ステッピングモーターとarm7のインターフェース

今日のオートメーションの世界では、ステッピングモーターとサーボモーターが組み込みシステムで最も一般的に使用されている2つのモーターです。どちらも、ロボットアーム、CNCマシン、カメラなどのさまざまな自動化マシンで使用されます。このチュートリアルでは、ステッピングモーターをARM7-LPC2148と接続する方法と、その速度を制御する方法を説明します。ARM7を初めて使用する場合は、ARM7-LPC2148とそのプログラミングツールについて学ぶことから始めてください。

ステッピングモーター

ステッピングモーターはブラシレスDCモーターで、小さな角度で回転させることができます。これらの角度はステップと呼ばれます。ピンにデジタルパルスを与えることで、ステッピングモーターを段階的に回転させることができます。ステッピングモーターは安価で頑丈なデザインです。モーターの速度は、デジタルパルスの周波数を変更することで制御できます。

固定子巻線のタイプに基づいて利用可能なステッピングモーターには、UNIPOLAR と BIPOLARの2つのタイプがあります。ここでは、最も一般的に使用されているステッピングモーターであるUNIPOLARステッピングモーターを使用しています。ステッピングモーターを回転させるには、ステッピングモーターのコイルに順番に通電する必要があります。回転操作に基づいて、2つのモードに分類されます。

フルステップモード：（4ステップシーケンス）

ステッピングのワンフェーズ（WAVE STEPPING）
ステッピングの2フェーズ

ハーフステップモード（8ステップシーケンス）

ステッピングモーターとその動作の詳細については、リンクをたどってください。

ARM7-LPC2148でステッピングモーターを回転させる

ここでは、フルステップ：ワンフェーズオンまたはウェーブステッピングモードを使用して、ARM7-LPC2148でステッピングモーターを回転させます。

この方法では、一度に1つのコイル（LPC2148の1つのピン）のみに通電します。つまり、最初のコイルAが短時間通電されると、シャフトはその位置を変更し、次にコイルBが同時に通電され、シャフトは再びその位置を変更します。これと同じように、コイルC、次にコイルDに通電して、シャフトをさらに動かします。これにより、ステッピングモーターのシャフトは、一度に1つのコイルに通電することにより、段階的に回転します。

この方法では、コイルに順番に通電することにより、シャフトを段階的に回転させます。これは、4つのステップを実行するため、4つのステップシーケンスと呼ばれます。

ステッピングモーターは、以下の値でHALF STEP方式（8シーケンス方式）で回転させることができます。

ステップ	コイルA	コイルB	コイルC	コイルD
1	1	0	0	0
2	1	1	0	0
3	0	1	0	0
4	0	1	1	0
5	0	0	1	1
6	0	0	0	1
7	1	0	0	1
8	1	0	0	0

必要なコンポーネント

ハードウェア：

ARM7-LPC2148
ULN2003モータードライバーIC
LED – 4
ステッピングモーター（28BYJ-48）
ブレッドボード
ワイヤーの接続

ソフトウェア：

Keil uVision5
フレジックマジックツール

ステッピングモーター（28BYJ-48）

28BYJ-48ステッピングモーターはすでに上の写真に示されています。それは ユニポーラステッピング 5V電源を必要とするモーター。モーターは4コイルのユニポーラ構成で、各コイルの定格は+ 5Vであるため、Arduino、Raspberry Pi、STM32、ARMなどのマイクロコントローラーで比較的簡単に制御できます。

しかし、ステッピングモーターは大電流を消費し、マイクロコントローラーに損傷を与える可能性があるため、ULN2003のようなモータードライブICが必要です。

28BYJ-48の仕様は、以下のデータシートに記載されています。

また、ステッピングモーターと他のマイクロコントローラーとのインターフェースも確認してください。

ステッピングモーターとArduinoUnoのインターフェース
RaspberryPiによるステッピングモーター制御
8051マイクロコントローラーとインターフェースするステッピングモーター
ステッピングモーターとPICマイクロコントローラーのインターフェース
ステッピングモーターとMSP430G2のインターフェース

ステッピングモーターは、マイクロコントローラーなしで制御することもできます。このステッピングモータードライバー回路を参照してください。

ULN2003ステッピングモータードライバー

ほとんどの ステッピングモーター は、ドライバーモジュールの助けを借りてのみ動作します。これは、コントローラーモジュール（この場合はLPC2148）が、モーターが動作するのに十分な電流をI / Oピンから供給できないためです。そのため、ULN2003 モジュールなどの外部モジュールをステッピングモータードライバーとして使用します。

