Tutorial del motor pas a pas Arduino

Els motors pas a pas prenen cada vegada més la seva posició en el món de l'electrònica. Començant des d'una càmera de vigilància normal fins a una màquina CNC / robot complicada, aquests motors pas a pas s'utilitzen a tot arreu com a actuadors, ja que proporcionen un control precís. Un motor pas a pas és un motor síncron i sense escombretes que completa una rotació completa en diversos passos. En aquest tutorial sobre el pas a pas d’Arduino coneixerem el motor pas a pas més disponible 28-BYJ48 i com s’interfata amb Arduino mitjançant el mòdul de motor pas a pas ULN2003.

Motors pas a pas:

Fem una ullada a aquest motor pas a pas 28-BYJ48.

D’acord, doncs, a diferència d’un motor de corrent continu normal, aquest té cinc cables de tots els colors elegants que en surten i per què és així? Per entendre-ho, primer hem de saber com funciona un pas a pas i quina és la seva especialitat. Primer de tot, els motors pas a pas no giren, passen i, per tant, també es coneixen com a motors pas a pas. És a dir, només es mouran un pas a la vegada. Aquests motors tenen una seqüència de bobines presents i aquestes bobines s’han d’energitzar d’una manera particular per fer girar el motor. Quan cada bobina s’energia, el motor fa un pas i una seqüència d’energització farà que el motor faci passos continus, fent que giri. Fem una ullada a les bobines presents a l'interior del motor per saber exactament d'on provenen aquests cables.

Com podeu veure, el motor té una disposició de bobina unipolar de 5 derivacions. Hi ha quatre bobines que s’han d’energitzar en una seqüència particular. Els cables vermells es subministraran amb + 5 V i els quatre cables restants es tiraran a terra per activar la bobina respectiva. Utilitzem un microcontrolador com Arduino per dinamitzar aquestes bobines en una seqüència particular i fer que el motor realitzi el nombre de passos requerit.

Ara, per què aquest motor s’anomena 28-BYJ48 ? De debò !!! No ho sé. No hi ha cap motiu tècnic perquè aquest motor sigui anomenat així; potser hauríem d’aprofundir-hi molt més. Vegem algunes de les dades tècniques importants obtingudes de la fitxa tècnica d’aquest motor a la imatge següent.

Aquest és un cap ple d’informació, però hem de mirar-ne pocs importants per saber quin tipus de stepper estem utilitzant per poder-lo programar de manera eficient. Primer sabem que és un motor pas a pas de 5V ja que energitzem el fil vermell amb 5V. Després, també sabem que és un motor pas a pas de quatre fases, ja que tenia quatre bobines. Ara, la relació d’engranatges és de 1:64. Això significa que l'eix que veieu a l'exterior farà una rotació completa només si el motor a l'interior gira 64 vegades. Això es deu als engranatges connectats entre el motor i l’eix de sortida, que contribueixen a augmentar el parell.

Una altra dada important que cal notar és l’ angle de pas: 5,625 ° / 64. Això vol dir que el motor, quan funciona en seqüència de 8 passos, es mourà 5,625 graus per a cada pas i prendrà 64 passos (5,625 * 64 = 360) per completar una rotació completa. Podeu obtenir més informació sobre el funcionament dels motors pas a pas amb ARM LPC2148, microcontrolador ATMega16, MSP430.

Càlcul dels passos per revolució del motor pas a pas:

És important saber calcular els passos per revolució del vostre motor pas a pas perquè només aleshores el podeu programar eficaçment.

A Arduino operarem el motor en seqüència de 4 passos, de manera que l’angle de pas serà de 11,25 °, ja que és de 5,625 ° (donat al full de dades) per a la seqüència de 8 passos serà de 11,25 ° (5,625 * 2 = 11,25).

Passos per revolució = 360 / angle de pas

Aquí, 360 / 11,25 = 32 passos per revolució.

Per què necessitem mòduls de controladors per a motors pas a pas?

La majoria dels motors pas a pas només funcionaran amb l'ajut d'un mòdul de controlador. Això es deu al fet que el mòdul de controlador (en el nostre cas Arduino) no podrà proporcionar prou intensitat dels seus pins d'E / S perquè el motor funcioni. Per tant, utilitzarem un mòdul extern com el mòdul ULN2003 com a controlador de motor pas a pas. Hi ha molts tipus de mòduls de controlador i la classificació d’un canviarà en funció del tipus de motor utilitzat. El principi principal per a tots els mòduls del controlador serà generar / enfonsar prou corrent perquè el motor funcioni.

