26 апреля 2016

Кравченко Виктор

Arduino Uno + шаговый двигатель 28BYJ-48 (5V) + драйвер ULN2003 (на модуле SBT0811)

Цифровые устройства Arduino Arduino Lang

arduino, step motor, darlington, driver, мотор, шаговый

01

Перед тем как приступить к экспериментам с шаговым двигателем, было бы не плохо ознакомиться с его устройством и принципом действия. Вкратце, шаговый двигатель — это двигатель, который способен осуществлять вращение на 1 шаг. Шаг — это угол, который обусловлен устройством каждого конкретного шагового двигателя. Основные характеристики:

Даташит на шаговый двигатель datasheet_step_motor_28BYJ-48.pdf (193 KB).

02

Рабочее напряжение	5В
Число фаз	4
Тип шагового двигателя	Униполярный
Угол шага	Полушаговый режим: 5,625° (64 шага на оборот) Шаговый режим: 11,25° (32 шага на оборот)
Предпочтительный режим работы	Полушаговый

03

Схема устройства шагового мотора

04

Для того, чтобы заставить двигатель вращаться по часовой стрелке, нужно попеременно подавать напряжение на его выходы в соответствии со следующей картой (для полушагового и шагового режимов):

05

Контакт мотора	Фазы для полушагового режима
Контакт мотора	1	2	3	4	5	6	7	8
Оранжевый	+	+						+
Желтый		+	+	+
Розовый				+	+	+
Синий						+	+	+

Контакт мотора	Фазы для шагового режима
Контакт мотора	1	2	3	4
Оранжевый	+	+
Желтый		+	+
Розовый			+	+
Синий	+			+

06

Подключение напрямую к Arduino Uno

Первое подключение — самое простое напрямую к Arduino Uno. Обратите внимание — красный провод мотора не подключен.

07

Файл мотора для Fritzing — 28BYJ-48 Stepper Motor.fzpz (9,27 KB).

08

Скетч:

09

Arduino (C++)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51

// Контакты Bl Pi Ye Or int pins[] = {8, 9, 10, 11}; //Задаем пины по порядку int phases = 8; // для шагового режима установить 4 // Для шагового режима //bool motorPhases[4][4] = { // [phase][pin] //// -------- pins ---------- //// Winding A B A B //// Motor Pin 1 2 3 4 //// Color Bl Pi Ye Or // { 1, 1, 0, 0}, // { 0, 1, 1, 0}, // { 0, 0, 1, 1}, // { 1, 0, 0, 1} //}; // Для полушагового режима bool motorPhases[8][4] = { // [phase][pin] // -------- pins ---------- // Winding A B A B // Motor Pin 1 2 3 4 // Color Bl Pi Ye Or { 1, 1, 0, 0}, { 0, 1, 0, 0}, { 0, 1, 1, 0}, { 0, 0, 1, 0}, { 0, 0, 1, 1}, { 0, 0, 0, 1}, { 1, 0, 0, 1}, { 1, 0, 0, 0} }; void setup() { for (int i = 0; i < 4; i++) pinMode(pins[i], OUTPUT); } int phase = 0; int _step = 1; // Если у шага поменять знак, на -1 - изменится направление вращения. void loop() { phase += _step; if (phase > 7) phase = 0; if (phase < 0) phase = 7; for (int i = 0; i < 4; i++) { digitalWrite(pins[i], ((motorPhases[phase][i] == 1) ? HIGH : LOW)); } // Пауза на вращение на один шаг/полушаг delay(2); // Для шагового режима установить в 3 }

10

Добавим кнопку для изменения направления вращения и потенциометр для изменения скорости вращения:

11

Принципиальная схема

Скетч для Fritzing — step_motor_02_button_potentiometr.fzz (17,9 KB)

12

Arduino (C++)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67

// Контакты Bl Pi Ye Or int pins[] = {8, 9, 10, 11}; //Задаем пины по порядку int buttonPin = 5; int potPin = A0; int phases = 8; // для шагового режима установить 4 // Для шагового режима //bool motorPhases[4][4] = { // [phase][pin] //// -------- pins ---------- //// Winding A B A B //// Motor Pin 1 2 3 4 //// Color Bl Pi Ye Or // { 1, 1, 0, 0}, // { 0, 1, 1, 0}, // { 0, 0, 1, 1}, // { 1, 0, 0, 1} //}; // Для полушагового режима bool motorPhases[8][4] = { // [phase][pin] // -------- pins ---------- // Winding A B A B // Motor Pin 1 2 3 4 // Color Bl Pi Ye Or { 1, 1, 0, 0}, { 0, 1, 0, 0}, { 0, 1, 1, 0}, { 0, 0, 1, 0}, { 0, 0, 1, 1}, { 0, 0, 0, 1}, { 1, 0, 0, 1}, { 1, 0, 0, 0} }; void setup() { for (int i = 0; i < 4; i++) pinMode(pins[i], OUTPUT); pinMode(buttonPin, INPUT); pinMode(potPin, INPUT); //Serial.begin(9600); } int phase = 0; int _step = 1; // Если у шага поменять знак, на -1 - изменится направление вращения. //int delaytime=1000; //В микросекундах для более точного регулирования скорости void loop() { int delaytime = map(analogRead(potPin), 0, 1023, 1000, 16000); bool isButtonDown = digitalRead(buttonPin); //Serial.println(isButtonDown); if (isButtonDown) { _step = -_step; delay(500); // Делаем паузу, чтобы отсеч дребезг } phase += _step; if (phase > 7) phase = 0; if (phase < 0) phase = 7; for (int i = 0; i < 4; i++) { digitalWrite(pins[i], ((motorPhases[phase][i] == 1) ? HIGH : LOW)); } // Пауза на вращение на один шаг/полушаг //delay(2);// Для шагового режима установить в 3 delayMicroseconds(delaytime); }

13

Подключаем через драйвер ULN2003A

В первую очередь необходимо пояснить, для чего же нужен драйвер, ведь при ближайшем рассмотрении схемы может возникнуть закономерный вопрос: А что же поменялось, помимо того, что в схеме появилась лишняя деталь и что же она делает, если даже код из скетча выше не изменился?

14

Вливаем первый скетч и... вуаля! Все работает!

В нашем случае маркировка платы с драйвером ULN2003APG — ZC-A0591 (SBT0811). Это не играет принципиальной роли, потому что все подобные платы абсолютно одинаковые.

Файл драйвера ULN2003A для Fritzing — X113647 Stepper Driver Board.fzpz (13,3 KB).

15

Наш драйвер (микросхема ULN2003A) представляет из себя сборку Дарлингтона из семи независимых транзисторных пар Дарлингтона в одном корпусе. Каждая пара Дарлингтона представляет из себя каскад из двух биполярных транзисторов. Такая схема позволяет управлять мощными нагрузками с током до 500 мА и напряжением до 50 В на канал с помощью слабого тока микроконтроллера, такого как Arduino.

Скетч с использованием драйвера ULN2003A и внешнего источника питания на 9 В — step_motor_03_driver_9V.fzz (31,7 KB)

16

Таким образом драйвер ULN2003A позволяет управлять более мощными моторами, используя внешний источник питания (на примере 9 В мотора):

17

18

На заметку:

Необходимо иметь ввиду, что в случае подключения отдельного источника питания, земля обоих источников должна быть соединена! Это необходимо для того, чтобы у Arduino была единая точка отсчета.

19

Добавляем библиотеку Stepper.h

Теперь посмотрим, как можно управлять шаговым мотором при помощи предустановленной библиотеки Stepper.h. Эта библиотека имеет всего 4 функции:

20

Функция	Описание
Stepper(steps, pin1, pin2) Stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4)	Создает новый экземпляр класса Stepper с заданными параметрами (вызывается в начале скетча перед процедурами setup() и loop()): steps — число шагов в полном обороте двигателя pin1...pin4 — выходы Arduino, к которым подключен двигатель
setSpeed(rpm)	Устанавливает скорость вращения двигателя: rpm — количество оборотов в минуту
step(steps)	Команда на вращение на заданное количество шагов. При steps>0 в одну сторону, при steps<0 в противоположную. steps количество шагов со скоростью, заданной функцией setSpeed(rpm)

Примеры с библиотекой Stepper.h на официальном сайте Arduino

21

Arduino (C++)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

#include <Stepper.h> // указываем количество шагов нашего мотора - в нашем случае 64 #define STEPS 64 // Создаем экземпляр класса Stepper, и указываем // количество шагов и пины подключния Stepper stepper(STEPS, 8, 9, 10, 11); // переменная для запоминания предыдущего значения int previous = 0; void setup() { // Устанавливаем скорость вращения в об/мин stepper.setSpeed(30); } void loop() { // новое значение полученное с датчика int val = analogRead(0); // При подключении датчика, 0 заменить на пин датчика // Прокрутить на разницу шагов между новым полученным значением и предыдущим stepper.step(val - previous); // Запоминаем новое полученное значение previous = val; }

22

Что почитать:

23

Похожие запросы:

Stepper Motors and Arduino: 28BYJ-48 with ULN2003
Stepper Motor 5V 4-Phase 5-Wire & ULN2003 Driver Board for Arduino
Small Stepper Motor and Driver Board
Вопросы новичка, подключение шаговика
Шаговый двигатель 28BYJ-48 и драйвер ULN2003
Шаговый двигатель 28BYJ-48 с драйвером ULN2003 и Arduino UNO
Подключаем 5-вольтовый шаговый двигатель 28BYJ-48 к Arduino

comments powered by HyperComments