Stepper motor

Askelmoottori

https://learn.adafruit.com/all-about-stepper-motors/what-is-a-stepper-motor

Stepperi / askelmoottori on moottori, jonka pyöriminen voidaan toteuttaa askeleittain ja siten hallita moottoria hyvinkin tarkasti. Stepperi tarvitsee mieluiten erillisen ohjauspiirin.

Arduino ohjeita ja esimerkkejä koodeineen: https://www.arduino.cc/en/Reference/Stepper

Esimerkki kytkentäkuvin: https://brainy-bits.com/blogs/tutorials/control-stepper-motor-with-arduino

Edullisesti ja laajalti on saatavissa 28BYJ-48 (unipolar) steppereitä. Niiden käyttön aloittamiseen löytyy hyvät ohjeet tästä:

http://www.instructables.com/id/BYJ48-Stepper-Motor/?ALLSTEPS

Voit käyttää 28BYJ-48:ia myös arduinon Stepper tai AccelStepper (ladattavissa library managerissa) kirjastojen avulla. Huomaa, että tuon stepperi maksiminopeus ei ole kovin suuri. Esimerkki AccelStepper-kirjaston käytöstä:

http://42bots.com/tutorials/28byj-48-stepper-motor-with-uln2003-driver-and-arduino-uno/

Havainnollistavaa teoriaa.

Avattuna ja toiminnassa

Hinta vaihtelee tehon ja laadun mukaan mukaan. Vanhoista laitteista purkamalla näitä löytää myös.
Eri tyyppisiä
- UNIPOLAR (viisi tai kuusi johtoa = neljä käämiä)
  - voi yksinkertaisimmillaan ohjata käämi kerrallaan
  - ohjausvirran suunta on aina sama
- BIPOLAR (neljä johtoa = kaksi käämiä)
  - käämin ohjausvirran suuntaa pitää muuttaa esim. H-siltakytkennällä (yksi silta per yksi kela ts. yhtä askelmoottoria varten tarvitsee kaksi H-siltaa)
yleinen askelmäärä moottoreille on 200 askelta per kierros
Muutamia ampeereja suuremmat ohjausvirrat vaativat jo erilliskomponentteja mutta pienemmät virrat hoituvat kätevästi integroiduilla piireillä joihin on sisäänrakennettuna mm. ohjauspulssit logiikkatasoisina (TTL), suojadiodit induktiivista kuormaa varten (moottori, solenoidi), suojapiiri ylilämpenemistä vastaan
Yksi askel muodostuu neljästä ohjausvaiheesta A-B-C-D. Ainoastaan yhtä käämiä ohjataan kerrallaan. Tätä kutsutaan nimellä WAVE DRIVE. Hidas mutta tarkka. Yleisin askellusmuoto on nimeltään FULL-STEP tai TWO-PHASE DRIVE. Siinä ohjataan molempia käämejä samanaikaisesti. Tällöin roottori hakeutuu aina käämien magneettikenttien väliin. Tällä saadaan aikaiseksi lisää vääntöä. HALF-STEP ohjauksella saadaan askelluksen resoluutio tuplattua. Saavutettu etu menetetään väännöstä. Muita hienostuneempia tapoja on mm. MICROSTEPPING. (kts. videot yllä)
Tyypillisesti stepperin ohjaamiseen käytetään ohjainpiiriä (stepper driver), esim:

Adafruitin opas steppereiden ja niiden ohjaimien käyttöön: https://learn.adafruit.com/all-about-stepper-motors/driving-a-stepper

Arduinon omalla Stepper-kirjastolla voi ohjata molempia moottorityyppejä kahdella tai neljällä I/O-pinnillä, moottorit suoraan kytkettynä arduinoon:

#include <Stepper.h>

/*

Kirjaston askelluskuvio = FULL-STEP DRIVE

Step  C0  C1  C2  C3

     PUN SIN KEL MUS

   1.  1   0   1   0

   2.  0   1   1   0

   3.  0   1   0   1

   4.  1   0   0   1

*/

#define KEL  4

#define PUN  5

#define MUS  6

#define SIN  7

#define STEPS  20    // askelten määrä per kierros

#define SPEED  200    // nopeus 200 kierrosta minuutissa

Stepper stepper(STEPS, PUN, SIN, KEL, MUS);    // itse moottorin alustus

// alustus

void setup() {

  stepper.setSpeed(SPEED);    // asetetaan moottorin nopeus

// pääluuppi

void loop() {

  stepper.step(1);    // yksi askel kerrallaan

  delay(500);    // puolen sekunnin viive

Suositeltavampaa on käyttää erillistä ohjauspiiriä, jolloin moottorin käyttämä virta on myös mahdollista antaa ohjauspiirin kautta erillisestä virtalähteestä rasittamatta Arduinoa liikaa. Katso esim:

https://brainy-bits.com/blogs/tutorials/control-stepper-motor-with-arduino

Arduinolle löytyy myös muita kirjastoja, joista osa on tehty tiettyjä piirejä tai shieldejä varten (kuten Adafruitin Motor Shield) sekä AccelStepper jossa on mukana kiihdytys/jarrutustoiminnot.

Google Sites

Report abuse