Առանց միկրոկոնտրոլերի քայլող շարժիչ. 7 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

Այս Ուղեցույցում ես վարելու եմ 28-BYJ-48 քայլով շարժիչ ՝ UNL2003 darlington զանգվածի տախտակով, երբեմն x113647 անունով, առանց միկրո վերահսկիչի:

Այն կունենա սկիզբ/կանգառ, առաջ/հետընթաց և արագության կառավարում:

Շարժիչը միաբևեռ քայլային շարժիչ է ՝ 2048 քայլ մեկ պտույտով ՝ ամբողջական քայլի ռեժիմում: Շարժիչի տվյալների թերթիկը գտնվում է https://robocraft.ru/files/datasheet/28BYJ-48.pdf կայքում

Երկու սարքերը կարելի է գնել մի քանի վաճառողներից: Ես իմը ստացել եմ kjell.com- ից

Bing- ով կամ google- ով ՝ մոտակայքում վաճառող գտնելու համար:

Սկզբում ես կանցնեմ որոշ քայլեր և մասեր, որոնք անհրաժեշտ են այն գործարկելու համար, այնուհետև կավելացնեմ որոշ քայլեր և մասեր ՝ ավելի շատ վերահսկողության համար:

Դուք պետք է զգուշացվեք, որ այն մասերը, որոնք ես օգտագործում եմ, այն մասերն են, որոնք պատահաբար ունենում եմ իմ գանձի կրծքավանդակում, և պարտադիր չէ, որ այն մասերը, որոնք լավագույնս համապատասխանում են այդ նպատակին:

Բացի այդ, ձեզ պետք է զգուշացնել, որ սա իմ առաջին հրահանգն է, և որ ես բավականին նոր եմ էլեկտրոնիկայի ոլորտում:

Խնդրում ենք ավելացնել մեկնաբանություններ, եթե կարծում եք, որ ես ինչ -որ բան արել եմ, որը չպետք է անեի, կամ եթե ունեք բարելավումների կամ ավելի լավ պիտանի մասերի առաջարկներ:

Քայլ 1: Մասերի ցուցակ

Այս նախագծի համար օգտագործվող մասերն են

• Breadboard
• Stepper շարժիչ 28byj-48
• Darlington տրանզիստորային զանգված ULN2003 տախտակ (x113647)
• 74HC595 հերթափոխի մատյան
• 74HC393 երկուական ալիքային հաշվիչ
• DS1809-100 Dallastat թվային պոտենցիոմետր
• 74HC241 օկտալ բուֆեր
• 3 × շոշափելի կոճակներ
• 3 × 10kΩ ռեզիստորներ
• 2 × 0.1µF կերամիկական կոնդենսատորներ
• 1 × 0.01 μF կերամիկական կոնդենսատոր
• Միացման լարերը
• 5 Վ էլեկտրամատակարարում

Քայլ 2: Հիմնական մասեր

74HC595 հերթափոխի գրանցամատյան

Շարժիչը շարժվում է ՝ անընդհատ տալով UNL2003 տախտակի չորս մուտքային կապում հետևյալ հաջորդականությունը.

1100-0110-0011-1001

Սա շարժիչը կշարժի այն, ինչ կոչվում է լիարժեք քայլ: 1100 օրինակը բազմիցս տեղափոխվում է աջ: Սա հուշում է հերթափոխի գրանցամատյան: Հերթափոխ ռեգիստրի աշխատանքի եղանակն այն է, որ ամեն ժամացույցի ցիկլում գրանցամատյանում բիթերը տեղափոխվում են մեկ տեղ դեպի աջ ՝ ձախ բիթը փոխարինելով տվյալ պահին մուտքագրման քորոցի արժեքով: Հետևաբար, այն պետք է սնվի 1 ժամացույցի երկու ցիկլերով, այնուհետև 0 ժամացույցի երկու ցիկլերով `շարժիչը սուզելու օրինակ ստեղծելու համար:

Theամացույցի ազդանշաններ ստեղծելու համար անհրաժեշտ է տատանում, որը առաջացնում է կայուն իմպուլսներ, նախընտրելի է մաքուր քառակուսի ալիք: Սա կստեղծի շարժիչին ազդանշանների տեղաշարժի հիմքը:

«Մեկ և այնուհետև երկու ցիկլեր 0-ի» առաջացման համար օգտագործվում են մատիտներ:

Ես ունեմ 74HC595 հերթափոխի գրանցամատյան: Սա շատ տարածված չիպ է, որը նկարագրված է բազմաթիվ Instructables և Youtube տեսանյութերում:

