ステッピングモーターは、離散ステップで動作し、監視カメラから高度なロボットや機械まであらゆる場所で使用されるDCモーターの一種です。ステッピングモーターは正確な制御を提供し、トルク、1回転あたりのステップ数、および入力電圧に基づいて区別できます。以前のプロジェクトでは、Arduinoを使用して28-BYJ48ステッピングモーターを制御しました。28-BYJ48は、NEMA 14、NEMA17などの他のステッピングモーターよりもトルクが比較的低くなっています。
このチュートリアルでは、ArduinoUnoとA4988ステッピングドライバーモジュールを使用してNEMA17ステッピングモーターを制御します。Nema17ステッピングモーターは、28-BYJ48よりも高いトルクと高い動作電圧を備えています。ここでは、ステッピングモーターの方向を制御するためのポテンショメーターも取り付けられます。
必要なコンポーネント
- Arduino UNO
- NEMA17ステッピングモーター
- A4988ステッピングドライバーモジュール
- 47 µfコンデンサ
- ポテンショメータ
NEMA17ステッピングモーター
Nema17の操作は、通常のステッピングモーターと同様です。 NEMA17ステッピングモーターのフェースプレートは1.7x 1.7インチで、通常、NEMA 14などの小型のモーターよりもトルクが大きくなります。このモーターには6本のリード線があり、定格電圧は12ボルトです。より低い電圧で動作することはできますが、トルクは低下します。ステッピングモーターはステップ回転せず、NEMA17モーターのステップ角は1.8度です。つまり、すべてのステップで1.8度をカバーします。 NEMA17の配線図を以下に示します。
ご覧のとおり、このモーターはユニポーラ6線式配置になっています。これらのワイヤは、2つの分割巻線で接続されています。黒、黄、緑のワイヤは最初の巻線の一部であり、黒はセンタータップ、黄と緑はコイルの端、赤、白、青は2番目の巻線の一部で、白はセンタータップ、赤と青はコイルです。エンドワイヤ。通常、センタータップワイヤは切断されたままです。
NEMA17の1回転あたりのステップ数
特定のステッピングモーターの1回転あたりのステップ数は、そのステッピングモーターのステップ角を使用して計算されます。したがって、この場合、NEMA17のステップ角は1.8度です。
1回転あたりのステップ数= 360 /ステップ角度 360 / 1.8 = 200回転あたりのステップ数
NEMA17の仕様
- 定格電圧：12V DC
- ステップ角：1.8度
- フェーズ数：4
- モーターの長さ：1.54インチ
- 4線式、8インチリード
- 1回転あたり200ステップ、1.8度
- 動作温度：-10〜40°C
- ユニポーラ保持トルク：22.2オンスインチ
また、ここでさまざまなステッピングモーター関連のプロジェクトを確認してください。これには、さまざまなマイクロコントローラーとの基本的なインターフェイスだけでなく、ステッピングモーターを含むロボットプロジェクトも含まれます。
A4988ステッピングドライバーモジュール
ステッピングドライバーモジュールは、ステッピングモーターの動作を制御します。ステッピングドライバーは、さまざまなフェーズを通じてステッピングモーターに電流を送ります。
A4988ネマ17ステッピングドライバは、バイポーラステッピングモータを制御するために使用されるマイクロドライバモジュールです。このドライバーモジュールにはトランスレーターが組み込まれているため、コントローラーからのわずかなピンを使用してステッピングモーターを制御できます。
このNema17モータードライバーモジュールを使用すると、STEPとDIRECTIONの2つのピンのみを使用してステッピングモーターを制御できます。STEPピンはステップを制御するために使用され、DIRECTIONピンはモーターの方向を制御するために使用されます。A4988ドライバモジュールを提供し五つの異なるステップ解像度： フルステップ、ハフト・ステップ、クォータステップ、8段階、第16のステップを 。解像度セレクタピン（（MS1、MS2、およびMS3）を使用して、さまざまなステップ解像度を選択できます。これらのピンの真理値表を以下に示します。
| MS1 | MS2 | MS3 | マイクロステップ解像度 |
| 低 | 低 | 低 | フルステップ |
