na 2024/10/10 313

Průvodce používáním PIC16F877A pro projekty krokového motoru

Mikrokontrolér PIC16F877A se široce používá v mnoha elektronických projektech, protože nabízí dobrou rovnováhu funkcí a snadného použití.V této příručce se podrobně podíváme na PIC16F877A, pokrýváme vše od jeho modelů ANINOUT a CAD až po jeho použití při ovládání krokových motorů.Ať už stavíte jednoduché zařízení nebo komplexní automatizační projekt, porozumění tomu, jak připojit a ovládat motory pomocí tohoto mikrokontroléru, vám pomůže dosáhnout nejlepších výsledků.

Katalog

Konfigurace PIC16F877A PIN

Modely CAD pro PIC16F877A

PIC16F877A Schéma symbolu

PIC16F877A PCB Footprint

3D model

Vnitřní struktura PIC16F877A

Podrobné technické specifikace

Typ	Parametr
Časová doba z továrny	7 týdnů
Mount	Skrz díru
Typ montáže	Skrz díru
Balíček / pouzdro	40-dip (0,600, 15,24 mm)
Počet kolíků	40
Převaděče dat	A/D 8x10B
Počet I/OS	33
Časovače hlídacího psa	Ano
Provozní teplota	-40°C ~ 85°C ta
Obal	Trubice
Série	Pic® 16f
Publikováno	1997
JESD-609 kód	E3
Kód PBFree	Ano
Stav dílu	Aktivní
Úroveň citlivosti na vlhkost (MSL)	1 (neomezený)
Počet zakončení	40
ECCN kód	Ear99
Terminál povrch	Matte Tin (SN) - žíhaná
Další funkce	Pracuje s minimálním dodávkou 4V
Poloha terminálu	DVOJÍ
Napětí	5V
Frekvence	20MHz
Číslo základní dílu	PIC16F877A
Počet špendlíků	40
Přívodní napětí max (VSup)	5,5 V
Napájecí zdroje	5V
Přívodní napěťový min (VSup)	4,5V
Rozhraní	I2C, SPI, SSP, UART, USART
Velikost paměti	14 kB
Typ oscilátoru	Externí
Nominální dodávka proudu	1,6 mA
Velikost RAM	368 x 8
Napětí - napájení (VCC/VDD)	4V ~ 5,5 V.
UPS/UCS/periferní ICS typ	MicroController, RISC
Základní procesor	Pic
Periferie	Brown-Out Detect/Reset, Por, PWM, WDT
Typ programové paměti	BLIKAT
Velikost jádra	8-bit
Velikost paměti programu	14 kB (8k x 14)
Připojení	I2C, SPI, UART/USART
Bitová velikost	8
Čas přístupu	20 µs
Má ADC	Ano
DMA kanály	Žádný
Šířka datové sběrnice	8b
Počet časovačů/čítačů	3
Šířka autobusu	8b
Hustota	112 KB
Velikost EEPROM	256 x 8
Rodina CPU	Pic
Počet kanálů ADC	8
Počet kanálů PWM	2
Počet kanálů I2C	1
Výška	4,06 mm
Délka	52,45 mm
Šířka	14,22 mm
Dosáhnout SVHC	Ne SVHC
Kalení záření	Žádný
Stav ROHS	Rohs3 vyhovující
Olovo zdarma	Olovo zdarma

Porozumění krokovým motorům

Krokový motor je typ elektrického motoru, který se pohybuje spíše v konkrétních krocích než v nepřetržitém pohybu, jako jsou tradiční motory.Tyto krok za krokem se měří ve stupních, které se mohou lišit v závislosti na aplikaci.

Krokové motory mohou pracovat v různých režimech: vlnová pohon, plná pohon a polovina jízdy.Každý režim řídí, jak jsou fáze motoru pod napětím, ovlivňují jeho výkon a způsobují, že je vhodný pro různá použití.

V režimu pohonu vlny je najednou napájena pouze jedna fáze motoru.Tento jednoduchý režim řízení je užitečný pro situace, kdy je energetická účinnost upřednostňována před točivým momentem, například v základních automatizačních úkolech, kde je potřeba minimální počáteční proud.

Režim s plným pohonem poháněl dvě fáze současně.To má za následek vyšší výkon točivého momentu, protože dvě cívky fungují společně, což je ideální pro aplikace, kde je potřeba přesnost a síla, například v robotice a stroji CNC.

Režim poloviny pohonu kombinuje vlastnosti vlny i plného pohonu střídavě energizací jedné fáze a dvou fází.Tento přístup poskytuje menší velikosti kroků a účinně zdvojnásobí rozlišení motoru.Polovina jízdy je nejvhodnější pro aplikace, jako je 3D tisk a jemné instrumentace, kde je nezbytné hladké pohyb a přesné umístění.

Při výběru krokového motoru pro specifické použití zvažte provozní prostředí.Pro úkoly s vysokou přesností se doporučuje režim poloviny pohonu, aby se zajistily hladké přechody a snížené vibrace.U projektů zaměřených na úspory energie může být vhodnější režim vlny.

Výběr správného režimu vyžaduje vyrovnávací faktory, jako je točivý moment, rychlost a složitost systému.Výběr správného režimu může významně ovlivnit výkon motoru a celkovou účinnost vašeho systému.

Připojení krokového motoru s PIC16F877A

Pro připojení krokového motoru s PIC16F877A MicroController, můžete použít tranzistorové pole ULN2003.Tento integrovaný obvod, určený pro motory s vysokým torque, obsahuje sedm párů Darlingtonu.Dolní bity mikrokontroléru jsou spojeny se vstupními kolíky (1B, 2B, 3B, 4B) ULN2003, zatímco jeho výstupní kolíky (1C, 2C, 3C, 4C) se připojují k kolíkům na krokovou motor.Společné kolíky motoru a COM PIN ULN2003 jsou připojeny k napájení 12V.

Křezové motory se běžně používají pro aplikace, které vyžadují přesné řízení pohybu.Převádějí digitální impulsy na mechanickou rotaci, takže jsou ideální pro zařízení, jako jsou stroje CNC a 3D tiskárny, kde musí být pečlivě regulována poloha a rychlost.

ULN2003 hraje klíčovou roli při ovládání krokových motorů kvůli jeho schopnosti zvládnout vysoký proud a snadné propojení s mikrokontroléry.Při připojení k PIC16F877A se k řízení krokového motoru používají dolní bity Portd.Tato konfigurace poskytuje přesné ovládání kroku a zajišťuje přesný pohyb a umístění.

Použití ULN2003 v nastavení řízení motoru je v aplikacích v reálném světě vysoce spolehlivé.Pomáhá minimalizovat problémy, jako jsou zmeškané kroky nebo nesprávné umístění, což zlepšuje celkový výkon.Pravidelná údržba a kalibrace na základě údajů o využití mohou dále optimalizovat funkci motoru a zajistit dlouhodobou stabilitu a přesný provoz.

Nastavení rychlosti motoru krokového motoru

Rychlost krokového motoru může být přesně upravena pomocí softwaru pro simulaci Proteus.Přístupem k nastavení motoru prostřednictvím „Upravit vlastnosti“ lze provést úpravy parametrů, jako je počet kroků a úhel kroku.Například 200-krokový motor rozdělí plnou rotaci (360 °) na 200 kroků, což vykresluje každý krok 1,8 °.Změna těchto nastavení v Proteus se během simulace dynamicky odráží.

V praxi jsou krokové motory často používány v průmyslových odvětvích, kde je zásadní přesná kontrola pohybu, například v CNC strojích a robotice.Nastavení úhlu kroku a počtu kroků jemných dolarů motoru k dosažení přesného pohybu potřebného pro konkrétní úkoly.

Změna parametrů motoru krokového motoru ovlivňuje charakteristiky výkonu, jako je točivý moment a rozlišení.Například zvýšení počtu kroků obecně zvyšuje rozlišení, ale může ovlivnit točivý moment a dobu odezvy.Pochopení těchto kompromisů prostřednictvím simulace pomáhá při rozhodování.

Nuances perspektiva ukazuje, že iterativní úpravy, následované praktickými pokusy, vedou k robustnějšímu designu motoru.Zajištění toho, aby digitální simulace úzce zrcadly výsledky v reálném světě.Nuance na konfiguraci krokového motoru skutečně spočívají v ohrožení rovnováhy mezi teoretickou přesností a praktickou proveditelností.

Programování krokového motoru s PIC16F877A

Tato část zahrnuje, jak naprogramovat krokový motor pomocí mikrokontroléru PIC16F877A, vysvětluje různé režimy jízdy a poskytuje praktické pokyny pro efektivní implementaci.

Zde je základní příklad kódu pro demonstraci ovládání krokového motoru pomocí režimu plného pohonu:

void main ()

{

Trisd = 0b00000000;// Nastavit portd jako výstup

Portd = 0b111111111;// inicializace portd

dělat

{

Portd = 0b00000011;// energizujte dvě fáze současně

Delay_ms (500);// 0,5-sekundové zpoždění

Portd = 0b00000110;

Delay_ms (500);

Portd = 0b00001100;

Delay_ms (500);

Portd = 0b00001001;

Delay_ms (500);

} zatímco (1);// smyčka na neurčito

}

V tomto kódu je portd PIC16F877A nakonfigurován jako výstupní port pro ovládání krokového motoru přes ovladač ULN2003.Sekvence příkazů povzbuzuje dvě fáze krokového motoru najednou, což je charakteristické pro režim plného pohonu.Tento režim drží rotor v pevné poloze s maximálním točivým momentem, ale obvykle spotřebovává více energie.

Režim plného pohonu není jediný způsob, jak ovládat krokové motory.Režimy vlny a poloviční pohon poskytují alternativy na základě specifických požadavků.Vlnová pohon energizuje pouze jednu fázi najednou, což snižuje spotřebu energie, ale má za následek nižší točivý moment.Polovina jízdy se střídá mezi jednou a dvěma fázemi a nabízí vyšší rozlišení a plynulejší pohyb.

Při programování krokových motorů vyberte režim jízdy, který nejlépe vyhovuje vašim potřebám, ať už jde o přesné polohování, energetickou účinnost nebo maximální točivý moment.

Praktické aplikace krokových motorů

Stepper Motors se v mnoha průmyslových odvětvích široce používají kvůli jejich schopnosti poskytovat přesnou kontrolu a spolehlivý výkon.Díky jejich všestrannosti jsou vhodné pro vše od automobilů a domácích spotřebičů po průmyslové stroje a zdravotnické prostředky.

V automobilovém světě hrají krokové motory klíčovou roli při kontrole systémů, jako je škrticí klapka, světlomety a klimatizace.Pomáhají tyto komponenty doladit a zajistit, aby vozidla běžela hladce a efektivně.Mezitím v kancelářském vybavení, jako jsou tiskárny a kopíry, zpracovávají krokové motory úkoly, jako je napájení papíru a umístění inkoustu.Tato přesnost zajišťuje konzistentní kvalitu tisku a hladký provoz v průběhu času.

Doma se spotřebiče, jako jsou pračky a myčky nádobí, spoléhají na krokové motory při řízení toku vody a otáčení bubnu, což zajišťuje hladce fungovat.V průmyslových prostředích jsou krokové motory zásadní pro provoz CNC strojů a robotických zbraní, kde poskytují přesné pohyby potřebné pro vysoce přesnou výrobu.

Bezpečnostní systémy také těží ze spolehlivého pohybu krokových motorů.V zařízeních, jako jsou sledovací kamery a automatizované zámky, umožňují krokové motory hladké a přesné polohování, které je nezbytné pro efektivní monitorování a bezpečnost.Ve zdravotnictví se krokové motory používají ve zdravotnických prostředcích, jako jsou infuzní čerpadla a zobrazovací zařízení, kde nabízejí přesnou kontrolu nezbytnou pro bezpečný a přesný provoz.

Vzhledem k tomu, že se technologie neustále vyvíjí, očekává se, že krokové motory najdou ještě více aplikací v rozvíjejících se oborech, jako je robotika a autonomní vozidla.Jejich pokračující rozvoj pravděpodobně povede k ještě větší přesnosti a efektivitě a rozšíří jejich roli v různých průmyslových odvětvích.

Srovnatelné díly mikrokontroléru

Číslo dílu	PIC16F877A-I/P.	PIC16F77-I/P.	PIC16F74-I/P.	PIC16F777-I/P.
Výrobce	Technologie mikročipů	Technologie mikročipů	Technologie mikročipů	Technologie mikročipů
Balíček / pouzdro	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)
Počet kolíků	40	40	40	40
Šířka datové sběrnice	8 b	8 b	8 b	8 b
Počet I/O.	33	33	33	36
Rozhraní	I2C, SPI, SSP, UART, USART	I2C, SPI, SSP, UART, USART	I2C, SPI, SSP, UART, USART	I2C, SPI, UART, USART
Velikost paměti	14 KB	7 KB	14 KB	14 KB
Napětí	5 v	5 v	5 v	5 v
Periferie	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
Zobrazit porovnání	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.

Často kladené otázky [FAQ]

1. Co používá krokový motor k generování mechanického pohybu?

Krokový motor vytváří mechanický pohyb pomocí elektrických impulsů.

2. co dělá krokový motor?

Krokový motor se pohybuje v diskrétních krocích.

3. Jak se měří krokovou motory?

Krokové motory se měří ve stupních.

4. Kolik kroků podniká krokový motor?

Krokový motor se pohybuje o krok po druhém.

5. Kolik režimů excitací má krokový motor?

Krokový motor má tři excitační režimy.

6. Jaký je nejjednodušší způsob, jak připojit krokový motor?

Nejjednodušším způsobem je připojit jej k mikrokontroléru PIC16F877A.

7. Kolik vstupních kolíků ULN2003 je spojeno s nejnižšími významnými bity portd mikrokontroléru?

Čtyři vstupní kolíky jsou spojeny s nejnižšími významnými kousky portd mikrokontroléru