Как подключить драйвер шагового двигателя

Обновлено: 22.11.2024

Внимание! Вашему браузеру не удалось подключиться к нашему безопасному платежному процессору Braintree Payments. Вы не сможете ввести информацию о своей кредитной карте на этапе оплаты при оформлении заказа, если это не будет исправлено.

Что стоит попробовать:

Пожалуйста, свяжитесь с нами, если у вас по-прежнему возникают проблемы с оплатой!

Информация в этом разделе поможет вам подключить шаговый двигатель и блок питания к Tic.

Во избежание повреждений или травм внимательно прочитайте эти предупреждения о безопасности:

Предупреждение. Этот продукт не разработан и не сертифицирован для какого-либо конкретного стандарта безопасности при работе с высоким напряжением. Работа с напряжением выше 30 В может быть чрезвычайно опасной, и ее должны выполнять только квалифицированные специалисты с соответствующим оборудованием и защитным снаряжением.

Предупреждение. Подключение или отключение шагового двигателя при включенном источнике питания двигателя (VIN) Tic может привести к выходу из строя драйвера двигателя. (В более общем смысле переподключение чего-либо, когда оно включено, вызывает проблемы.)

Предупреждение. Этот продукт может нагреться настолько, что вы можете обжечься задолго до того, как перегреются чипсы. Будьте осторожны при обращении с этим продуктом и другими компонентами, связанными с ним.

Прежде чем что-либо подключать к Tic, мы рекомендуем запустить программное обеспечение Tic Control Center, чтобы убедиться, что оно может подключаться к Tic через USB. Таким образом, вы можете убедиться, что Tic работает, прежде чем тратить время на пайку разъемов или подключение другой электроники, а если что-то пойдет не так, вы будете лучше понимать, что вызвало проблему.

Подключение биполярного шагового двигателя с четырьмя или шестью выводами

Биполярные шаговые двигатели обычно имеют четыре или шесть выводов. Эти двухфазные шаговые двигатели имеют по одной катушке на фазу с одним проводом, подключенным к каждому концу каждой катушки. Версии с шестью выводами также обеспечивают доступ к центрам двух катушек, так что двигателем можно дополнительно управлять с помощью униполярного драйвера. При управлении шестивыводным шаговым двигателем с помощью биполярного драйвера, такого как Tic, используются только концы катушек, а два центральных отвода следует оставить отсоединенными.

Подключение двухфазного биполярного шагового двигателя с четырьмя (4) проводами к Tic.

Подключение двухфазного униполярного/биполярного шагового двигателя с шестью (6) проводами к Tic. Два центральных крана остаются отключенными.

Поменяв местами A1 на A2 или B1 на B2 на приведенных выше схемах, вы просто измените направление вращения двигателя. Если поменять местами оба, направление не изменится.

Подключение биполярного шагового двигателя с восемью выводами

В отличие от шаговых двигателей с четырьмя и шестью выводами, которые имеют одну катушку на фазу, униполярный/биполярный шаговый двигатель с восемью выводами имеет две катушки на фазу и дает вам доступ ко всем выводам катушки. У вас есть возможность использовать две катушки для каждой фазы параллельно или последовательно.

При их параллельном использовании вы уменьшаете индуктивность катушки, что может привести к повышению производительности, если у вас есть возможность подавать больший ток. Однако, поскольку Tic активно ограничивает выходной ток по каждой фазе, вы получите только половину фазного тока, протекающего через каждую из двух параллельных катушек. При последовательном использовании фазных катушек это похоже на наличие одной катушки на фазу (например, типы двигателей, описанные выше). Обычно мы рекомендуем использовать последовательное соединение. На следующей схеме показано, как подключить такой шаговый двигатель к Tic с каждой парой фазных катушек параллельно (слева) или последовательно (справа):

Подключение двухфазного униполярного/биполярного шагового двигателя с восемью (8) проводами к Tic с параллельными фазовыми катушками.

Подключение двухфазного униполярного/биполярного шагового двигателя с восемью (8) проводами к Tic с последовательными фазовыми катушками.

