ในโครงการนี้เราจะเรียนรู้วิธีการสร้างวงจรขับมอเตอร์สเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบ unipolar อย่างง่ายโดยใช้ IC ตัวจับเวลา 555 นอกจากตัวจับเวลา 555 เรายังต้องการ IC CD 4017 ซึ่งเป็น IC นับทศวรรษ
โดย Ankit Negi
สามารถเชื่อมต่อมอเตอร์ unipolar ใด ๆ กับวงจรนี้เพื่อทำงานเฉพาะได้แม้ว่าคุณจะต้องทำการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยก่อน
ความเร็วของสเต็ปเปอร์มอเตอร์สามารถควบคุมได้จากโพเทนชิออมิเตอร์ที่เชื่อมต่อระหว่างการคายประจุและขีด จำกัด เข็มจับเวลา 555 .
ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับ Stepper Motor
มอเตอร์สเต็ปเปอร์ถูกใช้ในพื้นที่ที่ต้องการการหมุนจำนวนเฉพาะซึ่งไม่สามารถทำได้โดยใช้มอเตอร์ d.c ธรรมดา การใช้งานสเต็ปเปอร์มอเตอร์โดยทั่วไปอยู่ในเครื่องพิมพ์สามมิติ คุณจะพบมอเตอร์สเต็ปยอดนิยมสองประเภท: UNIPOLAR และ BIPOLAR
ตามชื่อที่แสดงให้เห็นว่าสเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบ unipolar มีขดลวดที่มีลวดทั่วไปซึ่งสามารถจ่ายพลังงานได้อย่างง่ายดายทีละเส้น
ในขณะที่สเต็ปเปอร์มอเตอร์สองขั้วไม่มีขั้วร่วมระหว่างขดลวดเนื่องจากไม่สามารถขับเคลื่อนได้โดยใช้วงจรที่เสนอ ในการขับเคลื่อนมอเตอร์สองขั้วเราจำเป็นต้องมีวงจร h-bridge
ส่วนประกอบ:
1. 555 จับเวลา IC
สอง. ซีดี 4017 IC
3. RESISTORS 4.7K, 1K
4. POTENTIOMETER 220K
5. 1 uf CAPACITOR
6. 4 ไดโอด 1N4007
7. 4 ทรานซิสเตอร์ 2N2222
8. UNIPOLAR สเต็ปเปอร์มอเตอร์
9. แหล่งจ่ายไฟ DC
วัตถุประสงค์ของ 555 ตัวจับเวลา:
ต้องใช้ตัวจับเวลา 555 เพื่อสร้างพัลส์นาฬิกาของความถี่เฉพาะ (สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยใช้หม้อ 220k) ซึ่งกำหนดความเร็วของมอเตอร์สเต็ปเปอร์
รายละเอียด IC 555 Pinout
วัตถุประสงค์ของ CD4017:
ดังที่ได้กล่าวไปแล้วข้างต้นเป็น IC ตัวนับทศวรรษนั่นคือนับได้ถึง 10 พัลส์นาฬิกา สิ่งที่ทำให้ IC นี้พิเศษคือมีตัวถอดรหัสในตัวของมันเอง เนื่องจากคุณไม่จำเป็นต้องเพิ่ม IC เพิ่มเติมเพื่อถอดรหัสเลขฐานสอง
4017 นับได้ถึง 10 พัลส์นาฬิกาจาก 555 ชั่วโมง และให้เอาต์พุตสูงที่สอดคล้องกับพัลส์นาฬิกาแต่ละอันจากพินเอาต์พุต 10 พิน ในแต่ละครั้งจะมีพินเดียวเท่านั้นที่สูง
วัตถุประสงค์ของทรานซิสเตอร์:
มีวัตถุประสงค์สองประการของทรานซิสเตอร์ที่นี่:
1. ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เหมือนสวิตช์ที่นี่จึงให้พลังงานทีละขดลวด
2. ทรานซิสเตอร์ช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้สูงและจากนั้นมอเตอร์จึงไม่รวมตัวจับเวลา 555 เนื่องจากสามารถจ่ายกระแสได้น้อยมาก
แผนภูมิวงจรรวม:
ทำการเชื่อมต่อดังแสดงในรูป
1. เชื่อมต่อขา 3 หรือขาเอาต์พุตของตัวจับเวลา 555 กับขา 14 (เข็มนาฬิกา) ของ IC 4017
2. เชื่อมต่อพินที่เปิดใช้งานหรือพินที่ 13 ของ 4017 เข้ากับกราวด์
3. ต่อพิน 3,2,4,7 ทีละตัวกับทรานซิสเตอร์ 1,2,3,4 ตามลำดับ
4. เชื่อมต่อพิน 10 และ 15 เข้ากับกราวด์ผ่านตัวต้านทาน 1k
5. เชื่อมต่อสายไฟทั่วไปของมอเตอร์สเต็ปเข้ากับขั้วบวกของแหล่งจ่าย
6. เชื่อมต่อสายไฟอื่น ๆ ของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ด้วยวิธีนี้เพื่อให้ขดลวดได้รับพลังงานทีละเส้นเพื่อให้การปฏิวัติเต็มรูปแบบสมบูรณ์ (คุณสามารถดูในแผ่นข้อมูลของมอเตอร์ที่ผู้ผลิตจัดหาให้)
เหตุใด PIN เอาต์พุต 10 ของ IC 4017 จึงเชื่อมต่อกับ PIN 15 (รีเซ็ต PIN)
ดังที่ได้กล่าวไปแล้วข้างต้น 4017 นับพัลส์นาฬิกาทีละพัลส์ถึง 10 นาฬิกาและให้เอาต์พุตสูงบนพินเอาต์พุตตามลำดับพินเอาต์พุตแต่ละพินจะสูง
ทำให้เกิดความล่าช้าในการหมุนของมอเตอร์ซึ่งไม่จำเป็น เนื่องจากเราต้องการเพียงสี่พินแรกสำหรับการปฏิวัติมอเตอร์หนึ่งครั้งหรือทศนิยมสี่ตัวแรกนับจาก o ถึง 3 พินหมายเลข 10 เชื่อมต่อกับ pin15 เพื่อให้หลังจาก IC นับที่ 4 รีเซ็ตและการนับจะเริ่มจากจุดเริ่มต้นอีกครั้ง วิธีนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการหมุนของมอเตอร์จะไม่หยุดชะงัก
การทำงาน:
หลังจากทำการเชื่อมต่ออย่างถูกต้องหากคุณเปิดวงจรมอเตอร์จะเริ่มหมุนตามขั้นตอน 555 ไทม์เมอร์สร้างพัลส์นาฬิกาขึ้นอยู่กับค่าของตัวต้านทานโพเทนชิออมิเตอร์และตัวเก็บประจุ
หากคุณเปลี่ยนค่าของความถี่ส่วนประกอบใด ๆ ในสามส่วนนี้ของพัลส์นาฬิกาจะเปลี่ยนไป
พัลส์นาฬิกาเหล่านี้มอบให้กับ IC CD 4017 ซึ่งจะนับพัลส์นาฬิกาทีละอันและให้ 1 เป็นเอาต์พุตไปยังพินที่ 3,2,4,7 ตามลำดับและทำซ้ำขั้นตอนนี้อย่างต่อเนื่อง
เนื่องจากทรานซิสเตอร์ Q1 เชื่อมต่อกับพิน 3 จึงเปิดสวิตช์ก่อนจากนั้นทรานซิสเตอร์ Q2 ตามด้วย Q3 และ Q4 แต่เมื่อทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งปิดอยู่
เมื่อ Q1 เปิดอยู่มันจะทำหน้าที่เหมือนสวิตช์ปิดและกระแสไหลผ่านสายทั่วไปไปยังสาย 1 แล้วต่อกราวด์ผ่านทรานซิสเตอร์ Q1
สิ่งนี้กระตุ้นให้ขดลวด 1 และมอเตอร์หมุนในบางมุมซึ่งขึ้นอยู่กับความถี่สัญญาณนาฬิกา จากนั้นสิ่งเดียวกันก็เกิดขึ้นกับ Q2 ซึ่งรวมพลังของขดลวด 2 ตามด้วยขดลวด 3 และขดลวด 4 ดังนั้นจึงได้การปฏิวัติที่สมบูรณ์หนึ่งครั้ง
เมื่อหมุนโพเทนชิออมิเตอร์:
สมมติว่าตำแหน่งของหม้อในตอนแรกนั้นมีความต้านทานสูงสุด (220k) ระหว่างดิสชาร์จและพินเกณฑ์ สูตรสำหรับความถี่ของพัลส์นาฬิกาเอาต์พุตคือ:
F = 1.44 / (R1 + 2R2) C1
เป็นที่ชัดเจนจากสูตรที่ความถี่ของพัลส์นาฬิกาลดลงเมื่อค่า R2 เพิ่มขึ้น ดังนั้นเมื่อค่า R2 หรือ pot's สูงสุดความถี่จะต่ำสุดเนื่องจาก IC 4017 นับช้ากว่าและให้เอาต์พุตล่าช้ามากกว่า
เมื่อค่าความต้านทาน R2 ลดลงความถี่จะเพิ่มขึ้นซึ่งทำให้เกิดความล่าช้าขั้นต่ำระหว่างเอาต์พุตของ IC 4017 และด้วยเหตุนี้สเต็ปเปอร์มอเตอร์จึงหมุนเร็วขึ้น
ดังนั้นค่าของโพเทนชิออมิเตอร์จึงกำหนดความเร็วของมอเตอร์สเต็ปเปอร์
วิดีโอจำลอง:
ที่นี่คุณสามารถดูได้อย่างชัดเจนว่าความเร็วของมอเตอร์แตกต่างกันอย่างไรตามความต้านทาน R2 ค่าของมันจะลดลงก่อนแล้วจึงเพิ่มขึ้นซึ่งจะเพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดความเร็วของมอเตอร์สเต็ปเปอร์
ถัดไป: ไฟฉายข้อเหวี่ยงทำงานอย่างไร ถัดไป: วงจร Arduino Tachometer สำหรับการอ่านที่แม่นยำ
