Mạch điều khiển động cơ bước sử dụng IC 555

Trong dự án này, chúng ta sẽ học cách tạo một mạch điều khiển động cơ bước đơn cực đơn giản sử dụng IC hẹn giờ 555. Ngoài bộ đếm thời gian 555, chúng tôi cũng cần IC CD 4017 là một IC đếm thập kỷ.

Bởi Ankit Negi

Bất kỳ động cơ đơn cực nào cũng có thể được kết nối với mạch này để thực hiện nhiệm vụ cụ thể, mặc dù trước tiên bạn cần thực hiện một số thay đổi nhỏ.

Tốc độ của động cơ bước có thể được điều khiển từ một chiết áp được kết nối giữa dòng xả và ngưỡng chân của bộ định thời 555 .

Kiến thức cơ bản về động cơ bước

Động cơ bước được sử dụng trong các khu vực cần một lượng quay cụ thể, không thể đạt được khi sử dụng động cơ một chiều thông thường. Một ứng dụng điển hình của động cơ bước là trong MÁY IN 3D. Bạn sẽ tìm thấy hai loại động cơ bước phổ biến: UNIPOLAR và BIPOLAR.

Như tên cho thấy động cơ bước đơn cực có chứa các cuộn dây với dây chung có thể dễ dàng cung cấp năng lượng cho từng cái một.

Trong khi động cơ bước lưỡng cực không có đầu cuối chung giữa các cuộn dây do đó nó không thể được điều khiển đơn giản bằng cách sử dụng mạch đề xuất. Để điều khiển động cơ bước lưỡng cực, chúng ta cần một mạch cầu h.

CÁC THÀNH PHẦN:

1. IC HẸN GIỜ 555

hai. CD 4017 IC

3. ĐIỆN TRỞ 4,7K, 1K

4. KHÁCH HÀNG TIỀM NĂNG 220K

5. 1 UF VỐN

6. 4 KHOẢNG 1N4007

7. 4 BỘ CHUYỂN GIAO 2N2222

8. ĐỘNG CƠ BƯỚC UNIPOLAR

9. NGUỒN ĐIỆN DC

MỤC ĐÍCH CỦA 555 TIMER:

Bộ định thời 555 được yêu cầu ở đây để tạo ra các xung đồng hồ có tần số cụ thể (có thể thay đổi bằng cách sử dụng nồi 220k) xác định tốc độ của động cơ bước.

Chi tiết sơ đồ chân IC 555

MỤC ĐÍCH CỦA CD4017:

Như đã đề cập ở trên, nó là một IC đếm thập kỷ, tức là nó có thể đếm tới 10 xung đồng hồ. Điều làm cho vi mạch này trở nên đặc biệt là nó có bộ giải mã tích hợp riêng. Do đó bạn không phải thêm một IC bổ sung để giải mã số nhị phân.

4017 đếm tối đa 10 xung đồng hồ từ 555 giờ và cho đầu ra cao tương ứng với từng xung clock lần lượt từ 10 chân đầu ra của nó. Tại một thời điểm chỉ có một pin cao.

MỤC ĐÍCH CỦA BỘ CHUYỂN GIAO:

Có hai mục đích của bóng bán dẫn ở đây:

1. Các bóng bán dẫn hoạt động giống như công tắc ở đây, do đó cung cấp năng lượng cho một cuộn dây tại một thời điểm.

2. Bóng bán dẫn cho phép dòng điện cao đi qua chúng và sau đó đến động cơ, do đó loại trừ hoàn toàn bộ định thời 555 vì nó có thể cung cấp rất ít dòng điện.

SƠ ĐỒ MẠCH:

Thực hiện kết nối như trong hình.

