使用 PICAXE 14M2 和步進(jìn)電機構建紅外跟蹤器

一些電壓基準具有專(zhuān)用的降噪端子。這些端子可用于過(guò)濾基準的噪聲并實(shí)現更高的性能。然而，應該注意的是，此類(lèi)中的每個(gè)電壓基準可能需要不同的電路來(lái)實(shí)現噪聲過(guò)濾。沒(méi)有一種解決方案適用于所有這些電壓基準。因此，在做任何事情之前，應該徹底研究設備數據表，以獲取有關(guān)此主題的任何明確信息。

紅外光源
創(chuàng )建紅外光源非常簡(jiǎn)單；您需要一個(gè)紅外 LED（例如 LTE-5228A）、一個(gè)低壓直流電源（例如電池）、一個(gè)限流電阻（以避免燒壞 LED）以及將所有部件連接在一起的電線(xiàn)。下圖顯示了一個(gè)示例。

請注意，正電壓（紅線(xiàn)）通過(guò)電阻器連接到 LED 的陽(yáng)極，負極引線(xiàn)連接到陰極。電阻器可以位于正極引線(xiàn)（如圖所示），也可以位于負極引線(xiàn)；無(wú)論哪種方式都同樣有效。
您可以使用不同的組件和值來(lái)設計紅外光源。個(gè)臨界值是光的波長(cháng)；它應該非常接近 935nm，因為這是 OP505A 光電晶體管靈敏度達到峰值的波長(cháng)。
步進(jìn)電機
快速在線(xiàn)搜索將提供大量有關(guān)步進(jìn)電機的信息 - 超出您想要或需要了解的信息。事實(shí)上，AAC電子教科書(shū)的第13章有專(zhuān)門(mén)討論該主題的頁(yè)面。
沒(méi)有必要在這里重復很多信息?？梢赃@么說(shuō)，步進(jìn)電機通常是一種低壓直流電機，包含磁鐵和線(xiàn)圈，這些磁鐵和線(xiàn)圈的排列使得以正確的順序向繞組施加驅動(dòng)電流將導致輸出軸逐步旋轉。根據步進(jìn)電機的設計，步長(cháng)可以大也可以??；大的步數會(huì )導致更“急躁”的運動(dòng)，而較小的步數會(huì )導致更平滑的運動(dòng)。旋轉速度可以通過(guò)驅動(dòng)電流從一個(gè)繞組移動(dòng)到另一個(gè)繞組的速度來(lái)控制。
步進(jìn)電機有兩相或多相；兩相步進(jìn)器可以單極配置或雙極配置驅動(dòng)。這里選擇的電機是單極電機。該項目使用單極驅動(dòng)電路，但僅供記錄，允許單極驅動(dòng)的電機也可以由雙極驅動(dòng)電路控制。
一些步進(jìn)電機具有內部傳動(dòng)裝置。這些齒輪通常被布置為減慢旋轉并增加扭矩。該項目中使用的電機是小型齒輪步進(jìn)電機，如下圖所示。

如您所見(jiàn)，步進(jìn)電機附帶一塊 PCB。PCB 上的電路包括一個(gè) ULN2003A 集成電路，其中包含七個(gè)達林頓晶體管對，其中使用了四個(gè)。每對由兩個(gè) NPN 雙極結型晶體管組成，用作低電流信號（例如微控制器的輸出）和高電流負載（例如步進(jìn)電機中的繞組）之間的接口。AAC電子教科書(shū) 第4章有關(guān)于達林頓對的討論。
28BYJ-48 電機與許多步進(jìn)電機一樣，有四個(gè)繞組，每個(gè)繞組都可以單獨通電。因此，控制 PCB 使用 ULN2003a 的四個(gè)輸入（In1、In2、In3 和 In4）是有意義的，每個(gè)輸入都通過(guò)達林頓驅動(dòng)器連接到步進(jìn)電機的四個(gè)繞組之一。請注意，從控制 PCB 到步進(jìn)電機有五根電線(xiàn)，一根用于電源，四根用于連接四個(gè)繞組的信號線(xiàn)。提供一個(gè) LED 及其限流電阻來(lái)指示何時(shí)向每個(gè)繞組供電。
控制板的原理圖如下所示，注釋提供了有關(guān)電路操作的附加信息。

示意圖和完成的組裝
該項目其余部分的示意圖如下所示。為了查看整個(gè)電路，您必須使用此原理圖和本文上一節中顯示的步進(jìn)電機控制器的原理圖。

這是 PICAXE 14M2 的引腳圖。請注意，只有兩個(gè) C 端口引腳具有 ADC（模數轉換）功能：C.0 和 C.4。但三個(gè)光電晶體管中的每一個(gè)都必須連接到 ADC 引腳；幸運的是，B 端口有一個(gè)可用的 ADC 引腳：B.5。
該項目的整個(gè)原型組裝如下所示。每個(gè)部件都有標簽以與原理圖上的名稱(chēng)一致。在開(kāi)始構建之前，將原理圖中的每個(gè)部件與照片中的相應組件進(jìn)行比較。

請注意，示意圖中紅色矩形內顯示了三個(gè)紅外傳感器（Q1、Q2 和 Q3）的光電晶體管陣列。在上面的完整組裝照片中，三個(gè)光電晶體管連接到一小塊穿孔板上，該穿孔板熱粘合到步進(jìn)電機的輸出軸上。
該組件的其他細節如下圖所示。光電晶體管陣列應水平安裝并與步進(jìn)電機的平頂平行。然而，三個(gè)光電晶體管的排列方向應略有不同；光電晶體管之間的 25 度角應該是完美的。