Cómo conducir un motor paso a paso sin microcontrolador

Las piezas utilizadas en este proyecto son

Tablero de pan

Motor paso a paso 28byj-48

Tablero de matriz de transistores Darlington ULN2003 (x113647)

Registro de turnos 74HC595

Contador binario de ondulación 74hc393

Potenciómetro digital dallastat Ds1809-100

74hc241 o tal buffer

3 botones táctiles

Línea de conexión

Fuente de alimentación 5V

Paso 2: componentes principales

Registro de turnos 74HC595

Mueva el motor repitiendo la siguiente secuencia a los cuatro pines de entrada de la placa unl2003:

1100- 0110-0011-1001

Esto impulsará el motor en modo de paso completo. El patrón 1100 se mueve a la derecha repetidamente. Esto recomienda el uso de registros de desplazamiento. El modo de trabajo del registro de desplazamiento es que en cada ciclo de reloj, el bit en el registro se mueve un bit a la derecha, y el bit más a la izquierda se reemplaza con el valor del pin de entrada en ese momento. Por lo tanto, primero debe alimentar dos ciclos de reloj 1 y luego dos ciclos de reloj 0 para generar un modo para buceo con motor.

Para generar una señal de reloj, necesita un oscilador que genere una secuencia estable de pulsos, preferiblemente una onda cuadrada limpia. Esto formará la base del modo de movimiento de la señal al motor.

Se utiliza un disparador para generar dos ciclos de 1 y luego dos ciclos de 0.

Tengo un registro de desplazamiento 74HC595. Este es un chip muy popular, que se presenta en muchos instructables y videos de Youtube.

Las hojas de datos se pueden encontrar en http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc595.pdf.

Una buena instrucción es el registro de desplazamiento 74HC595, eliminado por bweaver6.

El principio de funcionamiento del registro de desplazamiento 74HC595 es que en cada ciclo de reloj, los datos en su registro de 8 bits se desplazarán hacia la derecha y luego moverán el valor del pin de entrada hacia la izquierda. Por lo tanto, debe contar con dos ciclos de reloj 1 y luego dos ciclos de reloj 0.

Los datos se mueven en el flanco ascendente del pulso del reloj. El disparador henc debe activarse en el flanco descendente del reloj, por lo que el 74HC595 tendrá una entrada de datos estable en el flanco ascendente del reloj.

74HC595 se puede cablear de la siguiente manera:

Los pines 15 y 1-3 emitirán el patrón para impulsar el motor.

Conectar rCLK y srclk asegura que el registro de datos del chip siempre esté sincronizado con el registro de salida. El pin de conexión a tierra 13 hará que el contenido del registro de salida (q0-q7) sea inmediatamente visible.

555 Temporizador

Para generar pulsos de reloj, se puede usar un chip temporizador 555. Este también es un chip muy popular, que se describe y discute más que el registro de desplazamiento. Wikipedia en https://en.wikipedia.org/wiki/555_ timer_ Hay un buen artículo sobre IC.

La hoja de datos está aquí: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ne555 .pdf

Entre otras cosas, el chip también puede generar pulsos de reloj de onda cuadrada. Se utilizan resistencias y condensadores externos para controlar la frecuencia y el ciclo de trabajo (cuando está activado).

Cuando se configura para generar pulsos repetidamente, se dice que el chip 555 está en modo inestable. Se puede completar con cableado como se muestra en la figura anterior. (imagen de jjbeard [dominio público], a través de Wikimedia Commons):

Pin 3 es la salida

La salida del pin 3 se conectará a los pines de reloj de entrada desplazados del 74HC595 (pines 11 y 12)

La frecuencia de la señal de salida (y la velocidad del motor paso a paso) está determinada por los valores de las resistencias R1 y R2 y el valor del condensador C.

El tiempo de ciclo t será de ln (2) C (R1 2 R2) o aproximadamente 0,7 C (R1 2 R2).

La frecuencia es 1 / T.

El ciclo de trabajo, es decir, la señal es parte del tiempo de ciclo alto, es

Ciclo de servicio para

Tanto para R1 como para R2, uso 10K, C = 0.1 F.

Esto da una frecuencia de alrededor de 480 HZ y está cerca de la frecuencia máxima, encuentro

Para generar un modo de repetición desplazado 1100 desde el 74HC595, el pin 14 (SER) debe mantenerse alto durante dos ciclos de reloj y luego bajo durante dos ciclos. Es decir, el pin debería oscilar a la mitad de la frecuencia del reloj.

74hc393 Contador de ondas binarias duales

74hc393 cuenta en binario, lo que también significa que se puede usar para dividir la frecuencia del pulso por una potencia de 2,

Su hoja de datos está aquí: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc393.pdf

El 74hc393 es de doble canal y tiene un contador de 4 bits en cada lado.

En el flanco descendente del pulso del reloj, el primer pin de salida se enciende y se apaga. Por lo tanto, el pin de salida 1 oscilará a la mitad de la frecuencia del reloj de entrada. En el flanco descendente del pin de salida 1, el pin de salida 2 se enciende y se apaga. Para los cuatro pines de salida, y así sucesivamente. Cada vez que el pin n está cerrado, el pin n 1 cambia.

La frecuencia de cambio del pin n 1 es la mitad que la del pin n. Este es un recuento binario. Antes de volver a empezar desde cero, el contador puede contar hasta 15 (los cuatro bits son 1). Si el último pin de salida del contador 1 está conectado al contador 2 como reloj, su cuenta puede ser 255 (8 bits).

Para crear un pulso con una frecuencia de la mitad de la frecuencia del reloj de entrada, solo se requiere el pin 1 para la salida. Es decir, contar solo desde cero.

Por lo tanto, si se cuenta el pulso de reloj de 555, el pin del contador 74hc393 que representa el bit 2 oscilará a la mitad de la frecuencia. Reloj. Por lo tanto, se puede conectar al pin ser del registro de desplazamiento 74HC595 para generar el modo requerido.

El cableado del contador binario 74hc393 debe ser:

Paso 3: correr

Si 74HC595 pines 0-3, ahora podemos hacer que el motor funcione y conectarse a los pines 1-4 de la placa ULN2003 respectivamente.

Ahora reemplace el capacitor de 0.1 f en el pin 6 del temporizador 555 con 10 F. Esto extenderá el ciclo del reloj cien veces y la gente podrá ver lo que está sucediendo.

El LED de la placa ULN2003 se puede utilizar para este propósito. Desconecte el enchufe del motor de la placa ULN2003. Conecte los pines 1 a 4 de la placa de circuito a la salida qa-qd del 74HC595 (pines 7, 9, 10 y 11). Conecte el - y de la placa ULN2003 a tierra y 5V. Si la alimentación está encendida, debería ver el patrón deseado en el LED.

Si desea ver qué sucede en el contador binario 74hc393, conéctese a los pines 3-6 del contador.

Si el patrón es correcto, apague la fuente de alimentación, reemplace el capacitor con un capacitor de 0.1 f nuevamente, conecte los pines de entrada 1-4 de la placa ULN2003 al pin de salida qa-qd de 74HC595 y luego insértelo

Vuelve a encender el motor.

Paso 4: control de velocidad

La velocidad del motor paso a paso está controlada por la frecuencia de salida del temporizador 555. Esto, a su vez, está determinado por los valores de las resistencias R1 y R2 y el condensador C1 conectado a las mismas. Al conectar un potenciómetro de 100k en serie con R2, la frecuencia puede estar entre 480HZ y 63Hz. Paso pr. La segunda frecuencia del motor será la mitad de la frecuencia del temporizador 555.

