Arduinoでステッピングモーターを制御する

このチュートリアルでは、Arduinoを搭載した古いプリンターから回収されたステッピングモーターの操作方法を説明します。

ステップ1:ステッピングモーターとは

ステッピングモーターは、ローターとステーターの2つの主要部分で構成されています。 ローターは、実際に回転して仕事を提供するモーターの一部です。 ステーターは、ローターを収容するモーターの静止部分です。 ステッピングモーターでは、ローターは永久磁石です。 ステータは、電流が流れると電磁石として機能する複数のコイルで構成されます。 電磁コイルは、充電時にローターを整列させます。 ローターは、どのコイルに電流が流れるかを交互に切り替えることによって推進されます。

ステッピングモーターには多くの利点があります。 安価で使いやすいです。 モーターに電流が流れていないとき、ステッパーはその位置をしっかりと保持します。 ステッピングモーターは、制限なしで回転し、提供された極性に基づいて方向を変えることもできます。

ステップ2:部品リスト

必要な部品

  • ステッピングモーター(このモーターは古いプリンターから回収されました)
  • Arduino
  • 絶縁銅線
  • ワイヤーカッター/ストリッパー
  • 電流レギュレータ
    • トランジスタ
    • Hブリッジ(このチュートリアルで使用するもの)
    • モーターシールド

オプションパーツ

  • はんだごて
  • 半田
  • はんだ付けファン
  • サードハンドツール
  • 安全メガネ

ステップ3:ワイヤーを取り付ける

ほとんどのステッピングモーターには4本のリード線があるため、4本の銅線を切断する必要があります(色は特定のものと相関しないことに注意してください。 これらのリード線を使用して、モーターで現在アクティブになっているコイルを制御します。 このモーターは古いプリンターから回収されたため、ワイヤーをはんだ付けすることがこのプロジェクトの最も簡単なオプションでした。 とにかく安全に接続(はんだ、プラグ、クリップ)を行うことができます。

ステップ4:Arduino Sketch

Arduinoには、すでにステッピングモーター用のライブラリが組み込まれています。 [ファイル]> [例]> [ステッパー]> [stepper_oneRevolution]に移動します。 次に、特定のモーターに合うようにstepsPerRevolution変数を変更します。 インターネットでモーターの部品番号を調べた後、この特定のモーターは48のステップで1回転するように設計されています。 ステッパーライブラリが実際に実行しているのは、GIFに示されているように、各コイルにHIGHとLOWの信号を交互に送るだけです。

ステップ5:Hブリッジとは何ですか?

Hブリッジは、DCモーターまたはステッピングモーターを安全に駆動できる4つのスイッチで構成される回路です。 これらのスイッチは、リレーまたは(最も一般的な)トランジスタにすることができます。 トランジスタは、小さな電流(信号)をピンの1つに送ることによって閉じることができるソリッドステートスイッチです。 モーターの速度のみを制御できる単一のトランジスタとは異なり、Hブリッジではモーターが回転する方向も制御できます。 これは、さまざまなスイッチ(トランジスタ)を開いて電流をさまざまな方向に流し、モーターの極性を変更することで実現します。 警告:スイッチ1と2または3と4を​​一緒に閉じないでください。 これにより、短絡が発生し、デバイスが損傷する可能性があります。

Hブリッジは、使用しているモーターがArduinoを揚げないようにするのに役立ちます。 モーターはインダクタです。つまり、磁場に電気エネルギーを保存します。 電流がモーターに送られなくなると、磁気エネルギーは電気エネルギーに戻り、コンポーネントを損傷する可能性があります。 Hブリッジは、Arduinoをより適切に分離するのに役立ちます。 モーターをArduinoに直接接続しないでください。

Hブリッジはかなり簡単に構築できますが、多くの人は利便性のためにHブリッジ(L293NE / SN754410チップなど)を購入することを選択します。 これは、このチュートリアルで使用するチップです。 物理的なピン番号とその目的は次のとおりです。

  • ピン1(1、2EN)--->モーター1の有効化/無効化(高/低)
  • ピン2(1A)--->モーター1ロジックピン1
  • ピン3(1Y)--->モーター1ターミナル1
  • ピン4 --->接地
  • ピン5 --->接地
  • ピン6(2Y)--->モーター1ターミナル2
  • ピン7(2A)--->モーター1ロジックピン2
  • ピン8(VCC2)--->モーター用電源
  • ピン9 --->モーター2の有効化/無効化(高/低)
  • ピン10 --->モーター2ロジックピン1
  • ピン11 --->モーター2ターミナル1
  • ピン12 --->アース
  • ピン13 --->アース
  • ピン14 --->モーター2ターミナル2
  • ピン15 --->モーター2ロジックピン2
  • ピン16(VCC1)---> Hブリッジの電源(5V)

ステップ6:ワイヤーを接続する

ステッピングモーターの場合、Hブリッジの4つの端子ピンをモーターの4つのリードに接続する必要があります。 4つのロジックピンはArduinoに接続します(このチュートリアルでは8、9、10、11)。 Fritzing図に示すように、外部電源を接続してモーターに電力を供給することができます。 このチップは、4.5Vから36Vの外部電源を処理できます(私はまだFritzingが初めてなので9Vバッテリーを選択しました)。

ステップ7:コードをアップロードしてテストする

コードをArduinoにアップロードします。 コードを実行し、すべてが期待どおりに機能する場合、それは素晴らしいです! ワイヤが間違ったピンに挿入されると、モーターは完全に回転する代わりに振動します。 モーターの速度と方向を適切に調整してください。

これで、Arduinoにステッピングモーターが動作するはずです。 次にそれをどうするかはあなた次第です。

ステップ8:紹介と感謝

H-Bridgeの完全なデータシートはこちらにあります。

私が最初にこれを投稿したとき、私はそれがする注目を集めるとは思わなかった。 そのため、すべてのパーツが到着したら編集を計画していると簡単に説明できるようにしました。 私は以前のずさんな方法にそれほど心配するつもりはありませんでした。 すべてのコメントをありがとう、ステッパーモーターを接続するより適切な方法を反映するように、インストラクションを更新しました。

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