| 高い | 低 | 低 | ½ステップ（ハーフステップ） |
| 低 | 高い | 低 | ¼ステップ（クォーターステップ） |
| 高い | 高い | 低 | 1/8ステップ（8ステップ） |
| 高い | 高い | 高い | 1/16ステップ（16番目のステップ） |
A4988の仕様
最大 動作電圧：35V
最小 動作電圧：8V
最大 フェーズごとの電流：2A
マイクロステップ分解能：フルステップ、½ステップ、¼ステップ、1/8および1/16ステップ
逆電圧保護：いいえ
寸法：15.5×20.5 mm（0.6″×0.8″）
回路図
ArduinoでNema17ステッピングモーターを制御するための回路図を 上の画像に示します。A4988モジュールにはトランスレータが組み込まれているため、ステップピンと方向ピンをArduinoに接続するだけで済みます。ステップピンはステップを制御するために使用され、方向ピンは方向を制御するために使用されます。ステッピングモーターは12V電源を使用して電力を供給され、A4988モジュールはArduinoを介して電力を供給されます。ポテンショメータは、モーターの方向を制御するために使用されます。
ポテンショメータを時計回りに回すとステッパーが時計回りに回転し、ポテンショメータを反時計回りに回すと反時計回りに回転します。ボードを電圧スパイクから保護するために、47 µfのコンデンサが使用されています。MS1、MS2、およびMS3ピンは切断されたままです。つまり、ドライバーはフルステップモードで動作します。
以下の表に示すArduinoNema 17A4988の完全な接続 。
|
S.NO. |
A4988ピン |
接続 |
|
1 |
VMOT |
+ veのバッテリー |
|
2 |
GND |
-バッテリーのve |
|
3 |
VDD |
Arduinoの5V |
|
4 |
GND |
ArduinoのGND |
|
5 |
STP |
Arduinoのピン3 |
|
6 |
DIR |
Arduinoのピン2 |
|
7 |
1A、1B、2A、2B |
ステッピングモーター |
コードの説明
Arduinoで動作するビデオコントロールを備えた完全なコード は、このチュートリアルの最後にあります。ここでは、プロジェクトの動作を理解するための完全なプログラムについて説明します。
まず、ArduinoIDEにステッピングモーターライブラリを追加します。ステッピングモーターライブラリはこちらからダウンロードできます。
その後、NEMA 17のステップ数を定義します。計算したとおり、数はありません。NEMA17の1回転あたりのステップ数は200です。
#include
その後、ドライバーモジュールが接続されているピンを指定し、モーターはドライバーモジュールを介して接続されているため、モーターインターフェイスタイプを Type1 として定義します。
ステッパーステッパー（STEPS、2、3）; #define motorInterfaceType 1
次に、 stepper.setSpeed 関数を使用してステッピングモーターの速度を設定します。NEMA17の最大モーター速度は4688RPMですが、1000 RPMより速く実行すると、トルクが急速に低下します。
void setup（）{ stepper.setSpeed（1000）;
今では 、メイン ループ、我々はA0端子からポテンショメータ値を読み込みます。このループには、 potVal と Pvalの 2つの関数が あり ます。現在の値、つまり potVal が前の値、つまり Pval よりも大きい場合、時計回りに10ステップ移動し、現在の値が前の値よりも小さい場合、反時計回りに10ステップ移動します。 。
potVal = map（analogRead（A0）、0,1024,0,500）; if（potVal> Pval） stepper.step（10）; if（potVal
次に、Arduinoをラップトップに接続し、ArduinoIDEを使用してコードをArduinoUNOボードにアップロードし、ボードとポート番号を選択して、アップロードボタンをクリックします。
これで、ポテンショメータを使用してNema17ステッピングモーターの方向を制御できます。プロジェクトの完全な動作は、以下のビデオに示されています。このプロジェクトについて疑問がある場合は、以下のコメントセクションに投稿してください。