Данный материал продолжает подборку, посвященную применению PIC - контроллеров для радиолюбительских целей. Вашему вниманию предлагаются два варианта интересных конструкций, которые можно использовать с некоторой модификацией для разного практического применения.

В этой подборке рассказывается о двух конструкциях на PIC-контроллере, описанных на веб-сайте японского радиолюбителя [1]. Описания устройств опубликованы с согласия автора.

Первая из них предназначена для управления частотой вращения электродвигателя постоянного тока, вторая — шагового электродвигателя.

Внешний вид устройства в сборе показан на рис.1. (вариант 1)

Принципиальная схема регулятора частоты вращения вала электродвигателя постоянного тока показана на рис. 2 - подробное описание на английском языке [2]. Устройство выполнено на микроконтроллере (МК) PIC16F873. Его тактовую частоту (10 МГц) задает кварцевый резонатор ZQ1.

Рис.2.

Питание на основной электродвигатель М1 подается через мощный полевой транзистор VT2, на затвор которого через согласующий каскад на транзисторе VT1 поступают прямоугольные импульсы с выхода ССР1 микроконтроллера. Частота импульсов постоянна, а скважность можно изменять, регулируя, таким образом, частоту вращения ротора двигателя.

 Рис.3. Печатная плата

Вал электродвигателя М1 механически (через зубчатую двухступенчатую передачу 1:1) связан со вторым электродвигателем, который используется в качестве генератора.

Рис.4. Вид со стороны установленных элементов

Вырабатываемое им напряжение через диодный мост VD1 и делитель напряжения R1—R3 поступает на вход ANO аналого-цифрового преобразователя, входящего в состав МК.

Стабилитрон VD2 с напряжением стабилизации 5В защищает этот вход от повреждения, конденсатор С5 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Требуемую частоту вращения устанавливают переменным резистором R2 с функциональной характеристикой А

Внешний вид устройства в сборе показан на рис.5. (вариант 2)

Рост напряжения, поступающего на вход ANO, свидетельствует о том, что частота вращения вала двигателя увеличивается. В ответ на это МК уменьшает длительности импульсов на выходе ССР1, и частота вращения возвращается к прежнему значению. При уменьшении напряжения вырабатываемого двигателем-генератором, длительность импульсов возрастает, и частота вращения повышается.

Линейка светодиодов HL1—HL8 позволяет визуально контролировать частоту вращения вала двигателя: число светящихся светодиодов растет с ее увеличением.

Питается устройство стабилизированным напряжением 5В, снимаемым с выхода интегрального стабилизатора DA1. На двигатель М1 поступает нестабилизированное напряжение от отдельного источника. Регулятор собран на макетной плате размерами 70x45 мм.

Рис.6.

Устройства управления шаговым двигателем обычно содержат сдвиговые регистры, формирующие необходимую последовательность импульсов, поступающих на обмотки.

Предлагаемое устройство на PIC-контроллере позволяет также изменять направление и регулировать частоту вращения ротора.

Описание конструкции, чертеж монтажной платы и комментированные исходные коды программы микроконтроллера [3].

Принципиальная схема устройства изображена на рис. 6. Основной служит МК PIC16F84A.

Тактовую частоту (4 МГц) задает кварцевый резонатор ZQ1.

На элементах R8—R10, С6 и транзисторе VT5 собран генератор, частоту которого можно плавно изменять переменным резистором R9 с функциональной характеристикой А.

Напряжение с конденсатора С6 поступает на вход RB5 МК DD1. После того как оно превысит пороговое, на выходе RB7 появляется напряжение высокого уровня. Открывшийся транзистор VT5 разряжает конденсатор, после чего цикл повторяется.

Рис.7.Печатная плата

При перемещении движка резистора R9 из одного крайнего положения в другое частота вращения двигателя М1 изменяется от 27 до 128 мин"1.

Следует учесть, что при увеличении частоты вращения снижается момент на валу двигателя.

Устройство не имеет обратной связи, поэтому частота вращения зависит как от сопротивления введенной части резистора R9, так и от нагрузки на валу.

Выходы RA0—RA3 МК через ключи, выполненные на составных транзисторах VT1—VT4, коммутируют напряжения на обмотках шагового двигателя.

Диоды VD1—VD4 защищают транзисторы от пробоя импульсами напряжения, возникающими в момент их закрывания.

К первым трем разрядам порта RB (RB0—RB2) МК подключены кнопки SB1—SB3, с помощью которых изменяют направление вращения вала двигателя и останавливают его. Все детали (за исключением двигателя и переменного резистора) смонтированы на макетной плате размерами 70x45 мм. Внешний вид устройства показан на рис. 7.

Рис.8.Вид со стороны установленных элементов.

Возможная замена на отечественные комплектующие:

Стабилизаторы 78L05 и 7805 заменимы отечественными КР142ЕН5А (В), транзистор 2SC1815 — любым из серии КТ3102, стабилитрон RD-5A — отечественным КС147А. Транзисторы VT1—VT4 (см. рис. 2) должны выдерживать ток обмоток двигателя и иметь коэффициент передачи тока базы около 4000. Выпрямительный мост VD1 (см. рис. 1) — КЦ407А или собранный из маломощных кремниевых диодов. Светодиоды HL1—HL8 — любые из серии АЛ307.

Seiichi Inoue

Литература:

1. http://www.hobby-elec.org

2. http://www.hobby-elec.org/e_pic6_9.htm

3. http://www.hobby-elec.org/e_step.htm

Скачать исходные тексты программ.

Материал подготовил А. Кищин (UA9XJK).