Электроника для начинающих

Рис. 5.117.Подстроечный потенциометр был добавлен в схему для того, чтобы получить возможность управлять скоростью шагового двигателя

Изначально я предлагаю установить время шага, равное 0,25 сек, только для того, чтобы вы могли увидеть, что происходит. Когда вы на практике будете использовать эту схему, вам вряд ли понадобится столь медленная скорость. Поэтому вы можете увеличить сразу весь диапазон регулируемых скоростей. Удалите конденсаторы емкостью 22 мкФ и замените их, например, конденсаторами емкостью, скажем 4,7 мкФ или даже меньше. Теперь, когда вы будете выполнять регулировку потенциометром, то наверняка добьетесь нужного диапазона скоростей.

Добавление автономности

В настоящее время схема выполняет только то, что вы хотите, чтобы она делала. Следующий шаг это сделать ее автономной — другими словами, создать иллюзию, что она все выполняет по собственному разумению. Я считаю, что вместо подстроечного потенциометра мы могли бы установить фотоэлемент, который известен, как фоторезистор. Обычно сопротивление фоторезистора на основе сульфида кальция самое высокое в темноте и самое низкое на свету.

Для фоторезисторов существует одна проблема — они не столь широко доступны, как другие электронные компоненты. Если вы поищите их, например, на сайте компании Mouser Electronics (http://www.mouser.com), то практически ничего не найдете. Частично это связано с тем, что поиск в режиме он-лайн на этом сайте — это самое слабое его место, а частично это связано с тем, что этот сайт изначально не был ориентирован на любителей электроники. Вы должны выполнить поиск изделий (product search). Для этого надо перейти на сайт http://www.google.com/products

и ввести в качестве поискового запроса «CdS» и «photocell» (фотоэлемент) и вы должны найти группу дешевых компонентов на базе сульфида кадмия там, где раньше вы никогда бы и не подумали их искать.

Поскольку мне кажется, что фоторезисторы приходят и уходят так же относительно быстро, как и двигатели постоянного тока, то я не предлагаю вам детали с конкретной маркировкой. Вы можете купить любые фоторезисторы, которые имеют соответствующее минимальное сопротивление (при ярком свете) и максимальное сопротивление (в темноте). Если вы найдете компонент, у которого диапазон изменения сопротивления будет от 500 до 3000 Ом, то это будет хороший выбор. Если вы сможете найти фоторезисторы только с минимальным сопротивлением более 500 Ом, то вы можете рассмотреть вариант с установкой двух резисторов параллельно.

Монтаж вашего робота, который идет по лучу света

Почему вы хотите управлять скоростью шагового двигателя с помощью фоторезистора? Это потому, что исходной задачей является именно построение робота, который должен «следовать» за светом.

Идея достаточно проста: надо использовать два шаговых двигателя, причем каждый из их должен управлять одним колесом тележки. Кроме того, надо применить два фоторезистора, каждый из которых управлял бы скоростью противоположного двигателя.

Когда правый фоторезистор освещается светом сильнее, его сопротивление падает, вынуждая левую группу таймеров работать быстрее, что, в конечном счете, заставляет правое колесо вращаться быстрее левого. Таким образом, тележка и будет поворачиваться по направлению к свету. Эту идею иллюстрирует рис. 5.118.

Рис. 5.118.

Если два фоторезистора управляют скоростью своей группы таймеров 555, то разность в скорости вращения соответствующих колес может повернуть тележку по направлению к источнику света

Прежде чем начать монтаж схемы с таким большим количеством таймеров 555, можно рассмотреть другой вариант выполнения аналогичной функции с использованием более пригодных компонентов. Микросхемы ULN2001A и ULN2003A являются микросхемами, которые содержат транзисторные усилители Дарлингтона (Darlington) специально спроектированные для подачи тока на индуктивные нагрузки, например, на соленоиды, реле и, как вы уже, наверное, догадались, в двигатели. Каждая микросхема имеет семь усилителей, входные выводы которых потребляют очень небольшой ток, а выходы, могут выдавать ток величиной до 500 мА.

Входы усилителей являются ТТЛ- и КМОП-совместимыми (причем микросхема ULN2001A имеет более широкий диапазон по напряжению, чем ULN2003A), а каждый усилитель микросхемы функционирует как инвертор, поэтому, если на входе присутствует сигнал низкого логического уровня, то на выходе появляется сигнал высокого уровня. Это именно то, что вам нужно, для нашего шагового двигателя, у которого общий контакт является положительным.