כיצד לשלוט במנוע צעד באמצעות פוטנציומטר וארדואינו

מנועי צעד הולכים ותופסים את מעמדה בעולם האלקטרוניקה. החל ממצלמת מעקב רגילה למכונות CNC מסובכות / רובוט, מנועי הצעד משמשים בכל מקום כמפעילים מכיוון שהם מספקים שליטה מדויקת. במדריך זה נלמד על מנוע הצעד הנפוץ / הזול ביותר 28-BYJ48 וכיצד ניתן לממשק אותו עם Arduino באמצעות מודול צעד ULN2003.

בפרויקט האחרון פשוט שילבנו מנוע צעד עם Arduino, שם תוכלו לסובב את מנוע הצעד על ידי הזנת זווית הסיבוב במוניטור סידורי של Arduino. כאן בפרויקט זה נסובב את מנוע הצעד באמצעות פוטנציומטר וארדואינו, כמו אם מסובבים את הפוטנציומטר עם כיוון השעון אז צעד יסתובב עם כיוון השעון ואם אתה מסובב את הפוטנציומטר נגד כיוון השעון אז הוא יסתובב נגד כיוון השעון.

מנועי צעד:

בואו נסתכל על מנוע צעד 28-BYJ48 הזה.

אוקיי, אז בניגוד למנוע DC רגיל, יש לחמישה חוטים בכל הצבעים המהודרים שיוצאים ממנו ולמה זה כך? כדי להבין זאת עלינו לדעת תחילה כיצד עובד צעד ומה המומחיות שלו. קודם כל מנועי צעד אינם מסתובבים, הם דורכים ולכן הם מכונים גם מנועי צעד. כלומר, הם יעברו רק צעד אחד בכל פעם. מנועים אלה מכילים רצף של סלילים ויש להפעיל את הסלילים האלה באופן מסוים כדי לגרום לסיבוב המנוע. כאשר כל סליל מופעל, המנוע לוקח צעד ורצף אנרגיה יגרום למנוע לנקוט בצעדים רציפים, וכך לגרום לו להסתובב. בואו נסתכל על הסלילים שנמצאים בתוך המנוע כדי לדעת בדיוק מאיפה החוטים האלה מגיעים.

כפי שאתה יכול לראות, המנוע כולל סידור סלילי חד-קוטבי עם 5 עופרות. ישנם ארבעה סלילים שיש להפעיל אותם ברצף מסוים. החוטים האדומים יסופקו עם + 5 וולט וארבעת החוטים הנותרים יימשכו לקרקע להפעלת הסליל המתאים. אנו משתמשים במיקרו-בקר כמו Arduino ממריץ את הסלילים ברצף מסוים וגורם למנוע לבצע את מספר הצעדים הנדרש.

אז עכשיו, מדוע המנוע הזה נקרא 28-BYJ48 ? ברצינות!!! אני לא יודע. אין שום סיבה טכנית לכך שמנוע זה נקרא כך; אולי עלינו לצלול הרבה יותר עמוק לתוכו. הבה נבחן כמה מהנתונים הטכניים החשובים שהתקבלו מגליון הנתונים של מנוע זה בתמונה למטה.

זהו ראש מלא במידע, אך עלינו לבדוק כמה חשובים בכדי לדעת באיזה סוג צעד אנו משתמשים כדי שנוכל לתכנת אותו ביעילות. ראשית אנו יודעים שמדובר במנוע צעד 5V מכיוון שאנו מפעילים את החוט האדום באמצעות 5V. ואז, אנו גם יודעים שמדובר במנוע צעד בן ארבעה פאזות מכיוון שהיו בו ארבעה סלילים. כעת, יחס ההילוכים ניתן 1:64. פירוש הדבר שהציר שאתה רואה בחוץ יעשה סיבוב שלם אחד רק אם המנוע בפנים מסתובב 64 פעמים. הסיבה לכך היא ההילוכים המחוברים בין המנוע לפיר היציאה, הילוכים אלה מסייעים בהגדלת המומנט.

נתונים חשובים נוספים שיש לשים לב אליהם הם זווית הצעד: 5.625 ° / 64. משמעות הדבר היא שהמנוע כאשר הוא פועל ברצף של 8 שלבים ינוע 5.625 מעלות לכל צעד וזה ייקח 64 צעדים (5.625 * 64 = 360) כדי להשלים סיבוב מלא אחד.

חישוב הצעדים למהפכה עבור מנוע צעד:

חשוב לדעת כיצד לחשב את הצעדים לפי מהפכה עבור מנוע הצעד שלך מכיוון שרק אז תוכל לתכנת אותו ביעילות.

בארדואינו נפעיל את המנוע ברצף בן 4 שלבים כך שזווית הצעד תהיה 11.25 ° מכיוון שהיא 5.625 ° (ניתנת בגיליון הנתונים) עבור רצף של 8 צעדים היא תהיה 11.25 ° (5.625 * 2 = 11.25).

צעדים לסיבוב = 360 / זווית צעד

כאן, 360 / 11.25 = 32 צעדים לכל מהפכה.

מדוע אנו זקוקים למודולי דרייבר למנועי צעד?

רוב מנועי הצעד יפעלו רק בעזרת מודול נהג. הסיבה לכך היא שמודול הבקר (במקרה שלנו Arduino) לא יוכל לספק מספיק זרם מפסי ה- I / O שלו כדי שהמנוע יפעל. אז נשתמש במודול חיצוני כמו מודול ULN2003 כמניע מנוע צעד. ישנם סוגים רבים של מודול דרייבר והדירוג של אחד ישתנה בהתאם לסוג המנוע בו נעשה שימוש. העיקרון העיקרי עבור כל מודולי הנהג יהיה מקור / כיור מספיק זרם להפעלת המנוע.

תרשים מעגל לסיבוב מנוע צעד באמצעות פוטנציומטר:

תרשים המעגל עבור מנוע הצעד השולט באמצעות פוטנציומטר וארדואינו מוצג לעיל. השתמשנו במנוע הצעד 28BYJ-48 ובמודול הנהג ULN2003. כדי להניע את ארבעת הסלילים של מנוע הצעד אנו משתמשים בסיכות הדיגיטליות 8,9,10 ו- 11. מודול הנהג מופעל באמצעות סיכה 5V של לוח Arduino. פוטנציומטר מחובר ל- A0 על בסיס ערכיו נסובב את מנוע הצעד.

אבל, הפעל את הנהג עם ספק כוח חיצוני כאשר אתה מחבר עומס כלשהו למנוע הערבות. מכיוון שאני רק משתמש במנוע לצורך הדגמה השתמשתי במעקה + 5 וולט של לוח הארדואינו. זכור גם לחבר את הקרקע של הארדואינו עם הקרקע של מודול דרייבר.

קוד ללוח Arduino:

לפני שנתחיל לתכנת עם ה- Arduino שלנו, הבה נבין מה אמור לקרות בפועל בתוכנית. כפי שנאמר קודם, נשתמש בשיטת רצף בת 4 שלבים, כך שיהיה לנו ארבעה שלבים לביצוע סיבוב אחד שלם.

שלב	סיכה אנרגטית	סלילים ממונעים
שלב 1	8 ו -9	A ו- B
שלב 2	9 ו -10	B ו- C.
שלב 3	10 ו -11	C ו- D.
שלב 4	11 ו -8	D ו- A

במודול הנהג יהיו ארבעה נוריות באמצעותן נוכל לבדוק איזה סליל מופעל בכל זמן נתון. את סרטון ההדגמה השלם תוכלו למצוא בסוף הדרכה זו.

בהדרכה זו אנו מתכנתים את הארדואינו באופן שנוכל לסובב את הפוטנציומטר המחובר לסיכה A0 ולשלוט בכיוון מנוע הצעד. את התוכנית המלאה תוכלו למצוא בסוף ההדרכה כמה שורות חשובות מוסברות להלן.

מספר הצעדים לכל מהפכה עבור מנוע הצעד שלנו חושב על 32; לפיכך אנו מזינים את זה כפי שמוצג בשורה למטה

# הגדר שלבים 32

בשלב הבא עליכם ליצור מקרים בהם אנו מציינים את הפינים אליהם חיברנו את מנוע הצעד.

צעד צעד (STEPS, 8, 10, 9, 11);

הערה: מספר הסיכות מופרע כ- 8,10,9,11 בכוונה. אתה צריך לעקוב אחר אותו דפוס גם אם אתה מחליף את הפינים אליהם מחובר המנוע שלך.

מכיוון שאנו משתמשים בספריית הצעדים של Arduino, אנו יכולים לקבוע את מהירות המנוע באמצעות השורה הבאה. המהירות יכולה לנוע בין 0 ל -200 עבור מנועי צעד 28-BYJ48.

stepper.setSpeed ​​(200);

כעת, כדי לגרום למנוע לנוע צעד אחד בכיוון השעון נוכל להשתמש בשורה הבאה.

stepper.step (1);

כדי לגרום למנוע לנוע צעד אחד נגד כיוון השעון נוכל להשתמש בשורה הבאה.

stepper.step (-1);

בתוכנית שלנו נקרא את הערך של הסיכה האנלוגית A0 ונשווה אותו לערך הקודם (Pval). אם זה גדל אנחנו עוברים 5 צעדים בכיוון השעון ואם הוא יורד אז אנחנו עוברים 5 צעדים נגד כיוון השעון.

potVal = מפה (analogRead (A0), 0,1024,0,500); אם (potVal> Pval) stepper.step (5); אם (potVal

עובד:

לאחר החיבור, החומרה אמורה להיראות ככה בתמונה למטה.

כעת העלה את התוכנית שלהלן ל- Arduino UNO שלך ופתח את המסך הטורי. כפי שנדון קודם, עליך לסובב את הפוטנציומטר כדי לשלוט על סיבוב מנוע הצעד. סיבובו בכיוון השעון יהפוך את מנוע הצעד לכיוון השעון ולהיפך.

מקווה שהבנתם את הפרויקט ונהניתם לבנות אותו. העבודה המלאה של הפרויקט מוצגת בסרטון להלן. אם יש לך ספקות פרסם אותם בסעיף ההערות למטה או בפורומים שלנו.