Έλεγχος κινητήρα stepper nema 17 με arduino και a4988 stepper driver module

Ένας κινητήρας stepper είναι ένας τύπος κινητήρα DC που λειτουργεί σε διακριτά βήματα και χρησιμοποιείται παντού, από κάμερα παρακολούθησης έως εξελιγμένα ρομπότ και μηχανήματα. Οι κινητήρες Stepper παρέχουν ακριβή έλεγχο και μπορούν να διαφοροποιηθούν με βάση τη ροπή, τα βήματα ανά περιστροφή και την τάση εισόδου. Στο προηγούμενο έργο μας, ελέγξαμε τον κινητήρα stepper 28-BYJ48 χρησιμοποιώντας το Arduino. Το 28-BYJ48 έχει σχετικά χαμηλότερη ροπή από τους άλλους βηματικούς κινητήρες όπως τα NEMA 14, NEMA17.

Σε αυτό το σεμινάριο, πρόκειται να ελέγξουμε τον κινητήρα stepper NEMA17 χρησιμοποιώντας τη μονάδα οδηγού Arduino Uno και A4988. Ο βηματικός κινητήρας Nema17 έχει υψηλότερη ροπή και υψηλότερη τάση λειτουργίας από 28-BYJ48. Εδώ θα τοποθετηθεί επίσης ποτενσιόμετρο για τον έλεγχο της κατεύθυνσης του κινητήρα stepper

Απαιτείται συστατικό

• Arduino UNO
• NEMA17 Stepper Motor
• A4988 Stepper Driver Module
• Πυκνωτής 47 μf
• Ποτενσιόμετρο

NEMA17 Stepper Motor

Η λειτουργία του Nema17 είναι παρόμοια με την κανονική Stepper Motors. Ο κινητήρας Stepper NEMA 17 έχει πρόσοψη 1,7 x 1,7 ιντσών και συνήθως έχει μεγαλύτερη ροπή από τις μικρότερες παραλλαγές, όπως το NEMA 14. Αυτός ο κινητήρας έχει έξι καλώδια μολύβδου και η ονομαστική τάση είναι 12 volt. Μπορεί να λειτουργήσει σε χαμηλότερη τάση, αλλά η ροπή θα μειωθεί. Οι κινητήρες Stepper δεν περιστρέφονται βαδίζουν και ο κινητήρας NEMA17 έχει γωνία βήματος 1,8 deg. σημαίνει ότι καλύπτει 1,8 μοίρες σε κάθε βήμα. Το διάγραμμα καλωδίωσης για το NEMA17 δίνεται παρακάτω.

Όπως μπορείτε να δείτε ότι αυτός ο κινητήρας έχει μια μονοπολική διάταξη έξι καλωδίων. Αυτά τα καλώδια συνδέονται σε δύο χωριστές περιελίξεις. Τα μαύρα, κίτρινα, πράσινα σύρματα αποτελούν μέρος της πρώτης περιέλιξης όπου το μαύρο είναι κεντρικό άγγιγμα και το κίτρινο και το πράσινο είναι άκρο πηνίου, ενώ το κόκκινο, το λευκό και το μπλε είναι μέρος μιας δεύτερης περιέλιξης, στην οποία το λευκό είναι κεντρικό πάτημα και το κόκκινο και το μπλε είναι πηνίο καλώδια τερματισμού. Κανονικά τα κεντρικά καλώδια βρύσης αριστερά αποσυνδέονται.

Βήματα ανά επανάσταση για το NEMA17

Τα βήματα ανά περιστροφή για έναν συγκεκριμένο κινητήρα stepper υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τη γωνία βήματος αυτού του stepper κινητήρα. Έτσι στην περίπτωση, η γωνία βήματος NEMA 17 είναι 1,8 βαθμοί.

Βήματα ανά Επανάσταση = 360 / γωνία βήματος 360 / 1.8 = 200 Βήματα ανά Επανάσταση

Προδιαγραφές του NEMA17

• Ονομαστική τάση: 12V DC
• Βήμα γωνίας: 1,8 βαθμοί
• Αριθμός φάσεων: 4
• Μήκος κινητήρα: 1,54 ίντσες
• 4 καλώδια, 8 ιντσών
• 200 βήματα ανά περιστροφή, 1,8 μοίρες
• Θερμοκρασία λειτουργίας: -10 έως 40 ° C
• Μονοπολική ροπή συγκράτησης: 22,2 oz-in

Ελέγξτε επίσης διάφορα έργα που σχετίζονται με τον κινητήρα stepper, τα οποία όχι μόνο περιλαμβάνουν βασική διασύνδεση με διάφορους μικροελεγκτές, αλλά και έργα ρομποτικής που περιλαμβάνουν stepper motor.