1. Nối chân 3 hoặc chân ra của bộ định thời 555 với chân 14 (chân đồng hồ) của IC 4017.
2. Kết nối chân kích hoạt hoặc chân thứ 13 của 4017 với mặt đất.
3. Nối lần lượt các chân 3,2,4,7 với các transistor 1,2,3,4.
4. Nối chân 10 và chân 15 với đất thông qua một điện trở 1k.
5. Nối dây chung của động cơ bước với cực dương của nguồn cung cấp.
6. Kết nối các dây khác của động cơ bước theo cách sao cho các cuộn dây được cung cấp năng lượng từng cuộn một để hoàn thành một vòng quay đầy đủ đúng cách. (Bạn có thể xem bảng thông số của động cơ do nhà sản xuất cung cấp)

TẠI SAO ĐẦU RA PIN 10 CỦA IC 4017 ĐƯỢC KẾT NỐI VỚI PIN 15 CỦA NÓ (ĐẶT LẠI PIN)?

Như đã đề cập ở trên, 4017 đếm từng xung đồng hồ một cho đến xung đồng hồ thứ 10 và cho đầu ra cao trên các chân đầu ra tương ứng, mỗi chân đầu ra sẽ tăng cao.

Điều này gây ra độ trễ nhất định trong quay của động cơ là không cần thiết. Vì chúng tôi chỉ yêu cầu bốn chân đầu tiên cho một vòng quay hoàn chỉnh của động cơ hoặc bốn số thập phân đầu tiên từ o đến 3, chân không. 10 được kết nối với chân 15 để sau khi IC đếm 4 chu vi đặt lại và bắt đầu đếm lại từ đầu. Điều này đảm bảo không bị gián đoạn trong quá trình quay của động cơ.

ĐANG LÀM VIỆC:

Sau khi kết nối đúng cách, nếu bạn bật, động cơ mạch sẽ bắt đầu quay theo các bước. Bộ định thời 555 tạo ra xung đồng hồ tùy thuộc vào các giá trị của điện trở, chiết áp và tụ điện.

Nếu bạn thay đổi giá trị của bất kỳ trong ba thành phần tần số xung đồng hồ sẽ thay đổi.

Các xung đồng hồ này được cấp cho IC CD 4017, sau đó đếm từng xung đồng hồ một và đưa ra 1 làm đầu ra cho chân số 3,2,4,7 tương ứng và lặp lại quá trình này liên tục.

Vì bóng bán dẫn Q1 được kết nối với chân 3, nó sẽ bật đầu tiên rồi đến bóng bán dẫn Q2, tiếp theo là Q3 và Q4. Nhưng khi một bóng bán dẫn bật tất cả các bóng bán dẫn khác vẫn tắt.

Khi Q1 ở trên nó hoạt động giống như một công tắc đóng và dòng điện chạy qua dây chung đến dây 1 và sau đó nối đất qua bóng bán dẫn Q1.

Điều này cung cấp năng lượng cho cuộn dây 1 và động cơ quay ở một số góc phụ thuộc vào tần số đồng hồ. Sau đó, điều tương tự xảy ra với Q2 cung cấp năng lượng cho cuộn 2, tiếp theo là cuộn 3 và cuộn 4. Do đó thu được một vòng quay hoàn toàn.

Khi xoay chiết áp:

Giả sử vị trí ban đầu của nồi sao cho có điện trở tối đa (220k) giữa dòng xả và chân ngưỡng. Công thức cho tần số của xung đồng hồ đầu ra là:

F = 1,44 / (R1 + 2R2) C1

Rõ ràng từ công thức rằng tần số của xung đồng hồ giảm khi giá trị của R2 tăng. Do đó, khi giá trị của R2 hoặc pot là lớn nhất, tần số là nhỏ nhất do đó IC 4017 đếm chậm hơn và cho đầu ra trễ hơn.

Khi giá trị của điện trở R2 giảm, tần số tăng lên gây ra độ trễ tối thiểu giữa các đầu ra của IC 4017. Và do đó động cơ bước quay nhanh hơn.

Do đó giá trị của chiết áp xác định tốc độ của động cơ bước.

MÔ PHỎNG VIDEO:

Ở đây bạn có thể thấy rõ ràng tốc độ của động cơ thay đổi như thế nào với điện trở R2. Giá trị của nó đầu tiên giảm và sau đó tăng lên, lần lượt tăng và sau đó giảm tốc độ của động cơ bước.