Как подключить к ардуино шаговый двигатель

Albion76 › Блог › Опыт изучения Arduino. Подключение шагового двигателя. Часть программная и наладочная.

Всем привет!

В прошлой части своего повествования о подключении ШД к ардуино я остановился на том, что собрал на макетной плате стабилизатор напряжения на 5 В, установил плату управления (ПУ) и подготовил выводы ШД. Настройка самой платы заключается в установке тока двигателя и выбора значения микрошага.

Начнём с тока двигателя. На ПУ надо подать только питание логической части, т.е. 5 В. Плюс подается на вывод VDD (может быть обозначен VCC, VLOG), минус на GND. ШД и его питание пока не подаю. Сам процесс регулировки сводится к установке Vref.

Формула Vref для A4988 изменяется от номинала токочувствительных резисторов. Это два чёрных прямоугольника на плате драйвера. Обычно подписаны R050 или R100.

Vref = Current Limit * 8 * (RS)

RS = 0,100
Vref = Current Limit * 8 * 0,100 = Current Limit / 1,25

RS = 0,050
Vref = Current Limit * 8 * 0,050 = Current Limit / 2,5

где
Vref – напряжение на пине, который задаёт ток двигателя.
Current Limit – ток шагового двигателя.
RS — сопротивление резистора — датчика тока.

Измерять Vref проще всего на подвижном выводе подстроечного резистора. Минус мультиметра (в режиме измерения напряжения постоянного тока соединяется с выводом GND, а плюс цепляется за жало отвёрточки, которой кручу подстроечный резистор. Ток своего двигателя я не знал и подобрал опытным путём.

Полный размер

Если пересчитать по формуле, то получу ток:

Vref = Current Limit * 8 * 0,100 = Current Limit / 1,25

отсюда
Current Limit = 1,25 * Vref = 1,25 * 0,28 = 0,35 А или 350 мА

С током разобрался. Теперь микрошаг.

За микрошаг отвечают выводы MS (micro step) MS1, MS2, MS3.
Теперь пару слов о том, что такое микрошаг. Из таблицы видно, что это дробное число. Допустим ШД совершает полный оборот за 200 шагов. Если будет выбран микрошаг 1/4, то полный оборот будет совершаться уже за 800 шагов, а при микрошаге 1/16 — за 3200 шагов. Для чего это нужно? При полном шаге получается больший момент, меньшая точность и больше шумность. Чем мельче шаг, тем выше точность позиционирования, плавнее ход (особенно на малых частотах вращения) и значительно меньше шума при работе. Однако при этом момент на валу двигателя будет меньше. Забегая вперёд, скажу что поигрался с разными значениями, но остановился на 1/16, соединив выводы MS1, MS2, MS3 с выводом VDD.
ПУ настроена — можно подключать двигатель и его питание.
Напомню, что одна из обмоток у меня это синий и зелёный провод, вторая — белый и оранжевый.

Полный размер

Схематически подключение ШД к ПУ выглядит у меня так:

После подачи напряжений питания на плату ШД стал произвольно двигаться. Виной тому наводки на выводах STEP (шаг) и DIR (direction — направление) — эти выводы отвечают за управление вращением ШД.
Если соединить вывод DIR с выводом VDD, ШД будет двигаться в одну сторону, а если с GND, то в другую.
При переходе напряжения от низкого к высокому уровню на выводе STEP ШД совершает 1 микрошаг. Т.е. для вращения двигателя на этот вывод нужно подавать прямоугольные импульсы с низким уровнем около нуля и высоким около 5 В, так называемые TTL-уровни. Генератором таких импульсов у меня будет плата ардуино.
Я загрузил в неё скетч из примеров под названием Blink. В оригинале он формирует на 13 выводе платы (в моём случае Arduino Nano) импульсы с частотой 1/2 Гц (1 с подается высокий уровень, затем 1 с низкий уровень). При такой частоте ШД совершил бы один оборот (при микрошаге 1/16) за 6400 с! Так долго я ждать не хотел))) и стал повышать частоту двигателя. Устойчивой работы мне удалось добиться на частотах вплоть до 10 кГц. Т.е. длительность импульса и паузы у меня составляют по 50 мкс. Операторы delay в скетче пришлось заменить на delayMicroseconds, потому что delay умеет работать только со временами от 1 мс. В итоге скетч стал выглядеть так:

Затем я решил доработать скетч таким образом, чтобы двигатель периодически менял направление вращения. Доработанный скетч выглядит так:

По подключению Arduino.

Полный размер

Пробный запуск показал полную работоспособность схемы. Двигатель не перегревается и шаги не пропускает. Цель достигнута.
Для тех, кто осилил весь материал, видео устройства в работе.

Это первое моё видео предназначенное для публичного просмотра. И первое виде в блоге, снятое мной.
Напишите в комментариях имеет ли смысл снимать видео или достаточно ограничиться статичными изображениями?

Купить комплектующие можно здесь:
Arduino Nano с кабелем microUSB
Макетная плата 420 точек
Набор оконцованных проводов "папа-папа"
Разные драйверы двигателей: от дешевых A4988 до "тихих" TMC2208

Всем Мира!
До свидания!

Управление шаговым двигателем с Arduino и джойстиком

В этом посте показано, как управлять скоростью и направлением вращения шагового двигателя с помощью платы Arduino UNO и джойстика PS2.
В этом примере используется шаговый двигатель 28BYJ-48 (однополярный шаговый двигатель), который обычно поставляется с платой его драйвера.
В последнем проекте Arduino я построил простой контроллер для этого шагового двигателя, ссылка на проект ниже:
Arduino Unipolar Stepper Motor Control

Джойстик (джойстик PS2) состоит из двух потенциометров с сопротивлением 10 кОм (один для оси X и другой для оси Y) и кнопки.

Требуется оборудование:

Arduino UNO доска
шаговый двигатель 28BYJ-48 (с платой управления ULN2003A)
Джойстик
5В источник питания
Хлебная доска
Перемычки

Управление шаговым двигателем с Arduino и схема джойстика:
Принципиальная схема проекта показана ниже (все заземленные клеммы соединены вместе).

и на следующем изображении показана схема фризирования:

Шаговый двигатель подключен к плате ULN2003A, которая снабжена внешним источником питания 5В.Управляющие линии (IN1, IN2, IN3 и IN4) этой платы подключены к Arduino следующим образом:
IN1 к выводу Arduino 11
IN2 к выводу Arduino 10
IN3 к выводу Arduino 9
IN4 к выводу Arduino 8

Плата джойстика имеет 5 контактов: GND, + 5V, VRX, VRY и SW, где:
GND и + 5V - контакты питания
VRX - выход потенциометра оси X
VRY - выход потенциометра оси Y
SW - это клемма кнопки (другая клемма подключена к GND).
Выход потенциометра оси X (VRX) подключен к аналоговому выводу Arduino A0, также можно использовать выход потенциометра оси Y (VRY).Контактный выключатель (SW) в этом примере не используется.
Используя потенциометры оси X и оси Y, мы можем независимо управлять двумя шаговыми двигателями.

Управление шаговым двигателем с помощью Arduino и кода джойстика:
В этом примере я использовал библиотеку шагового двигателя Arduino (встроенную), которая упрощает код, он включен в код с использованием следующей строки:

Шаговый двигатель, который я использовал в этом проекте, - 28BYJ-48 , этот двигатель оснащен редуктором скорости 1/64.Внутренний двигатель имеет 32 шага на один оборот, что означает, что внешний вал имеет 2048 шагов на один оборот (64 x 32). Количество шагов определяется в коде, как показано ниже:

и подключение линий управления шагового двигателя определены как:

// определить контакты управления шаговым двигателем

#define IN1 11

#define IN2 10

#define IN3 9

#define IN4 8

// инициализировать библиотеку шагеров

шаговый шаг, STPS (STE IN2, IN3, IN1);

Выходной вывод потенциометра джойстика подключен к аналоговому выводу 0 Arduino, он определен в коде как:

// выход джойстика подключен к Arduino A0

#define джойстик A0

Когда джойстик отпущен, потенциометр находится в среднем положении, а его выходное напряжение составляет приблизительно 2.5V, чтение с Arduino должно дать цифровое значение около 511 (разрешение модуля АЦП Arduino UNO 10-битное).

В коде я сделал 3 интервала:
Первый интервал между 500 и 523: в этом интервале джойстик отпускается, а шаговый двигатель вообще не двигается (все выходы низкие).

Второй интервал, когда цифровое значение больше или равно 523, когда двигатель движется в первом направлении.

Последний интервал, когда цифровое значение меньше или равно 500, когда двигатель движется в другом направлении.

Скорость двигателя всегда составляет от 5 до 500 об / мин. Перемещение джойстика на максимум (в обоих направлениях) заставляет двигатель двигаться с максимальной скоростью.

Остальной код описан в комментариях.

140008

160008

140008

160008

14000000000

000

000000 34

000000

9 0002 64

/ *

* Униполярный шаговый двигатель для управления скоростью и направлением с Arduino

* и джойстиком

* Это бесплатное программное обеспечение без ГАРАНТИИ.

* https://simple-circuit.com/

* /

// включить библиотеку шаговых двигателей Arduino

#include

// определить количество шагов на оборот

#define STEPS 32

// определить управляющие выводы шагового двигателя

#define IN1 11

# определить IN2 10

# определить IN3 9

# определить IN4 8

Шаговый степпер (STEPS, IN4, IN2, IN3, IN1);

// выход джойстика подключен к Arduino A0

#define джойстик A0

void setup ()

{

}

{0008/

/ прочитать аналоговое значение с потенциометра

int val = analogRead (джойстик);

// если джойстик посередине ===> остановить двигатель

if ((val> 500) && (val <523))

{

digitalWrite (IN1, LOW);

digitalWrite (IN2, LOW);

digitalWrite (IN3, LOW);

digitalWrite (IN4, LOW);

}

иначе

{

// двигать двигатель в первом направлении

, в то время как (val> = 523)

{

// отображать скорость между 5 и 500 об / мин

int speed_ = карта (val, 523, 1023, 5, 500);

// установить скорость двигателя

шаговый.SetSpeed (speed_);

// переместить двигатель (1 шаг)

stepper.step (1);

val = analogRead (джойстик);

}

// двигать двигатель в другом направлении

, в то время как (val <= 500)

{

// отображать скорость между 5 и 500 об / мин

int speed_ = map (val, 500 , 0, 5, 500);

// установить скорость двигателя

шаговый.SetSpeed (speed_);

// переместить двигатель (1 шаг)

stepper.step (-1);

val = analogRead (джойстик);

}

На следующем видео показана простая аппаратная схема проекта:

Как подключить к ардуино шаговый двигатель

Albion76 › Блог › Опыт изучения Arduino. Подключение шагового двигателя. Часть программная и наладочная.

Управление шаговым двигателем с Arduino и джойстиком

Смотрите также