილაკზე რამდენჯერმე დაჭერა გამოიწვევს OFF - ON FORWARDS - OFF - ON BACKWARDS - OFF - ON FORWARDS და ა.შ.

ძრავის უკანა მოძრაობის მიზნით, ULN2003– ით მიწოდებული ნიმუში უნდა შეიცვალოს. ეს შეიძლება გაკეთდეს ორმხრივი ცვლის რეგისტრაციით, მაგრამ მე არ მაქვს. 74HC595 არ არის ორმხრივი.

თუმცა, აღმოვაჩინე, რომ შემეძლო ჩემი 74HC241 რვაფუნქციური ბუფერის გამოყენება. ამ ბუფერს აქვს ორი 4 ბიტიანი ნაწილი, ცალკე OE (გამომავალი ჩართვის) ქინძისთავებით. პირველი OE პინი აკონტროლებს ოთხ პირველ გამომავალ ქინძისთავს, ხოლო მეორე ბოლო ოთხ გამომავალ პინს. როდესაც OE არის გამომავალ ქინძისთავებს აქვთ იგივე მნიშვნელობა, რაც შესაბამისი შეყვანის ქინძისთავებს და როდესაც ის გამორთულია, გამომავალი ქინძისთავები იქნება მაღალი წინაღობის მდგომარეობაში, თითქოს არ იყოს დაკავშირებული. გარდა ამისა, ერთი OE პინი აქტიურია დაბალი, ხოლო მეორე აქტიური მაღალია, ამიტომ მათი ერთმანეთთან შეერთებისას ბუფერის მხოლოდ ნახევარი იქნება აქტიური იმ დროს.

ასე რომ, იგივე შეყვანისთვის, ბუფერის ერთ ნახევარს შეუძლია ძრავის წინსვლა, ხოლო მეორე ნახევარს უკან. რომელი ნახევარი აქტიურია, დამოკიდებულია OE ქინძისთავების ღირებულებაზე.

74HC241– ის მონაცემების ფურცელი შეგიძლიათ იხილოთ

გაყვანილობა შეიძლება იყოს შემდეგი:

პინი 1 (1OE) -> 74HC293 პინ 10 (2QB)

პინი 2 (1A1) -> 74HC595 პინი 15 პინი 3 (1Y4) -> ULN2003 პინი 1 პინი 4 (1A2) -> 74HC595 პინი 1 პინი 5 (1Y3) -> ULN2003 პინი 2 პინი 6 (1A3) -> 74HC595 პინი 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

ახლა, გაყვანილობა უნდა დასრულდეს მხოლოდ 5V– ით გაძლიერებით. დარწმუნდით, რომ ელექტროენერგიის მიწოდებას შეუძლია საკმარისი დენის მიწოდება როგორც ძრავის, ასევე სქემების მართვისთვის.

ნაბიჯი 7: დასკვნები

ნაბიჯის ძრავა შეიძლება კონტროლდებოდეს მიკროკონტროლის გარეშე.

აქ გამოყენებული IC– ები იყო ის, რაც ადრე მქონდა. მათი უმეტესობა არ არის ოპტიმალური ამისათვის და რამდენიმე ალტერნატივის გამოყენება შეიძლება.

• იმპულსების შესაქმნელად, 555 ტაიმერის ჩიპი არის კარგი ჩიპი, მაგრამ არსებობს რამდენიმე ალტერნატივა, მაგალითად ის, რაც აღწერილია ამ ინსტრუქციაში.
• სიჩქარის კონტროლისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნებისმიერი პოტენომეტრი, არა მხოლოდ ციფრული. თუ თქვენ გაქვთ 10kΩ პოტენომეტრი, ვიდრე 100kΩ, 10kΩ რეზისტორები შეიძლება შეიცვალოს 1KΩ– ით, ხოლო 0.1 µF კონდენსატორი 1 µF კონდენსატორებით (გაყავით ყველა რეზისტორი და გაამრავლეთ კონდენსატორი იმავე რიცხვით, დროის შესანარჩუნებლად).
• ორმხრივი ცვლის რეგისტრის გამოყენება, მაგ. 74HC194 გაუადვილებს მიმართულების კონტროლს.
• ღილაკების კონტროლისთვის 74HC393 შეიძლება შეიცვალოს ფლიპ ფლოპით, მაგ. 74HC73. 555 ასევე შეიძლება იყოს სადენიანი, რომ იმოქმედოს როგორც გადამრთველი.