Подключение шагового двигателя к а4988 ардуино нано

Содержание

Урок 2. Как подключить A4988 (DRV8825) к Arduino? Скетч, библиотека.

Сегодня в уроке подключим драйвер шагового двигателя A4988 (DRV8825) к Arduino. Рассмотрим самый простой скетч (код,) который позволит вращать шаговым двигателем по часовой и против часовой стрелке.

Что такое шаговый двигатель? Описание драйвера шагового двигателя A4988 и описание драйвера шагового двигателя DRV8825, а также много другой полезной информации по ЧПУ станкам и 3D принтерам, вы сможете найти на моем втором сайте ЧПУ технологии (CNC-tex.ru).

Схема подключения драйвера шагового двигателя A4988 (DRV8825).

Для тех, кому лень сходить на мой второй сайт по ЧПУ станкам, выкладываю схемы подключения драйверов A4988 (DRV8825) к Arduino.

Драйвер шагового двигателя A4988 можно подключить к микроконтроллеру Arduino напрямую вот по такой схеме.

Драйвер шагового двигателя DRV8825 можно подключить к микроконтроллеру Arduino напрямую вот по такой схеме.

Внимание! Для корректной работы шагового двигателя для драйвера необходимо настроить ток. Как рассчитать ток для драйвера A4988 читайте тут, для драйвера DRV8825 читайте тут. Также при необходимости установите радиатор охлаждения драйвера.

Подключение драйвера шагового двигателя A4988 и DRV8825 с помощью модуля.

Для облегчения подключения драйверов к Arduino существуют специальные модули, которые помогут без лишних усилий и пайки подключить драйвер A4988 или DRV8825. Подробнее о модулях для подключения драйвера A4988 и DRV8825 читайте тут. Подробно останавливаться на типах модулей и особенностях подключения не буду.

Внимание! При установке драйвера на модуль будьте осторожны.Драйвер может сгореть, если не правильно установить его на модуль.

С подключением определились, пора перейти к коду, который позволит управлять шаговым двигателем.

Код для Arduino и A4988 (DRV8825),который позволяет вращать шаговым двигателем без библиотеки.

Следующий код даст представление о том, как управлять скоростью и направлением вращения биполярного шагового двигателя с помощью драйвера шагового двигателя A4988. Данный скетч может служить основой для более интересных экспериментов и проектов на Arduino.

Пояснение к коду:

Скетч начинается с определения выводов Arduino, к которым подключены выводы STEP и DIR драйвера A4988. Здесь также определяем stepsPerRevolution – количество шагов на оборот. Установите данное значение в соответствии со спецификациями шагового двигателя 200 (поскольку NEMA 17 делает 200 шагов за оборот).

В разделе настройки кода setup(), все контакты управления двигателем объявлены как цифровой выход ( OUTPUT ).

В основном цикле loop() будем медленно вращать двигатель по часовой стрелке, а затем быстро вращать его против часовой стрелки, с интервалом в секунду.

Управление направлением вращения.

Для управления направлением вращения двигателя мы устанавливаем контакт DIR на высокий уровень HIGH, или низкий LOW. При значении HIGH — вращает двигатель по часовой стрелке, а LOW — против часовой стрелки.

Управление скоростью шагового двигателя.

Скорость двигателя определяется частотой импульсов, которые мы посылаем на вывод STEP . Чем чаше импульсы, тем быстрее работает двигатель. Импульсы — это не что иное, как подтягивание выхода к высокому уровню HIGH , некоторое ожидание, затем подтягивание его к низкому уровню LOW и снова ожидание. Изменяя задержку между двумя импульсами, вы изменяете частоту импульсов и следовательно, скорость вращения двигателя.

Код для Arduino управления драйвером A4988 (DRV8825)с использованием библиотеки AccelStepper.

Управление шаговым двигателем без библиотеки идеально подходит для простых проектов на Arduino с одним двигателем. Но если вы хотите управлять несколькими шаговыми двигателями, вам понадобится библиотека. Итак, для нашего следующего примера будем использовать библиотеку шаговых двигателей под названием AccelStepper library.

AccelStepper library поддерживает.

Ускорение и замедление. Несколько одновременных шаговых двигателей с независимыми одновременными шагами на каждом шаговом двигателе. Эта библиотека не включена в IDE Arduino, поэтому вам необходимо сначала установить ее.

Установка библиотеки AccelStepper.

Чтобы установить библиотеку, перейдите в «Скетч» -> «Подключить библиотеку» -> «Управление» библиотеками. Подождите, пока диспетчер библиотек загрузит индекс библиотек и обновит список установленных библиотек.

Отфильтруйте свой поиск, набрав «Accelstepper». Щелкните первую запись и выберите «Установка».

Код Arduino с использованием библиотеки AccelStepper.

Вот простой пример, который ускоряет шаговый двигатель в одном направлении, а затем замедляется до полной остановки. Как только двигатель делает один оборот, меняет направление вращения. Данный цикл повторяется снова и снова.

Пояснение к коду:

Подключаем библиотеку AccelStepper.

Дальше определяем выводы Arduino, к которым подключаются выводы STEP и DIR A4988. Мы также устанавливаем motorInterfaceType на 1. (1 означает внешний шаговый драйвер с выводами Step и Direction).

Затем мы создаем экземпляр библиотеки под названием myStepper .

В функции настройки мы сначала устанавливаем максимальную скорость двигателя равной тысяче. Затем мы устанавливаем коэффициент ускорения для двигателя, чтобы добавить ускорение и замедление к движениям шагового двигателя. Дальше устанавливаем обычную скорость 200 и количество шагов, которое мы собираемся переместить, например, 200 (поскольку NEMA 17 делает 200 шагов за оборот).

В основном цикле loop() используем оператор if , чтобы проверить, как далеко двигателю нужно проехать (путем чтения свойства distanceToGo ), пока он не достигнет целевой позиции (установленной moveTo ). Как только distanceToGo достигнет нуля, поменяем направление вращения двигателя в противоположном направлении, изменив значение moveTo на отрицательное по отношению к его текущему значению. Теперь вы заметите, что в конце цикла мы вызвали функцию run () . Это самая важная функция, потому что шаговый двигатель не будет работать, пока эта функция не будет выполнена.

Это небольшой пример использования библиотеки AccelStepper. В следующем уроке подробнее рассмотрим данную библиотеку и сделаем пару классных примеров использования шаговых двигателей в Arduino проектах.

Понравился Урок 2. Как подключить A4988 (DRV8825) к Arduino? Скетч, библиотека? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях.

А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.

Спасибо за внимание!

Технологии начинаются с простого!

Источник

Шаговый мотор NEMA 17, серии 17HS4402 + драйвер A4988 + Arduino NANO.

Управление шаговым двигателем с помощью платы Arduino.

В данной статье мы продолжаем разбираться с темой шаговых двигателей. В прошлый раз мы подключили к плате Arduino NANO небольшой моторчик 28BYJ-48 (5V). Сегодня мы будем делать то же самое, но с другим мотором — NEMA 17, серии 17HS4402 и другим драйвером — A4988.

Шаговый мотор NEMA 17 — это биполярный двигатель с высоким крутящим моментом. Может поворачиваться на заданное число шагов. За один шаг совершает оборот на 1,8°, соответственно полный оборот на 360° осуществляет за 200 шагов.
Биполярный двигатель имеет две обмотки, по одной в каждой фазе, которая для изменения направления магнитного поля переполюсовывается драйвером. Соответственно, от мотора отходят четыре провода.

Такой мотор широко применяется в станках ЧПУ, 3D принтерах, сканерах и т. д.
Управляться он будет с помощью платы Arduino NANO.

Эта плата способна выдавать напряжение 5V, тогда как мотор работает от большего напряжения. Мы выбрали блок питания 12V. Так что нам понадобится дополнительный модуль — драйвер, способный управлять более высоким напряжением через маломощные импульсы Arduino. Для этого отлично подходит драйвер А4988.

Драйвер шагового двигателя А4988.