Diagrama del circuit de control de la posició del motor del pas a pas Arduino i explicació:

El diagrama del circuit per al projecte de control del motor pas a pas arduino es mostra a la part superior. Hem utilitzat el motor pas a pas 28BYJ-48 i el mòdul controlador ULN2003. Per dinamitzar les quatre bobines del motor pas a pas, estem utilitzant els pins digitals 8,9,10 i 11. El mòdul controlador s’alimenta del pin de 5V de la placa Arduino.

Però, alimenteu el controlador amb font d'alimentació externa quan connecteu una mica de càrrega al motor de l'estepa. Com que només faig servir el motor amb finalitats de demostració, he utilitzat el carril + 5V de la placa Arduino. Recordeu també de connectar la terra de l’Arduino amb la terra del mòdul Diver.

Codi per a la placa Arduino:

Abans de començar a programar amb el nostre Arduino, entenem què hauria de passar realment dins del programa. Com s'ha dit anteriorment, utilitzarem el mètode de seqüència de 4 passos, de manera que tindrem quatre passos per realitzar una rotació completa.

Pas	Pin activat	Bobines energitzades
Pas 1	8 i 9	A i B.
Pas 2	9 i 10	B i C.
Pas 3	10 i 11	C i D
Pas 4	11 i 8	D i A

El mòdul Driver tindrà quatre LED mitjançant els quals podrem comprovar quina bobina s’està energitzant en cada moment. El vídeo que mostra la seqüència d’energització es pot trobar al final d’aquest tutorial.

En aquest tutorial anem a escriure el codi del motor pas a pas arduino i per a això programarem l'Arduino de manera que puguem introduir el nombre de passos que ha de fer el motor pas a pas a través del monitor sèrie de l'Arduino. El programa complet es troba al final del tutorial. A continuació s'expliquen algunes línies importants.

Es calculà que el nombre de passos per revolució del nostre motor pas a pas era de 32; per tant, introduïm això tal com es mostra a la línia següent

#define PASS 32

A continuació, heu de crear instàncies en què especifiquem els pins als quals hem connectat el motor Stepper.

Stepper stepper (STEPS, 8, 10, 9, 11);

Nota: el número de pins està desordenat com a 8,10,9,11 a propòsit. Heu de seguir el mateix patró, fins i tot si canvieu els pins als quals està connectat el motor.

Com que estem utilitzant la biblioteca pas a pas Arduino, podem establir la velocitat del motor mitjançant la línia següent. La velocitat pot oscil·lar entre 0 i 200 per als motors pas a pas 28-BYJ48.

stepper.setSpeed ​​(200);

Ara, per fer que el motor es mogui un pas, podem utilitzar la següent línia.

stepper.step (val);

El nombre de passos a moure serà proporcionat per la variable "val". Com que tenim 32 passos i 64 com a relació d’engranatges, hem de moure 2048 (32 * 64 = 2048), per fer una rotació completa.

L'usuari pot introduir el valor de la variable "val" mitjançant el monitor sèrie.

Funcionament del motor pas a pas amb Arduino:

Un cop feta la connexió, el maquinari hauria de tenir un aspecte semblant a la imatge següent.

Ara, pengeu el programa següent al vostre Arduino UNO i obriu el monitor sèrie. Com es va comentar anteriorment, haurem de fer 2048 passos per fer una rotació completa, de manera que quan entrem el 2048 el motor farà una rotació completa en sentit horari fent 2048 passos. Per girar en sentit antihorari, introduïu el número amb el signe negatiu "-". Per tant, introduir -1024 farà que el motor giri a la meitat del camí en sentit anti-rellotge. Podeu introduir els valors desitjats, com si introduïu 1, el motor farà només un pas.

Espero que hagueu entès el projecte i us hagi agradat construir-lo. El funcionament complet del projecte es mostra al vídeo següent. Si teniu dubtes, publiqueu-los a la secció de comentaris que hi ha a sota dels nostres fòrums.