Động cơ bước: tích hợp với Arduino

Động cơ bước

Động cơ điện ngày càng có nhu cầu cao, trong số đó có lẽ nổi bật là động cơ hoạt động với dòng điện một chiều, phổ biến nhất trong các dự án của các nhà sản xuất với Arduino, vì chúng cung cấp tính di động. Trong số đó, nổi bật động cơ bước được sử dụng cho nhiều ứng dụng, đặc biệt là cho robot, chẳng hạn như thiết bị truyền động, v.v.

Ô tô điện, rô bốt nhỏ tự động, ứng dụng công nghiệp để tự động hóa, thiết bị chuyển động lặp đi lặp lại, v.v. Lý do động cơ servo và động cơ bước rất tốt cho các ứng dụng này là chúng có thể thực hiện các chuyển động chậm hoặc nhanh, nhưng trên hết là có kiểm soát. Ngoài ra, các ổ đĩa liên tục cho các ứng dụng yêu cầu nhiều lần dừng và khởi động với độ chính xác cao.

Các loại động cơ điện

Trong động cơ điện các loại sau có thể được đánh dấu:

  • Động cơ DC hoặc DC: Động cơ DC hoạt động với loại dòng điện này, như tên cho thấy. Chúng có thể có công suất từ ​​vài mW đến vài MW ở loại công suất lớn và mạnh nhất, được sử dụng cho các ứng dụng công nghiệp, xe cộ, thang máy, băng tải, quạt, v.v. Tốc độ quay (RPM) và mô-men xoắn được áp dụng có thể được điều chỉnh theo nguồn cấp dữ liệu.
  • Động cơ xoay chiều hoặc xoay chiều (rôto không đồng bộ và cuộn dây): chúng hoạt động với dòng điện xoay chiều, với một rôto rất cụ thể hoạt động nhờ các pha mà loại dòng điện này góp phần tạo ra chuyển động quay bằng cách đẩy từ trường của nam châm điện theo cách tương tự như cách làm của máy điện một chiều. Chúng rất rẻ và lên đến vài kW. Chúng có thể được điều chỉnh tốc độ quay, nhưng các phần tử điều chỉnh đắt hơn so với các phần tử DC. Chúng thường được sử dụng cho các thiết bị gia dụng.
  • Động cơ bước- Còn được gọi là bước, chúng tương tự về nhiều mặt với DC, nhưng với tốc độ và công suất quay thấp. Ở đây, điều nổi bật là vị trí của trục, tức là, độ chính xác để đặt chúng vào một vị trí cụ thể. Góc quay và tốc độ của chúng có thể được kiểm soát rất nhiều, đó là lý do tại sao chúng từng được sử dụng trong ổ đĩa mềm, ổ cứng (HDD), rô bốt, tự động hóa quy trình, v.v.
  • Động cơ servo: có thể nói đó là một sự tiến hóa của động cơ bước, hoạt động với công suất nhỏ và tốc độ lên đến 7000 RPM trong một số trường hợp. Động cơ này kết hợp với hộp giảm tốc và mạch điều khiển. Chúng có độ chính xác định vị tương tự như bước và rất ổn định về mô-men xoắn tác dụng, làm cho chúng trở nên lý tưởng cho một số robot và các ứng dụng công nghiệp.

Động cơ bước và động cơ servo

rôto và stato

Bạn đã biết hai loại động cơ điện tử này là gì, nhưng tôi muốn nói đôi điều thêm về các bước. Lần lượt họ thực hiện không được thực hiện liên tục mà theo từng bước nhỏ, do đó có tên gọi của họ. Rôto (phần quay) có hình dạng của một bánh răng, trong khi stato (phần không quay) được tạo thành từ các nam châm điện phân cực đan xen. Bằng cách này, khi một cái được "kích hoạt", những mặt bên của nó sẽ không được kích hoạt, điều này thu hút răng rôto về phía nó, cho phép tiến tới chính xác mà chúng được đặc trưng.

dv8825
Bài viết liên quan:
DRV8825: trình điều khiển cho động cơ bước

Tùy thuộc vào răng rôto, nó sẽ có thể thăng tiến nhiều hơn hoặc ít hơn trong lượt. Nếu bạn có nhiều răng hơn, cần nhiều bước hơn để hoàn thành một lượt, nhưng các bước sẽ ngắn hơn, vì vậy nó sẽ là một động cơ chính xác hơn. Nếu bạn có ít răng, các bước sẽ nhảy đột ngột hơn, không có độ chính xác cao. Do đó, các bước mà một động cơ bước sẽ phải thực hiện để hoàn thành một vòng quay sẽ phụ thuộc vào các bước góc.

Các bước đó góc cạnh được tiêu chuẩn hóa, mặc dù bạn có thể tìm thấy một số động cơ có bước không chuẩn. Các góc thường là: 1.8º, 5.625º, 7.5º, 11.25º, 18º, 45º và 90º. Để tính toán bao nhiêu bước mà một động cơ bước cần để hoàn thành một vòng quay đầy đủ hoặc một vòng quay (360º), bạn chỉ cần chia. Ví dụ: nếu bạn có động cơ bước 45º, bạn sẽ có 8 bước (360/45 = 8).

quay có thiên vị (pha)

Trong các động cơ này, bạn có loại đơn cực (phổ biến nhất), với 5 hoặc 6 cáp, hoặc lưỡng cực, với 4 cáp. Theo cái này, cái này hay cái khác sẽ được tiến hành trình tự phân cực dòng điện đi qua các cuộn dây của nó:

  • Phân cực cho lưỡng cực:
Paso Ga A Nhà ga B Nhà ga C Nhà ga D
1 +V -V +V -V
2 +V -V -V +V
3 -V +V -V +V
4 -V +V +V -V
  • đơn cực:
Paso Cuộn dây A Cuộn dây B Cuộn dây C Cuộn dây D
1 +V +V 0 0
2 0 +V +V 0
3 0 0 +V +V
4 +V 0 0 +V

Hoạt động trong cả hai trường hợp đều giống nhau, phân cực các cuộn dây để thu hút rôto đến nơi bạn muốn trục được định vị. Nếu bạn muốn giữ nó ở một vị trí, bạn phải duy trì sự phân cực cho vị trí đó và thì đấy. Và nếu bạn muốn nó tiến về phía trước, bạn phân cực nam châm tiếp theo và nó sẽ tiến thêm một bước nữa, v.v.

Nếu bạn sử dụng một động cơ servo, bạn đã biết rằng về cơ bản nó là một động cơ bước, do đó mọi thứ đã nói đều hoạt động với chúng. Điều duy nhất bao gồm các bánh răng giảm tốc đó để đạt được nhiều bước hơn mỗi lượt và do đó có độ chính xác cao hơn nhiều. Ví dụ: bạn có thể tìm thấy một động cơ có 8 bước mỗi lượt mà nếu nó có hộp số 1:64, vì điều đó có nghĩa là mỗi bước trong số tám bước đó được chia thành 64 bước nhỏ hơn, sẽ cho tối đa 512 bước mỗi lượt. Tức là, mỗi bước sẽ là khoảng 0.7º.

L298n
Bài viết liên quan:
L298N: mô-đun điều khiển động cơ cho Arduino

Cũng nói thêm rằng bạn nên sử dụng một số điều khiển để điều khiển phân cực, tốc độ, v.v., ví dụ, với H-Bridge. Một số mô hình là L293, ULN2003, ULQ2003, v.v.

Mua ở đâu

Anh mua nó trên các trang web trực tuyến khác nhau hoặc trong các cửa hàng điện tử chuyên dụng. Ngoài ra, nếu bạn là người mới bắt đầu, bạn có thể sử dụng bộ dụng cụ bao gồm mọi thứ bạn cần và thậm chí cả đĩa Arduino UNO và hướng dẫn sử dụng để bắt đầu thử nghiệm và tạo các dự án của bạn. Những bộ dụng cụ này bao gồm mọi thứ bạn cần, từ chính động cơ, bộ điều khiển, bảng mạch, breadboard, v.v.

Ví dụ về động cơ bước với Arduino

Arduino với động cơ bước và bộ điều khiển

Cuối cùng, hiển thị một ví dụ thực tế với Arduino, sử dụng bộ điều khiển ULN2003 và động cơ bước 28BYJ-48. Nó rất đơn giản, nhưng sẽ đủ để bạn bắt đầu làm quen với cách hoạt động của nó để bạn có thể bắt đầu thực hiện một số bài kiểm tra và xem nó hoạt động như thế nào ...

Như đã thấy trong sơ đồ dây điện, các cuộn dây động cơ A (IN1), B (IN2), C (IN3) và D (IN4) đã được chỉ định lần lượt cho các kết nối 8, 9, 10 và 11 của bảng Arduino. Mặt khác, trình điều khiển hoặc bảng điều khiển phải được cấp nguồn trên các chân 5-12V của nó (với GND và 5V của Arduino) với điện áp thích hợp để nó lần lượt cấp nguồn cho động cơ được kết nối với đầu nối nhựa màu trắng có trình điều khiển này hoặc bộ điều khiển.

điều này Động cơ 28BYJ-48 Nó là một động cơ bước loại đơn cực với bốn cuộn dây. Do đó, để cung cấp cho bạn ý tưởng về cách nó hoạt động, bạn có thể gửi các giá trị CAO (1) hoặc THẤP (0) đến các cuộn dây từ bảng Arduino như sau cho các bước:

Paso Cuộn dây A Cuộn dây B Cuộn dây C Cuộn dây D
1 CAO CAO LOW LOW
2 LOW CAO CAO LOW
3 LOW LOW CAO CAO
4 CAO LOW LOW CAO

Khi đến phác thảo hoặc mã cần thiết để lập trình chuyển động của bạn, vì nó sẽ như sau bằng cách sử dụng IDE Arduino (sửa đổi nó và thử nghiệm để kiểm tra xem chuyển động được thay đổi như thế nào):

// 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);
    }
}


Hãy là người đầu tiên nhận xét

Để lại bình luận của bạn

địa chỉ email của bạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu bằng *

*

*

  1. Chịu trách nhiệm về dữ liệu: Miguel Ángel Gatón
  2. Mục đích của dữ liệu: Kiểm soát SPAM, quản lý bình luận.
  3. Hợp pháp: Sự đồng ý của bạn
  4. Truyền thông dữ liệu: Dữ liệu sẽ không được thông báo cho các bên thứ ba trừ khi có nghĩa vụ pháp lý.
  5. Lưu trữ dữ liệu: Cơ sở dữ liệu do Occentus Networks (EU) lưu trữ
  6. Quyền: Bất cứ lúc nào bạn có thể giới hạn, khôi phục và xóa thông tin của mình.