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使用 PICAXE 14M2 和步進(jìn)電機(jī)構(gòu)建紅外跟蹤器

發(fā)布時間:2023-08-07 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】步進(jìn)電機(jī)有兩相或多相;兩相步進(jìn)器可以單極配置或雙極配置驅(qū)動。這里選擇的電機(jī)是單極電機(jī)。該項目使用單極驅(qū)動電路,但僅供記錄,允許單極驅(qū)動的電機(jī)也可以由雙極驅(qū)動電路控制。


紅外光源

創(chuàng)建紅外光源非常簡單;您需要一個紅外 LED(例如 LTE-5228A)、一個低壓直流電源(例如電池)、一個限流電阻(以避免燒壞 LED)以及將所有部件連接在一起的電線。下圖顯示了一個示例。


使用 PICAXE 14M2 和步進(jìn)電機(jī)構(gòu)建紅外跟蹤器


請注意,正電壓(紅線)通過電阻器連接到 LED 的陽極,負(fù)極引線連接到陰極。電阻器可以位于正極引線(如圖所示),也可以位于負(fù)極引線;無論哪種方式都同樣有效。

您可以使用不同的組件和值來設(shè)計紅外光源。個臨界值是光的波長;它應(yīng)該非常接近 935nm,因為這是 OP505A 光電晶體管靈敏度達(dá)到峰值的波長。

步進(jìn)電機(jī)

快速在線搜索將提供大量有關(guān)步進(jìn)電機(jī)的信息 - 超出您想要或需要了解的信息。事實上,AAC電子教科書的第13章有專門討論該主題的頁面。

沒有必要在這里重復(fù)很多信息。可以這么說,步進(jìn)電機(jī)通常是一種低壓直流電機(jī),包含磁鐵和線圈,這些磁鐵和線圈的排列使得以正確的順序向繞組施加驅(qū)動電流將導(dǎo)致輸出軸逐步旋轉(zhuǎn)。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計,步長可以大也可以??;大的步數(shù)會導(dǎo)致更“急躁”的運動,而較小的步數(shù)會導(dǎo)致更平滑的運動。旋轉(zhuǎn)速度可以通過驅(qū)動電流從一個繞組移動到另一個繞組的速度來控制。

步進(jìn)電機(jī)有兩相或多相;兩相步進(jìn)器可以單極配置或雙極配置驅(qū)動。這里選擇的電機(jī)是單極電機(jī)。該項目使用單極驅(qū)動電路,但僅供記錄,允許單極驅(qū)動的電機(jī)也可以由雙極驅(qū)動電路控制。

一些步進(jìn)電機(jī)具有內(nèi)部傳動裝置。這些齒輪通常被布置為減慢旋轉(zhuǎn)并增加扭矩。該項目中使用的電機(jī)是小型齒輪步進(jìn)電機(jī),如下圖所示。


使用 PICAXE 14M2 和步進(jìn)電機(jī)構(gòu)建紅外跟蹤器


如您所見,步進(jìn)電機(jī)附帶一塊 PCB。PCB 上的電路包括一個 ULN2003A 集成電路,其中包含七個達(dá)林頓晶體管對,其中使用了四個。每對由兩個 NPN 雙極結(jié)型晶體管組成,用作低電流信號(例如微控制器的輸出)和高電流負(fù)載(例如步進(jìn)電機(jī)中的繞組)之間的接口。AAC電子教科書 第4章有關(guān)于達(dá)林頓對的討論。

28BYJ-48 電機(jī)與許多步進(jìn)電機(jī)一樣,有四個繞組,每個繞組都可以單獨通電。因此,控制 PCB 使用 ULN2003a 的四個輸入(In1、In2、In3 和 In4)是有意義的,每個輸入都通過達(dá)林頓驅(qū)動器連接到步進(jìn)電機(jī)的四個繞組之一。請注意,從控制 PCB 到步進(jìn)電機(jī)有五根電線,一根用于電源,四根用于連接四個繞組的信號線。提供一個 LED 及其限流電阻來指示何時向每個繞組供電。
控制板的原理圖如下所示,注釋提供了有關(guān)電路操作的附加信息。

示意圖和完成的組裝

該項目其余部分的示意圖如下所示。為了查看整個電路,您必須使用此原理圖和本文上一節(jié)中顯示的步進(jìn)電機(jī)控制器的原理圖。


使用 PICAXE 14M2 和步進(jìn)電機(jī)構(gòu)建紅外跟蹤器


這是 PICAXE 14M2 的引腳圖。請注意,只有兩個 C 端口引腳具有 ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換)功能:C.0 和 C.4。但三個光電晶體管中的每一個都必須連接到 ADC 引腳;幸運的是,B 端口有一個可用的 ADC 引腳:B.5。

該項目的整個原型組裝如下所示。每個部件都有標(biāo)簽以與原理圖上的名稱一致。在開始構(gòu)建之前,將原理圖中的每個部件與照片中的相應(yīng)組件進(jìn)行比較。


使用 PICAXE 14M2 和步進(jìn)電機(jī)構(gòu)建紅外跟蹤器


請注意,示意圖中紅色矩形內(nèi)顯示了三個紅外傳感器(Q1、Q2 和 Q3)的光電晶體管陣列。在上面的完整組裝照片中,三個光電晶體管連接到一小塊穿孔板上,該穿孔板熱粘合到步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上。

該組件的其他細(xì)節(jié)如下圖所示。光電晶體管陣列應(yīng)水平安裝并與步進(jìn)電機(jī)的平頂平行。然而,三個光電晶體管的排列方向應(yīng)略有不同;光電晶體管之間的 25 度角應(yīng)該是完美的。


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