Управление шаговым двигателем через LPT, ATtiny2313 и самодельный драйвер.

Как было написано ранее самодельный драйвер двигателей на транзисторах можно использовать не только для управления коллекторными моторчиками постоянного тока но и для управления шаговыми двигателями. Шаговые двигатели можно использовать для изготовления самодельных станков, роботов и прочих интересных вещей. Коллекторные двигатели тоже можно использовать для этих целей и асинхронные тоже но шаговые для таких применений обладают преимуществами: 1) точность, 2) отсутствие необходимости в обратной связи, 3) высокий момент и 4) низкие обороты. Начать освоение шаговых двигателей можно с каких нибудь дешёвых небольших например таких:

Рисунок 1 - Шаговый двигатель

У этого двигателя имеется 4 вывода 2 из них идут на одну обмотку остальные 2 на другую. Ротор двигателя будет вращаться если на определённые выводы в определённой последовательности подавать определённые напряжения. Есть несколько способов управления шаговым двигателем, один из них иллюстрируется на рисунке:

Рисунок 2 - Пример управления шаговым двигателем

Микроконтроллер может управлять драйвером так чтобы ротор подключённого к этому драйверу шагового двигателя вращался, для этого можно например хранить последовательности состояний выводов в массиве и перебирать их по очереди с необходимой периодичностью и в нужном направлении. А можно управляющую программу запускать на компьютере а микроконтроллер использовать для преобразования последовательного кода в набор состояний выводов микроконтроллера. LPT-порт параллельный и для управления шаговым двигателем в этом нет необходимости но так всё же можно поступить например для того чтобы не переделывать (сделанную ранее) схему для перепрограммирования микроконтроллера:

Рисунок 3 - ATtiny2313 и LPT-порт

Драйвер также не нужно переделывать:

Рисунок 4 - Драйвер двигателей

Прошивку для ATtiny2313 вместе с проектом для WinAVR можно скачать здесь. Программу (вместе с inpout32.dll) для управления двигателем можно скачать здесь, для этой программы как и для предыдущей необходим файл inpout32.dll который должен находится в той же папке что и программа. Эту программу можно использовать не только для управления шаговым двигателем. Вообще она подойдёт для управления как угодно драйвером на небольшой частоте. Посмотреть всё в действии можно на видео:

Купить ATtiny2313 в dip корпусе.
КАРТА БЛОГА (содержание)

LPT, ATtiny2313 и управление двигателем.

LPT порт редко имеется на современных компьютерах и ноутбуках, однако управление устройствами с компьютера через LPT порт является наиболее простым, особенно это важно для тех кто не имеет опыта управления самодельными устройствами с компьютера. Управлять устройствами через LPT порт можно напрямую или же через микроконтроллер. Особого преимущества в использовании микроконтроллера, в данном случае, нет однако можно использовать данный способ например для записи в микроконтроллер команд без его перепрограммирования. Но сначала можно потренироваться на простых действиях например попытаться управлять двигателем. Рассмотрим схему:

Рисунок 1 - ATtiny3213 и разъём для LPT

Схема почти такая же как и в предыдущей статье только здесь теперь показано подключение к LPT порту. Подключение такое что через LPT порт микроконтроллер также можно и перепрограммировать в среде WinAVR, поэтому данное устройство почти не изменено после проверки самодельного драйвера двигателей:

Рисунок 2 - Драйвер электродвигателей

Единственное изменение это отсоединение одного из двигателей:

Рисунок 3 - Подключение двигателя

Программа для микроконтроллера:

Скачать проект с яндекс диска.
Программа для управления LPT портом оказалась сложнее и для её работы в Windows XP необходима библиотека inpout32.dll (есть и другие: vbio32.dll, dlportio.dll и т.д.). Для использования программы код который приведен ниже в папке с этой программой должна находиться библиотека inpout32.dll. Т.к. эта библиотека загружается динамически то заголовочные файлы и другие библиотеки не нужны. Рассмотрим код:

Скачать программу и код управления LPT портом с яндекс диска.
Сначала идёт поиск и загрузка библиотеки потом определение адресов функций после чего само управление LPT портом (4 попытки после) затем освобождение памяти и выход. Данная программа писалась в среде Dev C++. Для создания такой программы в этой среде:
1)Открываем Dev C++,
2)Выбираем Файл->Создать->Исходный файл,
3)Записываем исходный код,
4)Нажимаем Ctrl+F9 (или Выполнить->Скомпилировать)
5)Указываем папку
6)В указанной ранее папке появляется файл расширением exe это и есть наша программа, в данную папку необходимо переместить/скопировать библиотеку inpout32.dll. LPT, ATtiny2313 и управление двигателем видео:

КАРТА БЛОГА (содержание)

Драйвер двигателей своими руками.

Для непосредственного управления маломощными электродвигателями можно использовать готовые микросхемы драйверы такие как например L293D. Однако мощность интегральных микросхем ограничена и во многих случаях бывает целесообразно применять драйвер на транзисторах например:

Схема 1 - Драйвер электродвигателей

Этот драйвер представляет собой набор полумостов с усилителями напряжения и обратными диодами. Через такой драйвер можно управлять двумя маломощными коллекторными электродвигателями постоянного тока, одним подходящим маломощным асинхронными электродвигателем или одним подходящим четырёхвыводным маломощными шаговым электродвигателем а также этому драйверу можно найти много других применений (например для передачи напряжений на динамик, для преобразования напряжений и т.д. для чего применяются мосты). В общем полезная вещь для использования совместно с микроконтроллером. Рассмотрим пример подключения к этому драйверу маломощных коллекторных электродвигателей постоянного тока:

Схема 2 - Пример подключения коллекторных двигателей

Можно подключать так но в принципе не обязательно, можно и по другому. Пример подключения драйвера к микроконтроллеру ATtiny2313:

Рисунок 3 - Подключение драйвера к микроконтроллеру

Для изготовления платы драйвера можно использовать двусторонний фольгированный стеклотекстолит и надфиль (надфиль используется как инструмент для вырезания дорожек на фольгированном стеклотекстолите).

Для силовых транзисторов сверлятся отверстия:

Широкие медные площадки способствует отводу тепла. Термопасту использовать не надо т.к. нужен ещё и хороший электрический контакт между корпусом силового транзистора (который соединён с коллектором) и площадкой. На обратной стороне площадка разделяется вдоль (одна-земля (GND), другая"+" питания):

Металлические части корпуса транзисторов немного очищаются для лучшего электрического и теплового контактов и прикручиваются к плате (КТ817 на площадку с "+"ом, КТ816 на площадку с землёй (GND)):

Далее к плате припаиваются остальные детали:

Можно испытать драйвер с микроконтроллером с прошивкой из предыдущей статьи, как это будет работать можно посмотреть на видео:

КАРТА БЛОГА (содержание)

Многоцветный RGB светодиод и микроконтроллер ATtiny2313.

ATtiny2313 -это ещё один из avr микроконтроллеров который полезно освоить т.к. он дешевле чем например ATmega8, ATmega16. ATtiny2313 имеет меньше функций чем ATmega8, ATmega16 но многие функции очень часто бывают лишними в простых устройствах на микроконтроллере к тому же ATtiny2313 имеет количество выводов достаточное для многих практических применений. Освоение ATtiny2313 начнём с сознания устройства для управления многоцветным RGB светодиодом. Такой светодиод можно найти в магазине радиодеталей например можно спросить о его наличии у продавца или найти нужный светодиод в интернете и заказать. Рассмотрим схему:

Рисунок 1 - Многоцветный RGB светодиод и микроконтроллер ATtiny2313

Кнопкой S1 будем менять интенсивность свечения. R2,R3,С1-для нейтрализации последствий дребезга контактов (последствия-микроконтроллер "думает" что на кнопку нажато много раз хотя на самом деле кнопка нажата один раз). R1,R7,R8,R9-внешние подтягивающие резисторы (т.к. в отличии от ATmega8, ATmega16 для ATtiny2313 внутренних недостаточно). Многопозиционный переключатель S2 -для выбора света интенсивность которого будет меняться. Назначения выводов светодиода можно определить мультиметром в режиме проверки диодов. Рассмотрим исходный код программы на языке C:

Глобальные переменные объявляются так:
volatile unsigned char глобальная_переменная;
Регистр разрешения прерываний на int0 теперь называется GIMSK (для ATmega16 GICR это можно увидеть из кода на странице счётчик на ATmega16 (там же подробно про настройку внешних прерываний на INT0 и INT1)). В остальном ничего сложного.
Проект делался в среде WinAVR, скачать проект можно по ссылке: https://yadi.sk/d/J-8K7n5UYyYAt. Подробнее о программировании микроконтроллеров можно узнать на сайте: myrobot.ru в разделе "шаг за шагом".
Устройство в действии:

Для определения шестнадцатеричного числа конфигурирования портов ввода вывода микроконтроллера ATtiny2313 можно воспользоваться программой приведённой ниже. Галочки означают - логические единицы, пустые чекбоксы (квадратики) - логические нули.

ATtiny2313

	1	PA2	VCC	20
	2	PD0	PB7	19
	3	PD1	PB6	18
	4	PA1	PB5	17
	5	PA0	PB4	16
	6	PD2	PB3	15
	7	PD3	PB2	14
	8	PD4	PB1	13
	9	PD5	PB0	12
	10	GND	PD6	11

PB=
PD=

Купить микроконтроллер ATtiny2313 в dip корпусе.
RGB светодиод 5мм 10шт.
КАРТА БЛОГА (содержание)