Comment piloter un moteur pas à pas sans microcontrôleur

Les pièces utilisées dans ce projet sont

Planche à pain

Moteur à pas 28byj-48

Carte ULN2003 à matrice de transistors Darlington (x113647)

74HC595 registre de décalage

Compteur d'ondulation binaire 74hc393

Potentiomètre numérique dallastat Ds1809-100

Tampon Tal 74hc241 o

3 boutons tactiles

Ligne de connexion

Alimentation 5V

Étape 2: composants principaux

74HC595 registre de décalage

Déplacez le moteur en répétant la séquence suivante aux quatre broches d'entrée de la carte unl2003:

1100- 0110-0011-1001

Cela entraînera le moteur en mode pas à pas. Le motif 1100 se déplace vers la droite de manière répétée. Ceci recommande l'utilisation de registres à décalage. Le mode de fonctionnement du registre à décalage est qu'à chaque cycle d'horloge, le bit du registre se déplace d'un bit vers la droite et le bit le plus à gauche est remplacé par la valeur de la broche d'entrée à ce moment-là. Il doit donc d'abord alimenter deux cycles d'horloge 1 puis deux cycles d'horloge 0 pour générer un mode de plongée moteur.

Pour générer un signal d'horloge, vous avez besoin d'un oscillateur qui génère une séquence stable d'impulsions, de préférence une onde carrée propre. Cela constituera la base du mode de mouvement du signal au moteur.

Un déclencheur est utilisé pour générer deux cycles de 1 puis deux cycles de 0.

J'ai un registre à décalage 74HC595. Il s'agit d'une puce très populaire, qui est introduite dans de nombreux instructables et vidéos Youtube.

Les fiches techniques peuvent être http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc595.pdf Trouvé sur.

Une bonne instruction est le registre à décalage 74HC595 - supprimé par bweaver6.

Le principe de fonctionnement du registre à décalage 74HC595 est qu'à chaque cycle d'horloge, les données de son registre 8 bits seront décalées vers la droite, puis déplacez la valeur de la broche d'entrée vers l'extrême gauche. Par conséquent, il doit être doté de deux cycles d'horloge 1, puis de deux cycles d'horloge 0.

Les données se déplacent sur le front montant de l'impulsion d'horloge. Le déclencheur henc doit être déclenché sur le front descendant de l'horloge, de sorte que le 74HC595 aura une entrée de données stable sur le front montant de l'horloge.

74HC595 in peut être câblé comme suit:

Les broches 15 et 1-3 produiront le modèle pour entraîner le moteur.

La connexion de rCLK et srclk garantit que le registre de données de la puce est toujours synchronisé avec le registre de sortie. La broche de mise à la terre 13 rendra immédiatement visible le contenu du registre de sortie (q0-q7).

555 Minuterie

Pour générer des impulsions d'horloge, une puce de minuterie 555 peut être utilisée. C'est aussi une puce très populaire, qui est plus décrite et discutée que le registre à décalage. Wikipedia dans https://en.wikipedia.org/wiki/555_ timer_ Il y a un bon article sur IC.

La fiche technique est ici : http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ne555 .pdf

Entre autres choses, la puce peut également générer des impulsions d'horloge à onde carrée. Des résistances et condensateurs externes sont utilisés pour contrôler la fréquence et le rapport cyclique (lorsqu'ils sont activés).

Lorsqu'elle est configurée pour générer des impulsions de manière répétée, la puce 555 est dite en mode instable. Il peut être complété par un câblage comme indiqué sur la figure ci-dessus. (photo de jjbeard [domaine public], via Wikimedia Commons):

La Pin 3 est la sortie

La sortie de la broche 3 sera connectée aux broches d'horloge d'entrée décalées 74HC595 (broches 11 et 12)

La fréquence du signal de sortie (et la vitesse du moteur pas à pas) est déterminée par les valeurs des résistances R1 et R2 et la valeur du condensateur C.

Le temps de cycle t sera de ln (2) C (R1 2 R2) soit environ 0,7 C (R1 2 R2).

La fréquence est 1 / T.

Le rapport cyclique, c'est-à-dire que le signal fait partie du temps de cycle élevé, est

Cycle de service pour

Pour R1 et R2, j'utilise 10K , C = 0,1 F.

Cela donne une fréquence d'environ 480HZ et est proche de la fréquence maximale, je trouve

Pour générer un mode de répétition décalé de 1100 à partir du 74HC595, la broche 14 (SER) doit être maintenue haute pendant deux cycles d'horloge, puis basse pendant deux cycles. Autrement dit, la broche doit osciller à la moitié de la fréquence d'horloge.

74hc393 Double compteur d'ondulation binaire

74hc393 compte en binaire, ce qui signifie également qu'il peut être utilisé pour diviser la fréquence des impulsions par une puissance de 2,

Sa fiche technique est ici : http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc393.pdf

Le 74hc393 est à double canal et dispose d'un compteur 4 bits de chaque côté.

Au front descendant de l'impulsion d'horloge, la première broche de sortie est activée et désactivée. Par conséquent, la broche de sortie 1 oscillera à la moitié de la fréquence d'horloge d'entrée. Sur le front descendant de la broche de sortie 1, la broche de sortie 2 s'active et se désactive. Pour les quatre broches de sortie, et ainsi de suite. Chaque fois que la broche n est fermée, la broche n 1 commute.

La fréquence de changement de la broche n 1 est la moitié de celle de la broche n. Ceci est un décompte binaire. Avant de repartir de zéro, le compteur peut compter jusqu'à 15 (les quatre bits sont à 1). Si la dernière broche de sortie du compteur 1 est connectée au compteur 2 en tant qu'horloge, son compte peut être de 255 (8 bits).

Pour créer une impulsion avec une fréquence égale à la moitié de la fréquence d'horloge d'entrée, seule la broche 1 est requise pour la sortie. Autrement dit, ne comptez qu'à partir de zéro.

Par conséquent, si l'impulsion d'horloge de 555 est comptée, la broche du compteur 74hc393 représentant le bit 2 oscillera à la moitié de la fréquence. Horloge. Par conséquent, il peut être connecté à la broche ser du registre à décalage 74HC595 pour générer le mode requis.

Le câblage du compteur binaire 74hc393 doit être:

Étape 3: courir

Si 74HC595 broches 0-3, nous pouvons maintenant faire tourner le moteur et nous connecter aux broches 1-4 de la carte ULN2003 respectivement.

Remplacez maintenant le condensateur 0,1 f sur la broche 6 de la minuterie 555 par 10 F. Cela prolongera cent fois le cycle de l'horloge et les gens pourront voir ce qui se passe.

La LED sur la carte ULN2003 peut être utilisée à cet effet. Débranchez la prise du moteur de la carte ULN2003. Connectez les broches 1 à 4 du circuit imprimé à la sortie qa-qd du 74HC595 (broches 7, 9, 10 et 11). Reliez le - et de la carte ULN2003 à la masse et au 5V. Si l'alimentation est allumée, vous devriez voir le motif souhaité sur la LED.

Si vous voulez voir ce qui se passe dans le compteur binaire 74hc393, connectez-vous plutôt aux broches 3-6 du compteur.

Si le modèle est correct, éteignez l'alimentation, remplacez à nouveau le condensateur par un condensateur de 0,1 f, connectez les broches d'entrée 1-4 de la carte ULN2003 à la broche de sortie qa-qd de 74HC595, puis insérez-le

Allumez à nouveau le moteur.

Étape 4: contrôle de la vitesse

La vitesse du moteur pas à pas est contrôlée par la fréquence de sortie de la minuterie 555. Celui-ci est à son tour déterminé par les valeurs des résistances R1 et R2 et du condensateur C1 qui y sont connectés. En connectant un potentiomètre 100k en série avec R2, la fréquence peut être comprise entre 480HZ et 63Hz. Étape pr. La deuxième fréquence du moteur sera la moitié de la fréquence de la minuterie 555.

J'ai utilisé le potentiomètre numérique ds1809-100, qui est utilisé pour les boutons. Le bouton connectant la broche 2 (UC) et la broche 7 (DC) au 5V augmente/diminue la résistance entre la borne Rh (broche 1) ou Rl (broche 4) et la broche 6 (RW). Appuyez sur le bouton et maintenez-le enfoncé pendant plus d'une seconde, et le bouton se répétera automatiquement.

La fiche technique est disponible ici : https://datasheets.maximintegrated.com/zh/ds/DS180. .

Le câblage est comme suit:

Câblage bouton tactile 1 broche 1 / 2 - broche ds1809 2

Câblage du bouton tactile 2:

Maintenant, vous pouvez ajuster la vitesse.

Étape 5: start / stop

Pour démarrer et arrêter le moteur pas à pas, la broche 4 (broche de réinitialisation) de la minuterie 555 peut être utilisée. Si elle est tirée vers le bas, la broche 3 ne produira pas d'impulsions.

Des boutons tactiles seront utilisés pour basculer entre le démarrage et l'arrêt. Appuyez une fois sur le bouton pour démarrer le moteur et appuyez à nouveau sur le bouton pour l'arrêter. Pour obtenir ce comportement, vous avez besoin d'un déclencheur. Cependant, le 74hc393 existant peut également être utilisé. 74hc393 se compose de deux parties, dont seulement la moitié est utilisée comme diviseur de fréquence pour les impulsions d'horloge.

Étant donné que le compteur binaire n'est en fait qu'un ensemble de déclencheurs en série, vous pouvez utiliser le premier déclencheur d'une autre partie. En connectant le bouton tactile, la broche 13 (2clk) est basse lorsque le bouton est enfoncé, sinon elle est haute, et la broche 12 basculera sur chaque niveau bas. La connexion de la broche 12 à la broche 4 de 555 démarrera et arrêtera sa sortie et arrêtera donc le moteur.

Les boutons tactiles sont délicats car ce sont des boutons mécaniques. Ils peuvent "rebondir", c'est-à-dire qu'ils peuvent envoyer plusieurs signaux à chaque pression. La connexion d'un condensateur de 0,1 f au-dessus du bouton permet d'éviter cela.

Par conséquent, un bouton tactile (bouton 3) a été ajouté et la connexion à la broche 555 4 a été modifiée.

Bouton de câblage:

Les modifications suivantes ont été apportées à 555:

Le bouton 3 doit maintenant être utilisé comme interrupteur marche/arrêt.

Notez que les moteurs arrêtés de cette manière consomment toujours de l'énergie.

Étape 6: contrôle de direction

Pour contrôler la direction du moteur, j'ai besoin d'un autre bouton, puis d'un autre déclencheur, mais je tricherai après le déclencheur marche / arrêt en utilisant le déclencheur suivant de 74hc393, puis

Lorsque la broche de direction (broche 2qa) devient basse, la broche suivante (broche 2qb) est commutée. Par conséquent, appuyer plusieurs fois sur le bouton entraînera

Off-on vers l'avant - off - Ouvrir vers l'arrière - off - Ouvrir vers l'arrière, etc.

Pour faire tourner le moteur vers l'arrière, inversez le modèle envoyé dans ULN2003, qui peut être exécuté dans les deux sens. Je change de registre, mais je ne le fais pas. 74HC595 n'est pas bidirectionnel.

Cependant, j'ai découvert que je pouvais utiliser le tampon octal 74hc241. Le tampon comporte deux parties de 4 bits avec une broche OE (activation de sortie) indépendante. La première broche OE contrôle les quatre premières broches de sortie et la seconde OE contrôle les quatre dernières broches de sortie. Lorsque l'OE est allumé, la broche de sortie a la même valeur que la broche d'entrée correspondante, et lorsque l'OE est éteint, la broche de sortie sera dans un état d'impédance élevée, tout comme lorsqu'elle n'est pas connectée. De plus, l'une des broches OE est active au niveau bas et l'autre broche est active au niveau haut, donc lorsqu'elles sont connectées ensemble, seule la moitié des tampons sera active.

Par conséquent, pour la même entrée, la moitié du tampon peut entraîner le moteur vers l'avant et l'autre moitié peut entraîner le moteur vers l'arrière. La moitié active dépend de la valeur de la broche OE.

Pour la fiche technique de 74hc241, veuillez visiter http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn54hc241.pdf

Le câblage peut être comme suit: