Джон Ловин - Создаем робота-андроида своими руками

Мы использовали схему управления работой ШД непосредственно с помощью ИС PIC. Также для управления работой ШД мы использовали специализированную ИС. При совместном использовании специализированной ИС и PIC-микроконтроллера мы можем объединить преимущества, характерные для каждой из схем. ИС UCN-5804 в этом случае выполняет всю «черновую» работу по управлению работой ШД. При некотором усложнении конечной электрической схемы программа управления PIC может быть сильно упрощена, что является хорошим решением.

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.

Программа на PICBASIC для обеспечения работы схемы имеет следующий вид:

‘Управление шаговым двигателем через ИС UCN　5804

Symbol TRISB = 134 ‘Инициализировать TRISB как 134

Symbol PortB = 6 ‘Инициализировать PortB как 6

Poke TRISB,0 ‘Установить шины PORTB на выход

low1 ‘Установить выход на низкий уровень

start:

pulsout 0, 10000 ‘Подача 10 мс импульсов на UCN　5804

goto start ‘Повторение

В этом случае я снова написал простейшую «базовую» программу, чтобы показать, насколько просто осуществляется управление вращением ШД. Конечно, вы можете дополнить программу управлением частотой импульсов, направлением вращения и т. д.

• (1) микроконтроллер 16F84

• (2) конденсатор 22 пФ

• (1) кварцевый резонатор 4 МГц

• (1) резистор 4,7 кОм, 0,25 Вт

• (1) ИС таймер 555

• (1) ИС контроллер ШД UCN-5804B

• (1) Шаговый двигатель (однополярный с 6 выводами)

• (1) Понижающий трансформатор

• (6) диод 1N914

• (4) транзистор TIP 120 NPN

• (1) ИС регулятор напряжения (7805, 7812)

• (1) диодный мост 50 В, 1 А

• (1) конденсатор 150 мкФ