Steuern eines Schrittmotors mit einem Arduino

Dieses Tutorial zeigt Ihnen, wie Sie einen Schrittmotor bedienen, der von einem alten Drucker mit einem Arduino geborgen wurde.

Schritt 1: Was ist ein Schrittmotor?

Ein Schrittmotor besteht aus zwei Hauptteilen, einem Rotor und einem Stator. Der Rotor ist der Teil des Motors, der sich tatsächlich dreht und Arbeit leistet. Der Stator ist der stationäre Teil des Motors, in dem sich der Rotor befindet. Bei einem Schrittmotor ist der Rotor ein Permanentmagnet. Der Stator besteht aus mehreren Spulen, die als Elektromagnete wirken, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Die elektromagnetische Spule bewirkt, dass sich der Rotor beim Laden mit ihm ausrichtet. Der Rotor wird durch Abwechseln angetrieben, durch welche Spule ein Strom fließt.

Schrittmotoren haben eine Reihe von Vorteilen. Sie sind billig und einfach zu bedienen. Wenn kein Strom an den Motor gesendet wird, halten die Stepper ihre Position fest. Schrittmotoren können sich auch unbegrenzt drehen und die Richtung basierend auf der bereitgestellten Polarität ändern.

Schritt 2: Teileliste

Benötigte Teile

  • Schrittmotor (Dieser Motor wurde von einem alten Drucker geborgen)
  • Arduino
  • Isolierter Kupferdraht
  • Drahtschneider / Abisolierer
  • Stromregler
    • Transistor
    • H-Bridge (Was wird in diesem Tutorial verwendet)
    • Motorschild

Optionale Teile

  • Lötkolben
  • Löten
  • Lötventilator
  • Werkzeug aus dritter Hand
  • Schutzbrille

Schritt 3: Befestigen Sie die Drähte

Die meisten Schrittmotoren haben vier Leitungen, sodass Sie vier Kupferdrahtstücke abschneiden müssen (beachten Sie, dass die Farbe nicht mit bestimmten Kriterien korreliert. Verschiedene Farben wurden nur verwendet, um die Sichtbarkeit zu verbessern). Diese Leitungen werden verwendet, um zu steuern, welche Spule derzeit im Motor aktiv ist. Dieser Motor wurde von einem alten Drucker geborgen, daher war das Anlöten der Drähte die einfachste Option für dieses Projekt. Auf jeden Fall können Sie sicher eine Verbindung herstellen (Löten, Stecker, Clips), die jedoch funktioniert.

Schritt 4: Arduino-Skizze

Arduino hat bereits eine eingebaute Bibliothek für Schrittmotoren. Gehen Sie einfach zu Datei> Beispiele> Stepper> stepper_oneRevolution. Als Nächstes möchten Sie die Variable stepPerRevolution an Ihren Motor anpassen. Nach dem Nachschlagen der Teilenummer des Motors im Internet wurde dieser Motor für 48 Schritte ausgelegt, um eine Umdrehung durchzuführen. Was die Stepper-Bibliothek tatsächlich tut, ist nur das Abwechseln von HIGH- und LOW-Signalen zu jeder Spule, wie im GIF gezeigt.

Schritt 5: Was ist eine H-Brücke?

Eine H-Brücke ist eine Schaltung, die aus 4 Schaltern besteht, die einen Gleichstrommotor oder Schrittmotor sicher antreiben können. Diese Schalter können Relais oder (am häufigsten) Transistoren sein. Der Transistor ist ein Festkörperschalter, der geschlossen werden kann, indem ein kleiner Strom (Signal) an einen seiner Pins gesendet wird. Im Gegensatz zu einem einzelnen Transistor, mit dem Sie nur die Drehzahl eines Motors steuern können, können Sie mit H-Brücken auch die Drehrichtung des Motors steuern. Dazu werden verschiedene Schalter (die Transistoren) geöffnet, damit der Strom in verschiedene Richtungen fließen kann, und somit die Polarität des Motors geändert. WARNUNG: Die Schalter 1 und 2 oder 3 und 4 dürfen niemals zusammen geschlossen werden. Dies führt zu einem Kurzschluss und möglichen Schäden am Gerät.

H-Bridges können dazu beitragen, dass Ihr Arduino nicht von den Motoren gebraten wird, die Sie verwenden. Motoren sind Induktivitäten, dh sie speichern elektrische Energie in Magnetfeldern. Wenn kein Strom mehr an die Motoren gesendet wird, wandelt sich die magnetische Energie wieder in elektrische Energie um und kann Komponenten beschädigen. Die H-Brücke hilft, Ihr Arduino besser zu isolieren. Sie sollten niemals einen Motor direkt an einen Arduino anschließen.

Obwohl H-Brücken relativ einfach gebaut werden können, entscheiden sich viele aus Bequemlichkeitsgründen für den Kauf einer H-Brücke (z. B. eines L293NE / SN754410-Chips). Dies ist der Chip, den wir in diesem Tutorial verwenden werden. Die physischen PIN-Nummern und ihr Zweck sind unten aufgeführt.

  • Pin 1 (1, 2DE) ---> Motor 1 aktivieren / deaktivieren (HIGH / LOW)
  • Pin 2 (1A) ---> Motor 1 Logik Pin 1
  • Pin 3 (1Y) ---> Motor 1 Klemme 1
  • Pin 4 ---> Masse
  • Pin 5 ---> Masse
  • Pin 6 (2Y) ---> Motor 1 Klemme 2
  • Pin 7 (2A) ---> Motor 1 Logik Pin 2
  • Pin 8 (VCC2) ---> Stromversorgung für Motoren
  • Pin 9 ---> Motor 2 aktivieren / deaktivieren (HIGH / LOW)
  • Pin 10 ---> Motor 2 Logik Pin 1
  • Pin 11 ---> Motor 2 Klemme 1
  • Pin 12 ---> Masse
  • Pin 13 ---> Masse
  • Pin 14 ---> Motor 2 Klemme 2
  • Pin 15 ---> Motor 2 Logik Pin 2
  • Pin 16 (VCC1) ---> Stromversorgung für H-Brücke (5V)

Schritt 6: Schließen Sie die Drähte an

Bei einem Schrittmotor sollten die 4 Anschlussstifte der H-Brücke mit den 4 Leitungen des Motors verbunden werden. Die 4 Logikstifte werden dann mit dem Arduino verbunden (8, 9, 10 und 11 in diesem Tutorial). Wie im Fritzing-Diagramm gezeigt, kann eine externe Stromquelle angeschlossen werden, um die Motoren mit Strom zu versorgen. Der Chip kann eine externe Stromquelle von 4, 5 V bis 36 V verarbeiten (ich habe gerade eine 9-V-Batterie gewählt, weil ich noch neu bei Fritzing bin).

Schritt 7: Code hochladen und testen

Laden Sie Ihren Code auf Ihr Arduino hoch. Wenn Sie Ihren Code ausführen und alles wie erwartet funktioniert, ist das großartig! Wenn die Drähte in die falschen Stifte gesteckt werden, vibriert der Motor nur, anstatt sich vollständig zu drehen. Spielen Sie mit der Geschwindigkeit und Richtung des Motors, wie Sie es für richtig halten.

Sie sollten jetzt einen funktionierenden Schrittmotor mit Ihrem Arduino haben. Was Sie als nächstes damit machen, liegt bei Ihnen.

Schritt 8: Referneces & Danke

Das vollständige Datenblatt für die H-Brücke finden Sie hier.

Als ich dies zum ersten Mal veröffentlichte, dachte ich nicht, dass es die Aufmerksamkeit erregen würde, die es tat. Aus diesem Grund habe ich gerade eine kurze Anweisung gegeben, dass ich die Bearbeitung planen würde, sobald alle meine Teile angekommen sind. Ich wollte mich nicht so sehr um meine früheren, schlampigen Methoden kümmern. Vielen Dank für all Ihre Kommentare und ich habe meine Anleitung aktualisiert, um die geeignetere Methode zum Anschließen von Schrittmotoren widerzuspiegeln.

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