Создаем робота-андроида своими руками

• Автоматический сброс при включении

• Внутренняя защита от тепловых перегрузок

Рис. 10.7. ИС UCN-5804 контроллер шагового двигателя

ИС обеспечивает в непрерывном режиме максимальный выходной ток 1,35 А на фазу при опорном напряжении 35 В. Это оказывается более чем достаточным при управлении 12 вольтовым шаговым двигателем. Необходимый выходной ток для такого двигателя составляет (12В/110О м = 0,11 А), т. е. примерно 1/10 ампера.

Последовательность выходных импульсов, определяемая внутренней логикой UCN-5804, запускается прямоугольными импульсами, поступающими на вывод 11. Каждый прямоугольный импульс, поданный на этот вывод, своим отрицательным фронтом запускает перемещение ШД на один шаг.

Порядок включения обмоток определяется таблицей. После того как таблица заканчивается, последовательность повторяется с начала таблицы. Для реверсирования направления вращения ШД последовательность включения обмоток определяется по таблице снизу вверх.

Вывод 15 управляет статусом выхода. Когда на этот вывод подается высокий потенциал, то все выходы ИС отключаются. Если эта функция не требуется для вашей конструкции, то необходимо соединить этот вывод с землей (низкий уровень).

Таблица 10.1. Порядок следования полных импульсов

Таблица 10.2. Порядок следования половиных импульсов

Вывод 14 определяет направление вращения. Когда этот вывод имеет потенциал низкого уровня или соединен с земляной шиной, то направление вращения определяется таблицей 10.1 или 10.2, которая читается сверху вниз. Когда на этом выводе имеется высокий потенциал (15В), то направление вращения сменяется на противоположное и определяется таблицами, читаемыми снизу вверх.

Применение ИС UCN-5804

На рис. 10.8 изображена схема управления ШД с использованием ИС UCN-5804. Тактовые импульсы вырабатываются с помощью таймера ИС 555. Частота тактовых импульсов может быть увеличена или уменьшена с помощью переменного резистора V1. Изменение частоты тактовых импульсов непосредственно управляет скоростью вращения ШД. В этой главе мы также покажем, как можно управлять ШД с помощью PIC-микроконтроллера непосредственно или с использованием дополнительных схем.

Рис. 10.8. Основная принципиальная схема управления вращением шагового двигателя

В этой схеме управление дополнительными функциями осуществляется с помощью трех выключателей. Выводы ИС, с которыми соединены эти выключатели, могут также управляться с помощью шин ввода/вывода микроконтроллера того же типа. Выключатель, соединенный с выводом 15, управляет состоянием выхода. При подаче высокого потенциала выход ИС UCN-5804 отключается и происходит остановка ШД.

Выключатель, соединенный с выводом 14, управляет направлением вращения ШД (по часовой стрелке или против часовой стрелки). Переключатель, соединенный с выводом 10 ИС UCN-5804, переключает ШД в режим полного или половинного шага. Когда на вывод 10 подан высокий потенциал, то ШД находится в режиме половинного шага. Такой режим удваивает разрешение ШД. Например, двигатель, который мы используем, имеет разрешение 1,8° на шаг. При включении режима половинного шага разрешение увеличится до 0,9° на шаг, и соответственно скорость вращения уменьшится вдвое. При подаче на вывод 10 низкого уровня ШД переключится в режим полного шага.

Присоединение ведущего колеса к валу ШД

Присоединение ведущего колеса к валу ШД может представлять определенную проблему. На рис. 10.9 показан один из вариантов ее простого решения. Найдите пластмассовую шестерню большого диаметра с фиксирующим винтом. Осевое отверстие шестерни должно совпадать с диаметром вала ШД. Приложите шестерню к ведущему колесу по центру. Просверлите три сквозных отверстия на окружности шестерни через 120°. Скрепите ведущее колесо и шестерню с помощью винтов, гаек и шайб. Затем наденьте шестерню на вал ШД и закрепите ее фиксирующим винтом.

Рис. 10.9. Соединение ведущего колеса с валом двигателя

Использование микроконтроллера для управления ШД

Для изучения принципов работы ШД изготовим схему управления ШД с помощью микроконтроллера PIC 16F84.

Начальная схема управления

На рис. 10.10 показан первый тестовый вариант схемы управления ШД. Для буферизации выходных сигналов с шин PIC 16F84 использованы шестнадцатеричные буферы типа 4050. Сигнал с выхода каждого буфера подается на транзистор NPN типа. В качестве таких транзисторов в действительности использованы NPN транзисторы TIP 120 Darlington, но на схеме они обозначены как обычные NPN транзисторы. Транзисторы TIP 120 использованы в схеме в качестве электронных ключей, обеспечивающих своевременное включение обмоток ШД.

Рис. 10.10. Схема микроконтроллера шагового двигателя