Silnik krokowy: integracja z Arduino

Silnik krokowy

Silniki elektryczne są coraz bardziej poszukiwane, wśród nich być może wyróżniają się te, które pracują z prądem stałym, najbardziej popularne w projektach producentów z Arduino, ponieważ zapewniają mobilność. Wśród nich wyróżnij silniki krokowe które są używane do wielu zastosowań, zwłaszcza w robotyce, takich jak siłowniki itp.

Samochody elektryczne, małe autonomiczne roboty, przemysłowe aplikacje do automatyzacji, urządzenia do powtarzalnego ruchu itp. Powodem, dla którego serwomotory i silniki krokowe są tak dobre do tych zastosowań, jest to, że mogą wykonywać wolne lub szybkie ruchy, ale przede wszystkim kontrolowane. Ponadto napędy pracują w trybie ciągłym w zastosowaniach, w których wymagane jest wiele zatrzymań i uruchomień z dużą precyzją.

Rodzaje silników elektrycznych

W ramach silniki elektryczne można wyróżnić następujące typy:

  • Silnik DC lub DC: Jak sama nazwa wskazuje, silniki prądu stałego pracują z tego typu prądem. Mogą wahać się od kilku mW mocy do kilku MW w najpotężniejszych i największych, które są wykorzystywane do zastosowań przemysłowych, pojazdów, wind, przenośników taśmowych, wentylatorów itp. Jego prędkość obrotową (RPM) i zastosowany moment obrotowy można regulować w zależności od posuwu.
  • Silnik prądu przemiennego lub prądu przemiennego (wirnik asynchroniczny i uzwojony): pracują z prądem przemiennym, z bardzo specyficznym wirnikiem, który działa dzięki fazom, które ten rodzaj prądu przyczynia się do generowania obrotu poprzez odpychanie magnetyczne elektromagnesu w podobny sposób jak to robią DC. Są bardzo tanie i dochodzą do kilku kW. Można je regulować prędkością obrotową, ale elementy regulacyjne są droższe niż elementy DC. Są one często używane do urządzeń gospodarstwa domowego.
  • Silnik krokowy- Znane również jako steppery, są pod wieloma względami podobne do DC, ale mają niskie prędkości i moce wirowania. Tutaj to, co się wyróżnia, to pozycjonowanie osi, czyli precyzja ustawienia ich w określonej pozycji. Ich kąt obrotu i prędkość można regulować w szerokim zakresie, dlatego były używane w napędach dyskietek, dyskach twardych (HDD), robotach, automatyzacji procesów itp.
  • Siłownik: można powiedzieć, że jest to ewolucja silnika krokowego, pracującego z małymi mocami i prędkościami dochodzącymi w niektórych przypadkach do 7000 obr / min. Ten silnik zawiera skrzynkę redukcyjną i obwód sterujący. Mają taką samą precyzję pozycjonowania jak stepery i są bardzo stabilne pod względem przyłożonego momentu obrotowego, co czyni je idealnymi do niektórych robotów i zastosowań przemysłowych.

Silniki krokowe i serwomotory

wirnik i stojan

Wiesz już, jakie są te dwa typy silników elektronicznych, ale chciałbym coś powiedzieć więcej o stepperach. Obrót, który wykonują, nie odbywa się w sposób ciągły, ale małymi krokami, stąd ich nazwa. Wirnik (część, która się obraca) ma kształt koła zębatego, podczas gdy stojan (część, która się nie obraca) składa się z przeplecionych spolaryzowanych elektromagnesów. W ten sposób, gdy jest się „aktywowanym”, te po jego bokach nie są aktywowane, co przyciąga do niego ząb wirnika, umożliwiając precyzyjny posuw, dla którego są one scharakteryzowane.

Podobne artykuł:
DRV8825: sterownik silników krokowych

W zależności od zęby wirnikabędzie można awansować mniej więcej w kolejce. Jeśli masz więcej zębów, do wykonania skrętu potrzeba więcej kroków, ale kroki będą krótsze, więc będzie to dokładniejszy silnik. Jeśli masz kilka zębów, kroki będą bardziej gwałtowne, bez tak dużej precyzji. Dlatego kroki, które silnik krokowy będzie musiał wykonać, aby zakończyć obrót, będą zależeć od stopni kątowych.

Te kroki kątowe są znormalizowane, chociaż można znaleźć silniki o niestandardowym skoku. Kąty zwykle wynoszą: 1.8º, 5.625º, 7.5º, 11.25º, 18º, 45º i 90º. Aby obliczyć, ile kroków silnik krokowy potrzebuje, aby wykonać pełny obrót lub obrót (360º), wystarczy podzielić. Na przykład, jeśli masz silnik krokowy 45º, miałbyś 8 kroków (360/45 = 8).

spin z odchyleniem (faza)

W tych silnikach masz jednobiegunowy (najpopularniejszy), z 5 lub 6 kablami lub bipolarny, z 4 kablami. Zgodnie z tym zostanie przeprowadzony jeden lub drugi sekwencje polaryzacyjne przepływający prąd przez jego cewki:

  • Polaryzacja dla dwubiegunowy:
Paso Terminal A Terminal B Terminal C Terminal D
1 +V -V +V -V
2 +V -V -V +V
3 -V +V -V +V
4 -V +V +V -V
  • Dla jednobiegunowy:
Paso Cewka A Cewka B Cewka C Cewka D
1 +V +V 0 0
2 0 +V +V 0
3 0 0 +V +V
4 +V 0 0 +V

Działanie w obu przypadkach jest takie samo, polaryzacja cewek w celu przyciągnięcia wirnika do miejsca, w którym ma być ustawiona oś. Jeśli chcesz trzymaj go w jednej pozycji, musisz zachować polaryzację na to stanowisko i voila. A jeśli chcesz, żeby ruszył do przodu, polaryzujesz następny magnes, a on zrobi kolejny krok i tak dalej ...

Jeśli używasz siłownikwiesz już, że jest to w zasadzie silnik krokowy, dlatego wszystko, co zostało powiedziane, działa również dla nich. Jedyne, co zawiera te przekładnie redukcyjne, aby uzyskać znacznie więcej kroków na obrót, a tym samym mieć znacznie wyższą precyzję. Na przykład można znaleźć silnik z 8 krokami na obrót, który gdyby miał skrzynię biegów 1:64, ponieważ oznacza to, że każdy stopień z tych ośmiu jest podzielony na 64 mniejsze kroki, co dałoby maksymalnie 512 kroków na obrót. Oznacza to, że każdy krok będzie wynosił około 0.7º.

Podobne artykuł:
L298N: moduł do sterowania silnikami dla Arduino

Dodaj również, że powinieneś użyć kontroler za pomocą którego można kontrolować polaryzację, prędkość itp., na przykład za pomocą mostka H. Niektóre modele to L293, ULN2003, ULQ2003 itp.

Gdzie kupić

Państwo kup go na różnych stronach internetowych lub w wyspecjalizowanych sklepach z elektroniką. Ponadto, jeśli jesteś początkującym, możesz użyć zestawów, które zawierają wszystko, czego potrzebujesz, a nawet talerz Arduino UNO i podręcznik, aby rozpocząć eksperymentowanie i tworzenie projektów. Te zestawy zawierają wszystko, czego potrzebujesz, od samego silnika, kontrolerów, płyt, płytki stykowej itp.

Przykład silnika krokowego z Arduino

Arduino z silnikiem krokowym i kontrolerem

Na koniec pokaż praktyczny przykład z Arduino, wykorzystując kontroler ULN2003 i silnik krokowy 28BYJ-48. Jest to bardzo proste, ale wystarczy, że zaczniesz zaznajamiać się z tym, jak to działa, abyś mógł zacząć robić testy i zobaczyć, jak się zachowuje ...

Jak widać w schemat połączeńcewki silnika A (IN1), B (IN2), C (IN3) i D (IN4) zostały przypisane odpowiednio do złączy 8, 9, 10 i 11 na płycie Arduino. Z drugiej strony sterownik lub płytka kontrolera musi być zasilona na swoje piny 5-12V (do GND i 5V Arduino) odpowiednim napięciem tak, aby z kolei zasilał silnik podłączony do białego plastikowego złącza, które ma ten sterownik lub kontroler.

to Silnik 28BYJ-48 Jest to silnik krokowy typu jednobiegunowego z czterema cewkami. Dlatego, aby dać ci wyobrażenie, jak to działa, możesz wysłać wartości WYSOKIE (1) lub NISKIE (0) do cewek z płyty Arduino w następujący sposób:

Paso Cewka A Cewka B Cewka C Cewka D
1 WYSOKI WYSOKI LOW LOW
2 LOW WYSOKI WYSOKI LOW
3 LOW LOW WYSOKI WYSOKI
4 WYSOKI LOW LOW WYSOKI

Jeśli chodzi szkic lub kod potrzebny do zaprogramowania ruchu, tak jak byłoby to następujące użycie IDE Arduino (zmodyfikuj go i poeksperymentuj, aby sprawdzić, jak zmienia się ruch):

// Definir pines conectados a las bobinas del driver
#define IN1  8
#define IN2  9
#define IN3  10
#define IN4  11

// Secuencia de pasos a par máximo del motor. Realmente es una matriz que representa la tabla del unipolar que he mostrado antes
int paso [4][4] =
{
  {1, 1, 0, 0},
  {0, 1, 1, 0},
  {0, 0, 1, 1},
  {1, 0, 0, 1}
};

void setup()
{
  // Todos los pines se configuran como salida, ya que el motor no enviará señal a Arduino
  pinMode(IN1, OUTPUT);
  pinMode(IN2, OUTPUT);
  pinMode(IN3, OUTPUT);
  pinMode(IN4, OUTPUT);
}

// Bucle para hacerlo girar
void loop()
{ 
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
      digitalWrite(IN1, paso[i][0]);
      digitalWrite(IN2, paso[i][1]);
      digitalWrite(IN3, paso[i][2]);
      digitalWrite(IN4, paso[i][3]);
      delay(10);
    }
}


Treść artykułu jest zgodna z naszymi zasadami etyka redakcyjna. Aby zgłosić błąd, kliknij tutaj.

Bądź pierwszym który skomentuje

Zostaw swój komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

*

*

  1. Odpowiedzialny za dane: Miguel Ángel Gatón
  2. Cel danych: kontrola spamu, zarządzanie komentarzami.
  3. Legitymacja: Twoja zgoda
  4. Przekazywanie danych: Dane nie będą przekazywane stronom trzecim, z wyjątkiem obowiązku prawnego.
  5. Przechowywanie danych: baza danych hostowana przez Occentus Networks (UE)
  6. Prawa: w dowolnym momencie możesz ograniczyć, odzyskać i usunąć swoje dane.