A4988 Stepper Driver Module

Μια μονάδα οδηγού stepper ελέγχει τη λειτουργία ενός stepper motor Τα προγράμματα οδήγησης Stepper στέλνουν το ρεύμα στον κινητήρα stepper σε διάφορες φάσεις.

Το A4988 Nema 17 stepper driver είναι μια μονάδα οδηγού μικροεγκατάστασης που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο διπολικών βηματικών κινητήρων. Αυτή η μονάδα προγράμματος οδήγησης έχει έναν ενσωματωμένο μεταφραστή που σημαίνει ότι μπορούμε να ελέγξουμε τον κινητήρα stepper χρησιμοποιώντας πολύ λίγες ακίδες από τον ελεγκτή μας.

Χρησιμοποιώντας αυτή τη μονάδα οδηγού κινητήρα Nema 17, μπορούμε να ελέγξουμε τον κινητήρα stepper χρησιμοποιώντας μόνο δύο ακίδες, δηλαδή, ΒΗΜΑ και ΟΔΗΓΙΑ Ο πείρος STEP χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των βημάτων ενώ ο πείρος κατεύθυνσης χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της κατεύθυνσης του κινητήρα. Η μονάδα οδηγού A4988 παρέχει πέντε διαφορετικές αναλύσεις βημάτων: πλήρες βήμα, βήμα άξονα, τέταρτο βήμα, οκτώ βήματα και δέκατο έκτο βήμα . Μπορείτε να επιλέξετε τις αναλύσεις διαφορετικών βημάτων χρησιμοποιώντας τις καρφίτσες επιλογής ανάλυσης ((MS1, MS2 και MS3). Ο πίνακας αλήθειας για αυτές τις καρφίτσες παρατίθεται παρακάτω:

MS1	MS2	MS3	Ανάλυση Microstep
Χαμηλός	Χαμηλός	Χαμηλός	Πλήρες βήμα
Υψηλός	Χαμηλός	Χαμηλός	½ Βήμα (μισό βήμα)
Χαμηλός	Υψηλός	Χαμηλός	¼ Βήμα (τέταρτο βήμα)
Υψηλός	Υψηλός	Χαμηλός	Βήμα 1/8 (όγδοο βήμα)
Υψηλός	Υψηλός	Υψηλός	Βήμα 1/16 (Δέκατο έκτο βήμα)

Προδιαγραφές του A4988

Μέγιστη. Τάση λειτουργίας: 35V

Ελάχ. Τάση λειτουργίας: 8V

Μέγιστη. Ρεύμα ανά φάση: 2Α

Ανάλυση Microstep: Πλήρες βήμα, ½ βήμα, ¼ βήμα, 1/8 και 1/16 βήμα

Προστασία αντίστροφης τάσης: Όχι

Διαστάσεις: 15,5 × 20,5 mm (0,6 ″ × 0,8 ″)

Διάγραμμα κυκλώματος

Το διάγραμμα κυκλώματος για τον έλεγχο του κινητήρα Nema 17 stepper με το Arduino δίνεται στην παραπάνω εικόνα. Καθώς η μονάδα A4988 διαθέτει έναν ενσωματωμένο μεταφραστή που σημαίνει ότι πρέπει να συνδέσουμε μόνο τις καρφίτσες Step and Direction στο Arduino. Ο πείρος βημάτων χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των βημάτων ενώ ο πείρος κατεύθυνσης χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της κατεύθυνσης. Ο κινητήρας Stepper τροφοδοτείται χρησιμοποιώντας πηγή τροφοδοσίας 12V και η μονάδα A4988 τροφοδοτείται μέσω Arduino. Το ποτενσιόμετρο χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της κατεύθυνσης του κινητήρα.

