na 2024/10/10 318

Vodič za korištenje PIC16F877A za stepper motorne projekte

PIC16F877A mikrokontroler se široko koristi u mnogim elektroničkim projektima jer nudi dobru ravnotežu značajki i jednostavne uporabe.U ovom ćemo vodiču pažljivo pogledati PIC16F877A, pokrivajući sve, od njegovih modela pinout i cAD do njegove uporabe u kontroliranju stepper motora.Bilo da gradite jednostavan uređaj ili složen projekt automatizacije, razumijevanje kako povezati i kontrolirati motore pomoću ovog mikrokontrolera pomoći će vam da postignete najbolje rezultate.

Katalog

PIC16F877A PIN konfiguracija

CAD modeli za PIC16F877A

PIC16F877A simbol dijagrama

PIC16F877A PCB otisak

3D model

PIC16F877A Unutarnja struktura

Detaljne tehničke specifikacije

Tip	Parametar
Tvorničko vrijeme vođenja	7 tjedana
Nosač	Kroz rupu
Montažni tip	Kroz rupu
Paket / slučaj	40-taba (0,600, 15,24 mm)
Broj igle	40
Pretvarači podataka	A/D 8x10b
Broj I/OS -a	33
Timeri čuvara	Da
Radna temperatura	-40°C ~ 85°C ta
Pakiranje	Cijev
Niz	Slika® 16F
Objavljen	1997
JESD-609 Kod	e3
PBFREE KOD	Da
Status dijela	Aktivan
Razina osjetljivosti na vlagu (MSL)	1 (neograničeno)
Broj završetaka	40
ECCN kod	Uho99
Završna obrada	Matte Tin (SN) - žarko
Dodatna značajka	Djeluje pri minimalnoj opskrbi 4V
Terminalni položaj	DUAL
Napon za opskrbu	5V
Frekvencija	20MHz
Broj osnovnog dijela	PIC16F877A
Broj	40
Dovodni napon-Max (VSUP)	5,5V
Napajanja	5V
Dovodni napon-min (VSUP)	4.5V
Sučelje	I2c, SPI, SSP, UART, USART
Veličina memorije	14kb
Tipa oscilatora	Vanjski
Nominalna struja opskrbe	1,6mA
Veličina	368 x 8
Napon - napajanje (VCC/VDD)	4V ~ 5.5V
UPS/UCS/Periferni ICS tip	Mikrokontroler, RISC
Osnovni procesor	Slika
Periferan	Brown-Out Detect/Reset, Por, PWM, WDT
Vrsta memorije programske memorije	BLJESAK
Jezgra	8-bitan
Veličina programske memorije	14kb (8k x 14)
Povezanost	I2c, SPI, UART/USART
Veličina	8
Pristupanje vremena	20 µms
Ima ADC	Da
DMA kanali	Ne
Širina podataka s podacima	8B
Broj vremena/šaltera	3
Adresa širina autobusa	8B
Gustoća	112 KB
EEPROM veličina	256 x 8
CPU obitelj	Slika
Broj ADC kanala	8
Broj PWM kanala	2
Broj I2C kanala	1
Visina	4,06 mm
Dužina	52.45 mm
Širina	14.22 mm
Dosegnite SVHC	Nema SVHC -a
Otvrdnjavanje zračenja	Ne
ROHS status	Rohs3 kompatibilan
Bez olova	Bez olova

Razumijevanje koračnih motora

Konačni motor je vrsta električnog motora koji se kreće u određenim koracima, a ne u kontinuiranom pokretu poput tradicionalnih motora.Ovi korak po korak pokreti mjere se u stupnjevima, što se može razlikovati ovisno o primjeni.

Koparni motori mogu raditi u različitim načinima: valni pogon, puni pogon i pola pogona.Svaki način rada kontrolira način na koji su motoričke faze energizirane, što utječe na njegove performanse i čine ga prikladnim za različite namjene.

U načinu pogona vala, istovremeno se pokreće samo jedna faza motora.Ovaj jednostavan način upravljanja koristan je za situacije u kojima je učinkovitost napajanja prioritet preko okretnog momenta, poput osnovnih zadataka automatizacije, gdje je potrebna minimalna početna struja.

Način punog pogona pokreće dvije faze istovremeno.To rezultira većim izlazom okretnog momenta, jer dvije zavojnice rade zajedno, što ga čini idealnim za primjene u kojima su potrebna preciznost i snaga, poput robotike i CNC strojeva.

Način pola pogona kombinira značajke vala i punog pogona naizmjenično energizirajući jednu fazu i dvije faze.Ovaj pristup omogućuje manje veličine koraka, učinkovito udvostručujući rezoluciju motora.Pola pogona je najprikladniji za aplikacije poput 3D ispisa i fine instrumentacije, gdje su neophodni glatko kretanje i precizno pozicioniranje.

Kada odaberete stepper motor za određenu upotrebu, razmotrite radno okruženje.Za zadatke visoke preciznosti preporučuje se pola pogona kako bi se osigurali glatki prijelazi i smanjene vibracije.Za projekte usredotočeni na uštedu energije, način pogona valova može biti prikladniji.

Odabir pravog načina zahtijeva uravnoteženje čimbenika kao što su moment, brzina i složenost sustava.Odabir ispravnog načina može značajno utjecati na performanse motora i ukupnu učinkovitost vašeg sustava.

Spajanje stepper motora s PIC16F877A

Da biste spojili stepper motor s a PIC16F877A Microcontroller, možete koristiti tranzistorski niz ULN2003.Ovaj integrirani krug, dizajniran za motore s visokim motorima, sadrži sedam parova iz Darlingtona.Donji bitovi portova mikrokontrolera povezani su s ulaznim iglama (1b, 2b, 3b, 4b) ULN2003, dok se njegovi izlazni pinovi (1c, 2c, 3c, 4c) povezuju s pinovima koračnog motora.Uobičajene igle motora i Com Pin ULN2003 povezani su s 12V napajanjem.

Konačni motori obično se koriste za aplikacije koje zahtijevaju preciznu kontrolu pokreta.Oni pretvaraju digitalne impulse u mehaničku rotaciju, čineći ih idealnim za uređaje poput CNC strojeva i 3D pisača, gdje se položaj i brzina moraju pažljivo regulirati.

ULN2003 igra ključnu ulogu u kontroli stepper motora zbog svoje sposobnosti da se nosi s visokom strujom i laganim povezivanjem s mikrokontrolerima.Kada su spojeni na PIC16F877A, donji bitovi za portd koriste se za kontrolu stepper motora.Ova konfiguracija pruža preciznu kontrolu koraka, osiguravajući precizno kretanje i pozicioniranje.

Korištenje ULN2003 u postavkama upravljanja motorom vrlo je pouzdan u aplikacijama u stvarnom svijetu.Pomaže u minimiziranju problema poput propuštenih koraka ili netočnog pozicioniranja, poboljšavajući ukupne performanse.Redovito održavanje i kalibracija na temelju podataka o upotrebi mogu dodatno optimizirati motoričku funkciju, osiguravajući dugoročnu stabilnost i precizan rad.

Podešavanje brzine koraka

Brzina koraka motora može se precizno izmijeniti pomoću softvera za simulaciju Proteus.Pristupom postavkama motora putem 'Uređivanje svojstava', mogu se izvršiti podešavanja parametara poput broja koraka i kuta koraka.Na primjer, motor od 200 koraka dijeli potpunu rotaciju (360 °) u 200 koraka, čime se svaki korak 1,8 °.Promjena ovih postavki u Proteusu dinamički će se odražavati tijekom simulacije.

U praksi se stepper motori često koriste u industrijama u kojima je precizna kontrola kretanja ključna, kao što su u CNC strojevima i robotika.Podešavanje kuta koraka i broj koraka fino podešava motor kako bi se postigao točan pokret potreban za određene zadatke.

Promjena parametara stepper motora utječe na karakteristike performansi kao što su okretni moment i razlučivost.Na primjer, povećanje broja koraka uglavnom povećava razlučivost, ali može utjecati na moment i vrijeme odziva.Razumijevanje ovih kompromisa simulacijom pomaže u donošenju informiranih odluka.

Nijansirana perspektiva otkriva da iterativna prilagođavanja, nakon čega slijede praktična ispitivanja, dovode do snažnijeg dizajna motora.Osiguravanje da digitalne simulacije usko zrcale ishode iz stvarnog svijeta je presudno.Nijanse konfiguriranja koračnog motora doista leže u uspostavljanju ravnoteže između teorijske preciznosti i praktične izvedivosti.

Programiranje stepper motora s PIC16F877A

Ovaj odjeljak obuhvaća kako programirati stepper motor pomoću mikrokontrolera PIC16F877A, objašnjavajući različite načine vožnje i pružajući praktične smjernice za učinkovitu implementaciju.

Evo osnovnog primjera koda za demonstriranje kontrole stepper motora pomoću načina punog pogona:

void main ()

{

Trisd = 0B00000000;// Postavite portd kao izlaz

Portd = 0b11111111;// inicijalizirajte portd

učiniti

{

Portd = 0B00000011;// Energizirati dvije faze istovremeno

Kašnjenje_ms (500);// kašnjenje od 0,5 sekundi

Portd = 0b00000110;

Kašnjenje_ms (500);

Portd = 0B00001100;

Kašnjenje_ms (500);

Portd = 0B00001001;

Kašnjenje_ms (500);

} dok (1);// petlja u nedogled

}

U ovom kodu, portd PIC16F877A konfiguriran je kao izlazni priključak za kontrolu stepper motora kroz ULN2003.Slijed naredbi energizira dvije faze stepper motora odjednom, što je karakteristično za način punog pogona.Ovaj način drži rotor u fiksnom položaju s maksimalnim okretnim momentom, ali obično troši više snage.

Način punog pogona nije jedini način za kontrolu stepper motora.Valni pogon i pola načina pogona pružaju alternative na temelju specifičnih zahtjeva.Valni pogon energizira samo jednu fazu odjednom, što smanjuje potrošnju energije, ali rezultira nižim okretnim momentom.Pola pogona izmjenjuje se između jedne i dvije faze, nudeći veću razlučivost i glatko kretanje.

Prilikom programiranja Stepper Motors odaberite način vožnje koji najbolje odgovara vašim potrebama, bilo da se radi o preciznom pozicioniranju, učinkovitosti napajanja ili maksimalnom okretnom momentu.

Praktična primjena stepper motora

Konačni motori se široko koriste u mnogim industrijama zbog njihove sposobnosti pružanja precizne kontrole i pouzdanih performansi.Njihova svestranost čini ih prikladnim za sve, od automobila i kućanskih uređaja do industrijskih strojeva i medicinskih uređaja.

U automobilskom svijetu Stepper Motors igraju ključnu ulogu u upravljanju sustavima poput leptira za gas, prednjih svjetala i klima uređaja.Pomažu u podešavanju ovih komponenti, osiguravajući da vozila trče glatko i učinkovito.U međuvremenu, u uredskoj opremi poput pisača i fotokopirača, stepper motori rješavaju zadatke poput hranjenja papira i postavljanja tinte.Ova preciznost osigurava konzistentnu kvalitetu ispisa i glatku rad s vremenom.

Kod kuće se uređaji poput perilica rublja i perilica posuđa oslanjaju na koračne motore za kontrolu protoka vode i rotacije bubnja, osiguravajući da sve funkcionira neprimjetno.U industrijskim postavkama stepper motori su ključni za upravljanje CNC strojevima i robotskim oružjem, gdje pružaju točne pokrete potrebne za proizvodnju visoke preciznosti.

Sigurnosni sustavi također imaju koristi od pouzdanog pokreta stepper motora.U uređajima poput nadzornih kamera i automatiziranih brava, stepper motori omogućuju glatko i točno pozicioniranje, što je ključno za učinkovito nadgledanje i sigurnost.U zdravstvu se stepper motori koriste u medicinskim uređajima poput infuzijskih pumpi i opreme za snimanje, gdje nude preciznu kontrolu potrebnu za siguran i točan rad.

Kako se tehnologija i dalje razvija, očekuje se da će stepper motori pronaći još više aplikacija u novim poljima poput robotike i autonomnih vozila.Njihov nastavak razvoja vjerojatno će dovesti do još veće preciznosti i učinkovitosti, proširivši njihovu ulogu u raznim industrijama.

Usporedivi dijelovi mikrokontrolera

Broj dijela	PIC16F877A-I/P	PIC16F77-I/P	PIC16F74-I/P	PIC16F777-I/P
Proizvođač	Tehnologija mikročipa	Tehnologija mikročipa	Tehnologija mikročipa	Tehnologija mikročipa
Paket / slučaj	40-taba (0,600, 15,24 mm)	40-taba (0,600, 15,24 mm)	40-taba (0,600, 15,24 mm)	40-taba (0,600, 15,24 mm)
Broj igle	40	40	40	40
Širina podataka s podacima	8 b	8 b	8 b	8 b
Broj I/O	33	33	33	36
Sučelje	I2c, SPI, SSP, UART, USART	I2c, SPI, SSP, UART, USART	I2c, SPI, SSP, UART, USART	I2c, SPI, Uart, USART
Veličina memorije	14 kb	7 kb	14 kb	14 kb
Napon za opskrbu	5 V	5 V	5 V	5 V
Periferan	Brown-Out Detect/Reset, Por, PWM, WDT	Brown-Out Detect/Reset, Por, PWM, WDT	Brown-Out Detect/Reset, Por, PWM, WDT	Brown-Out Detect/Reset, Por, PWM, WDT
Pogledajte usporedbu	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

Često postavljana pitanja [FAQ]

1. Što se stepper motor koristi za generiranje mehaničkog pokreta?

Stepper motor stvara mehaničko kretanje pomoću električnih impulsa.

2. Što radi stepper motor?

Stepper motor se kreće u diskretnim koracima.

3. Kako se mjere korački motori?

Koparni motori mjere se u stupnjevima.

4. Koliko koraka poduzima stepper motor?

Stepper motor se kreće jedan korak po korak.

5. Koliko načina pobude ima stepper motor?

Stepper motor ima tri načina pobude.

6. Koji je najjednostavniji način povezivanja stepper motora?

Najjednostavniji je način povezivanja s PIC16F877A mikrokontrolerom.

7. Koliko je ulaznih pinova ULN2003 spojeno na najniže značajne bitove porta mikrokontrolera?

Četiri ulazne igle povezane su s najnižim značajnim bitovima porta mikrokontrolera