Шаговые двигатели и моторы Ардуино 28BYJ-48 с драйвером ULN2003

Так же как и сервоприводы, шаговые моторы являются крайне важным элементом автоматизированных систем и робототехники. Их можно найти во многих устройствах рядом: от CD-привода до 3D-принтера или робота-манипулятора. В этом разделе вы найдете описание схемы работы шаговых двигателей, пример подключения к Arduino с помощью драйверов на базе ULN2003 и примеры скетчей с использованием стандартной библиотеки Stepper.

Драйвер для управления шаговым двигателем

Подключение шагового двигателя к Ардуино

Подключение будет рассмотрено на примере униполярного двигателя 28BYj-48 и драйверов L298 и ULN2003. В качестве платы будет использоваться Arduino Uno.

Еще один вариант схемы с использованием L298:

Обзор основных моделей шаговых двигателей для ардуино

Nema 17 – биполярный шаговый двигатель, который чаще всего используется в 3D принтерах и ЧПУ станках. Серия 170хHSхххА мотора является универсальной.

Основные характеристики двигателя:

• Угловой шаг 1,8°, то есть на 1 оборот приходится 200 шагов;

• Двигатель – двухфазный;

• Рабочие температуры от -20С до 85С;

• Номинальный ток 1,7А;

• Момент удержания 2,8 кг х см;

• Оснащен фланцем 42 мм для легкого и качественного монтажа;

• Высокий крутящий момент – 5,5 кг х см.

28BYJ-48 – униполярный шаговый двигатель. Используется в небольших проектах роботов, сервоприводных устройствах, радиоуправляемых приборах.

Характеристики двигателя:

• Номинальное питание – 5В;

• 4-х фазный двигатель, 5 проводов;

• Число шагов: 64;

• Угол шага 5,625°;

• Скорость вращения: 15 оборотов в секунду

• Крутящий момент 450 г/сантиметр;

• Сопротивление постоянного тока 50Ω ± 7% (25 ℃).

Описание библиотеки для работы с шаговым двигателем

В среде разработки Ардуино IDE существует стандартная библиотека Strepper.h для написания программ шаговых двигателей. Основные функции в этой библиотеке:

• Stepper(количество шагов, номера контактов). Эта функция создает объект Stepper, которая соответствует подключенному к плате Ардуино двигателю. Аргумент – контакты на плате, к которым подключается двигатель, и количество шагов, которые совершаются для полного оборота вокруг своей оси. Информацию о количестве шагов можно посмотреть в документации к мотору. Вместо количества шагов может быть указан угол, который составляет один шаг. Для определения числа шагов, нужно разделить 360 градусов на это число.

• Set Speed(long rpms) – функция, в которой указывается скорость вращения. Аргументом является положительное целое число, в котором указано количество оборотов в минуту. Задается после функции Step().

• Step(Steps) –поворот на указанное количество шагов. Аргументом может быть либо положительное число – поворот двигателя по часовой стрелке, либо отрицательное – против часовой стрелки.

Пример скетча для управления

1. #include <Stepper.h>

2. const int stepsPerRevolution = 200;

3. Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8,9,10,11); //подключение к пинам 8…11 на Ардуино

4. void setup() {

5. myStepper.setSpeed(60); //установка скорости вращения ротора

6. Serial.begin(9600);

7. }

8. void loop() {

9. //Функция ожидает, пока поступит команда, преобразовывает текст и подает сигнал на двигатель для его вращения на указанное число шагов.

10. Serial.println("Move right"); //по часовой стрелке

11. myStepper.step(stepsPerRevolution);

12. delay(1000);

13. Serial.println("Move left"); //против часовой стрелки

14. myStepper.step(-stepsPerRevolution);

15. delay(1000);

16. }