Como acionar o motor de passo sem microcontrolador

As peças utilizadas neste projeto são

Placa de pão

Motor de passo 28byj-48

Placa de matriz de transistores Darlington ULN2003 (x113647)

Registro de turno 74HC595

Contador de ondulação binário 74hc393

Potenciômetro digital Ds1809-100 dallastat

74hc241 o tampão tal

3 botões táteis

Linha de conexão

Fonte de alimentação 5V

Passo 2: componentes principais

Registro de turno 74HC595

Mova o motor repetindo a seguinte sequência para os quatro pinos de entrada da placa unl2003:

1100- 0110-0011-1001

Isso acionará o motor no modo de passo completo. O padrão 1100 se move para a direita repetidamente. Isso recomenda o uso de registradores de deslocamento. O modo de funcionamento do registrador de deslocamento é que em cada ciclo de clock, o bit no registrador se move um bit para a direita e o bit mais à esquerda é substituído pelo valor do pino de entrada naquele momento. Portanto, ele deve primeiro alimentar dois ciclos de clock 1 e depois dois ciclos de clock 0 para gerar um modo para mergulho do motor.

Para gerar um sinal de clock, você precisa de um oscilador que gere uma sequência estável de pulsos, de preferência uma onda quadrada limpa. Isso formará a base do modo de movimento do sinal para o motor.

Um gatilho é usado para gerar dois ciclos de 1 e depois dois ciclos de 0.

Eu tenho um registrador de deslocamento 74HC595. Este é um chip muito popular, que é introduzido em muitos instrutivos e vídeos do Youtube.

As folhas de dados podem ser encontradas em http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc595.pdf.

Uma boa instrução é o registrador de deslocamento 74HC595 - excluído por bweaver6.

O princípio de funcionamento do registrador de deslocamento 74HC595 é que em cada ciclo de clock, os dados em seu registrador de 8 bits serão deslocados para a direita, então mova o valor do pino de entrada para a extrema esquerda. Portanto, ele deve ser fornecido com dois ciclos de clock 1 e, em seguida, dois ciclos de clock 0.

Os dados se movem na borda ascendente do pulso de clock. O gatilho henc deve ser acionado na borda descendente do clock, para que o 74HC595 tenha uma entrada de dados estável na borda ascendente do clock.

74HC595 pode ser conectado da seguinte forma:

Os pinos 15 e 1-3 emitirão o padrão para acionar o motor.

Conectar rCLK e srclk garante que o registro de dados do chip esteja sempre sincronizado com o registro de saída. O pino de aterramento 13 tornará o conteúdo do registro de saída (q0-q7) imediatamente visível.

555 Temporizador

Para gerar pulsos de clock, o chip 555 timer pode ser usado. Este também é um chip muito popular, que é mais descrito e discutido do que o registrador de deslocamento. Wikipedia em https://en.wikipedia.org/wiki/555_ timer_ Há um bom artigo sobre IC.

A ficha técnica está aqui: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ne555 .pdf

Entre outras coisas, o chip também pode gerar pulsos de clock de onda quadrada. Resistores e capacitores externos são usados ​​para controlar a frequência e o ciclo de trabalho (quando ativados).

Quando configurado para gerar pulsos repetidamente, diz-se que o chip 555 está no modo instável. Ele pode ser concluído com a fiação conforme mostrado na figura acima. (foto de jjbeard [domínio público], via Wikimedia Commons):

Pin 3 é a saída

A saída do pino 3 será conectada aos pinos de clock de entrada deslocados 74HC595 (pinos 11 e 12)

A frequência do sinal de saída (e a velocidade do motor de passo) é determinada pelos valores dos resistores R1 e R2 e o valor do capacitor C.

O tempo de ciclo t será ln (2) C (R1 2 R2) ou aproximadamente 0,7 C (R1 2 R2).

A frequência é 1 / T.

O ciclo de trabalho, ou seja, o sinal faz parte do tempo de ciclo alto, é

Ciclo de trabalho para

Para R1 e R2, uso 10K , C = 0,1 F.

Isso dá uma frequência de cerca de 480HZ e está perto da frequência máxima, acho

Para gerar um modo de repetição deslocada de 1100 a partir do 74HC595, o pino 14 (SER) deve ser mantido alto por dois ciclos de clock e depois baixo por dois ciclos. Ou seja, o pino deve oscilar na metade da frequência do clock.

Contador de ondulação binário duplo 74hc393

74hc393 conta em binário, o que também significa que pode ser usado para dividir a frequência de pulso por uma potência de 2,

Sua folha de dados está aqui: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc393.pdf

O 74hc393 é dual channel e possui um contador de 4 bits em cada lado.

Na borda descendente do pulso de clock, o primeiro pino de saída é ligado e desligado. Portanto, o pino de saída 1 oscilará na metade da frequência do clock de entrada. Na borda descendente do pino de saída 1, o pino de saída 2 liga e desliga. Para todos os quatro pinos de saída e assim por diante. Sempre que o pino n é fechado, o pino n 1 comuta.

A frequência de mudança do pino n 1 é metade daquela do pino n. Esta é uma contagem binária. Antes de começar do zero novamente, o contador pode contar até 15 (todos os quatro bits são 1). Se o último pino de saída do contador 1 estiver conectado ao contador 2 como clock, sua contagem pode ser 255 (8 bits).

Para criar um pulso com uma frequência de metade da frequência do clock de entrada, apenas o pino 1 é necessário para a saída. Ou seja, conte apenas de zero.

Portanto, se o pulso de clock de 555 for contado, o pino no contador 74hc393 que representa o bit 2 oscilará na metade da frequência. Relógio. Portanto, ele pode ser conectado ao pino ser do registrador de deslocamento 74HC595 para gerar o modo desejado.

A fiação do contador binário 74hc393 deve ser:

Passo 3: executar

Se 74HC595 pinos 0-3, agora podemos fazer o motor funcionar e conectar aos pinos 1-4 da placa ULN2003 respectivamente.

Agora substitua o capacitor de 0,1 f no pino 6 do temporizador 555 por 10 F. Isso estenderá o ciclo do relógio cem vezes e as pessoas poderão ver o que está acontecendo.

O LED na placa ULN2003 pode ser usado para esta finalidade. Desconecte o plugue do motor da placa ULN2003. Conecte os pinos 1 a 4 da placa de circuito à saída qa-qd do 74HC595 (pinos 7, 9, 10 e 11). Conecte o - e da placa ULN2003 ao terra e 5V. Se a energia estiver ligada, você deverá ver o padrão desejado no LED.

Se você quiser ver o que acontece no contador binário 74hc393, conecte os pinos 3-6 do contador.

Se o padrão estiver correto, desligue a fonte de alimentação, substitua o capacitor por um capacitor de 0,1 f novamente, conecte os pinos de entrada 1-4 da placa ULN2003 ao pino de saída qa-qd de 74HC595 e insira-o

Ligue o motor novamente.

Passo 4: controle de velocidade

A velocidade do motor de passo é controlada pela frequência de saída do temporizador 555. Isto é por sua vez determinado pelos valores das resistências R1 e R2 e do condensador C1 a eles ligado. Ao conectar um potenciômetro de 100k em série com R2, a frequência pode ficar entre 480HZ e 63Hz. Passo pr. A segunda frequência do motor será metade da frequência do temporizador 555.

Usei o potenciômetro digital ds1809-100, que é usado para botões. O botão ligando o pino 2 (UC) e o pino 7 (DC) a 5V aumenta/diminui a resistência entre o terminal Rh (pino 1) ou Rl (pino 4) e o pino de derivação 6 (RW). Pressione e segure o botão por mais de um segundo e o botão se repetirá automaticamente.

A folha de dados pode ser encontrada aqui: https://datasheets.maximintegrated.com/zh/ds/DS180. .

A fiação é como segue:

Fiação do botão tátil 1 pino 1/2 - pino ds1809 2

Fiação do botão tátil 2:

Agora, você pode ajustar a velocidade.

Passo 5: start / stop

Para iniciar e parar o motor de passo, o pino 4 (pino de reset) do temporizador 555 pode ser usado. Se for puxado para baixo, o pino 3 não emitirá pulsos.

Botões táteis serão usados ​​para alternar entre iniciar e parar. Pressione o botão uma vez para ligar o motor e pressione o botão novamente para pará-lo. Para obter esse comportamento, você precisa de um gatilho. No entanto, o 74hc393 existente também pode ser usado. 74hc393 consiste em duas partes, das quais apenas metade é usada como divisor de frequência para pulsos de clock.

Como o contador binário é na verdade apenas um conjunto de gatilhos em série, você pode usar o primeiro gatilho de outra parte. Ao conectar o botão tátil, o pino 13 (2clk) fica baixo quando o botão é pressionado, caso contrário, fica alto, e o pino 12 liga cada nível baixo. Conectar o pino 12 ao pino 4 de 555 iniciará e interromperá sua saída e, portanto, parará o motor.

Botões táteis são complicados porque são botões mecânicos. Eles podem "saltar", ou seja, podem enviar vários sinais cada vez que são pressionados. Conectar um capacitor de 0,1 f acima do botão ajuda a evitar isso.

Portanto, um botão tátil (botão 3) foi adicionado e a conexão com o pino 4 555 foi alterada.

Fiação do botão:

As seguintes alterações foram feitas para 555:

O botão 3 agora deve ser usado como interruptor de partida/parada.

Observe que os motores parados dessa maneira ainda consomem energia.

Passo 6: controle de direção

Para controlar a direção do motor, preciso de outro botão, e depois outro gatilho, mas vou trapacear depois do gatilho liga/desliga usando o próximo gatilho de 74hc393, e depois

Quando o pino de direção (pino 2qa) fica baixo, o próximo pino (pino 2qb) é comutado. Portanto, pressionar o botão repetidamente causará

Off-on para a frente - off - Abrir para trás - off - Abrir para trás, etc

Para fazer o motor girar para trás, inverta o padrão enviado ao ULN2003, que pode ser executado em ambas as direções. Eu mudo o registro, mas não. 74HC595 não é bidirecional.

No entanto, descobri que posso usar o Buffer Octal 74hc241. O buffer tem duas partes de 4 bits com pino OE (ativação de saída) independente. O primeiro pino OE controla os primeiros quatro pinos de saída e o segundo OE controla os últimos quatro pinos de saída. Quando o OE está ligado, o pino de saída tem o mesmo valor que o pino de entrada correspondente, e quando o OE está desligado, o pino de saída estará em um estado de alta impedância, assim como quando não está conectado. Além disso, um dos pinos OE está ativo em nível baixo e o outro pino está ativo em nível alto, portanto, quando eles estiverem conectados, apenas metade dos buffers estará ativo.

Portanto, para a mesma entrada, metade do buffer pode acionar o motor para frente e a outra metade pode acionar o motor para trás. Qual metade está ativa depende do valor do pino OE.

Para a folha de dados de 74hc241, visite http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn54hc241.pdf

A fiação pode ser a seguinte: