Arduino與步進馬達

步進馬達比伺服馬達更能精準控制旋轉角度，可以連續旋轉，可以精準控制旋轉角度，可以用於3D印表機控制列印噴頭所在位置，以下介紹步進馬達的運作原理與對應的程式。

實驗目標

利用ULN2003模組驅動步進馬達，分別使用一相激磁、二相激磁與一二相激磁方式驅動步進馬達。

實驗所需元件

步進馬達(28BYJ-48)*1

ULN2003模組*1

本實驗使用28BYJ-48步進馬達，該步進馬達屬於4相5線，4相表示四組線圈，5線表示5條連接線，28BYJ-48步進馬達的步進角為360/64=5.625度，使用1比64的減速齒輪，因為360/5.625*64=4096，所以需要4096步進馬達才轉一圈。在一二相激磁需要4096步，但在一相激磁、二相激磁只需要2048步。步進馬達在旋轉角度上有較高的精準度，適合用於3D印表機定位噴頭上，3D印表機需要多個步進馬達讓噴頭可以在三度空間精準定位。

實驗接線圖

使用一相激磁、二相激磁與一二相激磁方式驅動步進馬達，以下分成三部分討論。

(1)一相激磁，正轉一圈接著逆轉一圈，不斷重複。

一相激磁使用以下四個步驟讓馬達轉動，旋轉一圈需要2048步，優點為省電，但缺點為力矩小。

程式實作提示

本程式使用函式digitalWrite讓線圈通電產生磁力，使用函式delay延遲時間控制旋轉速度，但延遲時間不能過短，太短會轉不動。

程式碼與解說

第2行：宣告變數t為2，變數t用於函式delay，t會影響轉速，t越小轉越快，太小會轉不動。

第4到10行：在setup函式內，使用函式pinMode設定D8、D9、D10與D11為輸出模式。

第12到25行：在loop函式內，使用for迴圈讓函式stepForward執行512次，如此步進馬達會旋轉一圈，延遲1秒鐘(第14行)，接著使用for迴圈讓函式stepBack執行512次，如此步進馬達會倒轉一圈，延遲1秒鐘(第18行)。

第26到50行：自訂函式stepForward，讓步進馬達轉動。

使用函式digitalWrite讓D8接腳輸入1，其餘接腳輸入0，進入一相激磁的步驟1狀態(第27到30行)，延遲t毫秒(第31行)。

使用函式digitalWrite讓D9接腳輸入1，其餘接腳輸入0，進入一相激磁的步驟2狀態(第33到36行)，延遲t毫秒(第37行)。

使用函式digitalWrite讓D10接腳輸入1，其餘接腳輸入0，進入一相激磁的步驟3狀態(第39到42行)，延遲t毫秒(第43行)。

使用函式digitalWrite讓D11接腳輸入1，其餘接腳輸入0，進入一相激磁的步驟4狀態(第45到48行)，延遲t毫秒(第49行)。

第52到76行：自訂函式stepBack，讓步進馬達倒轉回來。

使用函式digitalWrite讓D11接腳輸入1，其餘接腳輸入0，進入一相激磁的步驟4狀態(第53到56行)，延遲t毫秒(第57行)。

使用函式digitalWrite讓D10接腳輸入1，其餘接腳輸入0，進入一相激磁的步驟3狀態(第59到62行)，延遲t毫秒(第63行)。

使用函式digitalWrite讓D9接腳輸入1，其餘接腳輸入0，進入一相激磁的步驟2狀態(第65到68行)，延遲t毫秒(第69行)。

使用函式digitalWrite讓D8接腳輸入1，其餘接腳輸入0，進入一相激磁的步驟1狀態(第71到74行)，延遲t毫秒(第75行)。

(2)二相激磁，正轉一圈接著逆轉一圈，不斷重複。

二相激磁使用以下四個步驟讓馬達轉動，旋轉一圈需要2048步，優點為力矩大，但缺點為耗電。

程式實作提示

本程式使用函式digitalWrite讓線圈通電產生磁力，使用函式delay延遲時間控制旋轉速度，但延遲時間不能過短，太短會轉不動。

(3)一二相激磁，正轉一圈接著逆轉一圈，不斷重複。

一二相激磁使用以下八個步驟讓馬達轉動，旋轉一圈需要4096步，優點為力矩大與轉速高，但缺點為耗電。

程式實作提示

本程式使用函式digitalWrite讓線圈通電產生磁力，使用函式delay延遲時間控制旋轉速度，但延遲時間不能過短，太短會轉不動。