Электропитание

Чтобы подключить источник питания к Tic, подсоедините отрицательную клемму или клемму заземления источника питания к контакту GND Tic на силовой стороне платы (рядом с выходом двигателя A1). Затем подключите положительную клемму блока питания к контакту VIN рядом с ним.

Easy Driver позволяет управлять биполярными шаговыми двигателями с током от 150 мА до 700 мА на фазу.

EasyDriver — драйвер шагового двигателя

EasyDriver — это простой в использовании драйвер шагового двигателя, совместимый со всем, что может выводить цифровые сигналы от 0 до 5 В или от 0 до 3.…

Необходимые материалы

Чтобы следовать этому руководству, мы рекомендуем вам иметь доступ к следующим материалам. Вам может не понадобиться все, хотя в зависимости от того, что у вас есть. Добавьте его в корзину, прочитайте руководство и при необходимости настройте корзину.

Вы можете либо припаять непосредственно к Easy Driver, либо использовать разъемы для подключения блоков питания, двигателей и т. д. Лучший вариант для вас будет зависеть от вашего приложения.

Как паять: пайка через отверстие

Технологии аккумуляторов

Основные сведения об аккумуляторах, используемых в портативных электронных устройствах: LiPo, NiMH, батарейки типа «таблетка» и щелочные.

Как усилить проект

Работа с проводом

Установка Arduino IDE

Двигатели и правильный выбор

Обзор оборудования

Описания контактов

Давайте посмотрим на все выводы микросхемы A3967 на Easy Driver.

Верхние пины на доске

Если вы посмотрите на верхнюю часть доски, вы увидите несколько контактов.

Они работают следующим образом:

Катушка A+ - H-мост 2, выход A. Половина точки подключения катушки биполярного шагового двигателя A.
Катушка A- - H-мост 2, выход B. Половина точки подключения катушки биполярного шагового двигателя A.
Катушка B+ - H-мост 1, выход A. Половина точки подключения катушки биполярного шагового двигателя B.
Катушка B- - H-мост 1, выход B. Половина точки подключения катушки биполярного шагового двигателя B.
PFD — вход напряжения, который выбирает режим затухания выходного тока. Если PFD > 0,6 В пост. тока, активируется режим медленного затухания. Если PFD HIGH, чтобы включить управление STEP.
ВКЛЮЧИТЬ - Логический вход. Включает функциональность FET в драйвере двигателя. Если установлено значение HIGH, полевые транзисторы будут отключены, и микросхема не будет управлять двигателем. Если установлено значение LOW , все полевые транзисторы будут включены, что позволит управлять двигателем.
MS2 — логический вход. См. таблицу истинности ниже для ВЫСОКОЙ/НИЗКОЙ функциональности.
GND – заземление.
M+ – блок питания. Питание 6–30 В, 2 А.

Пины на нижней доске

Также есть контакты в нижней части доски. Их функции описаны ниже.

GND – заземление.
5В - Выход. Этот контакт можно использовать для питания внешних схем. Для работы Easy Driver требуется макс. 70 мА.
SLP — логический вход. При выборе НИЗКОГО уровня выходы отключаются, а энергопотребление сводится к минимуму.
MS1 — логический вход. См. таблицу истинности ниже для ВЫСОКОЙ/НИЗКОЙ функциональности.
GND – заземление.
ШАГ - Логический ввод. Любой переход на этом контакте с LOW на HIGH заставит двигатель сделать шаг вперед на один шаг. Направление и размер шага управляются настройками выводов DIR и MSx. Это будет либо 0-5В, либо 0-3,3В, в зависимости от выбора логики.
DIR — логический вход. Этот контакт определяет направление вращения двигателя. Изменения состояния с ВЫСОКОГО на НИЗКИЙ или с НИЗКОГО на ВЫСОКИЙ вступают в силу только при следующем переднем фронте команды STEP. Это будет либо 0-5В, либо 0-3,3В, в зависимости от выбора логики.

Таблица истинности выбора разрешения Microstep

MS1	MS2	Разрешение Microstep
L	L	Полный шаг (2 фазы)
H	L	Половина шага
L	H	Четверть шага
H	H	Восьмой шаг (конфигурация по умолчанию)

Перемычки под пайку

На плате есть две перемычки для пайки. Они предоставляют пользователю следующие возможности:

3/5V — эта перемычка позволяет пользователю установить конфигурацию VCC между 3,3 В или 5 В. При открытой перемычке VCC будет 5В. Если перемычка замкнута, напряжение VCC составляет 3,3 В.

APWR. Эта перемычка позволяет пользователю подавать напряжение Vcc на контакты 5V/GND на внешнее оборудование.

Потенциометр

Встроенный потенциометр позволяет пользователям выбирать максимальный ток, подаваемый на двигатель. Он колеблется от 150 мА до 750 мА. Для этого вам нужно знать, какой диапазон тока может выдерживать ваш двигатель — проверьте текущие настройки в паспорте двигателя.

Если вы не можете найти эту информацию, не беспокойтесь — вы все равно можете найти правильную настройку потенциометра. Сначала установите его на самое низкое значение потенциометра. Имейте в виду, что потенциометр хрупкий, поэтому будьте осторожны, чтобы не протолкнуть потенциометр за механические упоры при его вращении.Как только двигатель начнет работать на медленной, но постоянной скорости, медленно поверните потенциометр и обратите внимание на поведение двигателя. Вы должны найти золотую середину, где мотор не будет прыгать или дергаться между шагами.

Подключение оборудования

Подключение проводов катушки двигателя

Вам потребуется определить пары проводов для каждой катушки двигателя, который вы планируете использовать. Самый надежный способ сделать это — проверить техническое описание двигателя.

Однако, если вы используете 4-проводной или 6-проводной шаговый двигатель, все равно можно определить пары проводов катушки без технического описания.

Для 4-проводного двигателя возьмите один провод и проверьте его сопротивление относительно каждого из трех оставшихся проводов. Тот провод, который показывает наименьшее сопротивление по отношению к первому проводу, является парой. Оставшиеся два провода должны иметь одинаковое сопротивление между двумя из них.

Для 6-проводного двигателя вам нужно будет определить, какой из трех проводов идет вместе для одной катушки. Выберите один провод и проверьте его на всех остальных проводах. Два провода должны показать некоторое сопротивление между ними и первым выбранным проводом, в то время как остальные три вообще не будут иметь связи. Как только три провода для одной катушки будут определены, найдите два из трех, которые показывают наибольшее сопротивление между ними. Это будут два провода вашей катушки. Повторите для второй группы из трех проводов.

После того как вы определили пары проводов катушки, вам нужно будет прикрепить их к Easy Driver. Первая пара катушек должна быть подключена к катушке A+ и катушке A-, а вторая пара катушек подключена к катушке B+ и катушке B-. На катушках нет полярности, поэтому вам не нужно беспокоиться о том, чтобы подключить катушку обратной стороной к плате. В нашем примере мы используем двигатель с 4 катушками. Соединения между Easy Driver и двигателем следующие.

Easy Driver → Двигатель

A+ → Зеленый провод
A- → Красный провод
B+ → Синий провод
B- → Желтый провод

Примечание. Не подключайте и не отключайте двигатель, когда Easy Driver включен. Если какой-либо из проводов двигателя ослабнет при подаче питания, драйвер может быть поврежден.

Подключите источник питания

После подключения двигателя вы можете подключить источник питания к Easy Driver. Вы можете использовать любой источник питания (настольный, сетевой адаптер, питание от батареи и т. д.), но убедитесь, что выбранный вами вариант обеспечивает ток до 2 А и находится в диапазоне от 6 В до 30 В.

Подключите источник питания к M+ и GND. НЕ ЗАБУДЬТЕ отключить питание перед подключением/отключением двигателя.

Подключение микроконтроллера

В этом примере мы будем использовать SparkFun RedBoard. Однако для этого примера подойдет любой микроконтроллер с логическим напряжением 3,3 В или 5 В и цифровым вводом-выводом с возможностью ШИМ.

Для нашего примера приведены следующие соединения контактов.

RedBoard → Легкий драйвер

D2 → ШАГ
D3 → КАТАЛОГ
D4 → MS1
D5 → MS2
D6 → ВКЛЮЧИТЬ

Финальный круг

После того, как вы все подключили, ваша схема должна выглядеть следующим образом:

Код Arduino

Пример базового кода Arduino

Примечание. Если вы впервые используете Arduino, ознакомьтесь с нашим руководством по установке Arduino IDE.

Теперь, когда оборудование подключено и готово к работе, пришло время загрузить код. Самый последний доступный код можно найти в репозитории GitHub. Сначала загрузите и разархивируйте скетч-пример. Перейдите к Easy_Driver > Firmware > SparkFun_Easy_Driver_Basic_Demo > Пример SparkFun_Easy_Driver_Basic_Demo.ino и откройте его в Arduino IDE.

Первая часть эскиза определяет все штыревые соединения между RedBoard и Easy Driver. Он также устанавливает эти выводы в качестве выходов и переводит их на соответствующие логические уровни, чтобы запустить двигатель.

Стоит отметить, что код также инициализирует последовательное соединение со скоростью 9600 бит/с. Это позволяет пользователю (вам!) контролировать работу двигателя и при необходимости отлаживать схему.

Основной цикл кода довольно прост. RedBoard сканирует последовательный порт для ввода пользователем. Когда он получен, он сравнивается с четырьмя возможными функциями двигателя, которые запускаются пользовательским вводом. Если допустимый ввод не получен, RedBoard печатает ошибку через последовательный порт. После выполнения запрошенной функции контакты на Easy Driver сбрасываются до значений по умолчанию.

Управление шаговым двигателем вперед

Первая из четырех функций, доступных в этом демонстрационном скетче, представляет собой базовый пример, показывающий, как двигатель вращается в одном направлении. Штифт направления удерживается НИЗКИМ, что для нашего эскиза мы определяем как направление «вперед». Затем скетч переводит ступенчатый штифт HIGH , делает паузу, а затем вытягивает его LOW . Помните, что двигатель двигается только тогда, когда ступенчатый вывод переходит из LOW в HIGH, поэтому мы должны переключать состояние вывода вперед и назад. Это повторяется 1000 раз, а затем RedBoard запрашивает дополнительные данные пользователя, чтобы определить следующую двигательную активность.

Включение шагового двигателя в обратном направлении

Функция реверса работает точно так же, как и функция прямого хода. Единственная разница в том, что вместо того, чтобы вытягивать штифт направления LOW , мы устанавливаем его HIGH , тем самым переключая направление вращения двигателя. Одна вещь, которую вы можете попробовать с любой из этих первых двух функций, — это изменить скорость двигателя, изменив значение в delay() . В настоящее время он установлен на 1 миллисекунду, поэтому каждый импульс шага занимает 2 миллисекунды. Увеличение задержки замедлит двигатель, а уменьшение задержки ускорит двигатель.

Микрошаг

Вперед и назад

Последняя доступная функция двигателя показывает, как двигатель может менять направление на лету. Эта функция работает так же, как функции прямого и обратного хода, описанные выше, но быстро переключается между состояниями. В этом примере двигатель будет двигаться на 1000 шагов вперед, а затем на 1000 шагов назад. Это позволяет вам точно перемещать что-либо с помощью мотора в одном направлении и точно возвращаться в исходное положение. Точное управление положением — большое преимущество шаговых двигателей!

После выполнения запрошенного действия контакты должны быть возвращены в состояние по умолчанию, чтобы предотвратить неожиданное или нежелательное поведение двигателя. Для этого мы используем функцию resetEDPins().

Дополнительные примеры

Примечание. Если вы еще не устанавливали библиотеку Arduino, ознакомьтесь с нашим руководством по установке.