Εάν γυρίσετε το ποτενσιόμετρο δεξιόστροφα, τότε το βήμα θα περιστραφεί δεξιόστροφα και εάν γυρίσετε το ποτενσιόμετρο αριστερόστροφα, τότε θα περιστραφεί αριστερόστροφα. Ένας πυκνωτής 47 μf χρησιμοποιείται για την προστασία της πλακέτας από αιχμές τάσης. Οι ακίδες MS1, MS2 και MS3 αριστερά αποσυνδεδεμένες, αυτό σημαίνει ότι το πρόγραμμα οδήγησης θα λειτουργεί σε λειτουργία πλήρους βήματος.

Πλήρεις συνδέσεις για το Arduino Nema 17 A4988 δίνονται στον παρακάτω πίνακα.

Ν.Ν.	Α4988 καρφίτσα	Σύνδεση
1	VMOT	+ ve μπαταρίας
2	GND	-ve μπαταρίας
3	VDD	5V του Arduino
4	GND	GND του Arduino
5	STP	Καρφίτσα 3 του Arduino
6	DIR	Καρφίτσα 2 του Arduino
7	1A, 1B, 2A, 2B	Κινητήρας Stepper

Επεξήγηση κώδικα

Πλήρης κωδικός με λειτουργικό έλεγχο βίντεο Nema 17 με Arduino δίνεται στο τέλος αυτού του σεμιναρίου, εδώ εξηγούμε το πλήρες πρόγραμμα για να κατανοήσουμε τη λειτουργία του έργου.

Πρώτα απ 'όλα, προσθέστε τη βιβλιοθήκη κινητήρα stepper στο Arduino IDE σας. Μπορείτε να κατεβάσετε τη βιβλιοθήκη κινητήρα stepper από εδώ.

Μετά από αυτό ορίστε τον αριθμό των βημάτων για το NEMA 17. Όπως υπολογίσαμε, το όχι. βημάτων ανά επανάσταση για το NEMA 17 είναι 200.

#περιλαμβάνω # ορίστε ΒΗΜΑΤΑ 200

Μετά από αυτό, καθορίστε τους ακροδέκτες με τους οποίους είναι συνδεδεμένη η μονάδα οδήγησης και ορίστε τον τύπο διεπαφής κινητήρα ως Type1, επειδή ο κινητήρας συνδέεται μέσω της μονάδας προγράμματος οδήγησης.

Stepper stepper (ΒΗΜΑΤΑ, 2, 3); # καθορισμός κινητήρα Διεπαφή Τύπος 1

Στη συνέχεια ορίστε την ταχύτητα για το stepper motor χρησιμοποιώντας τη λειτουργία stepper.setSpeed . Η μέγιστη ταχύτητα κινητήρα για το NEMA 17 είναι 4688 RPM, αλλά αν το τρέξουμε γρηγορότερα από τις 1000 RPM, η ροπή πέφτει γρήγορα.

άκυρη ρύθμιση () { stepper.setSpeed ​​(1000);

Τώρα στον κύριο βρόχο, θα διαβάσουμε την τιμή ποτενσιόμετρου από τον πείρο A0. Σε αυτόν τον βρόχο, υπάρχουν δύο συναρτήσεις η μία είναι potVal και η άλλη είναι Pval . Εάν η τρέχουσα τιμή, δηλαδή, το potVal είναι υψηλότερο από την προηγούμενη τιμή, δηλαδή, το Pval από αυτό θα μετακινηθεί δέκα βήματα προς τη φορά των δεικτών του ρολογιού και εάν η τρέχουσα τιμή είναι μικρότερη από την προηγούμενη τιμή από ότι θα κινηθεί δέκα βήματα στην αριστερόστροφη κατεύθυνση.

potVal = χάρτης (analogRead (A0), 0,1024,0,500); εάν (potVal> Pval) stepper.step (10); εάν (potVal stepper.step (-10); Pval = potVal;

Τώρα συνδέστε το Arduino με το φορητό σας υπολογιστή και ανεβάστε τον κωδικό στην πλακέτα του Arduino UNO χρησιμοποιώντας το Arduino IDE, επιλέξτε το Board και το λιμάνι και, στη συνέχεια, κάντε κλικ στο κουμπί αποστολής.

Τώρα μπορείτε να ελέγξετε την κατεύθυνση του βηματικού κινητήρα Nema17 χρησιμοποιώντας το ποτενσιόμετρο. Η πλήρης εργασία του έργου φαίνεται στο παρακάτω βίντεο. Εάν έχετε αμφιβολίες σχετικά με αυτό το έργο, δημοσιεύστε τους στην παρακάτω ενότητα σχολίων.