Плата создана на базе микросхемы A4988 компании Allegro — драйвера биполярного шагового двигателя. Особенностями A4988 являются регулируемый ток, защита от перегрузки и перегрева, драйвер также имеет пять вариантов микрошага (вплоть до 1/16-шага). Он работает от напряжения 8 — 35 В и может обеспечить ток до 1 А на фазу без радиатора и дополнительного охлаждения (дополнительное охлаждение необходимо при подаче тока в 2 A на каждую обмотку).

Модель: A4988;
напряжения питания: от 8 до 35 В;
возможность установки шага: от 1 до 1/16 от максимального шага;
напряжение логики: 3-5.5 В;
защита от перегрева;
максимальный ток на фазу: 1 А без радиатора, 2 А с радиатором;
расстояние между рядами ножек: 12 мм;
размер платы: 20 х 15 мм;
габариты драйвера: 20 х 15 х 10 мм;
габариты радиатора: 9 х 5 х 9 мм;
вес с радиатором: 3 г;
без радиатора: 2 г.

Для работы с драйвером необходимо питание логического уровня (3 — 5,5 В), подаваемое на выводы VDD и GND, а также питание двигателя (8 — 35 В) на выводы VMOT и GND. Плата очень уязвима для скачков напряжения, особенно если питающие провода длиннее нескольких сантиметров. Если эти скачки превысят максимально допустимое значение (35 В для A4988) ,то плата может сгореть. Одним из способов защиты платы от подобных скачков является установка большого (не меньше 47 мкФ) электролитического конденсатора между выводом питания (VMOT) и землёй близко к плате.
Соединение или разъединение шагового двигателя при включённом драйвере может привести к поломке двигателя!
Выбранный мотор совершает 200 шагов за полный оборот на 360°, что соответствует 1,8° на шаг. Микрошаговый драйвер, такой как A4988 позволяет увеличить разрешение за счёт возможности управления промежуточными шагами. Например, управление мотором в режиме четверти шага даст двигателю с величиной 200-шагов-за-оборот уже 800 микрошагов при использовании разных уровней тока.
Разрешение (размер шага) задаётся комбинациями переключателей на входах (MS1, MS2, и MS3).

MS1	MS2	MS3	Разрешение микрошага
Низкий	Низкий	Низкий	Полный шаг
Высокий	Низкий	Низкий	1/2 шага
Низкий	Высокий	Низкий	1/4 шага
Высокий	Высокий	Низкий	1/8 шага
Высокий	Высокий	Высокий	1/16 шага

Каждый импульс на входе STEP соответствует одному микрошагу двигателя, направление вращения которого зависит от сигнала на выводе DIRECTION. Выводы STEP и DIRECTION не подтянуты к какому-либо конкретному внутреннему напряжению, поэтому их не стоит оставлять плавающими при создании приложений. Если вы просто хотите вращать двигатель в одном направлении, можно соединить DIR непосредственно с VCC или GND. Чип имеет три различных входа для управления состоянием питания: RESET, SLEEP и ENABLE. Вывод RESET плавает, если его не нужно использовать, то следует подключить его к соседнему контакту SLEEP на печатной плате, чтобы подать на него высокий уровень и включить плату.

Мы использовали вот такой блок питания (12V).

Для удобства подключения к плате Arduino UNO, мы использовали собственноручно сделанную деталь. Пластиковый корпус напечатан на 3D принтере, к нему приклеены контакты.

Также, использовали такой набор проводов, у части из них с одного конца контакт, с другого штырёк, у других контакты с обоих сторон.

Соединяем всё согласно схеме.

Потом открываем среду разработки программ для Arduino и пишем программу, вращающую мотор сначала в одну сторону на 360°, потом в другую.