В дополнение к приведенному здесь примеру вы также можете установить библиотеку AccelStepper. Есть несколько дополнительных примеров с этой библиотекой, которые могут быть вам полезны для использования с вашим Easy Driver. Загрузите это и установите библиотеку в каталог библиотек Arduino.

Вы также можете найти несколько дополнительных примеров на странице Брайана с примерами Easy Driver.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Ознакомьтесь с этими дополнительными ресурсами для получения дополнительной информации и других проектных идей.

После того как вы успешно настроили Easy Driver для управления шаговыми двигателями, пришло время включить его в свой собственный проект! Это будет ваш собственный станок с ЧПУ? Или, может быть, токарная художественная инсталляция с дистанционным управлением? Дайте нам знать! В поисках вдохновения ознакомьтесь с некоторыми из этих сообщений в блоге.

Введение. Как настроить шаговый двигатель менее чем за 10 минут

Недавно я купил несколько степперов и драйверов для проекта 3D-принтера, и мне было любопытно посмотреть, как быстро я смогу настроить степпер. Для этого я не буду считать время, как ожидание нагрева паяльника. Итак, для моего первого руководства я начну с простого и покажу вам, как быстро и очень легко настроить биполярный шаговый двигатель с платами драйверов Easy и Arduino.

Шаг 1. Соберите детали

EasyDriver 4.4 (другие версии будут работать аналогично)
Arduino (в этом проекте я тестировал Uno и Leonardo)
Биполярный шаговый двигатель (в этом проекте я использовал шаговый двигатель NEMA 13)
Несколько проводов (желательно разного цвета)
Лента
Доступ к компьютеру или любой другой способ загрузки кода в блок питания Arduino 12 В
Паяльник и припой
Макет

Шаг 2: пайка

Запустить таймер

Примечание. Всегда выполняйте пайку в хорошо проветриваемом помещении с помощью вытяжного устройства, удаленного от потенциально легковоспламеняющихся предметов, и будьте осторожны, так как утюг и припой могут сильно нагреваться

Отломите штифты на необходимое количество меньшего размера и поместите их в отверстия на EasyDriver, «короткий конец» — это бит, входящий в отвертку, оставив пластик и более длинный вывод наружу из нижней части привода. .

Переверните все это вверх дном, так что теперь драйвер лежит вверх ногами, а длинные концы штифтов (и пластика) направлены вверх, и убедитесь, что все штифты прямые. Аккуратно нажмите на макетную плату, и теперь все штифты должны застрять в макетной плате, а EasyDriver должен быть внизу. снова переверните все это вверх дном, так что теперь у вас есть штифты, торчащие в макетную плату, и драйвер Easy Bit сверху. Все это было сделано для того, чтобы закрепить контакты на месте, чтобы упростить процесс пайки.Приступайте к припаиванию части штифта, выступающей из верхней части EasyDriver, к самому драйверу, уделяя время тому, чтобы убедиться, что все паяные соединения выполнены правильно.

Таймер: 3 минуты

Шаг 3. Настройка источника питания

Используя источник питания постоянного тока 12 В, найдите GND (земля/минус) и выход +12 В. Подсоедините провод к нужным клеммам. На моем изображении внешняя сторона разъема была заземлением, а внутренняя — +12 В, поэтому я обернул провод вокруг внешней стороны, поместил сложенный провод внутрь и соединил все вместе с помощью этой волшебной изоленты. Затем эти два провода были подключены к соединительным кабелям (красный для +12В, черный для GND). Пока не подключайте их ни к чему.

Таймер: 4,5 минуты

Шаг 4. Подключение шагового двигателя

Сначала зачистите концы проводов, идущих от шагового двигателя. Затем подключите зачищенные концы к концам соединительных кабелей, цветовая маркировка очень полезна, чтобы не запутаться со всеми проводами, поэтому постарайтесь использовать тот же цвет соединительного кабеля, что и исходный цвет разъема шагового двигателя, чтобы избежать путаницы, для меня, Мне пришлось подключить белую перемычку к серому проводу, так как белых перемычек не было.