Տվյալների թերթիկը կարելի է գտնել այստեղ ՝

Հաճելի հրահանգելի է 74HC595-Shift-Register-Demistified by bweaver6, 74HC595 հերթափոխի գրանցամատյանը գործում է այնպես, որ յուրաքանչյուր ժամացույցի ցիկլում իր 8 բիթանոց գրանցամատյանում տվյալները տեղաշարժվում են աջ, իսկ մուտքի քորոցի արժեքի մեջ տեղաշարժվում են ձախ ձախ դիրքում: Հետևաբար, այն պետք է սնվի 1 ժամացույցի երկու ցիկլերով, այնուհետև 0 ժամացույցի երկու ցիկլերով:

Տվյալները տեղափոխվում են ժամացույցի զարկերակի աճող եզրին: Հետո մատնահետքը պետք է միանա ժամացույցի ընկնող եզրին, այնպես որ 74HC595- ը կայուն տվյալների մուտքագրում կունենա ժամացույցի աճող եզրին:

74HC595- ի ներսում կարելի է միացնել այսպես.

Պին 8 (GND) -> GND

Pin 16 (VCC) -> 5V Pin 14 (SER) -> Data Pin 12 (RCLK) -> ockամացույցի մուտքագրում Pin 11 (SRCLK) -> ockամացույցի մուտքագրում Pin 13 (OE) -> GND Pin 10 (SRCRL) -> 5V կապում 15, և 1-3-ը դուրս կգա շարժիչը վարելու օրինակը:

RCLK- ի և SRCLK- ի միացումը ապահովում է, որ չիպերի տվյալների գրանցամատյանը միշտ համաժամեցված լինի ելքային ռեգիստրի հետ: 13 -րդ PIN- ը գետնին դնելը ելքային գրանցամատյանի բովանդակությունը անմիջապես տեսանելի է ելքային կապերի համար (Q0 - Q7):

555 ժամաչափ

Theամացույցի զարկերակը ստեղծելու համար կարող է օգտագործվել 555 ժամաչափի չիպը: Սա նաև շատ տարածված չիպ է, և նույնիսկ ավելի նկարագրված և քննարկված է, քան հերթափոխի գրանցամատյանը: Վիքիպեդիան գեղեցիկ հոդված ունի https://en.wikipedia.org/wiki/555_timer_IC հասցեով:

Տվյալների թերթիկն այստեղ է ՝

Այս չիպը, ի թիվս այլ բաների, կարող է առաջացնել քառակուսի ալիքային ժամացույցի զարկերակ: Արտաքին ռեզիստորներն ու կոնդենսատորներն օգտագործվում են հաճախականությունը և աշխատանքային ցիկլը (կոտորակային) վերահսկելու համար:

Երբ ստեղծվում է իմպուլսների բազմակի առաջացման համար, 555 չիպը գտնվում է անկայուն ռեժիմում: Դա արվում է միացման միջոցով, ինչպես վերը նկարում: (նկարը ՝ jjbeard- ի [Հանրային տիրույթ], Վիքիպահեստի միջոցով)

Պին 1 -> GND

Pin 2 -> R1 (10kΩ) -> Pin 7 Pin 2 -> Pin 6 Pin 3- ը ելքային Pin 4 է (վերականգնում) -> 5V Pin 5 -> 0.01µF -> GND Pin 6 -> 0.1µF -> GND Pin 7 -> R2 (10kΩ) -> 5V Pin 8 -> 5V

Pin 3 -ի ելքը միացված կլինի 74HC595 հերթափոխի ռեեստրի մուտքի ժամացույցի կապերին (Pin 11 և Pin 12):

Ելքային ազդանշանի հաճախականությունը (և հետևաբար քայլային շարժիչի արագությունը) որոշվում է R1 և R2 դիմադրության արժեքներով և C կոնդենսատորի արժեքներով:

Cycleիկլերի ժամանակը T կլինի ln (2) C (R1 + 2 R2) կամ մոտավորապես 0.7 C (R1 + 2 R2): Հաճախականությունը 1/Տ է:

Հերթապահական ցիկլը, ազդանշանի բարձր ցիկլի ժամանակի մասնաբաժինը (R1 + R2) / (R1 + 2R2) է: Աշխատանքային ցիկլը շատ կարևոր չէ այս ծրագրի համար:

Ես օգտագործում եմ 10kΩ, ինչպես R1- ի, այնպես էլ R2- ի համար, և C = 0.1µF:

Սա տալիս է մոտ 480 Հց հաճախականություն և մոտ է այն առավելագույն հաճախականությանը, որը ես գտա, որ քայլ շարժիչը կարող է աշխատել առանց կասեցման:

74HC595- ից 1100 տեղաշարժված, կրկնվող օրինակը ստեղծելու համար քորոց 14 -ը (SER) պետք է բարձր պահել երկու ժամացույցի ցիկլերի համար, այնուհետև ցածր `երկու ժամացույցի ցիկլերի համար: Այսինքն, քորոցը պետք է տատանվի ժամացույցի կես հաճախականությամբ:

74HC393 երկակի երկուական ալիքային հաշվիչ

74HC393- ը հաշվում է երկուական, և դա նաև նշանակում է, որ այն կարող է օգտագործվել զարկերակային հաճախականությունները երկուսի ուժերով բաժանելու համար, Դրա տվյալների թերթիկն այստեղ է ՝

74HC393- ը երկակի է, յուրաքանչյուր կողմում ունի մեկ 4 բիթանոց հաշվիչ:

Theամացույցի զարկերակի անկման եզրին առաջին ելքային պտուտակը միանում և անջատվում է: Հետևաբար, ելքային փին 1 -ը կտատանվի մուտքային ժամացույցի հաճախականության կեսով: Ելքային փին 1 -ի ընկնող եզրին, ելքային երկու կապը միանում և անջատում է: Եվ այսպես շարունակ բոլոր չորս ելքային կապում: Ամեն անգամ, երբ pin n- ն անջատվում է, n+1 կապը փոխվում է:

Pin n+1 -ը կիսով չափ փոխվում է, որքան pin n- ը: Սա երկուական հաշվարկ է: Հաշվիչը կարող է հաշվել մինչև 15 (բոլոր չորս բիթերը 1) մինչև նորից զրոյից սկսելը: Եթե հաշվիչի 1 -ի վերջին ելքային կապը միացված է որպես ժամացույց 2 -ի հաշվիչին, ապա այն կարող է հաշվել մինչև 255 (8 բիթ):

Մուտքային ժամացույցի կես հաճախականությամբ զարկերակ ստեղծելու համար անհրաժեշտ է միայն ելքային պտուտակ 1: Այսինքն ՝ հաշվել միայն զրոյից մեկ:

Այսպիսով, եթե հաշվարկը կատարվում է 555 -ից ժամացույցի զարկերակի միջոցով, 74HC393 հաշվիչի քորոցը, որը ներկայացնում է 2 բիթը, կտատանվի ժամացույցի հաճախականության կեսով: Հետևաբար, սա կարող է միացվել 74HC595 հերթափոխի գրանցամատյանի SER կապին, որպեսզի դա առաջացնի պահանջվող օրինակը:

74HC393 երկուական հաշվիչի լարերը պետք է լինեն.

Պին 1 (1CLK) -> 74HC595 Պին 11, 12 և 555 Պին 3

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

Քայլ 3: Գործարկել այն

Այժմ մենք կարող ենք շարժիչն աշխատեցնել, եթե 74HC595- ի 0-3 կապումներն համապատասխանաբար միացված են ULN2003 տախտակի 1-4 կապումներին:

Առայժմ 555 ժամաչափի Pin 6 -ում 0.1 μF կոնդենսատորը փոխարինեք 10 μF- ով: Սա կդարձնի ժամացույցի ցիկլը հարյուր անգամ ավելի երկար, և մարդը կկարողանա տեսնել, թե ինչ է կատարվում:

Դրա համար կարող են օգտագործվել ULN2003 տախտակների LED- ները: Անջատեք շարժիչը ULN2003 տախտակից: Միացրեք տախտակի 1-ից 4-րդ կապում 74HC595- ի QA-QD ելքին (7, 9, 10 և 11 կապում): Միացրեք ULN2003 տախտակի - և + - ը գետնին և 5 Վ: Եթե հոսանքը միացված է, դուք պետք է տեսնեք ցանկալի օրինակը LED- ների վրա:

Եթե ցանկանում եք տեսնել, թե ինչ է կատարվում 74HC393 երկուական հաշվիչում, ապա միացեք այդ մեկի 3-6 կապերին:

Եթե օրինակը ճիշտ է թվում, անջատեք, կոնդենսատորը կրկին փոխարինեք 0.1 μF- ով, միացրեք ULN2003 տախտակի մուտքի 1 -ից 4 -րդ կապերը 74HC595- ի QA - QD ելքային կապերին և նորից միացրեք շարժիչը:

Միացված վիճակում, շարժիչն այժմ պետք է աշխատի:

Քայլ 4: Արագության վերահսկում

Քայլ շարժիչի արագությունը կարգավորվում է 555 ժմչփի ելքի հաճախականությամբ: Սա կրկին կարգավորվում է R1 և R2 դիմադրիչների և դրան միացված C1 կոնդենսատորի արժեքներով: 100kΩ պոտենցիոմետրը շարքով միացնելով R2- ին, հաճախականությունը կարող է լինել 480 Հց -ից մինչև 63 Հց: Քայլերը պր. երկրորդը շարժիչից, կլինի 555 ժամաչափի հաճախականության կեսը:

Ես օգտագործել եմ DS1809-100 թվային պոտենցիոմետր, որը պատրաստված է սեղմման կոճակի օգտագործման համար: Պին 2 (UC) և Pin 7 (DC) 5V- ին միացնող կոճակները դիմադրությունը մեծացնում/նվազեցնում են RH (Pin 1) կամ RL (Pin 4) տերմինալների և մաքրիչի Pin 6 (RW) միջև: Մեկ վայրկյանից ավելի կոճակը պահելը ստիպում է կոճակը ինքնաբերաբար կրկնել:

Տվյալների թերթիկը կարելի է գտնել այստեղ ՝

Հաղորդալարերն այսպիսին են.

PIN 1 (RH) չօգտագործված

Pin 2 (UC) -> շոշափելի կոճակ 1 Pin 3 (STR) -> GND Pin 4 (RL) -> 555 Pin 2 Pin 5 -> GND Pin 6 (RW) -> 10kΩ -> 555 pin 7 Pin 7 (DC) -> շոշափելի կոճակ 2 Պին 8 -> 5 Վ

Շոշափելի կոճակի համար 1.

Պին 1/2 -> DS1809 Պին 2

Պին 3/4 -> 5V

Շոշափող կոճակի 2 -ի էլեկտրագծերը.

Պին 1/2 -> DS1809 Պին 7

Պին 3/4 -> 5V

Այժմ արագությունը կարող է կարգավորվել:

Քայլ 5: Սկսել / դադարեցնել

Կտրող շարժիչը գործարկելու և կանգնեցնելու համար 555 ժամաչափի Pin 4 -ը (Reset pin- ը) կարող է օգտագործվել: Եթե սա ցածր քաշվի, Pin 3 -ից ելքային իմպուլսներ չեն լինի:

Սկսելու և դադարեցնելու համար կօգտագործվի շոշափելի կոճակ: Կոճակը մեկ անգամ սեղմելը պետք է շարժիչը շարժի, նորից սեղմելով ՝ կանգնեցնի այն: Այս վարքագիծը ստանալու համար հարկավոր է մատով խփել: Բայց 74HC393- ը, որն արդեն կա, նույնպես կարող է օգտագործվել: 74HC393- ն ունի երկու մաս, և միայն մեկ կեսն է օգտագործվում որպես ժամացույցի զարկերակի հաճախականությունների բաժանարար:

Քանի որ երկուական հաշվիչն իրականում ընդամենը մի շարք սփռող մատնահետքերի շարք է, մյուս մասի առաջին թեքահարթակը կարող է օգտագործվել: Շոշափելի կոճակը միացնելով այնպես, որ կոճակը սեղմելիս Պին 13 -ը (2CLK) ցածր լինի, իսկ եթե այն չլինի, Պին 12 -ը կաշխատի յուրաքանչյուր ցածր մակարդակի վրա: Միացնելով Pin 12 -ը 555 -ի Pin 4 -ին, կսկսվի և կդադարեցվի դրա ելքը, և, հետևաբար, շարժիչը:

Շոշափելի կոճակները մի փոքր բարդ են, քանի որ մեխանիկական են: Նրանք կարող են «ցատկել», այսինքն `նրանք կարող են բազմաթիվ ազդակներ ուղարկել յուրաքանչյուր հրում: Կոճակի վրա 0.1 μF կոնդենսատոր միացնելը կօգնի խուսափել դրանից:

Այսպիսով, շոշափելի կոճակ (ավելացվում է 3 -րդ կոճակը, և 555 -ի Pin 4 -ի հետ կապը փոխվում է:

Կոճակի լարերը.

Պին 1/2 -> 10kΩ -> 5V

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

555 -ում կատարվում են հետևյալ փոփոխությունները.

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

Կոճակ 3 -ը այժմ պետք է աշխատի որպես մեկնարկ/կանգառ:

Ուշադրություն դարձրեք, որ շարժիչն այս կերպ կանգ է առել և դեռ կսպառի էներգիան:

Քայլ 6: Ուղղության վերահսկում

Շարժիչի ուղղությունը վերահսկելու համար անհրաժեշտ է մեկ այլ կոճակ, այնուհետև մեկ այլ մատով: Այնուամենայնիվ, ես կխաբեմ ՝ օգտագործելով 74HC393- ի հաջորդ մատնահետքը, միացման/անջատման մատնահետքից և միացման/անջատման կոճակից հետո:

Երբ ուղղության քորոցը (Pin 2QA) իջնում է ցածր, հաջորդ քորոցը (Pin 2QB) միացված է: Հետևաբար, կոճակը բազմիցս սեղմելը կհանգեցնի OFF - ON FORWARDS - OFF - ON BACKWARDS - OFF - ON FORWARDS և այլն:

Շարժիչը հետընթաց աշխատեցնելու համար ULN2003- ով սնվող օրինակը պետք է հակադարձվի: Դա կարող է կատարվել երկկողմանի հերթափոխի գրանցամատյանով, բայց ես չունեմ: 74HC595- ը երկկողմանի չէ:

Այնուամենայնիվ, ես գտա, որ կարող եմ օգտագործել իմ 74HC241 օկտալ բուֆերը: Այս բուֆերն ունի երկու 4 բիթանոց մաս ՝ առանձին OE (ելքային միացման) կապում: Առաջին OE կապը վերահսկում է չորս առաջին ելքային կապերը, իսկ երկրորդը `վերջին չորս ելքային կապում: Երբ OE- ն միացված է ելքային կապում, նրանք ունեն նույն արժեքը, ինչ համապատասխան մուտքային կապում, և երբ այն անջատված է, ելքային կապանքները կլինեն բարձր դիմադրողականության վիճակում, ասես միացված չլինեն: Ավելին, OE կապիչներից մեկը ցածր է ակտիվ, իսկ մյուսը ՝ բարձր, ուստի դրանք միասին միացնելիս բուֆերի միայն կեսն է այդ ժամանակ ակտիվ լինելու:

Այսպիսով, նույն մուտքի համար բուֆերի մեկ կեսը կարող է շարժիչը շարժել դեպի առաջ, իսկ մյուս կեսը ՝ հետ: Որ կեսն է ակտիվ, կախված է OE կապումների արժեքից:

74HC241- ի տվյալների թերթիկը գտնվում է https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn54hc241.pdf կայքում:

Հաղորդալարերը կարող են լինել այսպիսին.

Պին 1 (1OE) -> 74HC293 Պին 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) -> 5 Վ

Այժմ էլեկտրամոնտաժը պետք է ավարտվի միայն 5 Վ լարման միջոցով: Համոզվեք, որ սնուցման աղբյուրը կարող է բավականաչափ հոսանք հաղորդել ինչպես շարժիչը, այնպես էլ սխեմաները քշելու համար:

Քայլ 7: Եզրակացություններ

Քայլ շարժիչը կարող է կառավարվել առանց միկրոկոնտրոլերի:

Այստեղ օգտագործվող IC- ները մի քանիսն էին, որոնք ես ունեի նախկինում: Նրանցից շատերն օպտիմալ չեն դրա համար, և մի քանի այլընտրանք կարող է օգտագործվել:

• Իմպուլսներ առաջացնելու համար 555 ժամաչափի չիպը լավ կտոր է, բայց կան մի քանի այլընտրանք, օրինակ ՝ սույն Հրահանգում նկարագրվածը:
• Արագության վերահսկման համար կարող է օգտագործվել ցանկացած պոտենցիոմետր, ոչ միայն թվային: Եթե ունեք 10kΩ պոտենցիոմետր, այլ ոչ թե 100kΩ, ապա 10kΩ ռեզիստորները կարող են փոխարինվել 1KΩ- ով, իսկ 0.1 μF կոնդենսատորը ՝ 1µF կոնդենսատորով (բաժանեք բոլոր դիմադրիչները և բազմապատկեք կոնդենսատորը նույն թվով ՝ ժամանակը պահելու համար):
• Երկկողմանի հերթափոխի ռեգիստրի օգտագործմամբ, օրինակ. 74HC194- ը ավելի դյուրին կդարձնի ուղղության վերահսկումը:
• Կոճակների կառավարման համար 74HC393- ը կարող է փոխարինվել մատով, օրինակ. 74HC73. 555 -ը կարող է նաև միացված լինել լարին `որպես անջատիչ: