Кроковий двигун: інтеграція з Arduino

Кроковий двигун

Електродвигуни все більше користуються попитом, серед них, можливо, виділяються ті, що працюють із постійним струмом, найпопулярніші в проектах виробників з Arduino, оскільки вони забезпечують мобільність. Серед них виділіть крокові двигуни які використовуються для багатьох застосувань, особливо для робототехніки, таких як виконавчі механізми тощо.

Електричні машини, невеликі автономні роботи, промислові програми для автоматизації, пристрої, що повторюються, тощо. Причина, по якій серводвигуни та крокові двигуни настільки хороші для цих застосувань, полягає в тому, що вони можуть виконувати повільні або швидкі рухи, але перш за все контрольовані. Крім того, приводи безперервні для застосувань, де багато зупинок і пусків потрібно з високою точністю.

Види електродвигунів

В межах електродвигуни можна виділити наступні типи:

  • Двигун постійного або постійного струму: Двигуни постійного струму працюють із цим типом струму, як випливає з назви. Вони можуть варіюватися від декількох МВт потужності до декількох МВт в найпотужніших і великих, які використовуються для промислового застосування, транспортних засобів, ліфтів, конвеєрів, вентиляторів тощо. Швидкість його обертання (об / хв) та крутний момент, що застосовується, можна регулювати відповідно до подачі.
  • Двигун змінного або змінного струму (асинхронний та намотаний ротор): вони працюють із змінним струмом, з дуже специфічним ротором, який працює завдяки фазам, які цей тип струму сприяє генерації обертання за допомогою магнітного відштовхування електромагніту, подібним чином, як це роблять постійні. Вони дуже дешеві і досягають кількох кВт. Їх можна регулювати за швидкістю обертання, але елементи регулювання дорожчі, ніж елементи постійного струму. Вони часто використовуються для побутової техніки.
  • Кроковий двигун- Також відомі як степери, вони багато в чому схожі на постійний струм, але з низькою швидкістю віджиму та потужністю. Тут виділяється позиціонування осі, тобто точність розміщення їх у певному положенні. Їх кутом обертання та швидкістю можна багато контролювати, саме тому вони раніше використовувались у гнучких накопичувачах, жорстких дисках (HDD), роботах, автоматизації процесів тощо.
  • Серводвигун: можна сказати, що це еволюція крокового двигуна, що працює з малими потужностями та швидкостями, які в деяких випадках сягають 7000 об / хв. Цей двигун включає коробку зменшення передач та схему управління. Вони мають однакову точність позиціонування, як степери, і дуже стабільні з точки зору прикладеного крутного моменту, що робить їх ідеальними для деяких роботів та промислових застосувань.

Крокові двигуни та сервомотори

ротор і статор

Ви вже знаєте, що це за два типи електронних двигунів, але я хотів би сказати щось докладніше про степери. Поворот, який вони роблять, робиться не постійно, а невеликими кроками, звідси і їх назва. Ротор (частина, яка обертається) має форму зубчастого колеса, тоді як статор (частина, яка не обертається) складається з перемежених поляризованих електромагнітів. Таким чином, коли хтось «активований», ті, що знаходяться на його боках, не активуються, що притягує до нього зуб ротора, дозволяючи точне просування, для якого вони характеризуються.

Пов'язана стаття:
DRV8825: драйвер для крокових двигунів

Залежно від зуби ротора, можна буде просуватись більш-менш по черзі. Якщо у вас більше зубів, для завершення повороту потрібно більше кроків, але кроки будуть коротшими, тому це буде більш точний двигун. Якщо у вас мало зубів, кроки будуть більш різкими стрибками, без такої великої точності. Отже, кроки, які кроковому двигуну доведеться зробити для завершення повороту, залежатимуть від кутових кроків.

Ці кроки кутові стандартизовані, хоча можна знайти деякі двигуни з нестандартним кроком. Кути зазвичай складають: 1.8º, 5.625º, 7.5º, 11.25º, 18º, 45º та 90º. Щоб розрахувати, скільки кроків кроковому двигуну потрібно виконати повний оборот або поворот (360º), потрібно просто розділити. Наприклад, якщо у вас кроковий двигун 45º, у вас буде 8 ступенів (360/45 = 8).

обертання з ухилом (фаза)

У цих двигунах ви маєте однополюсний (найпопулярніший), з 5 або 6 кабелями, або біполярний, з 4 кабелями. Відповідно до цього буде здійснено те чи інше послідовності поляризації пропускання струму через його котушки:

  • Поляризація для біполярний:
Пасо Термінал Термінал B Термінал С Термінал D
1 +V -V +V -V
2 +V -V -V +V
3 -V +V -V +V
4 -V +V +V -V
  • Для однополярний:
Пасо Котушка A Котушка B Котушка C Котушка D
1 +V +V 0 0
2 0 +V +V 0
3 0 0 +V +V
4 +V 0 0 +V

В обох випадках робота однакова, поляризація котушок для залучення ротора туди, де потрібно розташувати вісь. Якщо хочете тримайте його в одному положенні, ви повинні підтримувати поляризацію для цієї позиції і вуаля. І якщо ви хочете, щоб він рухався вперед, ви поляризуєте наступний магніт, і він зробить ще один крок, і так далі ...

Якщо ви використовуєте a серводвигун, ви вже знаєте, що в основному це кроковий двигун, тому все сказане працює і для них. Єдине, що включає ці редуктори, щоб отримати набагато більше кроків за поворот і, таким чином, мати набагато вищу точність. Наприклад, ви можете знайти двигун з 8 кроками за поворот, що якби він мав коробку передач 1:64, оскільки це означає, що кожна щабель із цих восьми поділяється на 64 менші ступені, що дає максимум 512 кроків за поворот. Тобто кожен крок буде приблизно 0.7º.

Пов'язана стаття:
L298N: модуль управління двигунами для Arduino

Також додайте, що ви повинні використовувати деякі контролер за допомогою яких можна контролювати поляризацію, швидкість тощо, наприклад, за допомогою H-Bridge. Деякі моделі - L293, ULN2003, ULQ2003 тощо.

Де купити

Ви купуйте його на різних веб-сайтах або в спеціалізованих магазинах електроніки. Крім того, якщо ви новачок, ви можете використовувати набори, що включають все необхідне і навіть тарілку Arduino UNO та посібник для початку експериментів та створення своїх проектів. У ці комплекти входить все необхідне, від самого двигуна, контролерів, плат, макету тощо.

Приклад крокового двигуна з Arduino

Arduino з кроковим двигуном та контролером

Нарешті, покажіть a практичний приклад з Arduino, використовуючи контролер ULN2003 та кроковий двигун 28BYJ-48. Це дуже просто, але вам буде достатньо для того, щоб ознайомитись з тим, як це працює, щоб ви могли почати робити деякі тести і подивитися, як це поводиться ...

Як видно з схема підключення, котушки двигуна A (IN1), B (IN2), C (IN3) та D (IN4) призначені для з'єднань 8, 9, 10 та 11 відповідно на платі Arduino. З іншого боку, плата драйвера або контролера повинна подаватися на свої штирі 5-12 В (до GND і 5 В Arduino) з відповідною напругою, щоб вона, в свою чергу, живила двигун, підключений до білого пластикового роз'єму, що має цей драйвер або контролер.

це Двигун 28BYJ-48 Це кроковий двигун однополярного типу з чотирма котушками. Тому, щоб дати вам уявлення про те, як це працює, ви можете надіслати значення HIGH (1) або LOW (0) на котушки з плати Arduino, як описано нижче.

Пасо Котушка A Котушка B Котушка C Котушка D
1 ВИСОКИЙ ВИСОКИЙ LOW LOW
2 LOW ВИСОКИЙ ВИСОКИЙ LOW
3 LOW LOW ВИСОКИЙ ВИСОКИЙ
4 ВИСОКИЙ LOW LOW ВИСОКИЙ

Щодо ескіз або код, необхідний для програмування вашого руху, як це було б наступним використанням Arduino IDE (змініть його та експериментуйте, щоб перевірити, як змінюється рух):

// 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);
    }
}


Зміст статті відповідає нашим принципам редакційна етика. Щоб повідомити про помилку, натисніть тут.

Будьте першим, щоб коментувати

Залиште свій коментар

Ваша електронна адреса не буде опублікований.

*

*

  1. Відповідальний за дані: Мігель Анхель Гатон
  2. Призначення даних: Контроль спаму, управління коментарями.
  3. Легітимація: Ваша згода
  4. Передача даних: Дані не передаватимуться третім особам, за винятком юридичних зобов’язань.
  5. Зберігання даних: База даних, розміщена в мережі Occentus Networks (ЄС)
  6. Права: Ви можете будь-коли обмежити, відновити та видалити свою інформацію.

Тест з англійської мовиТест каталонськаіспанська вікторина