Таймер: 6,5 минут

Шаг 5. Загрузите код в Arduino

Базовый код для поворота сервопривода в одном направлении выглядит следующим образом, и это все, что я расскажу в этом руководстве, однако с помощью некоторых простых модификаций вы можете изменить скорость и направление этого движения и перейти к оттуда более сложные проекты

void setup() <
pinMode(8, OUTPUT);
pinMode(9, ВЫХОД);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, LOW);
>
void loop() digitalWrite(9, HIGH);
задержка(1);
digitalWrite(9, LOW);
>

Таймер: 7,5 минут

Шаг 6. Соедините все на макетной плате

Подключите шаговый двигатель к контактам драйвера с пометкой MOTOR. С первой катушкой, подключенной к A, а другой, подключенной к B. Если вы не знаете, какой провод соответствует какой катушке, не беспокойтесь, просто подключите любую произвольную комбинацию и см. примечание (Примечание 1) в конце этого руководства. . Подключите контакт 8 Arduino к контакту DIR, а контакт 9 — к контакту STEP, а GND — к GND. Пока не подключайте вход 12 В и не включайте Arduino.

Шаг 7. Thunderbirds готовы

Убедитесь, что все провода подключены правильно, затем подключите источник питания Arduino, затем источник питания 12 В к плате EasyDriver, и вы должны подняться. На доске должен загореться красный индикатор, и ваш степпер должен начать вращаться

Шаг 8. Примечания

Если, как указано выше, вы не знаете о подключении вашего сервопривода, просто начните с любой произвольно выбранной комбинации 4 проводов и, допустим, порядок теперь ABCD, проверьте, работает ли это, если не отключите питание от плату EasyDriver и поменяйте местами последние два провода, чтобы дать вам ABDC, включите драйвер и проверьте, работает ли он, если нет, отключите питание от платы EasyDriver и поменяйте местами средние 2, давая вам ADBC, и включите драйвер, чтобы проверить, работает ли это работает. Если ни одна из этих комбинаций не работает, вероятно, ваш драйвер неисправен, или ваши соединения нарушены, или была плохая пайка. Если двигатель вращается, но в направлении, противоположном предполагаемому, отключите питание драйвера и поменяйте местами проводку, ABCD станет DCBA и повторите попытку.

Также: никогда не отключайте шаговый двигатель, когда драйвер подключен к источнику питания, это может привести к необратимому повреждению платы

Привет всем. В этом уроке я помогу вам подключить униполярный шаговый двигатель к вашей Arduino.

Для этого вам понадобится

1x плата Arduino -> на ebay около 10$

1x драйвер для шагового двигателя -> они дешевы на ebay (просто введите на ebay: плата драйвера шагового двигателя ULN2003 около 1 доллара США)

1x униполярный шаговый двигатель -> цена зависит от размера и т. д. или вы можете найти их в старых печатных машинах

Итак, это все, что нам нужно, и давайте начнем!

Шаг 1. Подключите шаговый двигатель к драйверу

На этом шаге вам нужно подключить провода от шагового двигателя к драйверу. Большинство шаговых двигателей имеют 6 проводов, три для одной катушки и три для второй катушки, если вы не уверены, что провод находится в середине катушки, найдите это с омметром.

Когда вы найдете оба провода, соедините их вместе, и это будет положительная клемма. Остальные 4 провода припаяйте к гнездовому разъему и вставьте его в БЕЛЫЙ штыревой разъем на драйвере.

Внимание! Поскольку степпер потребляет довольно много тока, вам нужно подключить этот драйвер к внешнему источнику питания, а НЕ к ардуино!!

Шаг 2. Теперь подключите драйвер к Arduino

Ты молодец! Теперь нужно всего 4 провода и ими подключить драйвер шилд к арудино,на арудино я выбрал порты 8,9,10,11,но можно использовать и другие порты!

Шаг 3. Почти готово! Немного программирования.

Теперь аппаратное обеспечение готово, и мы можем приступить к программированию. Откройте программное обеспечение arduino и скопируйте эту программу

Несколько советов: вам нужно знать

шагов = количество шагов в одном обороте * передаточное число.

