10.10.2024 321

Opas PIC16F877A: n käyttämiseen askelmoottoriprojekteihin

PIC16F877A -mikrokontrolleria käytetään laajasti monissa elektronisissa projekteissa, koska se tarjoaa hyvän tasapainon ominaisuuksista ja helppokäyttöisyydestä.Tässä oppaassa tarkastellaan tarkkaan PIC16F877A: ta, joka kattaa kaiken sen pinoutista ja CAD -malleista sen käyttöön Stepper -moottorien hallinnassa.Rakennatko yksinkertaista laitetta tai monimutkaista automaatioprojektia, tämän mikrokontrollerin käyttämisen käyttö- ja ohjausmoottorien ymmärtäminen auttaa sinua saamaan parhaat tulokset.

Luettelo

PIC16F877A PIN -ASENNUS

CAD -mallit PIC16F877A: lle

PIC16F877A Kaavio -symboli

PIC16F877A PCB Jalanjälki

3D -malli

PIC16F877A Sisäinen rakenne

Yksityiskohtaiset tekniset eritelmät

Tyyppi	Parametri
Tehtaan läpimenoaika	7 viikkoa
Asentaa	Reiän läpi
Asennustyyppi	Reiän läpi
Paketti / kotelo	40-DIP (0,600, 15,24 mm)
Nastat	40
Tietomuuntimet	A/D 8X10B
I/OS: n lukumäärä	33
Tarkkailuajastimet	Kyllä
Käyttölämpötila	-40°C ~ 85°C ta
Pakkaus	Putki
Sarja	KUVA® 16F
Julkaistu	1997
JESD-609-koodi	E3
Pbfree -koodi	Kyllä
Osien tila	Aktiivinen
Kosteuden herkkyystaso (MSL)	1 (rajoittamaton)
Päätteiden lukumäärä	40
ECCN -koodi	Ear99
Terminaalipinta	Matte -tina (SN) - hehkutettu
Lisäominaisuus	Toimii 4 V: n vähimmäistoimituksella
Terminaalin sijainti	Kaksois-
Toimitusjännite	5V
Taajuus	20MHz
Perusosanumero	Pic16f877a
Nastaluku	40
Syöttöjännite-Max (VSUP)	5,5 V
Virtalähteet	5V
Syöttöjännite-min (VSUP)	4,5 V
Rajapinta	I2C, SPI, SSP, UART, USART
Muistin koko	14 kt
Oskillaattorityyppi	Ulkoinen
Nimellinen toimitusvirta	1,6maa
Ram -kokoinen	368 x 8
Jännite - Syöttö (VCC/VDD)	4V ~ 5,5 V
UPS/UCS/Perifeerinen ICS -tyyppi	Mikrokontrolleri, RISC
Ydinprosessori	KUVA
Oheislaitteet	Ruskea-out havaitsee/nollaa, POR, PWM, WDT
Ohjelmamuistityyppi	Salama
Ydinkoko	8-bittinen
Ohjelman muistin koko	14 kt (8k x 14)
Liitettävyys	I2C, SPI, UART/USART
Bittikoko	8
Pääsyaika	20 µs
On ADC	Kyllä
DMA -kanavat	Ei
Tietoväylän leveys	8b
Ajastimien lukumäärä	3
Osoiteväylän leveys	8b
Tiheys	112 kb
EEPROM -koko	256 x 8
CPU -perhe	KUVA
ADC -kanavien lukumäärä	8
PWM -kanavien lukumäärä	2
I2C -kanavien lukumäärä	1
Korkeus	4,06 mm
Pituus	52,45 mm
Leveys	14,22 mm
Saavuttaa SVHC: n	Ei svhc
Säteilykovettuminen	Ei
ROHS -tila	ROHS3 -yhteensopiva
Lyijyvapaa	Lyijyvapaa

Stepper -moottorien ymmärtäminen

Askelmoottori on eräänlainen sähkömoottori, joka liikkuu tietyissä vaiheissa eikä jatkuvassa liikkeessä, kuten perinteiset moottorit.Nämä vaiheittaiset liikkeet mitataan asteina, jotka voivat vaihdella sovelluksesta riippuen.

Stepper -moottorit voivat toimia eri tiloissa: aalto -asema, täysi asema ja puoliveto.Jokainen tila hallitsee moottorifaasien virran virran, mikä vaikuttaa sen suorituskykyyn ja tekee siitä sopivan erilaisiin käyttötarkoituksiin.

Aaltolaitetilassa vain yksi vaihe moottorin virta on kerrallaan.Tämä yksinkertainen ohjaustila on hyödyllinen tilanteissa, joissa tehon hyötysuhde priorisoidaan vääntömomentin aikana, kuten perusautomaatiotehtävissä, joissa tarvitaan minimaalinen lähtövirta.

Täysi käyttötila käyttää kahta vaihetta samanaikaisesti.Tämä johtaa suurempaan vääntömomentin ulostuloon, kun kaksi kelaa toimii yhdessä, mikä tekee siitä ihanteellisen sovelluksiin, joissa tarvitaan tarkkuutta ja voimaa, kuten robotiikassa ja CNC -koneissa.

Half Drive -tilassa yhdistyvät sekä aallon että täyden aseman ominaisuudet vuorotellen energisoimalla yhden vaiheen ja kaksi vaihetta.Tämä lähestymistapa tarjoaa pienemmät askelkoot, kaksinkertaistaen moottorin resoluutiot tehokkaasti.Puoli ajomatka sopii parhaiten sovelluksiin, kuten 3D -tulostukseen ja hienot instrumentit, joissa sileä liike ja tarkka paikannus ovat välttämättömiä.

Kun valitset askelmoottorin tiettyä käyttöä varten, harkitse käyttöympäristöä.Korkean tarkkuuden tehtävissä suositellaan puolivälin tilaa sileiden siirtymien ja vähentyneiden värähtelyjen varmistamiseksi.Energiansäästöihin keskittyneille projekteille aalto -tila voi olla tarkoituksenmukaisempi.

Oikean tilan valitseminen vaatii tasapainotuskertoimet, kuten vääntömomentti, nopeus ja järjestelmän monimutkaisuus.Oikean tilan valitseminen voi vaikuttaa merkittävästi moottorin suorituskykyyn ja järjestelmän yleiseen tehokkuuteen.

Askelmoottorin yhdistäminen PIC16F877A: lla

Askelmoottorin kytkeminen a Pic16f877a Mikrokontrolleri, voit käyttää ULN2003 -transistoriryhmää.Tämä integroitu piiri, joka on suunniteltu korkean vääntömomentin moottoreille, sisältää seitsemän Darlington-paria.Mikrokontrollerin alhaisemmat PORD -bitit on kytketty ULN2003: n syöttötappiin (1B, 2B, 3B, 4B), kun taas sen lähtötapit (1C, 2C, 3C, 4C) yhdistyvät askelmoottorin tapiin.Moottorin ja ULN2003: n COM -nastat on kytketty 12 V: n virtalähteeseen.

Stepper -moottoreita käytetään yleisesti sovelluksiin, jotka vaativat tarkkaa liikkeenhallintaa.Ne muuttavat digitaaliset pulssit mekaaniseksi kiertoksi, mikä tekee niistä ihanteellisia laitteille, kuten CNC -koneisiin ja 3D -tulostimiin, joissa sijaintia ja nopeutta on säänneltävä huolellisesti.

ULN2003: lla on avainrooli askelmoottorien hallinnassa johtuen kyvystä käsitellä korkeaa virtaa ja sen helppo rajapinta mikro -ohjaimiin.Kun se on kytketty PIC16F877A: hon, alempien porttien bittejä käytetään askelmoottorin ohjaamiseen.Tämä kokoonpano tarjoaa tarkan vaiheen hallinnan, varmistaen tarkan liikkeen ja paikannuksen.

ULN2003: n käyttäminen moottorin ohjausasetuksissa on erittäin luotettava reaalimaailman sovelluksissa.Se auttaa minimoimaan kysymykset, kuten ohitettujen vaiheet tai väärä sijainti, parantamalla yleistä suorituskykyä.Käyttötietoihin perustuva säännöllinen ylläpito ja kalibrointi voi edelleen optimoida moottorin toiminnan varmistaen pitkäaikaisen vakauden ja tarkan toiminnan.

Askelmoottorin nopeuden säätäminen

Stepper -moottorin nopeutta voidaan muokata tarkasti proteus -simulointiohjelmiston avulla.Pääsymällä moottorin asetuksiin 'Muokkaa ominaisuuksia', parametrien säätö, kuten vaiheiden lukumäärä ja askelkulma.Esimerkiksi 200-vaiheinen moottori jakaa täydellisen kierto (360 °) 200 vaiheeseen, jolloin jokainen vaihe 1,8 °.Näiden Proteuksen asetusten muuttaminen heijastuu dynaamisesti simulaation aikana.

Käytännössä Stepper -moottoreita käytetään usein toimialoilla, joilla liikkumisen tarkka hallinta on ratkaisevan tärkeää, kuten CNC -koneissa ja robotiikassa.Vaihekulman ja askelten lukumäärän säätäminen hienosäätää moottoria tarkan liikkeen saavuttamiseksi tietyille tehtäville.

Askelmoottorin parametrien muuttaminen vaikuttaa suorituskykyominaisuuksiin, kuten vääntömomentti ja resoluutio.Esimerkiksi vaiheiden lukumäärän lisääminen parantaa yleensä resoluutiota, mutta voi vaikuttaa vääntömomenttiin ja vasteaikaan.Näiden kompromissien ymmärtäminen simulaation avulla auttaa tietoon perustuvien päätösten tekemisessä.

Vivahteinen näkökulma paljastaa, että iteratiiviset säädöt, joita seuraa käytännön kokeet, johtavat voimakkaampaan moottorin suunnitteluun.Se, että digitaaliset simulaatiot heijastavat tarkkaan reaalimaailman tuloksia, on kriittistä.Askelmoottorin määrittämisen vivahteet todellakin on tasapaino teoreettisen tarkkuuden ja käytännön toteutettavuuden välillä.

Askelmoottorin ohjelmointi PIC16F877A: lla

Tämä osa kattaa askelmoottorin ohjelmointia PIC16F877A -mikrokontrollerin avulla, selittämällä erilaisia ​​ajotiloja ja tarjoamalla käytännön ohjeita tehokkaaseen toteutukseen.

Tässä on perus esimerkkikoodi, joka osoittaa askelmoottorin ohjauksen koko käyttötilassa:

tyhjä pää ()

{

Trisd = 0b00000000;// Aseta Portd lähtöksi

Portd = 0B11111111;// Alusta Portd

tehdä

{

Portd = 0b00000011;// energisoi kaksi vaihetta samanaikaisesti

Viivyt_ms (500);// 0,5 sekunnin viive

Portd = 0B00000110;

Viivyt_ms (500);

Portd = 0b00001100;

Viivyt_ms (500);

Portd = 0b00001001;

Viivyt_ms (500);

} kun taas (1);// silmukka toistaiseksi

}

Tässä koodissa PIC16F877A: n PORTD on määritetty lähtöporttina askelmoottorin ohjaamiseksi ULN2003 -ohjaimen läpi.Komentojakso energisoi askelmoottorin kaksi vaihetta kerrallaan, mikä on ominaista täysimääräiselle käyttötilalle.Tämä tila pitää roottorin kiinteässä asennossa maksimaalisen vääntömomentin kanssa, mutta yleensä kuluttaa enemmän virtaa.

Täysi käyttötila ei ole ainoa tapa hallita Stepper -moottoria.Aaltoasema- ja puolivetotilat tarjoavat vaihtoehtoja erityisten vaatimusten perusteella.Aaltoveto virittää vain yhden vaiheen kerrallaan, mikä vähentää virrankulutusta, mutta johtaa pienempaan vääntömomenttiin.Puoli ajomatka vuorottelee yhden ja kahden vaiheen välillä, mikä tarjoaa suuremman resoluution ja sileämmän liikkeen.

Ohjelmoiessasi askelmoottoreita, valitse tarpeitasi parhaiten sopiva ajotila, olipa kyse sitten tarkasta paikannuksesta, tehon hyötysuhteesta tai suurimmasta vääntömomentista.

Stepper -moottorien käytännön sovellukset

Stepper -moottoreita käytetään laajasti monilla toimialoilla, koska ne kykenevät tarjoamaan tarkkaa hallintaa ja luotettavaa suorituskykyä.Niiden monipuolisuus tekee niistä sopivia kaikkeen autoista ja kodinkoneista teollisuuskoneisiin ja lääkinnällisiin laitteisiin.

Autoteollisuusmaailmassa Stepper -moottoreilla on avainasemassa kaasun, ajovalojen ja ilmastoinnin kaltaisten järjestelmien hallinnassa.Ne auttavat hienosäätää näitä komponentteja varmistaen, että ajoneuvot toimivat sujuvasti ja tehokkaasti.Samaan aikaan toimistolaitteissa, kuten tulostimissa ja valokopioissa, askelmoottorit käsittelevät tehtäviä, kuten paperin ruokintaa ja musteen sijoittamista.Tämä tarkkuus varmistaa jatkuvasti tulostuslaadun ja sujuvan toiminnan ajan myötä.

Kotona laitteet, kuten pesukoneet ja astianpesukoneet, luottavat askelmoottoreihin veden virtauksen ja rummun pyörimisen hallitsemiseksi varmistaen, että kaikki toimii saumattomasti.Teollisuusympäristössä askelmoottorit ovat tärkeitä CNC-koneiden ja robottivarsien toiminnassa, joissa ne tarjoavat tarkan valmistuksen valmistukseen tarvittavat liikkeet.

Turvajärjestelmät hyötyvät myös askelmoottorien luotettavasta liikkeestä.Laitteissa, kuten valvontakameroissa ja automatisoiduissa lukoissa, askelmoottorit mahdollistavat sujuvan ja tarkan paikannuksen, mikä on välttämätöntä tehokkaan seurannan ja turvallisuuden kannalta.Terveydenhuollossa askelmoottoreita käytetään lääkinnällisissä laitteissa, kuten infuusiopumput ja kuvantamislaitteet, joissa ne tarjoavat tarkan ohjauksen, joka tarvitaan turvalliseen ja tarkkaan toimintaan.

Teknologian kehittymisen myötä Stepper -moottorien odotetaan löytävän vielä enemmän sovelluksia nousevilla aloilla, kuten robotiikassa ja itsenäisissä ajoneuvoissa.Niiden jatkuva kehitys johtaa todennäköisesti entistä suurempaan tarkkuuteen ja tehokkuuteen, laajentaen heidän rooliaan eri toimialoilla.

Vertailukelpoiset mikrokontrolleriosat

Osanumero	PIC16F877A-I/P	PIC16F77-I/P	PIC16F74-I/P	PIC16F777-I/P
Valmistaja	Mikrosirun tekniikka	Mikrosirun tekniikka	Mikrosirun tekniikka	Mikrosirun tekniikka
Paketti / kotelo	40-DIP (0,600, 15,24 mm)	40-DIP (0,600, 15,24 mm)	40-DIP (0,600, 15,24 mm)	40-DIP (0,600, 15,24 mm)
Nastat	40	40	40	40
Tietoväylän leveys	8 b	8 b	8 b	8 b
I/O: n lukumäärä	33	33	33	36
Rajapinta	I2C, SPI, SSP, UART, USART	I2C, SPI, SSP, UART, USART	I2C, SPI, SSP, UART, USART	I2c, spi, uart, usart
Muistin koko	14 kb	7 kb	14 kb	14 kb
Toimitusjännite	5 V	5 V	5 V	5 V
Oheislaitteet	Ruskea-out havaitsee/nollaa, POR, PWM, WDT	Ruskea-out havaitsee/nollaa, POR, PWM, WDT	Ruskea-out havaitsee/nollaa, POR, PWM, WDT	Ruskea-out havaitsee/nollaa, POR, PWM, WDT
Vertaa	PIC16F877A-I/P Vs. PIC16F77-I/P	PIC16F877A-I/P Vs. PIC16F77-I/P	PIC16F877A-I/P Vs. PIC16F74-I/P	PIC16F877A-I/P Vs. PIC16F777-I/P

Usein kysyttyjä kysymyksiä [UKK]

1. Mitä askelmoottori käyttää mekaanisen liikkeen luomiseen?

Askelmoottori tuottaa mekaanisen liikkeen käyttämällä sähköisiä pulsseja.

2. Mitä askelmoottori tekee?

Askelmoottori liikkuu erillisissä vaiheissa.

3. Kuinka askelmoottorit mitataan?

Askelmoottorit mitataan asteina.

4. Kuinka monta vaihetta askelmoottori suorittaa?

Askelmoottori liikkuu yhden askeleen kerrallaan.

5. Kuinka monta viritysmuotoa askelmoottorilla on?

Askelmoottorilla on kolme viritysmuotoa.

6. Mikä on yksinkertaisin tapa yhdistää askelmoottori?

Yksinkertaisin tapa on kytkeä se PIC16F877A -mikrokontrolleriin.

7. Kuinka monta ULN2003: n syöttötapia on kytketty mikrokontrollerin PORD: n alhaisimpiin merkittäviin bitteihin?

Neljä syöttötapia on kytketty mikrokontrollerin PORTD: n pienimpiin merkittäviin bitteihin