Controllo di un motore passo-passo con un Arduino

Questo tutorial ti mostrerà come far funzionare un motore passo-passo che è stato recuperato da una vecchia stampante con un Arduino.

Passaggio 1: cos'è un motore passo-passo?

Un motore passo-passo è composto da due parti principali, un rotore e uno statore. Il rotore è la parte del motore che ruota e fornisce lavoro. Lo statore è la parte stazionaria del motore che ospita il rotore. In un motore passo-passo, il rotore è un magnete permanente. Lo statore è costituito da più bobine che fungono da elettromagneti quando viene attraversata da una corrente elettrica. La bobina elettromagnetica farà sì che il rotore si allinei con esso quando è carico. Il rotore viene azionato alternando quale bobina ha una corrente che la attraversa.

I motori passo-passo offrono numerosi vantaggi. Sono economici e facili da usare. Quando non c'è corrente inviata al motore, gli stepper mantengono saldamente la loro posizione. I motori passo-passo possono anche ruotare senza limiti e cambiare direzione in base alla polarità fornita.

Passaggio 2: Elenco delle parti

Parti necessarie

  • Motore passo-passo (questo motore è stato recuperato da una vecchia stampante)
  • Arduino
  • Filo di rame isolato
  • Tagliafili / spellafili
  • Regolatore di corrente
    • Transistor
    • H-Bridge (Cosa verrà utilizzato in questo tutorial)
    • Motor Shield

Parti opzionali

  • Saldatore
  • Saldare
  • Ventilatore per saldatura
  • 3 ° strumento manuale
  • Occhiali di sicurezza

Passaggio 3: collegare i cavi

La maggior parte dei motori passo-passo ha quattro cavi, quindi dovrai tagliare quattro pezzi di filo di rame (nota che il colore non è correlato a nulla di specifico. Sono stati usati colori diversi solo per renderlo più facile da vedere). Questi cavi verranno utilizzati per controllare quale bobina è attualmente attiva nel motore. Questo motore è stato recuperato da una vecchia stampante, quindi saldare i fili era l'opzione più semplice per questo progetto. Comunque puoi tranquillamente stabilire una connessione (saldatura, spina, clip) funzionerà comunque.

Passaggio 4: Arduino Sketch

Arduino ha già una libreria integrata per motori passo-passo. Vai su File> Esempi> Stepper> stepper_oneRevolution. Successivamente vorrai cambiare la variabile stepsPerRevolution per adattarla al tuo motore specifico. Dopo aver cercato il numero di parte dei motori su Internet, questo particolare motore è stato progettato per 48 passaggi per completare un giro. Quello che la libreria Stepper sta effettivamente facendo è semplicemente alternare i segnali HIGH e LOW a ciascuna bobina, come mostrato nella GIF.

Passaggio 5: cos'è un ponte a H?

Un ponte a H è un circuito composto da 4 interruttori che possono comandare in sicurezza un motore a corrente continua o un motore passo-passo. Questi interruttori possono essere relè o (più comunemente) transistor. Il transistor è un interruttore a stato solido che può essere chiuso inviando una piccola corrente (segnale) a uno dei suoi pin. A differenza di un singolo transistor che consente solo di controllare la velocità di un motore, i ponti H consentono di controllare anche la direzione in cui gira il motore. Lo fa aprendo diversi interruttori (i transistor) per consentire alla corrente di fluire in direzioni diverse e quindi cambiare la polarità sul motore. ATTENZIONE: gli interruttori 1 e 2 o 3 e 4 non devono mai essere chiusi insieme. Ciò causerà un corto circuito e possibili danni al dispositivo.

I ponti H possono aiutare a evitare che il tuo Arduino venga fritto dai motori che stai utilizzando. I motori sono induttori, nel senso che immagazzinano energia elettrica nei campi magnetici. Quando la corrente non viene più inviata ai motori, l'energia magnetica si trasforma in energia elettrica e può danneggiare i componenti. Il ponte H aiuta a isolare meglio il tuo Arduino. Non collegare mai un motore direttamente a un Arduino.

Sebbene i ponti H possano essere costruiti abbastanza facilmente, molti scelgono di acquistare un ponte H (come un chip L293NE / SN754410) per comodità. Questo è il chip che useremo in questo tutorial. I numeri di pin fisici e il loro scopo sono elencati di seguito.

  • Pin 1 (1, 2EN) ---> Abilitazione / disabilitazione motore 1 (ALTA / BASSA)
  • Pin 2 (1A) ---> Pin 1 logico motore 1
  • Pin 3 (1Y) ---> Motor 1 Terminal 1
  • Pin 4 ---> Terra
  • Pin 5 ---> Terra
  • Pin 6 (2Y) ---> Motor 1 Terminal 2
  • Pin 7 (2A) ---> Pin 1 logico motore 1
  • Pin 8 (VCC2) ---> Alimentatore per motori
  • Pin 9 ---> Abilitazione / disabilitazione motore 2 (ALTO / BASSO)
  • Pin 10 ---> Motor 2 Logic Pin 1
  • Pin 11 ---> Motor 2 Terminal 1
  • Pin 12 ---> Terra
  • Pin 13 ---> Terra
  • Pin 14 ---> Motor 2 Terminal 2
  • Pin 15 ---> Motor 2 Logic Pin 2
  • Pin 16 (VCC1) ---> Alimentatore per ponte H (5V)

Passaggio 6: collegare i cavi

Per un motore passo-passo, i 4 pin del terminale sul ponte H devono essere collegati ai 4 conduttori del motore. I 4 pin logici si collegheranno quindi ad Arduino (8, 9, 10 e 11 in questo tutorial). Come mostrato nel diagramma di Fritzing, è possibile collegare una fonte di alimentazione esterna per alimentare i motori. Il chip è in grado di gestire una fonte di alimentazione esterna da 4, 5 V a 36 V (ho appena scelto una batteria da 9 V perché sono ancora nuovo a Fritzing).

Passaggio 7: caricamento del codice e test

Carica il tuo codice sul tuo Arduino. Se esegui il tuo codice e tutto funziona come previsto, è fantastico! Se i fili vengono inseriti nei pin sbagliati, il motore vibrerà invece di ruotare completamente. Gioca con la velocità e la direzione del motore come meglio credi.

Ora dovresti avere un motore passo-passo funzionante con il tuo Arduino. Cosa farai dopo dipende da te.

Step 8: Referneces e grazie

La scheda tecnica completa per l'H-Bridge è disponibile qui.

Quando ho pubblicato questo post inizialmente, non pensavo che avrebbe attirato l'attenzione. Per questo motivo, ho appena reso rapidamente comprensibile che stavo pianificando di modificare una volta che tutte le mie parti fossero arrivate. Non intendevo causare così tanta preoccupazione con i miei precedenti metodi sciatti. Grazie per tutti i vostri commenti e ho aggiornato il mio manuale per riflettere il metodo più appropriato di collegamento dei motori passo-passo.

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