/*Программа для вращения шагового мотора NEMA 17, серии 17HS4402 + драйвер A4988. Сначала мотор совершает полный оборот в одну сторону, потом в другую*/
/*целочисленная константа, хранящая номер цифрового контакта Arduino, который подаёт сигнал Step на драйвер. Каждый импульс от этого контакта — это перемещение мотора на один шаг*/
const int pinStep = 5;

/*целочисленная константа, хранящая номер цифрового контакта Arduino, который подаёт сигнал Direction на драйвер. Наличие импульса — мотор вращается в одну сторону, отсутствие — в другую*/
const int pinDir = 4;

//временная задержка между шагами мотора в мс
const int move_delay = 3;

//шагов на полный оборот
const int steps_rotate_360 = 200;

/*Функция, в которой происходит инициализация всех переменных программы*/
void setup()
<
/*задаём контактам Step и Direction режим вывода, то есть они выдают напряжение*/
pinMode(pinStep, OUTPUT);
pinMode(pinDir, OUTPUT);
//устанавливаем начальный режим
digitalWrite(pinStep, HIGH);
digitalWrite(pinDir, LOW);
>

/*Функция-цикл в которой задаётся поведение программы*/
void loop()
<
//устанавливаем направление вращения
digitalWrite(pinDir, HIGH);

for(int i = 0; i //устанавливаем направление вращения обратное
digitalWrite(pinDir, LOW);

for(int i = 0; i /*Программа для вращения шагового мотора NEMA 17, серии 17HS4402 + драйвер A4988. Программа приводит мотор в движение.
По-умолчанию вращение происходит по часовой стрелке, так как на контакт DIRECTION драйвера подключён к земле. Если его подключить к питанию 5V, то
мотор вращается против часовой стрелки*/
/*целочисленная константа, хранящая номер цифрового контакта Arduino, который подаёт сигнал Step на драйвер. Каждый импульс от этого контакта — это перемещение мотора на один шаг*/
const int pinStep = 5;

//временная задержка между шагами мотора в мс
const int move_delay = 3;

/*Функция, в которой происходит инициализация всех переменных программы*/
void setup()
<
/*задаём контакту Step режим вывода, то есть он выдают напряжение*/
pinMode(pinStep, OUTPUT);
//устанавливаем начальный режим
digitalWrite(pinStep, LOW);
>

/*Функция-цикл в которой задаётся поведение программы*/
void loop()
<
/*через заданную задержку происходит перемещение мотора на один шаг*/
digitalWrite(pinStep, HIGH);
delay(move_delay);
digitalWrite(pinStep, LOW);
delay(move_delay);
>

Всё это мы рассматривали шаговый режим мотора, то есть 200 шагов за полный оборот. Но, как уже было описано, мотор может работать, в 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 шаговых режимах, в зависимости от того, какая комбинация сигналов подаётся на контакты драйвера MS1, MS2, MS3.
Давайте с этим потренируемся, подключим эти три контакта к плате Arduino, согласно схеме, и зальём код программы.

Код программы, которая демонстрирует все пять режимов работы мотора, вращая мотор в одну и другую сторону на 200 шагов в каждом из этих режимов.

/*Программа для вращения шагового мотора NEMA 17, серии 17HS4402 + драйвер A4988. В программе попеременно сменяются режимы шага: полношаговый, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 шага, при каждом из них мотор совершает оборот на 200 шагов в одну сторону, потом в другую*/
/*целочисленная константа, хранящая номер цифрового контакта Arduino, который подаёт сигнал Step на драйвер. Каждый импульс от этого контакта — это перемещение мотора на один шаг*/
const int pinStep = 5;

//временная задержка между шагами мотора в мс
const int move_delay = 3;

//шагов на полный оборот
const int steps_rotate_360 = 200;

/*контакты на драйвере, задающие режим шага мотора — MS1, MS2, MS3*/
int StepModePins[3] = <8, 7, 6>;

//размер массива StepModePins
const int StepModePinsCount = 3;

/*Массив, хранящий состояния контактов MS1, MS2, MS3 драйвера, при которых задаются разные режимы вращения: полношаговый, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16я шага*/
bool StepMode[5][3] = <
< 0, 0, 0>,
< 1, 0, 0>,
< 0, 1, 0>,
< 1, 1, 0>,
< 1, 1, 1>>;

//размер массива StepMode
const int StepModeSize = 5;

for(int i = 0; i //устанавливаем начальный режим
digitalWrite(pinStep, HIGH);
digitalWrite(pinDir, LOW);
>

/*Функция-цикл в которой задаётся поведение программы*/
void loop()
<
for(int i = 0; i //вращаем мотор в одну сторону, затем в другую
MakeRoundRotation();
>
>

/*функция, в которой мотор совершает 200 шагов в одном направлении, затем 200 в обратном*/
void MakeRoundRotation()
<
//устанавливаем направление вращения
digitalWrite(pinDir, HIGH);

for(int i = 0; i //устанавливаем направление вращения обратное
digitalWrite(pinDir, LOW);

for(int i = 0; i /*Программа для вращения шагового мотора NEMA 17, серии 17HS4402 + драйвер A4988. В схему включены кнопка с 3мя положениями (I, II, среднее — выключено) и потенциометр. Кнопка регулирует направление вращения мотора, а данные с потенциометра показывают какой из пяти режимов шага мотора включить (полношаговый, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 шага)*/
/*целочисленная константа, хранящая номер цифрового контакта Arduino, который подаёт сигнал Step на драйвер. Каждый импульс от этого контакта — это перемещение мотора на один шаг*/
const int pinStep = 5;

/*Контакты от двух положений кнопки — цифровые*/
const int ButtonOn1 = 9;
const int ButtonOn2 = 10;

/*Контакт регистрирующий значение потенциометра — аналоговый*/
const int PotenciomData = 1;

//временная задержка между шагами мотора в мс
const int move_delay = 3;

/*целочисленная константа, показывающая временную задержку между считыванием состояния кнопки и потенциометра*/
const int CheckButtonDelay = 15;

/*Целочисленная переменная показывающая, сколько прошло времени и не пора ли считывать состояние кнопки*/
int CurrentButtonDelay = 0;

/*контакты на драйвере, задающие режим шага мотора — MS1, MS2, MS3*/
int StepModePins[3] = <8, 7, 6>;

//размер массива StepModePins
const int StepModePinsCount = 3;

//состояние кнопки включено-выключено
int ButtonState = 0;

//направление вращения согласно кнопке I — 1, II — 0
int ButtonDirection = 0;

//размер массива StepMode
const int StepModeSize = 5;

//текущий индекс массива StepMode
int StepModeIndex = 0;

for(int i = 0; i /*контакты от кнопки и потенциометра устанавливаем в режим входных*/
pinMode(ButtonOn1, INPUT);
pinMode(ButtonOn2, INPUT);
pinMode(PotenciomData, INPUT);

//устанавливаем начальный режим
digitalWrite(pinStep, LOW);
digitalWrite(pinDir, LOW);
>

/*Функция-цикл в которой задаётся поведение программы*/
void loop()
<
if(CurrentButtonDelay >= CheckButtonDelay)
<
CheckButtonState();
CurrentButtonDelay = 0;
>

if(ButtonState == 1)
<
MakeMotorStep();
>

delay(move_delay);
CurrentButtonDelay += move_delay;
>

//функция, в которой совершается один шаг мотора
void MakeMotorStep()
<
digitalWrite(pinStep, HIGH);
digitalWrite(pinStep, LOW);
>

/*функция, в которой проверяется текущее состояние кнопки и потенциометра*/
void CheckButtonState()
<
int CurrentButtonState = 0, CurrentButtonDirection = 0, CurrentStepModeIndex = 0;

bool readbuttonparam = digitalRead(ButtonOn1);

if(readbuttonparam)
<
CurrentButtonState = 1;
CurrentButtonDirection = 1;
>

if(readbuttonparam)
<
CurrentButtonState = 1;
CurrentButtonDirection = 0;
>

if(ButtonState != CurrentButtonState)
<
ButtonState = CurrentButtonState;
>

if(ButtonDirection != CurrentButtonDirection)
<
ButtonDirection = CurrentButtonDirection;
digitalWrite(pinDir, ButtonDirection);
>

CurrentStepModeIndex = map(analogRead(PotenciomData), 0, 1023, 0, StepModeSize-1);
if(StepModeIndex != CurrentStepModeIndex)
<
StepModeIndex = CurrentStepModeIndex;
for(int i = 0; i < StepModePinsCount; i++)
<
digitalWrite(StepModePins[i], StepMode[StepModeIndex][i]);
>
>
>

Источник