Создаем робота-андроида своими руками
Шрифт:
Схема устройства изображена на рис. 10.13. На фотографии (рис. 10.14) трудно различить конструкцию кнопок выключателей. Они представляют собой четыре оголенных проводящих полоски позади микроконтроллера.
Рис. 10.13. Схема шагового микроконтроллера с дополнительными выключателями
Рис. 10.14.
Верхние половины оголенных полосок соединены с источником питания 5 В через резисторы сопротивлением 10 кОм. Проводник от каждой полоски соединен с соответствующим выводом порта А ИС. Второй контакт представляет собой оголенный одножильный проводник, соединенный с землей, на который замыкаются при нажатии на соответствующие полоски.
Использование режима половинного шага эффективно удваивает разрешение ШД. В этом случае для завершения полного оборота требуется 400 импульсов. Таблица 10.4 представляет логику переключений, необходимую для работы программы. Когда вы дойдете до конца таблицы, то вы циклически вернетесь к ее началу.
Переменная ti в каждой из программ на PICBASIC определяет время задержки, целью которой является снижение скорости следования выходных импульсов на шине В. Без этой задержки скорость следования выходных импульсов может оказаться слишком большой для обеспечения нормальной работы ШД, что приведет к сбоям в его функционировании.
Вы можете захотеть изменить значение переменной ti в зависимости от тактовой частоты работы микропроцессора, определяемой кварцевым резонатором. Проведя эксперименты, вы подберете наилучший диапазон изменения переменной ti для конкретного PIC.
Возможные неисправности
Если двигатель не вращается, проверьте полярность диодов. Убедитесь, что вы подключили их правильно, соблюдая полярность, изображенную на схеме.
Если шаговый двигатель вращается медленно или совершает колебания туда и обратно, то это может быть вызвано рядом причин.
Если вы используете питание от батарей, то батареи могут оказаться слишком слабыми для питания двигателя. Примечание: батареи истощаются достаточно быстро, поскольку ШД потребляет относительно большой ток.
В случае замены транзисторов TIP 120 NPN на транзисторы другого типа переключающий ток может оказаться слишком большим для их нормальной работы. Решение: используйте транзисторы TIP 120.
Перепутаны концы обмоток ШД, включенные в схему. Проверьте обмотки с помощью омметра и при необходимости переключите их.
Частота импульсов слишком велика. Если частота импульсов превышает время реакции двигателя, то это приведет к нарушению его правильной работы. Частота импульсов управляется переменной ti в программе. При увеличении значения этой переменой частота следования импульсов, управляющих ШД, уменьшится. Решением будет являться уменьшение частоты импульсации.
Использование PIC-микроконтроллера и ИС UCN-5804 для управления ШД
Мы использовали
Принципиальная схема устройства управления ШД с использованием специализированной ИС показана на рис. 10.15, а фотография устройства приведена на рис. 10.16. Питание ИС UCN-5804 осуществляется от источника постоянного тока напряжением 5 В. При напряжении питания 5 В управляющие работой ШД напряжения могут достигать 35 В.
Рис. 10.15. Схема микроконтроллера шагового двигателя
Рис. 10.16. Принципиальная схема микроконтроллера и ИС управления шаговым двигателем
Обратите внимание, что на схеме присутствуют два резистора, обозначенные «rx» и «ry» без указания их номинала. Наличие или отсутствие этих резисторов определяется типом применяемого ШД. Целью введения этих резисторов является ограничение выходного тока, протекающего через ШД, значением 1,25 А (в случае необходимости).
Рассмотрим наш ШД с напряжением питания 5 В. Его обмотки имеют сопротивление 13 Ом. Ток, протекающий через обмотки, составляет 5В/130 м=0,385А, или 385 мА, что значительно ниже максимально разрешенного значения тока 1,25 А для ИС UCN-5804. Поэтому для данного случая резисторы rx и ry не требуются и могут быть исключены из схемы.
Перед тем как мы двинемся дальше, рассмотрим еще один случай. ШД с напряжением питания 12 В имеет сопротивление обмоток 6 Ом. Ток, протекающий через обмотки ШД, составит 12 В/6 Ом=2 А. Такое значение тока превышает максимально допустимое для ИС UCN-5804. Для использование данного ШД резисторы rx и ry необходимы. Для обеспечения одинакового крутящего момента для каждой фазы сопротивления rx и ry должны быть равны. Величины резисторов должны ограничивать ток до величины 1,25 А или ниже. В данном случае сопротивление резисторов должно быть не менее 4 Ом (при мощности от 5 до 10 Вт). При включении резисторов значение тока составит 12 В/10 Ом = 1,20 А.
Уровни входов ИС UCN-5804 совместимы с выходами КМОП– и ТТЛ-логики. Это означает, что для нормальной работы схемы мы можем непосредственно соединить входы ИС с шинами выхода PIC-микроконтроллера. Входные тактовые импульсы (вывод 11) для ИС UCN-5804 генерируются PIC-микроконтроллером. Вывод управления выходом разрешает вращение ШД при подаче сигнала низкого уровня и останавливает ШД при сигнале высокого уровня.
Выводы 10 и 14 ИС UCN-5804 управляются переключателями, подающими сигналы высокого или низкого уровня. Вывод 10 управляет режимами полного или половинного шага, а вывод 14 управляет направлением вращения. При желании этими функциями можно управлять с помощью PIC. Для управления на соответствующие выводы подаются сигналы высокого или низкого уровня аналогично управлению работой выхода ИС.