Возможно, вам нужно будет выяснить, какой порт это первый, второй, третий и четвертый, потому что не на 100% они подключены правильно, и двигатель не будет вращаться

const int stepsPerRevolution = 200; // измените это значение, чтобы оно соответствовало количеству шагов на оборот // вашего двигателя

Шаговые двигатели идеально подходят для точного перемещения и позиционирования механических устройств. Используя такие методы, как микрошаговое управление, положение вала двигателя можно контролировать с большой точностью.

Шаговые двигатели доступны в широком диапазоне типоразмеров. На маленьком конце шкалы находятся степперы, используемые в приводах DVD и Blu-Ray для позиционирования лазерной головки. На другом конце шкалы находятся огромные степперы, которые могут управлять положением промышленных 3D-принтеров и станков с ЧПУ.

Использование больших шаговых двигателей с Arduino не сильно отличается от использования меньших. Основное отличие заключается в выборе модуля драйвера.

Шаговые двигатели и драйверы

Мы подробно рассмотрели шаговые двигатели в предыдущей статье и видео, поэтому, если вам нужно освежить в памяти, просмотрите предыдущий материал.

В предыдущей статье мы узнали, что шаговые двигатели доступны в двух распространенных конфигурациях проводки: униполярной и биполярной. Большинство больших шаговых двигателей являются биполярными, что означает, что они имеют 4 провода, по два на катушку в сборе.

Биполярные шаговые двигатели могут управляться с помощью специальных модулей или Н-мостов. В предыдущей статье мы использовали модуль шагового двигателя A4988 и H-мост L298N для управления биполярными шаговыми двигателями, а плату Arduino — для управления обычным двигателем размера NEMA 17.

Чтобы использовать более крупный шаговый двигатель, нам понадобится более крупный драйвер или H-мост, способный выдерживать ток, который потребуется нашему двигателю.

Технические характеристики двигателя

Давайте посмотрим на характеристики шагового двигателя, который мы собираемся использовать сегодня. Это биполярный шаговый двигатель NEMA 23 от Stepperonline.

Этот двигатель имеет следующие характеристики:

Угол шага: 1,8 градуса
Удерживающий момент: 3,0 Нм (425 унций на дюйм)
Номинальный ток/фаза: 4,2 А.
Напряжение: 3,78 В.
Фазовое сопротивление: 0,9 Ом
Индуктивность: 3,8 мГн ± 20 % (1 кГц)
Размер рамы: 57 x 57 мм.
Длина корпуса: 113 мм
Вес: 1,8 кг.

Как видно по размеру и весу, это БОЛЬШОЙ двигатель!

Большинство спецификаций говорят сами за себя. Но один из них может показаться немного странным.

Напряжение рассчитано на 3,78 В. Что для многих людей может показаться немного мелочью!

Номинальное напряжение НЕ является максимальным напряжением, которое может выдержать шаговый двигатель, и не является рабочим напряжением, которое производитель рекомендует использовать в вашей конструкции. Номинальное напряжение на самом деле является просто математическим расчетом:

ТОК (4,2 А) x СОПРОТИВЛЕНИЕ (0,9 Ом) = НАПРЯЖЕНИЕ (3,78 В)

Если бы вы приложили статическое постоянное напряжение к обмоткам шагового двигателя, вы бы приложили 3,78 В, чтобы получить ток удержания 4,2 А.

В реальной жизни так не делают. Вы посылаете импульсы двигателю, импульсы, на которые влияет индуктивность двигателя по мере увеличения частоты импульсов. Чтобы преодолеть этот эффект, вы применяете более высокое напряжение, чтобы получить тот же ток 4,2 А.

При чтении спецификаций шагового двигателя ключевым параметром, на который следует обратить внимание, является ток, а не напряжение. Вы можете легко управлять этим двигателем с помощью источника питания 36 В, если ваш драйвер двигателя ограничивает ток.

Как только вы узнаете текущие требования, вы можете выбрать источник питания и драйвер двигателя. Имейте в виду, что, поскольку вы будете использовать микрошаговый двигатель, вам потребуется удвоить требования к току, так как у вас часто будут задействованы две катушки одновременно.

Драйверы Microstep

Хотя для управления нашим большим шаговым двигателем можно использовать большой H-мост, чаще используется специальный модуль драйвера, известный как Драйвер микрошага.

Драйверы Microstep доступны с различными номиналами напряжения и тока. Они принимают логические сигналы для управления двигателем и управления его направлением.

Многие распространенные микрошаговые драйверы представляют собой герметичные модули с клеммами и радиаторами. Все они выглядят относительно одинаково, и они подключаются и используются аналогичным образом. Разница между ними заключается в номинальном напряжении и токе.

Микрошаговый драйвер следует выбирать в зависимости от требований к току двигателя. Выбранный вами микрошаговый драйвер будет иметь диапазон рабочих напряжений, от которого будут зависеть требования к напряжению для вашего источника питания.

Обратите внимание, что этот распространенный тип микрошаговых драйверов настраивается с помощью группы DIP-переключателей, расположенных на боковой стороне устройства рядом с клеммами проводки. В корпусе микрошагового драйвера есть все детали, необходимые для правильной установки DIP-переключателей.

Существует две основные группы переключателей:

Текущая группа . Эти переключатели устанавливают максимальный ток, подаваемый на катушки шагового двигателя. Важно, чтобы вы не превышали номинальные параметры двигателя.
Группа Microstep . Эти переключатели определяют, сколько входных импульсов требуется для вращения двигателя на один оборот. Не для всех шаговых двигателей можно использовать микрошаги при экстремальных настройках.

Прежде чем приступить к экспериментам, было бы неплохо установить переключатели тока в соответствии с вашим шаговым двигателем.

Некоторые модули микрошаговых драйверов, такие как модуль MA860H, который я использовал в экспериментах, могут принимать как переменное, так и постоянное напряжение для источника питания. Требования к напряжению и диапазоны для вашего микрошагового драйвера будут напечатаны на его корпусе.

При установке микрошагового драйвера на постоянное место обязательно предусмотрите рассеивание тепла. Эти модули драйверов имеют большие радиаторы, на моем тоже есть вентилятор. Вы также захотите обеспечить рассеивание тепла для шагового двигателя, так как они могут сильно нагреваться при работе под большой нагрузкой.

Демонстрация Arduino

Микроконтроллер, такой как Arduino, является идеальным способом управления шаговым двигателем с помощью микрошагового модуля.

Требования к модулю microstep на самом деле довольно просты. Он использует три управляющих сигнала, все они входные:

PUL — это импульс, который приводит в действие двигатель.
DIR — это логический сигнал для установки направления вращения двигателя.
ENA — это сигнал включения,

В большинстве установок вы можете игнорировать подключения ENA (Enable) и оставить их плавающими, в результате модуль всегда будет включен. Вы можете использовать соединение ENA, если хотите внедрить систему аварийной остановки или выключения.

Подключение Arduino и шагового двигателя

Обратите внимание, что мы управляем отрицательными входами модулей, а не положительными. Все положительные входы подключены к 5-вольтовому выходу Arduino.

Это может показаться странным, потому что входы на модулях на самом деле являются симметричными входами, которые принимают от 5 до 24 вольт (по крайней мере, так было в спецификации моего модуля).

Сбалансированные входы используются для подключения длинных неэкранированных витых пар в промышленной среде с большим количеством электрических помех. Пока мы сохраняем короткие соединения, мы можем использовать нашу Arduino в несбалансированной конфигурации проводки.

Вы также заметите, что я добавил потенциометр и кнопочный переключатель. Потенциометр будет управлять скоростью шагового двигателя, а кнопка изменит его направление.

На схеме я показываю источник питания 24 В, поскольку именно его я использовал для испытаний двигателя. Вы должны использовать источник питания, который подходит для вашего микрошагового драйвера, как упоминалось ранее, он также может быть трансформатором переменного тока вместо источника питания постоянного тока, если ваш модуль принимает питание переменного тока.

Читайте также: