Cách điều khiển động cơ bước bằng chiết áp và arduino

Động cơ bước ngày càng chiếm vị thế của nó trong thế giới điện tử. Bắt đầu từ một camera Giám sát bình thường đến một máy CNC / Robot phức tạp, các Động cơ bước này được sử dụng ở khắp mọi nơi như bộ truyền động vì chúng cung cấp khả năng điều khiển chính xác. Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ tìm hiểu về động cơ bước 28-BYJ48 thông dụng / rẻ tiền nhất và cách giao diện nó với Arduino bằng mô-đun bước ULN2003.

Trong dự án trước, chúng tôi chỉ đơn giản là Interfacaced Stepper Motor với Arduino, nơi bạn có thể xoay động cơ bước bằng cách nhập góc quay trong Serial Monitor của Arduino. Ở đây trong dự án này, chúng ta sẽ Xoay động cơ bước bằng chiết áp và Arduino, giống như nếu bạn xoay chiết áp theo chiều kim đồng hồ thì bước sẽ quay theo chiều kim đồng hồ và nếu bạn xoay chiết áp ngược chiều kim đồng hồ thì nó sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ.

Động cơ bước:

Hãy để chúng tôi xem xét động cơ bước 28-BYJ48 này.

Được rồi, không giống như động cơ DC bình thường, động cơ này có năm dây với đủ màu sắc lạ mắt và tại sao nó lại như vậy? Để hiểu điều này, trước tiên chúng ta nên biết cách hoạt động của một bước và đặc tính của nó là gì. Trước hết, động cơ bước không quay, chúng bước và vì vậy chúng còn được gọi là động cơ bước. Có nghĩa là chúng sẽ chỉ di chuyển từng bước một. Các động cơ này có một chuỗi các cuộn dây có trong chúng và các cuộn dây này phải được cung cấp năng lượng theo một kiểu cụ thể để làm cho động cơ quay. Khi mỗi cuộn dây đang được cung cấp năng lượng, động cơ sẽ thực hiện một bước và một chuỗi cung cấp năng lượng sẽ làm cho động cơ thực hiện các bước liên tục, do đó làm cho nó quay. Chúng ta hãy nhìn vào các cuộn dây có bên trong động cơ để biết chính xác những dây này đến từ đâu.

Như bạn có thể thấy động cơ có bố trí cuộn dây đơn cực 5 dẫn. Có bốn cuộn dây phải được cấp điện theo một trình tự cụ thể. Các dây màu Đỏ sẽ được cung cấp + 5V và bốn dây còn lại sẽ được kéo xuống đất để kích hoạt cuộn dây tương ứng. Chúng tôi sử dụng bộ vi điều khiển như Arduino cung cấp năng lượng cho các cuộn dây này theo một trình tự cụ thể và làm cho động cơ thực hiện số bước cần thiết.

Vậy bây giờ, tại sao động cơ này được gọi là 28-BYJ48 ? Nghiêm túc!!! Tôi không biết. Không có lý do kỹ thuật nào cho động cơ này được đặt tên như vậy; có lẽ chúng ta nên đi sâu hơn vào nó. Hãy cùng chúng tôi xem xét một số dữ liệu kỹ thuật quan trọng thu được từ biểu dữ liệu của động cơ này trong hình bên dưới.

Đó là phần đầu chứa đầy thông tin, nhưng chúng ta cần xem xét một số thông tin quan trọng để biết loại bước chúng ta đang sử dụng để có thể lập trình nó một cách hiệu quả. Đầu tiên chúng ta biết rằng nó là động cơ bước 5V vì chúng ta cấp nguồn cho dây Đỏ với 5V. Sau đó, chúng ta cũng biết rằng nó là một động cơ bước bốn pha vì nó có bốn cuộn dây trong đó. Bây giờ, tỷ số truyền được đưa ra là 1:64. Điều này có nghĩa là trục mà bạn nhìn thấy bên ngoài sẽ chỉ thực hiện một vòng quay hoàn toàn nếu động cơ bên trong quay được 64 lần. Điều này là do các bánh răng được kết nối giữa động cơ và trục đầu ra, các bánh răng này giúp tăng mô-men xoắn.

Một dữ liệu quan trọng khác cần lưu ý là Stride Angle: 5.625 ° / 64. Điều này có nghĩa là động cơ khi hoạt động theo trình tự 8 bước sẽ di chuyển 5.625 độ cho mỗi bước và sẽ mất 64 bước (5.625 * 64 = 360) để hoàn thành một vòng quay đầy đủ.

Tính số bước trên mỗi vòng quay cho Động cơ bước:

Điều quan trọng là phải biết cách tính số bước trên mỗi Revolution cho động cơ bước của bạn vì chỉ khi đó bạn mới có thể lập trình nó một cách hiệu quả.

Trong Arduino, chúng ta sẽ vận hành động cơ theo trình tự 4 bước nên góc sải chân sẽ là 11,25 ° vì nó là 5,625 ° (được đưa ra trong biểu dữ liệu) cho chuỗi 8 bước, nó sẽ là 11,25 ° (5,625 * 2 = 11,25).

Số bước trên mỗi vòng quay = góc 360 / bước

Ở đây, 360 / 11,25 = 32 bước cho mỗi vòng quay.

Tại sao chúng ta cần mô-đun Trình điều khiển cho Động cơ bước?

Hầu hết các động cơ bước sẽ chỉ hoạt động với sự trợ giúp của mô-đun trình điều khiển. Điều này là do mô-đun điều khiển (Trong trường hợp của chúng tôi là Arduino) sẽ không thể cung cấp đủ dòng điện từ các chân I / O của nó để động cơ hoạt động. Vì vậy, chúng tôi sẽ sử dụng một mô-đun bên ngoài như mô-đun ULN2003 làm trình điều khiển động cơ bước. Có nhiều loại mô-đun trình điều khiển và xếp hạng của một mô-đun sẽ thay đổi dựa trên loại động cơ được sử dụng. Nguyên tắc chính cho tất cả các mô-đun trình điều khiển sẽ là nguồn / chìm đủ dòng điện cho động cơ hoạt động.

Sơ đồ mạch cho động cơ bước quay sử dụng chiết áp:

Sơ đồ mạch cho Động cơ bước điều khiển sử dụng Potentiometer và Arduino được hiển thị ở trên. Chúng tôi đã sử dụng động cơ Bước 28BYJ-48 và mô-đun Trình điều khiển ULN2003. Để cung cấp năng lượng cho bốn cuộn dây của động cơ bước, chúng tôi sử dụng các chân kỹ thuật số 8,9,10 và 11. Mô-đun trình điều khiển được cấp nguồn bởi chân 5V của Bảng Arduino. Một chiết áp được kết nối với A0 dựa trên các giá trị của nó, chúng tôi sẽ quay động cơ Bước.

Tuy nhiên, cấp nguồn cho trình điều khiển bằng Nguồn điện bên ngoài khi bạn đang kết nối một số tải với động cơ thảo nguyên. Vì tôi chỉ sử dụng động cơ cho mục đích trình diễn nên tôi đã sử dụng đường ray + 5V của Bảng Arduino. Cũng nên nhớ kết nối Mặt đất của Arduino với mặt đất của mô-đun Trình điều khiển.

Mã cho Bảng Arduino:

Trước khi bắt đầu lập trình với Arduino, hãy để chúng tôi hiểu điều gì sẽ thực sự xảy ra bên trong chương trình. Như đã nói trước đó, chúng tôi sẽ sử dụng phương pháp tuần tự 4 bước, vì vậy chúng tôi sẽ có bốn bước để thực hiện để thực hiện một vòng quay hoàn chỉnh.

Bươc	Pin năng lượng	Coils Energized
Bước 1	8 và 9	A và B
Bước 2	9 và 10	B và C
Bước 3	10 và 11	C và D
Bước 4	11 và 8	D và A

Mô-đun Trình điều khiển sẽ có bốn đèn LED sử dụng mà chúng tôi có thể kiểm tra cuộn dây nào đang được cung cấp năng lượng tại bất kỳ thời điểm nào. Video trình diễn đầy đủ có thể được tìm thấy ở cuối hướng dẫn này.

Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ lập trình Arduino theo cách mà chúng ta có thể xoay chiết áp được kết nối với chân A0 và điều khiển hướng của động cơ Bước. Chương trình hoàn chỉnh có thể được tìm thấy ở cuối hướng dẫn, một vài dòng quan trọng được giải thích bên dưới.

Số bước mỗi vòng quay cho động cơ bước của chúng tôi được tính là 32; do đó chúng tôi nhập nó như được hiển thị trong dòng dưới đây

#define CÁC BƯỚC 32

Tiếp theo, bạn phải tạo các phiên bản trong đó chúng tôi chỉ định các chân mà chúng tôi đã kết nối động cơ Bước.

Bước bước (STEPS, 8, 10, 9, 11);

Lưu ý: Số chân được sắp xếp theo mục đích là 8,10,9,11. Bạn phải làm theo cùng một kiểu ngay cả khi bạn thay đổi các chân mà động cơ của bạn được kết nối.

Vì chúng tôi đang sử dụng thư viện bước Arduino, chúng tôi có thể đặt tốc độ của động cơ bằng cách sử dụng dòng bên dưới. Tốc độ có thể nằm trong khoảng từ 0 đến 200 đối với động cơ bước 28-BYJ48.

stepper.setSpeed ​​(200);

Bây giờ, để làm cho động cơ chuyển động một bước theo chiều kim đồng hồ, chúng ta có thể sử dụng dòng sau.

stepper.step (1);

Để làm cho động cơ chuyển động ngược chiều kim đồng hồ một bước, chúng ta có thể sử dụng dòng sau.

stepper.step (-1);

Trong chương trình của chúng tôi, chúng tôi sẽ đọc giá trị của chân Analog A0 và so sánh nó với giá trị trước đó (Pval). Nếu nó tăng lên, chúng ta di chuyển 5 bước theo chiều kim đồng hồ và nếu nó giảm xuống thì chúng ta di chuyển 5 bước ngược chiều kim đồng hồ.

potVal = bản đồ (analogRead (A0), 0,1024,0,500); if (potVal> Pval) stepper.step (5); if (potVal

Đang làm việc:

Sau khi kết nối được thực hiện, phần cứng sẽ trông giống như thế này trong hình dưới đây.

Bây giờ, tải lên chương trình dưới đây trong Arduino UNO của bạn và mở màn hình nối tiếp. Như đã thảo luận trước đó, bạn phải xoay chiết áp để điều khiển chuyển động quay của động cơ Bước. Xoay nó theo chiều kim đồng hồ sẽ làm quay động cơ bước theo chiều kim đồng hồ và ngược lại.

Hy vọng bạn hiểu dự án và thích xây dựng nó. Toàn bộ hoạt động của dự án được hiển thị trong video dưới đây. Nếu bạn có bất kỳ nghi ngờ nào, hãy đăng chúng vào phần bình luận bên dưới hoặc trên diễn đàn của chúng tôi.