このプロジェクトでは、ULN2003モータードライバーICを使用します。ICのピン配列を以下に示します。

ピン（IN1〜IN7）はマイクロコントローラ出力を接続するための入力ピンであり、OUT1〜OUT7はステッピングモーター入力を接続するための対応する出力ピンです。COMには、出力デバイスと外部電源入力ソースに必要な正のソース電圧が与えられます。

回路図

ステッピングモーターとARM-7LPC2148のインターフェースの回路図を以下に示します。

ULN2003モータードライバーICを搭載したARM7-LPC2148

LPC2148のGPIOピン（P0.7〜P0.10）は、ULN2003 ICの入力ピン（IN1-IN4）に接続されている出力ピンと見なされます。

LPC2148ピン	ULN2003ICのピン
P0.7	1で
P0.8	IN2
P0.9	IN3
P.10	IN4
5V	COM
GND	GND

ULN2003 ICとステッピングモーター（28BYJ-48）の接続

ULN2003 ICの出力ピン（OUT1-OUT4）は、ステッピングモーターのピン（青、ピンク、黄、オレンジ）に接続されています。

ULN2003ICピン	ステッピングモーターのピン
OUT1	青い
OUT2	ピンク
OUT3	黄
OUT4	オレンジ
COM	赤（+ 5V）

ULN2003のIN1からIN4のLED

4つのLED（LED1、LED2、LED4、LED 4）のアノードピンはそれぞれULN2003のピンIN1、IN2、IN3、およびIN4に接続され、LEDのカソードはLPC2148からのパルスを示すGNDに接続されます。提供されたパルスのパターンに注意することができます。パターンは、最後に添付されているデモビデオに示されています。

ステッピングモーター用のARM7-LPC2148のプログラミング

ARM7-LPC2148をプログラムするには、keil uVision&FlashMagicツールが必要です。USBケーブルを使用してマイクロUSBポート経由でARM7スティックをプログラムしています。Keilを使用してコードを記述し、16進ファイルを作成してから、FlashMagicを使用してHEXファイルをARM7スティックにフラッシュします。keiluVisionとFlashMagicのインストールとその使用方法の詳細については、「ARM7 LPC2148マイクロコントローラー入門」リンクをたどり、KeiluVisionを使用してプログラムしてください。

ARM 7でステッピングモーターを制御するための完全なコードは、このチュートリアルの最後にあります。ここでは、そのいくつかの部分について説明します。

1.使用するためのFULL STEP-ONE PHASE ONの私たちがコマンドの下に含める必要がある方法を。したがって、プログラムでは次の行を使用します

unsignedchar時計回り= {0x1,0x2,0x4,0x8}; //時計回りに回転するコマンド unsignedchar反時計回り= {0x8,0x4,0x2,0x1}; //反時計回りの回転のコマンド

2.次の行は、出力としてPORT0ピンを初期化し、それらをLOWに設定するために使用されます。

PINSEL0 = 0x00000000; // PORT0ピンの設定IO0DIR- = 0x00000780; //ピンP0.7、P0.8、P0.9、P0.10をOUTPUT IO0CLR = 0x00000780として設定します。// P0.7、P0.8、P0.9、P0.10ピンの出力をLOWに設定

3.遅延のある for ループを使用して、 時計回りのコマンドに従ってPORTピン（P0.7〜P0.10）をHIGHに設定します。

for（int j = 0; j { for（int i = 0; i <4; i ++） { IOPIN0 =時計回り<< 7; //ビットを左にシフトした後、ピン値を1つずつHIGHに設定します delay（0x10000）; //この値を変更して回転速度を変更します } }

反時計回りも同じ

for（int z = 0; z { for（int i = 0; i <4; i ++） { IOPIN0 =反時計回り<< 7; delay（0x10000）; //この値を変更して回転速度を変更します } }

4.遅延時間を変更して、ステッピングモーターの回転速度を変更します

delay（0x10000）; //この値を変更して回転速度を変更します（0x10000）-フルスピード（0x50000）-遅くなります（0x90000）-以前より遅くなりますしたがって、遅延を増やすことにより、回転速度を遅くします。

5. 1回転のステップ数は、以下のコードで変更できます。

int no_of_steps = 550; //この値を必要なステップ数の回転に変更します（550は1回転します）

ステッピングモーターの場合、完全回転で550ステップ、半回転で225ステップになりました。したがって、要件に応じて変更してください。

6.この関数は、遅延時間を作成するために使用されます。

void delay（unsigned int value）//遅延を生成する関数 { unsigned int z; for（z = 0; z }

デモビデオ付きの完全なコードを 以下に示します。