Vožnja koračnega motorja brez mikrokrmilnika .: 7 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

V tem navodilu bom vozil 28-BYJ-48 koračni motor z UNL2003 darlington ploščo, včasih imenovano x113647, brez mikro krmilnika.

Imel bo nadzor/zagon, naprej/nazaj in nadzor hitrosti.

Motor je enopolarni koračni motor z 2048 koraki na vrtljaj v načinu polnega koraka. Podatkovni list za motor je na voljo na

Obe napravi lahko skupaj kupite pri več prodajalcih. Jaz sem svojega dobil s kjell.com

Bing ali google, da bi našli prodajalca v vaši bližini.

Najprej bom opravil nekaj korakov in delov, potrebnih za zagon, nato pa dodal nekaj korakov in delov za več nadzora.

Opozoriti bi vas morali, da so tisti deli, ki jih uporabljam, tisti, ki jih imam slučajno v skrinji z zakladi, in ne nujno tisti deli, ki so za ta namen najbolj primerni.

Prav tako vas je treba opozoriti, da je to moj prvi Instructable in da sem čisto nov v elektroniki.

Dodajte komentarje, če menite, da sem naredil nekaj, česar ne bi smel, ali če imate predloge za izboljšave ali predloge za bolj primerne dele.

1. korak: Seznam delov

Deli, uporabljeni za ta projekt, so

• Ogledna plošča
• Koračni motor 28byj-48
• Darlingtonova tranzistorska matrika ULN2003 (x113647)
• 74HC595 register premikov
• 74HC393 binarni števec valov
• DS1809-100 Dallastat digitalni potenciometer
• 74HC241 oktalni pufer
• 3 × taktilni gumbi
• 3 × 10kΩ upori
• 2 × 0,1 μF keramični kondenzatorji
• 1 × 0,01 µF keramični kondenzator
• Priključne žice
• 5V napajanje

2. korak: Glavni deli

Register premikov 74HC595

Motor se premika tako, da štiri zaporedne vtiče plošče UNL2003 damo v tem zaporedju:

1100-0110-0011-1001

To bo poganjalo motor v tako imenovanem načinu polnega koraka. Vzorec 1100 se večkrat premakne v desno. To nakazuje premični register. Način delovanja premičnega registra se pri vsakem ciklu ure premakne za eno mesto v desno, pri čemer se skrajni levi bit zamenja z vrednostjo vhodnega zatiča v tistem času. Zato ga je treba napajati z dvema cikloma ure 1 in nato dvema cikloma ur 0, da se ustvari vzorec za potapljanje motorja.

Za generiranje urnih signalov je potreben oscilator, ki generira enakomerno vrsto impulzov, po možnosti čisti kvadratni val. To bo osnova za premikanje signalov na motor.

Za ustvarjanje "dveh ciklov enega in nato dveh ciklov 0" se uporabljajo natikači.

Imam menjalnik 74HC595. To je zelo priljubljen čip, opisan v številnih videoposnetkih Instructables in Youtube.

Podatkovni list najdete na

Lep Instructable je 74HC595-Shift-Register-demistified by bweaver6, Premični register 74HC595 deluje tako, da se pri vsakem taktu podatki v njegovem 8 -bitnem registru premaknejo v desno, vrednost vhodnega zatiča pa se premakne v skrajni levi položaj. Zato ga je treba napajati z dvema cikloma ure 1 in nato dvema cikloma ur 0.

Podatki se premikajo ob naraščajočem robu impulza ure. Henc flip-flop bi moral preklopiti ob padajočem robu ure, zato bo 74HC595 imel stabilen vnos podatkov na naraščajočem robu ure.

74HC595 in lahko povežete tako:

Pin 8 (GND) -> GND

Pin 16 (VCC) -> 5V Pin 14 (SER) -> Podatki v Pin 12 (RCLK) -> Vhod za uro 11 (SRCLK) -> Vhod za uro 13 (OE) -> GND Pin 10 (SRCRL) -> 5V zatiči 15 in 1-3 bodo oddajali vzorec za pogon motorja.

Povezovanje RCLK in SRCLK zagotavlja, da je podatkovni register čipov vedno sinhroniziran z izhodnim registrom. Če pritrdite Pin 13 na zemljo, bo vsebina izhodnega registra takoj vidna na izhodnih zatičih (Q0 - Q7).

Merilnik časa 555

Za ustvarjanje urnega impulza je mogoče uporabiti časovni čip 555. To je tudi zelo priljubljen čip, ki je še bolj opisan in obravnavan kot premični register. Wikipedia ima lep članek na naslovu

Podatkovni list je tukaj:

Ta čip lahko med drugim generira kvadratni impulz. Zunanji upori in kondenzatorji se uporabljajo za nadzor frekvence in obratovalnega cikla (na del).

Ko je nastavljen na večkratno ustvarjanje impulzov, naj bi čip 555 deloval v stabilnem načinu. To naredite tako, da ga ožičite, kot je na zgornji sliki. (slika jjbeard [Javna domena], prek Wikimedia Commons):

Pin 1 -> GND

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

Izhod Pin 3 bo povezan z vhodnimi zatiči ure (Pin 11 in Pin 12) v registru premikov 74HC595.

Frekvenca izhodnega signala (in s tem tudi hitrost koračnega motorja) je določena z vrednostmi upora R1 in R2 ter vrednostjo kondenzatorja C.

Čas cikla T bo ln (2) C (R1 + 2 R2) ali približno 0,7 C (R1 + 2 R2). Frekvenca je 1/T.

Delovni cikel, del časa cikla, pri katerem je signal visok, je (R1 + R2) / (R1 + 2R2). Delovni cikel za ta projekt ni zelo pomemben.

Uporabljam 10 kΩ za R1 in R2 ter C = 0,1 μF.

To daje frekvenco približno 480Hz in je blizu največje frekvence, za katero sem ugotovil, da lahko koračni motor deluje brez zastoja.

Za ustvarjanje 1100 premaknjenega, ponavljajočega se vzorca iz 74HC595, je treba pin 14 (SER) držati visoko za dva cikla ure, nato pa za dva cikla večkrat nizko. To pomeni, da mora pin nihati s polovico frekvence ure.

Dvojni binarni števec valov 74HC393

Število 74HC393 se šteje v binarnem sistemu, kar tudi pomeni, da ga lahko uporabimo za delitev frekvenc impulzov na dve moči, Njegov podatkovni list je tukaj:

74HC393 je dvojni, na vsaki strani ima en 4 -bitni števec.

Na padajočem robu impulza ure se prvi izhodni zatič vklopi in izklopi. Tako bo izhodni pin ena nihal s polovico frekvence vhodne ure. Na spodnjem robu izhodnega zatiča ena se izhodni zatič dva vklopi in izklopi. In tako naprej za vse štiri izhodne zatiče. Kadar se pin n izklopi, se pin n+1 preklopi.

Pin n+1 se spreminja za polovico manj pogosto kot pin n. To je binarno štetje. Števec lahko šteje do 15 (vsi štirje biti 1), preden se znova zažene na nič. Če je zadnji izhodni pin števca 1 povezan kot ura na števec 2, se lahko šteje do 255 (8 bitov).

Za ustvarjanje impulza s polovico frekvence vhodne ure je potreben samo izhodni pin 1. To pomeni, da štejemo le od nič do enega.

Torej, če štetje opravi urni impulz iz 555, bo pin na števcu 74HC393, ki predstavlja bit 2, nihal s polovico frekvence ure. Zato lahko to povežemo z zatičem SER v registru premikov 74HC595, da se tako ustvari želeni vzorec.

Ožičenje binarnega števca 74HC393 mora biti:

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

3. korak: Zaženite

Zdaj lahko motor zaženemo, če so nožice 0-3 74HC595 priključene na nožice 1-4 plošče ULN2003.

Zaenkrat zamenjajte 0,1 µF kondenzator na Pin 6 časovnika 555 z 10 µF. To bo podaljšalo cikel ure stokrat in človek bo lahko videl, kaj se dogaja.

Za to lahko uporabite LED na ploščah ULN2003. Odklopite motor iz plošče ULN2003. Pinove 1 do 4 plošče priključite na izhod QA-QD (zatiči 7, 9, 10 in 11) 74HC595. Priključite - in + plošče ULN2003 na ozemljitev in 5V. Če je napajanje vklopljeno, bi morali na LED diodah videti želeni vzorec.

Če želite videti, kaj se dogaja v binarnem števcu 74HC393, ga namesto tega priključite na zatiče 3-6 tega.

Če se vzorec zdi pravilen, izklopite napajanje, znova zamenjajte kondenzator z 0,1 µF, priključite vhodne zatiče 1 - 4 plošče ULN2003 na izhodne zatiče QA - QD 74HC595 in motor znova priključite.

Z vklopljenim motorjem bi moral motor zdaj delovati.

4. korak: Nadzor hitrosti

Hitrost koračnega motorja je odvisna od frekvence izhoda časovnika 555. Tudi to je odvisno od vrednosti uporov R1 in R2 in kondenzatorja C1, priključenega nanj. Če serijsko povežete 100kΩ potenciometer z R2, je lahko frekvenca med 480Hz in 63Hz. Koraki pr. drugi del motorja bo polovica časovne frekvence 555.

Uporabil sem digitalni potenciometer DS1809-100, ki je namenjen uporabi s pritiskom na gumb. S potisnimi gumbi, ki povezujejo zatič 2 (UC) in zatič 7 (DC) do 5 V, se upor poveča/zmanjša med priključki RH (Pin 1) ali RL (Pin 4) in Brisalnikom 6 (RW). Če gumb držite več kot sekundo, se gumb samodejno ponovi.

Podatkovni list najdete tukaj:

Ožičenje je takole:

Pin 1 (RH) neuporabljen

Pin 2 (UC) -> tipni 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) -> tipni gumb 2 Pin 8 -> 5V

Ožičenje taktilnega gumba 1:

Pin 1/2 -> DS1809 Pin 2

Pin 3/4 -> 5V

Ožičenje tipalnega gumba 2:

Pin 1/2 -> DS1809 Pin 7

Pin 3/4 -> 5V

Zdaj je mogoče regulirati hitrost.

5. korak: Start / Stop

Za zagon in zaustavitev koračnega motorja lahko uporabite pin 4 (ponastavitveni pin) časovnika 555. Če to znižate, izhod 3 ne bo izhodnih impulzov.

Za preklop med zagonom in zaustavitvijo bo uporabljen tipalni gumb. Če enkrat pritisnete gumb, bi morali zagnati motor in ga znova pritisniti, ga ustaviti. Za to vedenje je potreben japonka. Lahko pa uporabite tudi 74HC393, ki je že tam. 74HC393 ima dva dela, le polovica pa se uporablja kot frekvenčni delilnik za taktni impulz.

Ker je binarni števec pravzaprav le niz preklapljajočih se japonk zaporedoma, se lahko uporabi prvi natikač drugega dela. S priključitvijo taktilnega gumba, tako da je Pin 13 (2CLK) pri pritisku gumba nizek, če pa ni, pa visok 12, bo Pin 12 preklapljal vsako spodnjo. Če priključite pin 12 na pin 4 na 555, se bo začel in ustavil njegov izhod in s tem motor.

Taktični gumbi so nekoliko zapleteni, ker so mehanski. Lahko "odskočijo", to pomeni, da lahko pri vsakem pritisku pošljejo več signalov. Če se na gumb priključite 0,1 µF kondenzator, se temu izognete.

Tako se doda taktilni gumb (doda se gumb 3 in spremeni se povezava s pin 4 na 555.

Ožičenje gumba:

Pin 1/2 -> 10kΩ -> 5V

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

V 555 so narejene naslednje spremembe:

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

Gumb 3 bi zdaj moral delovati kot gumb za vklop/izklop.

Upoštevajte, da bo motor, ki se je ustavil na ta način, še vedno porabil energijo.

6. korak: Nadzor smeri

Za nadzor smeri motorja je potreben še en gumb in nato še natikač. Vendar bom goljufal z naslednjo flip-flopom 74HC393, po vklopnem/izklopnem japonki in gumbom za vklop/izklop.

Ko se smerni zatič (Pin 2QA) spusti, se naslednji pin (Pin 2QB) preklopi. Zato bo večkratni pritisk gumba povzročil OFF - ON FORWARD - OFF - ON BACKWARDS - OFF - ON FORWARD itd.

Če želite, da motor teče nazaj, je treba vzorec, doveden na ULN2003, obrniti. To bi lahko naredili z dvosmernim registrom premikov, vendar ga nimam. 74HC595 ni dvosmerna.

Vendar sem ugotovil, da lahko uporabim svoj oktalni pufer 74HC241. Ta vmesnik ima dva 4 -bitna dela z ločenima nožicama OE (omogočanje izhoda). Prvi zatič OE upravlja štiri prve izhodne zatiče, drugi pa zadnje štiri izhodne zatiče. Ko je OE na izhodnih zatičih, imajo enako vrednost kot ustrezni vhodni zatiči, in ko je izklopljen, bodo izhodni zatiči v stanju visoke impedance, kot da niso povezani. Poleg tega je eden od zatičev OE aktiven nizko, drugi pa visoko, zato bo pri njihovi povezavi aktivna le polovica medpomnilnika.

Tako lahko za isti vhod ena polovica medpomnilnika poganja motor naprej, druga polovica pa nazaj. Katera polovica je aktivna, je odvisno od vrednosti zatičev OE.

Podatkovni list za 74HC241 najdete na

Ožičenje je lahko takšno:

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) -> Ozemljitveni 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

Zdaj je treba ožičenje dokončati samo z vklopom 5 V. Prepričajte se, da lahko napajalnik odda dovolj toka za pogon motorja in tokokrogov.

7. korak: Zaključki

Koračni motor lahko upravljate brez mikrokrmilnika.

Tu so bili uporabljeni IC -ji, ki sem jih imel od prej. Večina jih za to ni optimalna, zato bi lahko uporabili več alternativ.

• Za ustvarjanje impulzov je časovni čip 555 dober izbor, vendar obstaja več možnosti, na primer tista, ki je opisana v tem navodilu.
• Za nadzor hitrosti bi lahko uporabili kateri koli potenciometer, ne le digitalni. Če imate 10kΩ potenciometer in ne 100kΩ, bi lahko 10kΩ upor zamenjali z 1KΩ, 0,1 µF kondenzator pa s 1µF kondenzatorjem (razdelite vse upore in pomnožite kondenzator z enako številko, da ohranite čas).
• Z uporabo dvosmernega registra premikov, npr. 74HC194 bi olajšal nadzor smeri.
• Za krmiljenje gumbov bi lahko 74HC393 zamenjali z natikačem, npr. 74HC73. 555 je lahko tudi ožičen, da deluje kot preklopnik.