قيادة محرك متدرج بدون متحكم: 7 خطوات

2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-13 06:56

في Instructable ، سأقود محرك 28-BYJ-48 خطوة ، مع لوحة مصفوفة دارلينجتون UNL2003 ، تسمى أحيانًا x113647 ، بدون وحدة تحكم صغيرة.

سيكون لديه بدء / إيقاف ، للأمام / للخلف ، والتحكم في السرعة.

المحرك عبارة عن محرك خطوة أحادي القطب مع 2048 خطوة لكل ثورة في وضع الخطوة الكاملة. تم العثور على ورقة البيانات الخاصة بالمحرك على

يمكن شراء الجهازين معًا من عدة بائعين. حصلت على خاصتي من kjell.com

بنج أو جوجل للعثور على بائع بالقرب منك.

سأمر أولاً ببعض الخطوات والأجزاء اللازمة لتشغيله ، ثم أضيف بعض الخطوات والأجزاء لمزيد من التحكم.

يجب أن يتم تحذيرك من أن الأجزاء التي أستخدمها ، هي تلك التي تصادف وجودها في صندوق الكنز الخاص بي ، وليست بالضرورة الأجزاء الأكثر ملاءمة لهذا الغرض.

أيضًا ، يجب تحذيرك ، أن هذا هو أول Instructable لي ، وأنني جديد تمامًا في مجال الإلكترونيات.

الرجاء إضافة تعليقات إذا كنت تعتقد أنني فعلت شيئًا لا ينبغي أن أفعله ، أو إذا كانت لديك اقتراحات لتحسينات ، أو اقتراحات لأجزاء مناسبة بشكل أفضل.

الخطوة 1: قائمة الأجزاء

الأجزاء المستخدمة لهذا المشروع هي

• اللوح
• محرك متدرج 28byj-48
• لوحة ترانزستور دارلينجتون ULN2003 (x113647)
• 74HC595 سجل التحول
• 74HC393 عداد تموج ثنائي
• DS1809-100 مقياس الجهد الرقمي Dallastat
• 74HC241 عازلة ثماني
• 3 × أزرار لمسية
• 3 × 10kΩ مقاومات
• مكثفات سيراميك 2 × 0.1 درجة فهرنهايت
• مكثف سيراميك 1 × 0.01 µF
• أسلاك التوصيل
• 5V امدادات الطاقة

الخطوة 2: الأجزاء الرئيسية

74HC595 سجل التحول

يتم تحريك المحرك عن طريق إعطاء دبابيس الإدخال الأربعة للوحة UNL2003 هذا التسلسل بشكل متكرر:

1100-0110-0011-1001

سيؤدي هذا إلى دفع المحرك في ما يسمى وضع الخطوة الكاملة. يتم إزاحة النمط 1100 بشكل متكرر إلى اليمين. هذا يشير إلى سجل التحول. الطريقة التي يعمل بها سجل الإزاحة هي ، في كل دورة على مدار الساعة ، أن البتات في السجل تنتقل مكانًا واحدًا إلى اليمين ، مع استبدال البت الموجود في أقصى اليسار بقيمة دبوس الإدخال في ذلك الوقت. ومن ثم ، يجب تغذيتها بدورتين على مدار الساعة من 1 ثم دورتين على مدار الساعة من 0 لإنشاء نمط غوص المحرك.

لتوليد إشارات الساعة ، هناك حاجة إلى مذبذب يولد سلسلة ثابتة من النبضات ويفضل أن تكون موجة مربعة نظيفة. سيشكل هذا قاعدة النقش المتحرك للإشارات إلى المحرك.

لإنشاء "دورتين من دورة واحدة ثم دورتين من 0" ، يتم استخدام flip-flops.

لدي 74HC595 سجل التحول. هذه شريحة شائعة جدًا ، تم وصفها في العديد من مقاطع فيديو Instructables و Youtube.

يمكن العثور على ورقة البيانات على

إن تعليمات لطيفة هي 74HC595-Shift-Register-Demistified بواسطة bweaver6 ،

يعمل سجل الإزاحة 74HC595 بحيث في كل دورة ساعة ، يتم إزاحة البيانات الموجودة في سجل 8 بت إلى اليمين ، وتغيير قيمة دبوس الإدخال في أقصى موضع على اليسار. ومن ثم ، يجب تغذيتها بدورتين على مدار الساعة من 1 ثم دورتين على مدار الساعة من 0.

يتم إزاحة البيانات عند الحافة الصاعدة لنبض الساعة. يجب أن يتم تبديل flip-flop عند الحافة المتساقطة للساعة ، لذلك سيكون لـ 74HC595 إدخال بيانات ثابت عند حافة الساعة الصاعدة.

يمكن توصيل 74HC595 بأسلاك مثل هذا:

دبوس 8 (GND) -> GND

دبوس 16 (VCC) -> 5V دبوس 14 (SER) -> البيانات في الدبوس 12 (RCLK) -> رقم إدخال الساعة رقم 11 (SRCLK) -> رقم إدخال الساعة رقم 13 (OE) -> GND Pin 10 (SRCRL) -> 5V Pins 15 ، و 1-3 ستخرج النمط لقيادة المحرك.

يضمن توصيل RCLK و SRCLK أن يكون سجل بيانات الشريحة متزامنًا دائمًا مع سجل الإخراج. يجعل وضع الدبوس 13 على الأرض محتوى سجل الإخراج مرئيًا على الفور لدبابيس الإخراج (Q0 - Q7).

المؤقت 555

لتوليد نبض الساعة ، يمكن استخدام شريحة المؤقت 555. هذه أيضًا شريحة شائعة جدًا ، ويتم وصفها ومناقشتها أكثر من سجل التحول. تحتوي ويكيبيديا على مقال لطيف على

ورقة البيانات هنا:

يمكن لهذه الشريحة ، من بين أشياء أخرى ، توليد نبض ساعة موجة مربعة. تستخدم المقاومات والمكثفات الخارجية للتحكم في التردد ودورة العمل (عند الكسر).

عند إعدادها لتوليد نبضات بشكل متكرر ، يُقال إن شريحة 555 في وضع مستقر. يتم ذلك عن طريق توصيل الأسلاك كما في الصورة أعلاه. (الصورة بواسطة jjbeard [المجال العام] ، عبر ويكيميديا كومنز):

دبوس 1 -> GND

الدبوس 2 -> R1 (10kΩ) -> Pin 7 Pin 2 -> Pin 6 Pin 3 هو الناتج Pin 4 (إعادة الضبط) -> 5V Pin 5 -> 0.01µF -> GND Pin 6 -> 0.1µF -> GND Pin 7 -> R2 (10kΩ) -> 5V Pin 8 -> 5V

سيتم توصيل خرج Pin 3 بدبابيس ساعة الإدخال (Pin 11 و Pin 12) من سجل الإزاحة 74HC595.

يتم تحديد تردد إشارة الخرج (وبالتالي سرعة محرك الخطوة) من خلال قيم المقاوم R1 و R2 ، وقيمة المكثف C.

سيكون وقت الدورة T هو ln (2) C (R1 + 2 R2) أو حوالي 0.7 درجة مئوية (R1 + 2 R2). التردد 1 / ت.

دورة العمل ، وهي جزء من وقت الدورة الذي تكون فيه الإشارة عالية ، هي (R1 + R2) / (R1 + 2R2). دورة العمل ليست مهمة جدًا لهذا المشروع.

أستخدم 10kΩ لكل من R1 و R2 و C = 0.1 درجة فهرنهايت.

يعطي هذا ترددًا يبلغ حوالي 480 هرتز ، وهو قريب من الحد الأقصى للتردد الذي وجدته يمكن لمحرك الخطوة التعامل معه دون توقف.

لإنشاء نمط 1100 المزاح والمتكرر من 74HC595 ، يجب إبقاء الدبوس 14 (SER) مرتفعًا لدورتين على مدار الساعة ، ثم منخفضًا لدورتين على مدار الساعة بشكل متكرر. أي ، يجب أن يتأرجح الدبوس بنصف تردد الساعة.

عداد التموج الثنائي 74HC393

العد 74HC393 في ثنائي ، وهذا يعني أيضًا أنه يمكن استخدامه لقسمة ترددات النبض على قوى اثنين ،

ورقة البيانات الخاصة بها هنا:

74HC393 مزدوج ، له عداد 4 بت واحد على كل جانب.

عند الحافة المتساقطة لنبض الساعة ، يتم تبديل دبوس الإخراج الأول وإيقاف تشغيله. ومن ثم ، سيتأرجح دبوس الإخراج الأول بنصف تردد ساعة الإدخال. عند الحافة المتساقطة لدبوس الإخراج الأول ، يتم تشغيل وإيقاف دبوس الإخراج. وهكذا بالنسبة لجميع دبابيس الإخراج الأربعة. عندما يتم إيقاف تشغيل pin n ، يتم تبديل pin n + 1.

يتغير الدبوس n + 1 بمقدار النصف كما يتغير دبوس n. هذا عد ثنائي. يمكن للعداد أن يعد إلى 15 (كل البتات الأربعة 1) قبل أن يبدأ على الصفر مرة أخرى. إذا تم توصيل طرف الإخراج الأخير للعداد 1 كساعة للعداد 2 ، فقد يتم العد إلى 255 (8 بتات).

لإنشاء نبضة بنصف تردد ساعة الإدخال ، لا يلزم سوى طرف الإخراج 1. أي العد فقط من صفر إلى واحد.

لذلك ، إذا تم العد بواسطة نبضة الساعة من 555 ، فإن الدبوس الموجود على عداد 74HC393 الذي يمثل البتة 2 ، سوف يتأرجح بنصف تردد الساعة. ومن ثم يمكن توصيل هذا بدبوس SER الخاص بسجل التحول 74HC595 ، لجعل هذا يولد النمط المطلوب.

يجب أن تكون أسلاك العداد الثنائي 74HC393:

دبوس 1 (1CLK) -> 74HC595 دبوس 11 و 12 و 555 دبوس 3

السن 2 (1CLR) -> GND Pin 4 (1QB) -> 74HC595 Pin 14 Pin 7 (GND) -> GND Pin 14 (VCC) -> 5V Pin 13 (2CLK) -> GND (غير مستخدم) Pin 12 (2CLR) -> 5 فولت (غير مستخدم)

الخطوة 3: قم بتشغيله

يمكننا الآن تشغيل المحرك ، إذا كانت الدبابيس 0-3 من 74HC595 متصلة بالدبابيس 1-4 من لوحة ULN2003 على التوالي.

في الوقت الحالي ، استبدل مكثف 0.1 درجة فهرنهايت في Pin 6 بمؤقت 555 بـ 10 درجة فهرنهايت. سيؤدي هذا إلى جعل دورة الساعة أطول بمئات المرات ، وسيتمكن المرء من رؤية ما يجري.

يمكن استخدام مصابيح LED الموجودة على لوحات ULN2003 لهذا الغرض. افصل المحرك من لوحة ULN2003. قم بتوصيل الدبابيس من 1 إلى 4 من اللوحة بإخراج QA-QD (المسامير 7 و 9 و 10 و 11) من 74HC595. قم بتوصيل - و + للوحة ULN2003 بالأرض و 5 فولت. إذا تم تشغيل الطاقة ، يجب أن ترى النمط المطلوب على مصابيح LED.

إذا كنت تريد أن ترى ما يحدث في العداد الثنائي 74HC393 ، فقم بالاتصال بالدبابيس 3-6 من ذلك العداد بدلاً من ذلك.

إذا كان النمط يبدو صحيحًا ، فقم بإيقاف التشغيل ، واستبدل المكثف بـ 0.1 درجة فهرنهايت مرة أخرى ، وقم بتوصيل دبابيس الإدخال 1-4 من لوحة ULN2003 بمسامير الإخراج QA - QD الخاصة بـ 74HC595 ، وقم بتوصيل المحرك مرة أخرى.

مع التشغيل ، يجب أن يعمل المحرك الآن.

الخطوة 4: التحكم في السرعة

يتم التحكم في سرعة المحرك المتدرج من خلال تردد خرج المؤقت 555. مرة أخرى ، تحكمها قيم المقاومات R1 و R2 والمكثف C1 المتصل بها. من خلال توصيل مقياس جهد 100 كيلو أوم على التوالي مع R2 ، قد يكون التردد بين 480 هرتز و 63 هرتز. الخطوات pr. الثاني من المحرك ، سيكون نصف تردد المؤقت 555.

لقد استخدمت مقياس جهد رقمي DS1809-100 ، وهو مصنوع لاستخدام زر الضغط. تعمل الأزرار الانضغاطية التي تربط السن 2 (UC) والدبوس 7 (DC) إلى 5V على زيادة / نقص المقاومة بين الأطراف RH (Pin 1) أو RL (Pin 4) ، وقطعة الماسحة 6 (RW). يؤدي الضغط على الزر لأكثر من ثانية إلى تكرار الزر تلقائيًا.

يمكن العثور على ورقة البيانات هنا:

الأسلاك مثل هذا:

دبوس 1 (RH) غير مستخدم

الدبوس 2 (UC) -> زر اللمس 1 الدبوس 3 (STR) -> GND Pin 4 (RL) -> 555 Pin 2 Pin 5 -> GND Pin 6 (RW) -> 10kΩ -> 555 pin 7 Pin 7 (DC) -> زر اللمس 2 دبوس 8 -> 5 فولت

الأسلاك للزر الملموس 1:

دبوس 1/2 -> DS1809 دبوس 2

دبوس 3/4 -> 5 فولت

الأسلاك للزر اللمسي 2:

دبوس 1/2 -> DS1809 دبوس 7

دبوس 3/4 -> 5 فولت

الآن ، يمكن تنظيم السرعة.

الخطوة 5: بدء / إيقاف

لبدء وإيقاف محرك السائر ، يمكن استخدام Pin 4 (دبوس إعادة الضبط) في المؤقت 555. إذا تم سحب هذا منخفضًا ، فلن يكون هناك نبضات إخراج من الدبوس 3.

سيتم استخدام زر لمسي للتبديل بين البدء والإيقاف. الضغط على الزر مرة واحدة ، يجب أن يبدأ المحرك ، والضغط عليه مرة أخرى ، يجب أن يوقفه. للحصول على هذا السلوك ، هناك حاجة إلى تقليب. ولكن يمكن أيضًا استخدام 74HC393 الموجود بالفعل. يتكون 74HC393 من جزأين ، ويستخدم نصف واحد فقط كمقسم تردد لنبض الساعة.

نظرًا لأن العداد الثنائي هو في الواقع مجرد مجموعة من flip-flops المتسلسلة ، يمكن استخدام أول فليب فليب من الجزء الآخر. من خلال توصيل زر لمسي مثل أن يكون Pin 13 (2CLK) منخفضًا عند الضغط على الزر ، ومرتفعًا إذا لم يكن كذلك ، فسيقوم Pin 12 بالتبديل عند كل مستوى منخفض. سيؤدي توصيل Pin 12 إلى Pin 4 من 555 ، إلى بدء وإيقاف خرجه ، ومن ثم المحرك.

الأزرار اللمسية صعبة بعض الشيء ، لأنها ميكانيكية. قد "ترتد" ، أي أنها قد ترسل إشارات متعددة في كل دفعة. يساعد توصيل مكثف 0.1 درجة فهرنهايت فوق الزر في تجنب ذلك.

لذلك ، يتم إضافة زر لمسي (يتم إضافة الزر 3 ، ويتم تغيير الاتصال بـ Pin 4 من 555.

توصيل الزر:

دبوس 1/2 -> 10kΩ -> 5V

دبوس 1/2 -> 0.1 درجة فهرنهايت -> دبوس 3/4 -> 74HC393 دبوس 13 (2CLK)

تم إجراء التغييرات التالية على 555:

دبوس 4 (إعادة تعيين) -> 74HC393 دبوس 11 (2QA)

يجب أن يعمل الزر 3 الآن كبديل لبدء / إيقاف.

لاحظ أن المحرك الذي توقف بهذه الطريقة سيستمر في استهلاك الطاقة.

الخطوة 6: التحكم في الاتجاه

للتحكم في اتجاه المحرك ، هناك حاجة إلى زر ضغط آخر ، ثم قلاب آخر. ومع ذلك ، سأخدع ، باستخدام flip-flop التالي لـ 74HC393 ، بعد تشغيل / إيقاف flip-flop ، وزر التشغيل / الإيقاف.

عندما ينخفض دبوس الاتجاه (Pin 2QA) ، يتم تبديل الدبوس التالي (Pin 2QB). ومن ثم ، فإن الضغط المتكرر على زر الضغط سيؤدي إلى إيقاف - تشغيل للأمام - إيقاف - تشغيل في الخلف - إيقاف - تشغيل إلى الأمام وما إلى ذلك.

لجعل المحرك يدور للخلف ، يجب عكس النمط الذي يتم تغذيته على ULN2003. يمكن أن يتم ذلك باستخدام سجل إزاحة ثنائي الاتجاه ، لكن ليس لدي واحد. 74HC595 ليس ثنائي الاتجاه.

ومع ذلك ، وجدت أنه يمكنني استخدام المخزن المؤقت 74HC241 الثماني. يحتوي هذا المخزن المؤقت على جزأين 4 بت ، مع دبابيس OE (تمكين الإخراج) منفصلة. يتحكم دبوس OE الأول في أربعة دبابيس الإخراج الأولى ، والثاني في آخر أربعة دبابيس إخراج. عندما يكون OE على دبابيس الإخراج لها نفس قيمة دبابيس الإدخال المقابلة ، وعندما يتم إيقاف تشغيلها ، ستكون دبابيس الإخراج في حالة مقاومة عالية ، كما لو كانت غير متصلة. علاوة على ذلك ، يكون أحد دبوس OE نشطًا منخفضًا ، والآخر نشط عاليًا ، لذلك عند توصيلهما معًا ، سيكون نصف المخزن المؤقت فقط نشطًا في ذلك الوقت.

لذلك ، بالنسبة لنفس المدخلات ، يمكن لنصف المخزن المؤقت دفع المحرك للأمام ، والنصف الآخر للخلف. أي نصف نشط ، يعتمد على قيمة دبابيس OE.

تم العثور على ورقة البيانات لـ 74HC241 على

يمكن أن تكون الأسلاك مثل هذا:

دبوس 1 (1OE) -> 74HC293 دبوس 10 (2QB)

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

الآن ، يجب أن يتم الانتهاء من الأسلاك فقط عن طريق الطاقة بجهد 5 فولت. تأكد من أن مزود الطاقة يمكن أن يوفر تيارًا كافيًا لتشغيل كل من المحرك والدوائر.

الخطوة 7: الاستنتاجات

يمكن التحكم في المحرك المتدرج بدون متحكم دقيق.

المرحلية المستخدمة هنا ، كانت بعض التي استخدمتها من قبل. معظمها ليست مثالية لهذا ، ويمكن استخدام عدة بدائل.

• لتوليد النبضات ، تعد شريحة المؤقت 555 أداة جيدة ، ولكن توجد عدة بدائل ، مثل تلك الموصوفة في Instructable.
• للتحكم في السرعة ، يمكن استخدام أي مقياس جهد ، وليس فقط مقياس جهد رقمي. إذا كان لديك مقياس جهد 10kΩ ، بدلاً من 100kΩ ، فيمكن استبدال المقاومات 10kΩ بـ 1KΩ ، ومكثف 0.1 µF بمكثف 1µF (اقسم كل المقاومات واضرب المكثف بنفس الرقم للحفاظ على التوقيت).
• استخدام سجل التحول ثنائي الاتجاه ، على سبيل المثال 74HC194 سيجعل التحكم في الاتجاه أسهل.
• للتحكم في الزر ، يمكن استبدال 74HC393 بقلب ، على سبيل المثال 74HC73. قد يكون 555 أيضًا سلكيًا ليكون بمثابة تبديل.