Usé el potenciómetro digital ds1809-100, que se usa para los botones. El botón que conecta el pin 2 (UC) y el pin 7 (CC) a 5 V aumenta/disminuye la resistencia entre el terminal Rh (pin 1) o Rl (pin 4) y el pin 6 (RW). Mantenga presionado el botón durante más de un segundo y el botón se repetirá automáticamente.

La hoja de datos se puede encontrar aquí: https://datasheets.maximintegrated.com/zh/ds/DS180. .

El cableado es el siguiente:

Cableado de boton tactil 1 pin 1/2 - ds1809 pin 2

Cableado del botón táctil 2:

Ahora, usted puede ajustar la velocidad.

Step 5: start / stop

Para iniciar y detener el motor paso a paso, se puede usar el pin 4 (pin de reinicio) del temporizador 555. Si se baja, el pin 3 no emitirá pulsos.

Se utilizarán botones táctiles para cambiar entre iniciar y detener. Presione el botón una vez para arrancar el motor y vuelva a presionar el botón para detenerlo. Para obtener este comportamiento, necesita un disparador. Sin embargo, también se puede utilizar el 74hc393 existente. 74hc393 consta de dos partes, de las cuales solo la mitad se utiliza como divisor de frecuencia para pulsos de reloj.

Dado que el contador binario en realidad es solo un conjunto de disparadores en serie, puede usar el primer disparador de otra parte. Al conectar el botón táctil, el pin 13 (2clk) está bajo cuando se presiona el botón; de lo contrario, está alto, y el pin 12 encenderá cada nivel bajo. Conectar el pin 12 al pin 4 de 555 iniciará y detendrá su salida y, por lo tanto, detendrá el motor.

Los botones táctiles son complicados porque son botones mecánicos. Pueden "rebotar", es decir, pueden enviar múltiples señales cada vez que se presionan. Conectar un condensador de 0,1 f encima del botón ayuda a evitar esto.

Por lo tanto, se agregó un botón táctil (botón 3) y se cambió la conexión a 555 pin 4.

Cableado del botón:

Se realizaron los siguientes cambios en 555:

El botón 3 debe utilizarse ahora como interruptor de inicio/parada.

Tenga en cuenta que los motores detenidos de esta manera aún consumen energía.

Paso 6: control de dirección

Para controlar la dirección del motor, necesito otro botón y luego otro gatillo, pero haré trampa después del gatillo de encendido/apagado usando el siguiente gatillo de 74hc393, y luego

Cuando el pin de dirección (pin 2qa) baja, se cambia el siguiente pin (pin 2qb). Por lo tanto, presionar el botón repetidamente causará

Off-on adelante - off - Abrir hacia atrás - off - Abrir hacia atrás, etc.

Para hacer que el motor funcione hacia atrás, invierta el patrón enviado a ULN2003, que se puede ejecutar en ambas direcciones. Cambio el registro, pero no lo hago. 74HC595 no es bidireccional.

Sin embargo, descubrí que puedo usar el búfer octal 74hc241. El búfer tiene dos partes de 4 bits con pin OE (habilitación de salida) independiente. El primer pin OE controla los primeros cuatro pines de salida y el segundo OE controla los últimos cuatro pines de salida. Cuando el OE está encendido, el pin de salida tiene el mismo valor que el pin de entrada correspondiente, y cuando el OE está apagado, el pin de salida estará en un estado de alta impedancia, al igual que cuando no está conectado. Además, uno de los pines OE está activo en un nivel bajo y el otro pin está activo en un nivel alto, por lo que cuando se conectan entre sí, solo la mitad de los búferes estarán activos.

Por lo tanto, para la misma entrada, la mitad del búfer puede impulsar el motor hacia adelante y la otra mitad puede impulsar el motor hacia atrás. Qué mitad está activa depende del valor del pin OE.

Para obtener la hoja de datos de 74hc241, visite http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn54hc241.pdf

El cableado puede ser el siguiente: