נהיגה במנוע צעד ללא מיקרו -בקר: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

במדריך זה אנהג במנוע צעד 28-BYJ-48, עם לוח מערך darlington UNL2003, הנקרא לפעמים x113647, ללא בקר מיקרו.

תהיה לו התחלה/עצירה, קדימה/אחורה ובקרת מהירות.

המנוע הוא מנוע צעד חד קוטבי עם 2048 צעדים לכל מהפכה במצב צעד מלא. גליון הנתונים של המנוע נמצא בכתובת

ניתן לרכוש את שני המכשירים יחד מכמה ספקים. קיבלתי את שלי מ- kjell.com

בינג או חפש בגוגל כדי למצוא ספק קרוב אליך.

ראשית אעבור כמה שלבים וחלקים הדרושים להפעלתו, ולאחר מכן אוסיף כמה שלבים וחלקים כדי לקבל קצת יותר שליטה.

עליך להזהיר כי החלקים שבהם אני משתמש, הם אלה שיש לי במקרה בארון האוצר, ולאו דווקא החלקים המתאימים ביותר למטרה.

כמו כן, יש להזהיר כי זהו המדריך הראשון שלי, וכי אני די חדש בתחום האלקטרוניקה.

אנא הוסף הערות אם אתה חושב שעשיתי משהו שאני לא צריך, או אם יש לך הצעות לשיפורים, או הצעות לחלקים מתאימים יותר.

שלב 1: רשימת חלקים

החלקים המשמשים לפרויקט זה הם

• לוח לחם
• מנוע צעד 28byj-48
• לוח טרנזיסטור של דרלינגטון ULN2003 (x113647)
• רשם משמרות 74HC595
• מונה אדוות בינארי 74HC393
• פוטנציומטר דיגיטלי DS1809-100 Dallastat
• מאגר אוקטאלי 74HC241
• 3 × כפתורים מישוש
• נגדים 3 × 10kΩ
• 2 × 0.1µF קבלים קרמיים
• קבל קרמיקה 1 × 0.01 µF
• חוטי חיבור
• ספק כוח 5V

שלב 2: החלקים העיקריים

פנקס המשמרות 74HC595

המנוע מועבר על ידי מתן שוב ושוב לארבעת סיכות הכניסה של לוח UNL2003 רצף זה:

1100-0110-0011-1001

זה יניע את המנוע במה שמכונה מצב מלא. דפוס 1100 מועבר שוב ושוב ימינה. זה מצביע על רישום משמרות. הדרך שבה עובד מרשם משמרות היא, בכל מחזור שעון, הסיביות ברגיסט עוברות מקום אחד ימינה, ומחליפות את הסיבית השמאלית ביותר בערך של סיכת הקלט באותו הזמן. מכאן שהיא צריכה להאכיל עם שני מחזורי שעון של 1 ולאחר מכן שני מחזורי שעון של 0 כדי ליצור את התבנית לצלילת המנוע.

כדי ליצור את אותות השעון, יש צורך במתנד, המייצר סדרה קבועה של פולסים רצוי גל מרובע נקי. זה יהווה את הבסיס של העברת אותות המנוע למנוע.

כדי ליצור את "שני מחזורים של אחד ולאחר מכן שני מחזורים של 0", משתמשים בכפכפים.

יש לי רשם משמרות 74HC595. זהו שבב פופולרי מאוד המתואר במספר סרטוני הוראה וסרטוני Youtube.

ניתן למצוא את גליון הנתונים בכתובת

מדריך נחמד הוא 74HC595-Shift-Register-Demistified על ידי bweaver6, מאגר המשמרות 74HC595 פועל כך שבכל מחזור שעון הנתונים ברגיסט ה 8 סיביות שלו מועברים ימינה ומתחלפים בערך סיכת הקלט במיקום השמאלי ביותר. מכאן שהיא צריכה להאכיל עם שני מחזורי שעון של 1 ולאחר מכן שני מחזורי שעון של 0.

הנתונים מועברים בקצה העולה של דופק השעון. Henc הכפכף צריך לעבור בקצה הנפילה של השעון, כך של- 74HC595 תהיה קלט נתונים יציב בקצה השעון העולה.

ניתן לחווט את ה- 74HC595 ב כך:

סיכה 8 (GND) -> GND

פין 16 (VCC) -> סיכה 5V 14 (SER) -> נתונים בפין 12 (RCLK) -> פין קלט השעון 11 (SRCLK) -> פין קלט השעון 13 (OE) -> פין GND 10 (SRCRL) -> 5V סיכות 15 ו- 1-3 יפיקו את התבנית להנעת המנוע.

חיבור RCLK ו- SRCLK מבטיח שרשם נתוני השבבים תמיד מסונכרן עם רשם הפלט. הצבת סיכה 13 לקרקע הופכת את תוכן פנקס הפלט לגלוי באופן מיידי לסיכות הפלט (Q0 - Q7).

טיימר 555

כדי ליצור את דופק השעון, ניתן להשתמש בשבב טיימר 555. זהו גם שבב פופולרי מאוד, והוא מתואר ונדון עוד יותר מאשר רשימת המשמרות. בויקיפדיה יש מאמר נחמד בכתובת

גליון הנתונים נמצא כאן:

שבב זה יכול, בין היתר, לייצר דופק של שעון גל מרובע. נגדים וקבלים חיצוניים משמשים לשליטה על תדירות ומחזור העבודה (על חלק).

כאשר הוא מוגדר ליצירת פולסים שוב ושוב, השבב 555 נמצא במצב משתנה. זה נעשה על ידי חיווט אותו כמו בתמונה למעלה. (תמונה מאת jjbeard [נחלת הכלל], דרך ויקימדיה):

פין 1 -> GND

פין 2 -> R1 (10kΩ) -> פין 7 פין 2 -> פין 6 פין 3 הוא סיכת הפלט 4 (איפוס) -> 5V פין 5 -> 0.01µF -> פין GND 6 -> 0.1µF -> פין GND 7 -> R2 (10kΩ) -> 5V פין 8 -> 5V

הפלט של פין 3 יתחבר לסיכות השעון של הכניסה (פין 11 וסיכה 12) של פנקס המשמרות 74HC595.

תדירות אות הפלט (ומכאן מהירות מנוע הצעד) נקבעת על ידי ערכי הנגד R1 ו- R2, וערכו של הקבל C.

זמן המחזור T יהיה ln (2) C (R1 + 2 R2) או בערך 0.7 C (R1 + 2 R2). התדירות היא 1/T.

מחזור ההפעלה, החלק של זמן המחזור בו האות גבוה, הוא (R1 + R2) / (R1 + 2R2). מחזור ההפעלה אינו חשוב במיוחד לפרויקט זה.

אני משתמש ב- 10kΩ, הן עבור R1 והן ל- R2, ו- C = 0.1µF.

זה נותן תדר של כ -480 הרץ, והוא קרוב לתדר המקסימלי שמצאתי כי מנוע הצעד יכול להתמודד בלי להיעצר.

כדי ליצור את התבנית החוזרת והחוזרת מ- 74HC595, יש לשמור על סיכה 14 (SER) גבוהה במשך שני מחזורי שעון, ולאחר מכן נמוך לשני מחזורי שעון שוב ושוב. כלומר, הסיכה צריכה להתנדנד בחצי מתדירות השעון.

מונה אדוה בינארית כפולה 74HC393

ספירת 74HC393 בינארית, וזה גם אומר שניתן להשתמש בה כדי לחלק את תדרי הדופק בכוחות של שניים, גליון הנתונים שלה נמצא כאן:

ה- 74HC393 הוא כפול, יש לו מונה אחד של 4 סיביות מכל צד.

בקצה הנפילה של דופק השעון, סיכת הפלט הראשונה עוברת לסירוגין. מכאן שסיכת הפלט אחת תתנדנד עם מחצית התדירות של שעון הקלט. בקצה הנפילה של סיכת פלט אחת, סיכת פלט שתי מפעילה לסירוגין. וכן הלאה לכל ארבעת סיכות הפלט. בכל פעם שסיכה n נכבית, סיכה n+1 מחליפה.

סיכה n+1 משתנה פי חצי מהסיכה n. זוהי ספירה בינארית. המונה יכול לספור עד 15 (כל ארבעת הסיביות 1) לפני שהוא מתחיל שוב על אפס. אם סיכת הפלט האחרונה של מונה 1 מחוברת כשעון למונה 2, היא עשויה להיספר עד 255 (8 סיביות).

כדי ליצור דופק עם מחצית התדירות של שעון הקלט, יש צורך רק בסיכת פלט 1. כלומר, רק לספור מאפס לאחד.

לכן, אם הספירה תתבצע על ידי דופק השעון מה- 555, הסיכה על מונה 74HC393 המייצג את ביט 2, תתנדנד בחצי תדירות השעון. מכאן שניתן לחבר את זה לפין SER של רשם המשמרות 74HC595, כדי לגרום לזה ליצור את הדפוס המבוקש.

החיווט של המונה הבינארי 74HC393 צריך להיות:

פין 1 (1CLK) -> 74HC595 פין 11, 12 ו -555 פין 3

פין 2 (1CLR) -> פין GND 4 (1QB) -> 74HC595 פין 14 פין 7 (GND) -> פין GND 14 (VCC) -> סיכה 5V 13 (2CLK) -> GND (לא בשימוש) פין 12 (2CLR)) -> 5V (לא בשימוש)

שלב 3: הפעל אותו

כעת אנו יכולים להפעיל את המנוע, אם סיכות 0-3 מתוך 74HC595 מחוברות לפינים 1-4 של לוח ULN2003 בהתאמה.

לעת עתה, החלף את הקבל 0.1µF בפין 6 של טיימר 555 ב- 10µF. זה יגרום למחזור השעון להתארך פי מאה, ואפשר יהיה לראות מה קורה.

ניתן להשתמש בנוריות הלוחות בלוחות ULN2003 לשם כך. נתק את המנוע מלוח ה- ULN2003. חבר את הפינים 1 עד 4 של הלוח לפלט QA-QD (סיכות 7, 9, 10 ו -11) של ה- 74HC595. חבר את - ו- + של לוח ULN2003 לקרקע ול 5V. אם החשמל מופעל, אתה אמור לראות את הדפוס המבוקש על נוריות הלדים.

אם אתה רוצה לראות מה קורה בדלפק הבינארי 74HC393, התחבר לפינים 3-6 של אותו במקום.

אם נראה שהתבנית נכונה, כבה, החלף שוב את הקבל ב 0.1µF, חבר את סיכות הכניסה 1 - 4 של לוח ULN2003 לפיני הפלט QA - QD של ה- 74HC595, וחבר שוב את המנוע.

כשהכוח מופעל, המנוע אמור לפעול כעת.

שלב 4: בקרת מהירות

מהירות מנוע הצעד נשלטת על פי תדירות הפלט של טיימר 555. זה שוב נשלט על ידי ערכי הנגדים R1 ו- R2 והקבל C1 המחובר אליו. על ידי חיבור פוטנציומטר 100kΩ בסדרה עם R2, התדר עשוי להיות בין 480Hz ל 63Hz. השלבים pr. השני של המנוע, יהיה מחצית תדר הטיימר 555.

השתמשתי בפוטנציומטר דיגיטלי DS1809-100, אשר מיועד לשימוש בכפתורי לחיצה. לחצני לחיצה המחברים את פין 2 (UC) וסיכה 7 (DC) ל- 5V גורמים לעלייה/ירידה בהתנגדות בין מסופי RH (סיכה 1) או RL (פין 4), לבין סיכת המגב 6 (RW). לחיצה ממושכת על כפתור למשך יותר משנייה גורמת לחצן לחזור על עצמו אוטומטית.

ניתן למצוא את גליון הנתונים כאן:

החיווט הוא כזה:

סיכה 1 (RH) ללא שימוש

פין 2 (UC) -> לחצן מישוש 1 פין 3 (STR) -> פין GND 4 (RL) -> 555 פין 2 פין 5 -> פין GND 6 (RW) -> 10kΩ -> 555 פין 7 פין 7 (DC) -> כפתור מישוש 2 פינים 8 -> 5V

החיווט לכפתור המישוש 1:

פין 1/2 -> DS1809 פין 2

סיכה 3/4 -> 5V

החיווט לכפתור מישוש 2:

פין 1/2 -> DS1809 סיכה 7

סיכה 3/4 -> 5V

כעת ניתן לווסת את המהירות.

שלב 5: התחל / עצור

כדי להפעיל ולעצור את מנוע הצעד, ניתן להשתמש בסיכה 4 (סיכת האיפוס) של טיימר 555. אם זה נמשך נמוך, לא יהיו פולסי פלט מפין 3.

כפתור מישוש ישמש להחלפת התחלה ועצירה. לחיצה אחת על הכפתור אמורה להפעיל את המנוע, ללחוץ עליה שוב, להפסיק אותה. כדי לקבל התנהגות זו, יש צורך בכפכף. אך ניתן להשתמש גם ב- 74HC393 שכבר קיים. ל- 74HC393 שני חלקים, ורק חצי אחד משמש כמפריד תדרים לדופק השעון.

מכיוון שהמונה הבינארי הוא למעשה רק קבוצה של כפכפים מתחלפים בסדרות, ניתן להשתמש בכפכף הראשון של החלק השני. על ידי חיבור כפתור מישוש כך שסיכה 13 (2CLK) נמוכה בעת לחיצה על הכפתור, וגבוה אם לא, סיכה 12 תחלוף על כל שפל. חיבור פין 12 לפין 4 של 555, יתחיל ויפסיק את תפוקתו, ומכאן המנוע.

כפתורי מישוש הם קצת מסובכים, כי הם מכניים. הם עשויים 'להקפיץ', כלומר הם עשויים לשלוח מספר אותות על כל לחיצה. חיבור קבלים של 0.1 µF על הכפתור מסייע להימנע מכך.

אז כפתור מישוש (כפתור 3 נוסף, והחיבור לפין 4 של 555 משתנה.

חיווט הכפתור:

פין 1/2 -> 10kΩ -> 5V

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

השינויים הבאים מתבצעים ב- 555:

פין 4 (איפוס) -> 74HC393 פין 11 (2QA)

לחצן 3 אמור כעת לפעול כמתג התחלה/עצירה.

שים לב שמנוע עצר בדרך זו, עדיין יצרוך חשמל.

שלב 6: בקרת כיוון

כדי לשלוט בכיוון המנוע, יש צורך בלחצן לחיצה נוסף ולאחר מכן בכפכף נוסף. עם זאת, אני אבגוד, באמצעות הכפכף הבא של ה- 74HC393, לאחר כפכף ההפעלה/כיבוי וכפתור ההפעלה/כיבוי.

כאשר סיכת הכיוון (סיכה 2QA) יורדת, הסיכה הבאה (סיכה 2QB) מופעלת. מכאן שלחיצה חוזרת על כפתור הלחיצה תגרום ל OFF - ON FORWARDS - OFF - ON BACKWARDS - OFF - ON FORWARDS וכו '.

כדי לגרום למנוע לפעול לאחור, יש להפוך את התבנית שהוזנה ל- ULN2003. זה יכול להיעשות עם רישום משמרות דו כיווני, אבל אין לי. ה- 74HC595 אינו דו כיווני.

עם זאת, גיליתי שאני יכול להשתמש במאגר האוקטלי 74HC241 שלי. למאגר זה שני חלקים של 4 סיביות, עם סיכות OE נפרדות (הפעלת פלט) נפרדות. סיכת OE הראשונה שולטת בארבעת סיכות הפלט הראשונות, והשנייה בארבעת סיכות הפלט האחרונות. כאשר ה- OE נמצא בסיכות הפלט בעל אותו ערך כמו סיכות הכניסה המתאימות, וכשהוא כבוי, סיכות הפלט יהיו במצב עכבה גבוהה, כאילו הן לא היו מחוברות. יתר על כן, אחד מהסיכות OE פעיל נמוך, והשני פעיל גבוה, כך שכאשר מחברים אותם יחד, רק חצי מהמאגר יהיה פעיל באותו הזמן.

אז, עבור אותה קלט, מחצית מהמאגר יכול להניע את המנוע קדימה, ואת החצי השני לאחור. איזה מחצית פעיל, תלוי בערך של סיכות OE.

גליון הנתונים עבור 74HC241 נמצא בכתובת

החיווט יכול להיות כזה:

פין 1 (1OE) -> 74HC293 פין 10 (2QB)

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

כעת, יש להשלים את החיווט רק באמצעות הפעלה עם 5V. ודא כי ספק הכוח יכול לספק מספיק זרם כדי להניע את המנוע והמעגלים כאחד.

שלב 7: מסקנות

ניתן לשלוט במנוע הצעד ללא מיקרו -בקר.

המעגלים המשמשים כאן, היו כאלה שהיו לי מלפני. רובם אינם אופטימליים לשם כך, וניתן להשתמש במספר חלופות.

• כדי ליצור את הפולסים, שבב טיימר 555 הוא נתח טוב, אך קיימות מספר חלופות, למשל זו המתוארת במדריך זה.
• עבור בקרת המהירות, ניתן להשתמש בכל פוטנציומטר, לא רק דיגיטלי. אם יש לך פוטנציומטר 10kΩ, במקום 100kΩ, ניתן להחליף את נגדי 10kΩ ב- 1KΩ, ואת הקבל 0.1 µF עם קבל 1µF (חלק את כל הנגדים והתרבות הקבל עם אותו מספר כדי לשמור על התזמון).
• שימוש במרשם משמרות דו כיווני, למשל. ה- 74HC194 יהפוך את בקרת הכיוון לקלה יותר.
• לשליטה על כפתורים, ניתן להחליף את ה- 74HC393 בכפכף, למשל 74HC73. 555 עשוי להיות מחובר גם לשמש כמתג.