Controllo del motore elettrico a 2 fili a 2 assi: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questo progetto propone un metodo per pilotare due assi del motore utilizzando un conteggio degli impulsi per ciascun canale e un metodo di commutazione "on-off" latch utilizzando 4017 contatori.

Questo metodo è adatto a qualsiasi funzione di ingresso a impulsi (pulsante, interruttore rotante o altra sorgente in cui i pin di uscita sono limitati).

Propongo di mostrare i metodi per pilotare motori DC, passo-passo e servomotori utilizzando componenti del popolare kit "Larson runner" utilizzando 555 Timer e chip contatore 4017.

Ho un computer di casa TI99 obsoleto ma funzionante che era popolare qualche tempo fa (anni '70) e odio vedere attrezzi utili seduti senza nulla da fare. Il TI99 utilizzava il miglior processore dell'epoca, il Texas 9900, ma per qualche ragione fu paralizzato come Home Computer e presto cadde in disgrazia.

La TI99 non ha uscite di cui parlare se non video, cassette e audio; gli ingressi sono una tastiera non standard e una porta "joy-stick".

Passaggio 1: il "corridore di Larson"

Al momento non sono in grado di completare un modello funzionante, ma ho pensato di pubblicarlo qui su Instructables nel caso fosse di interesse e, auspicabilmente, generare alcuni commenti. Quelli di voi che hanno familiarità con il "Larson runner" sapranno che un timer 555 fornisce l'orologio per un contatore 4017 e le uscite del contatore accendono in sequenza i LED.

L'idea che propongo è che i driver dei motori, cioè i moduli H-bridge o stepper, come l'A4988, possano essere selezionati dalle uscite del contatore 4017 inviando il numero corretto di impulsi per attivare il driver richiesto.

Passaggio 2: il circuito di base

Ecco lo schema del circuito "Larson runner". In questa applicazione il timer 555 non è collegato al contatore 4017 poiché guiderò l'ingresso del contatore con il TI99 in modo che abbia il controllo del conteggio e le uscite vadano ai driver del motore, non ai LED.

Due cose importanti sono che il conteggio deve sempre arrivare alla fine (o generare un reset) e l'uscita di conteggio richiesta è l'unica che attiva una funzione motore.

Per il primo requisito, la TI99 deve mantenere il conteggio corrente e contare sempre al massimo se si desidera selezionare un'uscita con un numero inferiore - sono abbastanza sicuro che sarà in grado di contare fino a dieci e viceversa!

L'altro requisito necessario per l'azionamento del motore CC è risolto con il trucco elettrico di utilizzare un ritardo CR sostituendo la funzione LED con un condensatore e abbinandolo a un resistore in modo che un impulso "passante", ovvero un conteggio inferiore all'uscita richiesta non è visto dal driver del motore e si attiva solo quando un'uscita è statica.

Inoltre, ho intenzione di aggiungere il circuito di ripristino.

Passaggio 3: sorgente di impulsi

Userò la porta "Joy-stick" del TI99 come sorgente di impulsi e ingresso del finecorsa.

Ecco lo schema del circuito della porta "Joy-stick" che mostra che ci sono due linee di selezione "Joy-stick" e i soliti 4 quadranti e gli ingressi del pulsante "fire".

Posso collegare un contatore 4017 a ciascuna linea di selezione "Joy-stick" in modo che ogni volta che viene indirizzata la porta, il contatore aumenti; Gli ingressi dei pulsanti verranno utilizzati per il finecorsa e/o il conteggio della posizione.

Questo mi dà l'asse 2 e spiegherò in seguito come ottenere il blocco "on-off" per un controllo extra.

Passaggio 4: guidare i motori

Per pilotare un motore in corrente continua

Il contatore da reset ha l'uscita "0" a "alto", quindi se i due ingressi del ponte H sono collegati alle uscite "1" e "2", un conteggio di 1 guiderà il motore in una direzione e un conteggio di 2 guidare il motore nella direzione opposta; un ulteriore conteggio fermerà il motore e/o selezionerà altri driver in sequenza.

Per guidare un motore passo-passo

Le uscite del contatore vengono utilizzate per "Abilitare" tutti i moduli stepper necessari (il 4017 ha 9 uscite e può essere collegato in cascata) e il timer 555 è collegato a tutti i moduli per fornire la frequenza di clock. L'uscita dovrà essere invertita con un transistor se si utilizza un modulo A4988,

Per pilotare un servo

Il timer 555 è collegato a un servomotore come descritto da molti qui, ma la differenza è che le 10 uscite del contatore hanno ciascuna un resistore di temporizzazione collegato, l'uscita "0" ha il valore predefinito. In questo caso tutte le altre uscite verranno portate a 0v, quindi è necessario eseguire la matematica per compensare o inserire un diodo per isolare le uscite indesiderate.

Passaggio 5: funzione di blocco

Ho allegato la scheda tecnica del CD4017 in cui potresti notare che l'uscita "0" è attiva quando è nello stato di ripristino e anche che il "Reset" è attivo alto. Va detto che qualsiasi uscita potrebbe essere impostata all'accensione, quindi i moduli driver devono essere protetti dalla possibilità che siano inavvertitamente "accesi", in particolare un H-bridge. Questa caratteristica significa che il contatore può essere azzerato da qualsiasi uscita ad esso ricollegata, terminando così la lunghezza del conteggio. I contatori possono essere collegati in cascata a qualsiasi lunghezza nei loro multipli con il reset applicato da qualsiasi uscita.

Questa funzione può essere utilizzata anche sui contatori di assi.

Se collego l'uscita "2" a "Reset", il contatore può solo invertire tra l'uscita "0" e "1" dandomi la funzione di blocco per il funzionamento di un solenoide/relè o altro. Userò una delle altre uscite del contatore come ingresso di clock per fornire il controllo di selezione.

Ovviamente si può usare qualsiasi latch, flip-flop o counter, ma ho un sacco di 4017 da usare!

Un'altra caratteristica di questo chip è che l'orologio è un ingresso trigger di Schmitt che lo rende confortevole con un ritardo CR come ho proposto per gli impulsi "passanti". Se l'ingresso trigger di Schmitt non è importante, risulta che l'ingresso "Abilita" può essere utilizzato come ingresso trigger negativo.

Passaggio 6: riepilogo

Come ho detto, non posso ancora fornire fisicamente un prototipo ma sono qui per discutere le idee proposte.

Non vedo l'ora di provare uno dei progetti di incisore laser o plotter con il mio antico TI99 e spero che questo dia ad alcuni di voi qualche idea. Felice realizzazione!

L'unica cosa che il TI99 può fare bene è la matematica, quindi sarebbe bello sapere che hai creato uno Star Seeker!