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步进电机控制Arduino

步进电机控制使用Arduino是一个简单的项目,其中双极步进电机是使用Arduino UNO控制。步进电机是一种无刷直流电动机,将电脉冲转换为不同的机械运动,即轴的步进电机旋转在离散的步骤。当计算机控制这些步骤时,我们可以得到精确的位置和速度控制。

由于步进电机步进旋转的这种离散性质,它们经常被用于工业自动化、数控系统等需要精密运动的地方。

在这个项目中,我们设计了一个简单的系统来控制步进电机Arduino。我们使用Arduino UNO作为项目的主要控制部分来控制步进电机的步长。

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在接下来的章节中,简要介绍了步进电机,该项目的电路以及该项目的工作原理。

Arduino步进电机控制电路图步进电机控制采用arduino电路 组件的要求

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  • 双相步进电机
  • 电源(适合您的步进电机)
  • 案板(原型)
  • 连接电线

简单介绍步进电机

如前所述,步进电机是一种类型的直流电动机,旋转在离散步骤。由于其独特的设计,步进电机可以控制的精确定位,没有任何反馈。

一个典型的步进电机有多个线圈,它们被划分为相。当每一相依次通电时,步进电机的转子依次旋转。

步进电机绕组

基本上,有三种类型的步进电机:可变磁阻(VR)步进电机,永磁(PM)步进电机和混合步进电机。根据定子的绕组,步进电机也可以分为双极步进电机和单极步进电机。

步进电机的类型

我们不会深入到步进电机的类型的细节,但重要的是要确定您的步进电机是双极或单极的一个。这是因为,每一个这些步进电机的驱动方法不同于其他。

例如,单极步进电机的驱动电路可以用简单的晶体管基电路或像ULN2003A的达林顿晶体管IC来实现。但是对于双极步进电机,我们需要实现一个像L293D电机驱动器IC一样的H桥式驱动器。

下图显示了双极步进电机,6线单极步进电机和5线单极步进电机。

最常见的步进角度或步进计数为1.80或200步(两者与1.8相同0X 200 = 3600)。

步进电机控制电路如何设计?

在这个项目中,我们使用了双极步进电机。因此,我们使用了电机驱动器IC L293D,这是一个H桥型驱动器。由于是双极步进电机,我们只需要连接4根导线。

因此,将一个线圈的两根线连接到L293D的输出1和2,另两根线圈连接到输出3和4。

L293D电机潜水器IC的4路输入由Arduino UNO提供。所以将它们连接到4个数字I/O引脚中的任何一个(这里,我们将它们连接到Arduino UNO的引脚2、3、4和5)。

了解步进电机的功率要求,并提供必要的电源。错误的电源供应会永久损坏电机。

步骤的控制是用串行监视器在计算机辅助下完成的。因此,请确保Arduino的RX和TX引脚不用作数字I/O。或者,我们可以通过电位器的模拟输入来控制电机的步长或旋转。

项目工作

本课题利用Arduino UNO和L293D电机驱动芯片设计了一个简单的步进电机控制系统。这里解释了该项目的工作。

本项目使用的步进电机为双极PMH (Permanent Magnet Hybrid)型步进电机。由于是双极电机,只有4根导线对应两个线圈的端部端子。这4根线连接到L293D电机驱动IC的输出引脚。

为了驱动步进电机,我们将使用一种技术称为“半步”。本项目使用的电机有200步计数。采用一相步进激励,即一次只给一相通电,我们可以以最小的功耗实现正常的200步旋转。

两相步进激励是另一种一次激活两相的技术。采用这种技术,步长计数与单相激励没有变化,但转矩和速度显著提高。

但缺点是需要两倍的能量。下图显示了基于一相和两相激励方法的4步操作。

全步骤1和2阶段ON 还有一种技巧叫做半步。这是一相激励和两相激励的组合。步长是原来的两倍,即可以达到步长角度的一半。

因此,采用半步法,我们可以获得双倍的分辨率,同时操作更流畅。下图展示了一个8步“半步”激励方法。

半步励磁

如前所述,本项目使用的电机的步进角为1.80,即全步激励200步。为了增加分辨率(双倍分辨率),我们将使用半步激励,实现400步计数。

为了控制步骤,我们将使用串行监视器。在程序中,对于顺时针旋转,赋值' + '符号,而对于反时钟旋转,则使用' - '符号。

选择方向后,我们可以直接在1到400之间的任何地方输入步骤数。

代码

应用程序

  • 该项目演示了一个步进电机的工作和步进电机控制使用Arduino。步进电机广泛应用于机器人、数控机床、工业自动化、打印机等小家电中。
  • 由于其高精度和保持扭矩,步进电机用于精密定位是必不可少的。

构建和输出视频

7反应

  1. 我想做一个自动汽车雨刮器控制电路的项目,但是我卡在一个步进电机和服务电机之间,哪个更适合在这个项目中使用?

  2. 我想用一个步进电机来旋转我正在计划的一件艺术品。旋转的重量约为10-15磅。预期的最终结果是:
    第一步:平稳旋转120度(旋转持续时间15秒)
    第二步:保持姿势30秒
    重复步骤1和2,直到关闭。

    你推荐哪种类型的步进电机?

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