التحكّم بمحرّك خطوة باستخدام الراسبيري باي ودارتي القيادة L293D / ULN2003A

تعدّ محرّكات الخطوة اختياراً مثالياً للتّطبيقات التي تتطلّب معرفة زاوية الدّوران كما هو الحال في الرّوبوتات، وبإمكان هذا النوع من المحرّكات أن يتحكّم بالخطوات كلّ خطوةٍ على حدى (بعكس المحرّك العادي)، ممّا يمنحه قدرة تحديد الموقع بدقّة، وللتحكّم بمحرّك الخطوة وبطريقةٍ بسيطةٍ وسهلةٍ سنحتاج إلى دارة القيادة المتكاملة L293D أو ULN2003، وسنوضّح طريقة استخدام كلتا الدّارتين في هذا المقال.

محرك خطوة
محرك خطوة

إنّ الدّارة ULN2003 هي الأكثر شيوعًا واستخدامًا للتحكّم بمحرّكات الخطوة، وعادةً ما تُركَّب على ألواح قيادة المحرّك 28BYJ-48th، كما تتيح هذه الدّارة جهد تغذية 5V و12V، بينما تسمح الدّارة L293D بإضافة مصدر تغذيةٍ كهربائيّة خارجيٍّ لتأمين التيّارات العالية الضروريّة لتشغيل بعض المحرّكات.

الأدوات والأجهزة المطلوبة:

  • محرّك خطوة مثل المحرّك 28BYJ-48 مع لوحة قيادة ULN2003 .
  • دارة القيادة L293D.
  • دارة مصفوفة دارلينجتون ULN2003 في حالة عدم استخدام دارة L293D .
  • أسلاك توصيل.
  • منبع تغذية وليكن بطاريّات على سبيل المثال.

مع التنويه إلى إمكانية استخدام أي محرّك خطويٍّ آخر، ولكن يجب الانتباه إلى ألوان السّلك عند توصيله حيث من الممكن أن تختلف من محرّكٍ لآخر (تحقّق من ورقة البيانات الخاصّة بالمحرّك data sheet)، وما يهمّ هنا هو الموقع والخطوات.

توصيل محرّك الخطوة
توصيل محرّك الخطوة

توصيل دارة L293D:

يمكن تجاوز هذه الخطوة عند استخدام المحرّك مع لوحة أو دارة قيادة جاهزة ULN2003.

تظهر ورقة بيانات المحرّك إمكانية إضافة منبع تغذيةٍ خارجيٍّ، فتكون توصيلات الدّارة كالتّالي:

توصيل دارة L293D
توصيل دارة L293D

توصيل الدّارة L293D مع المحرّك ولوح الراسبيري باي

ومن المهمّ الانتباه إلى أنَّه عند استخدام منبع تغذيةٍ خارجيّ فيجب وصل رجل التغذية +5V العائدة للراسبيري باي إلى الرّجل اليسرى السفليّة لدارة القيادة المتكاملة (pin 8) بالإضافة إلى الرجل 16، حيث يتوجّب عليك إضافة مصدر تغذيةٍ خارجيٍّ في حال كان التيّار الذي يستجرّه المحرّك أكبر من التيار الذي يقدّمه الراسبيري باي (ويكون منبع التيّار الثّابت أفضل من البطّاريات في هذه الحالة)، وتُذكر أيضًا قيمة المقاومة المطلوبة في الدّارة في ورقة البيانات، لذلك وبشكل عام يجب الانتباه إلى توفّر الجّهد والتيّار المناسبين ليعمل المحرّك بشكلٍ صحيح.

توصيل دارة ULN2003:

وهنا يُسمح بجهد دخلٍ بقيمة 5V أو 12V فقط بعكس دارة L293D، وبما أنّ الراسبيري باي يؤمّن جهد 5V فقط فيُمكن الاقتصار على المحرّكات التي لا تحتاج جهداً أعلى من هذه القيمة.

توصيل دارة القيادة ULN2003 مع المحرّك ولوح الراسبيري باي
توصيل دارة القيادة ULN2003 مع المحرّك ولوح الراسبيري باي

اختبار الدّارة:

يتوجب اتّباع السّلسلة المذكورة في الكود أدناه عند استخدام محرّك 28BYJ-48th، وتعديلها عند استخدام محرّك آخر لتصبح مطابقةً لورقة البيانات، والآن نكتب التّعليمة التّالية لإنشاء ملف:

sudo nano stepper.py

وندخل الكود البرمجي الآتي: التحميل هنا

ثم احفظه بالضّغط على Ctrl+O و Ctrl+X وأغلق البرنامج.

يمكن الآن تشغيل الملف بكتابة:

sudo python stepper.py

وتستطيع وضع المحرّك في وضعيّة السّكون بواسطة setStep(0,0,0) وإلا سيستمرّ باستهلاك الطّاقة طوال الوقت (عبر الوشائع الموجودة ضمنه)، مع الأخذ بعين الاعتبار أنّ المحرّك سيتحرّك ببطءٍ في حال اختيار زمن تأخيرٍ كبير (per step)، فعلى سبيل المثال إذا اخترنا زمن تأخيرٍ مساوٍ ل100ms فإنّ دورة المحرّك الواحدة ستستغرق 51.2 ثانيةً لأنّ عدد الخطوات الكلّي للمحرّك هو 512، ولكنّ القيم الصغيرة جدًا للزّمن يمكن أن تسبّب أثرًا معاكسًا، حيث تُرسل الإشارات بشكلٍ سريعٍ جدًا مسببةً تقطّع حركة المحرّك، فإذا أردت محرّكا أسرع اختر نوعًا بزاوية خطوةٍ أكبر.


المصدر:هنا
ترجمة: آلأء الأغا, مراجعة:لؤي ديب  تدقيق لغوي: مي همدر, تصميم: علي العلي, تحرير: علي العلي.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *