Управляем шаговым двигателем с помощью Arduino и контроллера Easy Driver
Содержание
- Необходимые элементы
- Принцип работы шагового двигателя
- Сборка драйвера
- Схема подключения
- Программа Arduino для вращения шагового двигателя
- Дальнейшие эксперименты с шаговыми двигателями
Существует куча двигателей. И порой возникает вопрос, какой именно выбрать для вашего проекта на Arduino.
В этой статье мы детально обсудим один из типов двигателей — шаговый двигатель. Разберемся, в каких случаях уместно его использование. Рассмотрим пример подключения с использованием драйвера Easy Driver.
Необходимые элементы
- Драйвер для шагового двигателя EasyDriver;
- Небольшой шаговый двигатель;
- Макетная плата;
- Провода мама-мама;
- Коннекторы;
- Arduino Uno или подобный микроконтроллер;
- Паяльник;
- Источник питания на 12 В (или регулируемый источник питания)
Принцип работы шагового двигателя
Основное отличие шаговых двигателей от двигателей постоянного тока: они не только вращаются в различных направлениях, но обеспечивают точное угловое позиционирование ротора. Скорость вращения двигателя постоянного тока можно регулировать с помощью подачи большей или меньшей силы тока, но обеспечить остановку ротора в заданном положении невозможно. Теперь представьте себе принтер. Внутри, если вы его разберете, обнаружите огромное количество подвижных узлов, включая и двигатели. Один из установленных моторов обеспечивает подачу бумаги в то время как краска распыляется на бумагу. Этот двигатель должен обеспечивать подачу бумаги на определенное расстояние для построчной печати. Второй двигатель в принтере устанавливается для перемещения картриджа. Опять таки, необходимо обеспечить точно заданное позиционирование картриджа. В подобных случаях рационально использовать именно шаговые двигатели.
Шаговые двигатели обеспечивают вращение ротора на определенный угол (или шаг) при соответствующем сигнале управления. Это дает вам возможность получить полный контроль над положением узлов механизмов и выходить в заданную позицию. С конструктивной точки зрения это реализуется за счет подачи питания на разные катушки внутри двигателя. Правда, есть и свои недостатки — надо постоянно обеспечивать питание шагового двигателя при его выстое в заданной позиции. В данной статье в детали мы вдаваться не будем. Конструктивные особенности шаговых двигателей и их принцип действия раскрыты в статье двигатели и Arduino. Здесь ограничимся лишь тем фактом, что для управления шаговым двигателем, вы должны задать ему необходимое количество шагов в одном или противоположном направлениях и указать скорость шага.
На сегодняшний день существует огромное количество моделей шаговых двигателей и плат управления к ним (драйверов). Методики, которые раскрыты дальше, применимы к большинству шаговых двигателей и драйверов, которые не упоминаются здесь. При этом, прежде чем работать с незнакомым драйвером или шаговым двигателем, рекомендую ознакомится с их даташитами или отдельными гайдами по их использованию.
Ниже приведена информация о сборке драйвера, подключении и управлении шаговым двигателем с использованием Arduino.
Сборка драйвера
Самый простой метод использования драйвера EasyDriver — установить на нем коннекторы для последующей установки на макетной плате. Теоретически, можно закрепить коннекторы и на макетной плате.
Первый шаг — монтаж коннекторов на плату EasyDriver. В данном примере будут использованы не все выходы на драйвере, но все равно рекомендую распаять все отверстия. Как минимум, это обеспечит более надежную установку драйвера на макетной плате. Да и в дальнейшем все выходы могут пригодиться. Отломайте необходимое количество коннекторов и установите их на макетку. После этого сверху поставьте драйвер запаяйте все коннекторы.
Схема подключения
После распайки пришло время подключить драйвер к Arduino. Схема подключения несложная и приведена на рисунке ниже.
Примечание. Маленький шаговый двигатель выглядит не так, как он изображен на схеме подключения. У него должен быть коннектор с четырьмя разъемами на конце. Этот коннектор можно напрямую подключить к разъему с четырьмя коннекторами на драйвере (см. Рисунок после распайки выше). Только обратите внимание на даташит вашего двигателя. Бывает такое, что разводка кабелей не соответсвует пинам на драйвере.
Важно! Шаговые двигатели потребляют больше тока, чем может предоставить Arduino. В связи с этим мы будем питать Arduino от 12 В. При этом вход для питания (М+) на EasyDriver подключен к пину Vin на Arduino. Благодаря этому, можно запитывать Arduino и двигатель от одного источника.
Программа Arduino для вращения шагового двигателя
После подключения, можно заливать программу в Arduino. Ниже приведен исходник простенького скетча для первого запуска. В интернете куча готовых кусков кода, которые вы спокойно можете использовать в своих целях. Кроме того, в Arduino IDE есть полноценная встроенная библиотека Stepper library, которая значительно упрощает процесс вашего общения с шаговыми двигателями.
В данном примере рассматривается управление шаговым двигателем с использованием контроллера EasyDriver и Arduino. После прошивки платы и подключения, ротор будет вращаться в одном и противоположном направлении.
digitalWrite(dirpin, LOW); // Устанавливаем направление
for (i = 0; i4000; i++) // итерации повторяются до 4000 микрошагов
digitalWrite(steppin, HIGH); // В этих двух строках LOW и HIGH дается команда шаговому двигателю двигаться
delayMicroseconds(500); // Эта задержка соответствует максимальной скорости данного конкретного шагового двигателя
digitalWrite(dirpin, HIGH); // Смена направления
for (i = 0; i4000; i++) // Аналогично предыдущему блоку
Дальнейшие эксперименты с шаговыми двигателями
Разобравшись с основами управления шаговым двигателем, можно переходить с реальным проектам. В интернете огромное количество проектов, сделанных именно с использованием драйвера EasyDriver. Но рекомендую ограничиваться не только этой платой, но и попробовать другие. Китай сейчас позволяет за действительно небольшие деньги приобрести отличный аналог рассмотренного в примере драйвера. Туториалы на большинство из них тоже есть.
Источник: