使用 PICAXE 14M2 和步進(jìn)電機(jī)構(gòu)建紅外跟蹤器

一些電壓基準(zhǔn)具有專用的降噪端子。這些端子可用于過濾基準(zhǔn)的噪聲并實(shí)現(xiàn)更高的性能。然而，應(yīng)該注意的是，此類中的每個(gè)電壓基準(zhǔn)可能需要不同的電路來實(shí)現(xiàn)噪聲過濾。沒有一種解決方案適用于所有這些電壓基準(zhǔn)。因此，在做任何事情之前，應(yīng)該徹底研究設(shè)備數(shù)據(jù)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。下圖顯示了一個(gè)示例。

請(qǐng)注意，正電壓（紅線）通過電阻器連接到 LED 的陽極，負(fù)極引線連接到陰極。電阻器可以位于正極引線（如圖所示），也可以位于負(fù)極引線；無論哪種方式都同樣有效。
您可以使用不同的組件和值來設(shè)計(jì)紅外光源。個(gè)臨界值是光的波長(zhǎng)；它應(yīng)該非常接近 935nm，因?yàn)檫@是 OP505A 光電晶體管靈敏度達(dá)到峰值的波長(zhǎng)。
步進(jìn)電機(jī)
快速在線搜索將提供大量有關(guān)步進(jìn)電機(jī)的信息 - 超出您想要或需要了解的信息。事實(shí)上，AAC電子教科書的第13章有專門討論該主題的頁面。
沒有必要在這里重復(fù)很多信息。可以這么說，步進(jìn)電機(jī)通常是一種低壓直流電機(jī)，包含磁鐵和線圈，這些磁鐵和線圈的排列使得以正確的順序向繞組施加驅(qū)動(dòng)電流將導(dǎo)致輸出軸逐步旋轉(zhuǎn)。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)，步長(zhǎng)可以大也可以小；大的步數(shù)會(huì)導(dǎo)致更“急躁”的運(yùn)動(dòng)，而較小的步數(shù)會(huì)導(dǎo)致更平滑的運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)速度可以通過驅(qū)動(dòng)電流從一個(gè)繞組移動(dòng)到另一個(gè)繞組的速度來控制。
步進(jìn)電機(jī)有兩相或多相；兩相步進(jìn)器可以單極配置或雙極配置驅(qū)動(dòng)。這里選擇的電機(jī)是單極電機(jī)。該項(xiàng)目使用單極驅(qū)動(dòng)電路，但僅供記錄，允許單極驅(qū)動(dòng)的電機(jī)也可以由雙極驅(qū)動(dòng)電路控制。
一些步進(jìn)電機(jī)具有內(nèi)部傳動(dòng)裝置。這些齒輪通常被布置為減慢旋轉(zhuǎn)并增加扭矩。該項(xiàng)目中使用的電機(jī)是小型齒輪步進(jìn)電機(jī)，如下圖所示。

如您所見，步進(jìn)電機(jī)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(dá)林頓晶體管對(duì)，其中使用了四個(gè)。每對(duì)由兩個(gè) NPN 雙極結(jié)型晶體管組成，用作低電流信號(hào)（例如微控制器的輸出）和高電流負(fù)載（例如步進(jìn)電機(jī)中的繞組）之間的接口。AAC電子教科書 第4章有關(guān)于達(dá)林頓對(duì)的討論。
28BYJ-48 電機(jī)與許多步進(jìn)電機(jī)一樣，有四個(gè)繞組，每個(gè)繞組都可以單獨(dú)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)輸入都通過達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器連接到步進(jìn)電機(jī)的四個(gè)繞組之一。請(qǐng)注意，從控制 PCB 到步進(jìn)電機(jī)有五根電線，一根用于電源，四根用于連接四個(gè)繞組的信號(hào)線。提供一個(gè) LED 及其限流電阻來指示何時(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(xiàng)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(jié)中顯示的步進(jìn)電機(jī)控制器的原理圖。

這是 PICAXE 14M2 的引腳圖。請(qǐng)注意，只有兩個(gè) C 端口引腳具有 ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)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(yùn)的是，B 端口有一個(gè)可用的 ADC 引腳：B.5。
該項(xiàng)目的整個(gè)原型組裝如下所示。每個(gè)部件都有標(biāo)簽以與原理圖上的名稱一致。在開始構(gòu)建之前，將原理圖中的每個(gè)部件與照片中的相應(yīng)組件進(jìn)行比較。

請(qǐng)注意，示意圖中紅色矩形內(nèi)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(jī)的輸出軸上。
該組件的其他細(xì)節(jié)如下圖所示。光電晶體管陣列應(yīng)水平安裝并與步進(jìn)電機(jī)的平頂平行。然而，三個(gè)光電晶體管的排列方向應(yīng)略有不同；光電晶體管之間的 25 度角應(yīng)該是完美的。