2-проводное 2-осевое управление электродвигателем: 6 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

В этом проекте предлагается способ управления двумя осями двигателя с использованием счетчика импульсов для каждого канала и метод фиксации «включения-выключения» с использованием счетчиков 4017.

Этот метод подходит для любой функции импульсного входа (кнопка, поворотный переключатель или другой источник, у которого выходные контакты ограничены).

Я предлагаю показать методы управления двигателями постоянного тока, шаговыми и серводвигателями с использованием компонентов из популярного набора «бегун Ларсона» с использованием таймера 555 и счетчика микросхем 4017.

У меня есть устаревший, но работающий домашний компьютер TI99, который был популярен некоторое время назад (70-е годы), и мне не нравится видеть полезное оборудование, сидящее без дела. В TI99 использовался лучший процессор того времени, Texas 9900, но по какой-то причине он был признан домашним компьютером и вскоре потерял популярность.

У TI99 нет выходов, о которых можно было бы говорить, кроме видео, кассеты и звука; входы - нестандартная клавиатура и порт «джойстик».

Шаг 1. "Бегущий по Ларсону"

В настоящее время я не могу завершить рабочую модель, но я подумал, что выложу ее здесь, в Instructables, на случай, если она будет интересна, и, надеюсь, создам некоторые комментарии. Те из вас, кто знаком с «бегуном Ларсона», знают, что таймер 555 обеспечивает часы для счетчика 4017, а на выходе счетчика последовательно загораются светодиоды.

Идея, которую я предлагаю, заключается в том, что драйверы двигателей, то есть H-мостовые или шаговые модули, такие как A4988, могут быть выбраны выходами счетчика 4017 путем отправки правильного количества импульсов для активации необходимого драйвера.

Шаг 2: Базовая схема

Вот принципиальная схема "бегуна Ларсона". В этом приложении таймер 555 не подключен к счетчику 4017, поскольку я собираюсь управлять входом счетчика с помощью TI99, чтобы он контролировал счет, а выходы поступали на драйверы двигателя, а не на светодиоды.

Важны две вещи: счет всегда должен идти до конца (или генерировать сброс), а требуемый выход счета - единственный, который активирует моторную функцию.

Для первого требования TI99 должен удерживать текущий счет и всегда считать до максимума, если должен быть выбран выход с меньшим номером - я почти уверен, что он сможет считать до десяти и обратно!

Другое требование, необходимое для привода двигателя постоянного тока, решается с помощью электрического трюка с использованием задержки CR путем замены функции светодиода конденсатором и объединения его с резистором так, чтобы «проходящий» импульс, т.е. драйвер двигателя не видит и активируется только тогда, когда выход статичен.

Кроме того, я собираюсь добавить схему сброса.

Шаг 3: Источник импульса

Я собираюсь использовать порт «джойстика» на TI99 в качестве источника импульсов и входа концевого выключателя.

Вот принципиальная схема порта «джойстик», которая показывает, что есть две линии выбора «джойстик» и обычные 4 квадрантных входа и кнопки «огонь».

Я могу подключить счетчик 4017 к каждой строке выбора «джойстика», чтобы каждый раз при обращении к порту счетчик увеличивался; Кнопочные входы будут использоваться для концевого выключателя и / или подсчета положений.

Это дает мне 2 оси, и я объясню позже, как включить / выключить фиксацию для дополнительного контроля.

Шаг 4: Управление двигателями

Для привода двигателя постоянного тока

Счетчик после сброса имеет выход «0» на «высокий», поэтому, если два входа H-моста подключены к выходам «1» и «2», то счетчик 1 будет приводить двигатель в движение в одном направлении, а счет 2 будет вращайте двигатель в обратном направлении; еще один счетчик остановит двигатель и / или последовательно выберет другие драйверы.

Для привода шагового двигателя

Выходы счетчика используются для «включения» необходимого количества шаговых модулей (4017 имеет 9 выходов и может быть включен каскадом), а таймер 555 подключен ко всем модулям для обеспечения тактовой частоты. Выход нужно будет инвертировать с помощью транзистора, если используется модуль A4988,

Управлять сервоприводом

Таймер 555 подключен к серводвигателю, как многие здесь описывают, но разница в том, что к каждому из 10 выходов счетчика подключен синхронизирующий резистор, выход «0» имеет значение по умолчанию. В этом случае все остальные выходы будут сброшены на 0 В, поэтому либо математические вычисления должны быть выполнены для компенсации, либо можно вставить диод для изоляции нежелательных выходов.

Шаг 5: функция фиксации

Я приложил таблицу данных CD4017, в которой вы могли заметить, что выход «0» активен в состоянии сброса, а также что «Сброс» имеет высокий уровень активности. Следует сказать, что любой выход может быть установлен при включении питания, поэтому модули драйверов должны быть защищены от возможности их непреднамеренного включения, особенно H-мост. Эта характеристика означает, что счетчик может быть сброшен любым подключенным к нему выходом и, таким образом, завершением счетчика. Счетчики могут быть подключены каскадом к любой длине, кратной их количеству, при этом сброс выполняется с любого выхода.

Эту функцию также можно использовать для счетчиков осей.

Если я подключу выход «2» к «Сбросу», то счетчик может переключаться только между выходом «0» и «1», давая мне функцию фиксации для управления соленоидом / реле или чем-либо еще. Я буду использовать один из других выходов счетчика в качестве тактового входа, чтобы обеспечить управление выбором.

Очевидно, можно использовать любую защелку, триггер или счетчик, но у меня есть много 4017, которые нужно использовать!

Еще одна особенность этого чипа состоит в том, что часы представляют собой вход триггера Шмитта, что делает его удобным с задержкой CR, как я предлагал для «проходящих» импульсов. Если триггерный вход Шмитта не важен, оказывается, что вход «Enable» может использоваться как отрицательный триггерный вход.

Шаг 6: Резюме

Как я уже сказал, я пока не могу физически предоставить прототип, но я здесь, чтобы обсудить предложенные идеи.

Я с нетерпением жду возможности попробовать один из проектов лазерного гравера или плоттера с моим древним TI99 и надеюсь, что это даст некоторым из вас некоторые идеи. Удачи!

Единственное, что умеет TI99, - это математика, поэтому было бы здорово услышать, что вы сделали звездного искателя!