Stepper Motor Driver with ULN2003
ماژول درایور موتور پله ای با ULN2003
ورودی
مدار مجتمع
خروجی
LED های نمایشگر
ورودی
کلید
//www.NikiSite.com
/* Dual Stepper Motor Control (Arduino UNO R3)
Controls the speed and direction of two stepper motors via two analog inputs.
Used to achieve two-dimensional movement controlled by a joystick.
End-of-track sensors prevent damage to the structure and motors.
Based on "Speed Control" example of the Stepper lib.
Please note the Stepper library produces a bipolar sequence.
By swapping the two middle cables, a unipolar seq. is obtained. */
#include <Stepper.h>
// Set steps per revolution
const int PPR = 200;
// Motor X in pins 6-9
Stepper motor2(PPR, 6,7,8,9);
// Motor Y in pins 10-13
Stepper motor1(PPR, 10,11,12,13);
void setup() {
/* Pins 2-5 set up as inputs with pullup resistors. Sensors are active-low. */
for (int i = 2; i <= 5; i++)
{
pinMode(i, INPUT_PULLUP);
}
}
void loop() {
//========================================================================== MOTOR 1 CONTROL
int speed = 0;
int direction = 1;
// Get joystick position on A1
int position = analogRead(1);
/* Values between 562 and 1023 mean forward movement. Speed gets
mapped from 0 to 10 and direction stays positive. Sensors will
block any movement if HIGH.*/
if (position > 562 and digitalRead(2) == HIGH) {
speed = map(position, 562, 1023, 0, 10);
}
/* Values between 0 and 462 mean backwards movement. Speed gets
mapped from 10 to 0 and direction is negative. Sensors will
block any movement if HIGH.*/
if (position < 462 and digitalRead(3) == HIGH) {
speed = map(position, 0, 462, 10, 0);
direction = -1;
}
/* Values between 462 and 562 mean no movement (joystick center zone) */
if (speed > 0) {
motor1.setSpeed(speed);
motor1.step(direction);
}
//========================================================================== MOTOR 2 CONTROL
speed = 0;
direction = 1;
position = analogRead(2);
if (position > 562 and digitalRead(4) == HIGH) {
speed = map(position, 562, 1023, 0, 10);
}
if (position < 462 and digitalRead(5) == HIGH) {
speed = map(position, 0, 462, 10, 0);
direction = -1;
}
// Values between 462 and 562 mean no movement (joystick center zone)
if (speed > 0) {
motor2.setSpeed(speed);
motor2.step(direction);
}
}
ماژول درایور موتور پله ای
Stepper Motor Driver with ULN2003
ماژول درایور موتور پلهای با نمایشگرهای LED و ULN2003 یک وسیله الکترونیکی است که استفاده‌های متعددی در پروژه‌های رباتیک، اتوماسیون صنعتی و سیستم‌های کنترلی دارد. این ماژول قابلیت کنترل و راه‌اندازی موتورهای پلهای را فراهم می‌کند و با استفاده از تکنولوژی LED و آی سی ULN2003، قابلیت نمایش و کنترل وضعیت موتورها را به کاربر می‌دهد.
با استفاده از این ماژول، می‌توانید موتورهای پلهای را به طور دقیق و قابل کنترل راه‌اندازی کنید. ماژول دارای سیم‌های ورودی و خروجی است که با اتصال آنها به میکروکنترلر یا برد آردوینو، می‌توانید دستورات مورد نیاز برای حرکت موتورها را ارسال کنید و راه‌اندازی کنید. این ماژول از آی سی ULN2003 برای کنترل جریان استفاده می‌کند که قابلیت کنترل دقیق و ایمنی را به شما می‌دهد.
علاوه بر قابلیت کنترل موتورها، ماژول دارای نمایشگرهای LED است که وضعیت فعلی موتورها را نشان می‌دهد. این نمایشگرها میتوانند اطلاعات مانند جهت حرکت، سرعت و وضعیت موتورها را به شما ارائه کنند. این ویژگی می‌تواند در عملکرد و نظارت بر سیستم‌های کنترلی بسیار مفید باشد.
از دیگر ویژگی‌های مهم این ماژول می‌توان به سهولت نصب و استفاده، ابعاد کوچک و همچنین پشتیبانی از ولتاژهای مختلف اشاره کرد. با اینکه این ماژول برای استفاده در پروژه‌های کوچک و متوسط طراحی شده است، اما با توجه به امکانات و عملکرد قابل قبولی که دارد، می‌توانید آن را در بسیاری از پروژه‌های خود استفاده کنید.
با توجه به قابلیت‌های متنوع و کاربردی این ماژول، استفاده از آن می‌تواند بهبود عملکرد و کارایی پروژه‌های الکترونیکی شما را فراهم کند. همچنین، با استفاده از این ماژول می‌توانید تجربه‌ی کار با موتورهای پلهای با یک نمایشگر LED را تجربه کنید و به راحتی وضعیت موتورها را مشاهده کنید. این ویژگی‌ها به شما امکان می‌دهند تا کنترل دقیق‌تری بر روی حرکت موتورهای پلهای خود داشته باشید و به راحتی از آنها استفاده کنید.
موتور یکی از اجزای اصلی هر دستگاهی است که شناخت بهتر آن می تواند به نحوه استفاده و یا نگهداری بهتر هر محصول کمک نماید.
درایور موتور ULN2003 یکی از پر کاربرد ترین درایور ها برای راه اندازی استپر موتور می باشد.
استپر موتور را در واقع می توان یک دستگاه الکترومکانیکی نامید که با دریافت پالس های مکانیکی و تبدیل آن ها به حرکت های مکانیکی مجزا کار می کند.
استپر موتور بسته به نوع ساخت و کاربردی که دارد می تواند به صورت های مختلف راه اندازی شود که یکی از این روش ها استفاده از تراشه درایور موتور ULN2003 می باشد.
ویژگی ها و امکانات درایور موتور ULN2003
زمانی که نیاز به کنترل دقیق شفت موتور داریم، عموما از استپر موتورها استفاده می‌کنیم. این موتورها در بازوی ربات، پرینترهای سه بعدی، ماشین‌های CNC و …. کاربرد دارند. 28BJY-48 یکی از انواع استپر موتور می‌باشد. در مد full step این موتورها هر چرخش را با 32 گام طی می‌کنند و داری یک گیربکس کاهش سرعت 1 به 64 هستند. عموما برای کنترل این موتورها از درایور ULN2003 استفاده می‌شود.
آی‌سی ULN2003 از 7 جفت ترانزیستور دارلینگتون (Darlington) تشکیل شده‌است که هر جفت قابلیت تحمل 500 میلی‌آمپر و 50 ولت را دارد. 4 عدد از این 7 جفت ترانزیستور در این ماژول در دسترس است. این ماژول دارای 4 عدد LED جهت نشان دادن فعالیت 4 پایه کنترلی موتور می‌باشد.
این محصول به دلیل امکانات مناسبی که در ساختار خود دارد مورد توجه بیشتر شرکت ها برای استفاده در استپر موتور شده است. در استفاده از این محصول باید به نکاتی مهم توجه کرد تا این درایور به راحتی باعث افزایش کارایی و کیفیت موتور شود.
درایور موتور ULN2003 از 7 پایه ورودی در ساختار خود بهره می برد که هنگام اتصال این تراشه به استپر موتور از این ورودی ها استفاده می کنیم.
با توجه به تعداد ورودی های زیاد این درایور می توان از آن برای استپ موتورهای چهار سیم و شش سیم استفاده نمود.
3.5 تا 5.5 ولت عددی است که بیانگر ولتاژ کاری درایور موتور ULN2003 می باشد. برای استفاده از این درایور باید تا 500 میلی آمپر جریان ایجاد نمود.
هنگام اتصال این درایور ها باید به دمای محیط و مکانی که قرار است در آن به کار روند توجه بسیار نمود. دمایی که این درایور ها می توانند به راحتی در آن فعالیت خود را بدون هیچ مشکلی ادامه دهند بین منفی 25 تا مثبت 90 درجه سانتی گراد است.
برای کارکرد بهتر درایور موتور ULN2003 معمولاً می توانیم از دو پایه VCC و GND استفاده نماییم تا این درایور به راحتی بتواند به میکرو کنترلر برد دستگاه متصل شود.
نحوه راه اندازی درایور موتور uln2003
در جدول زیر نحوه راه اندازی یک استپ موتور به صورت Half Step نمایش داده شده است:
در جدول بالا مراحل اعمال تغذیه برای گردش نیم پله یک استپ موتور چهار سیم را نشان می دهد که طی هشت مرحله انجام می شود.
1- به این صورت که در مرحله اول فقط سیم پیچ اول یا سیم نارنجی با اعمال ورودی مثبت به ورودی درایور موتور uln2003 تحریک می شود
توضیح: با اعمال ورودی مثبت به درایور در واقع خروجی آن معکوس (بعنی صفر) می شود، بنابراین جریان در سیم پیچ اول آن برقرار می شود و باعث ایجاد یک پله حرکت در موتور می شود
2- در مرحله بعد مرحله شماره دو تحریک سیم پیچ اول (نارنجی) و سیم پیچ دوم (زرد) همزمان انجام می شود که باعث نیم پله حرکت نسبت به مرحله قبل می شود.
3- در مرحله سوم تحریک فقط به سیم پیچ دوم(زرد) اعمال می شود.
و مراحل 4 الی 8 نیز همانند مراحل بالا طبق جدول ارائه شده به ترتیب انجام می شود.
نکته: ترتیب اجرای مراحل (اعمال تحریک) مهم است و در صورتی که ترتیب اعمال تغذیه به درستی انجام نشود حرکت موتور دچار اختلال خواهد شد.
مرحله 1: رایج ترین موتورها
این یک کلمه رایج در هنگام بحث در مورد ویژگی های موتورهای استپ است که می تواند 4 ، 5 ، 6 و 8 سیم داشته باشد.
اما امروز، می توانم بگویم که این نوع موتورها دیگر چالش چندان سختی نیستند، زیرا آنها شروع به استاندارد شدن بیشتر کرده اند.
در اینجا، ما در مورد رایج ترین موتورها صحبت می کنیم: از 4 ، 5 ، 6 و 8 سیم ، که می توانند تک قطبی یا دوقطبی باشند. شناخته شده ترین آنها دوقطبی، 4 سیمه است، چیزی که ما استفاده می کنیم، به عنوان مثال، با چندین درایو، مانند TB6600 ، با درایور چاپگر Router 4988 و DRV8825، و سایر موارد. موتورهای 5 سیمه تک قطبی هستند. در 6 سیم و 8 سیم ، بسته به نحوه اتصال راننده، تک قطبی یا دوقطبی رتبه بندی می شوند.
مرحله 2: کویل ها
بیشتر موتورهای پله ای به روز ما، دارای هشت سیم پیچ هستند. این به این دلیل نیست که فقط دو سیم پیچ روی طرح استاندارد می شود.
اساساً این سوال این است: اگر سیم پیچ های بیشتری در موتور وجود داشت، دقت بیشتری خواهد داشت؟ پاسخ منفی است. آنچه باعث ایجاد دقت در موتور پله ای می شود تعداد فازها با تعداد دندان ها است. تقریباً همیشه همین است.
بنابراین وقتی در وب جستجو می کنید، این نمودارها را با قطب شمال با قطب جنوب خواهید یافت. که این خود جنبه های خوب و بد را دارد.
این نمادها به صورت مصنوعی عمل می کنند و کاربرد خود را دارند، اما بدست آوردن مدار با موتور پله ای در جهت دندان ها بد است، زیرا هنگامی که این توالی را روی سیم پیچ پخش می کنید، دندان های گیربکس خود را به صورت میلی متری خرد می کنید. بنابراین مراقب این نوع نمایش ها باشید.
اما نکته دیگر شکل موج است.
در تصویر بالا، موج تک مرحله ای ، موج نیم مرحله ای و موج مرحله ای کوچک 1/8 داریم. بنابراین هرچه میزان میکرو را بیشتر کنید ، 1/8، 1/16 (که اغلب توسط چاپگرهای سه بعدی استفاده می شود)، 1/32، درایورها تمایل دارند موج سینوسی را روی سیم پیچ ها پرتاب کنند. با این حال، این را در عمل عملی نیست. این به این دلیل است که اکثر درایورهایی که می خریم ، ارزان هستند. حتیTB6600 ، 8825 و 4988 از نوع ساده تر و در نتیجه ارزان تر هستند. با این حال، باید بگویم که آنها باهوش هستند، کارهای زیادی انجام می دهند، مراحل خرد را کنترل می کنند، اما به آخرین نتیجه تولید موج سینوسی در خروجی نمی رسند.
مرحله 3: موتور دوقطبی (Bipolar Motor)
بنابراین، چه چیزی باعث وضوح موتور می شود؟ این عدد بر اساس تعداد دندانه ها بر تعداد فازها داده می شود و تأثیر می گذارد که آیا این موتور می تواند 400 یا 200 پله در هر دور داشته باشد. در موتور دوقطبی، سیم پیچ ها به هم متصل می شوند. معمولاً هشت سیم پیچ وجود دارد ، اما فقط دو مدار وجود دارد.
معمولا موتور دوقطبی را ترجیح داده می شود. اول: زیرا استانداردتر است. دوم: زیرا اکثر درایورهای جدید نیز دوقطبی هستند. بنابراین، فکر می کنیم 95 درصد از موتورهایی که در آینده خواهید دید دوقطبی هستند. اما ممکن است اشتباه کنیم ، البته. مهندسی چیزی است که هر لحظه می تواند تغییر کند. با این حال امروزه، ترجیح شخصی غالب دوقطبی است.
مرحله 4: تعداد دندان ها (Number of Teeth)
این طرح از یک کارخانه چینی است که در هنگام پرداختن به این موضوع بسیار جالب به نظرم رسید. تصویر 50 دندان یک موتور پیچ نما 14 دقیق را نشان می دهد. بنابراین، 50 دندان در چهار فاز موتور دوقطبی200 مرحله ایجاد می کند. سپس، اگر360 را بر 200 تقسیم کنید، 1.8 دریافت می کنیم که یک موتور Nema 17 است، یکی از رایج ترین آنها. همین را می توان برای نما 23 نیز گفت.
در چین، آنها دارای یک موتور پله ای 100 مرحله ای هستند. به بیان ساده ، این به معنای دقت بیشتر است. در هر انقلاب 400 مرحله وجود دارد. این مزایای زیادی را به همراه دارد، اولین مورد این است که از مناطق طنین انداز جلوگیری می کند. من قبلاً چندین آزمایش موتور پله ای انجام داده ام و می بینم که ورود به آن منطقه با رزونانس بد است زیرا باعث ایجاد صدا و گشتاور می شود.
مرحله 5: درایور تک قطبی (Unipolar Driver)
درایور موتور تک قطبی دارای سیم پیچ ساعتی است و زمان وصل نیست. بنابراین، برعکس دو قطبی بودن آن، تنها یک قطب دارد. در تصویر، ما یک نمایش ساده از درایور ساخته شده با ترانزیستورهای اثر میدان داریم. وقتی دروازه یک ترانزیستور خاص را قطبی می کنیم، اجازه می دهد جریان جاری شود. برای این کار، باید یک دنباله باینری انجام دهید. من همچنین یک ULN2003 را نشان می دهم که در یک پیکربندی 5 سیم تک قطبی متصل شده است.
مرحله 6: درایور تک قطبی X راننده دوقطبی
(Unipolar Driver X Bipolar Driver)
در مورد محرک دوقطبی، جریانها در هر دو جهت جریان دارند و سپس مثبت و منفی را وارونه می کنند. این بدان معناست که ما دو پل کامل داریم. ماژول توان خروجی TB6600 ، در پس زمینه، با این منطق است. در مقابل منطق ULN2003 یا ULN2803 ، که تک قطبی است.
مرحله 7: برگه اطلاعات (Datasheet)
این یک برگه اطلاعات است که می تواند به صورت دوقطبی یا تک قطبی متصل شود. این نشان می دهد که موتور پله ای به طور کلی با دور در دقیقه شروع می شود و گشتاور با افزایش سرعت کاهش می یابد.
در مورد نگه داشتن گشتاور، برگه داده نشان می دهد که اگر موتور را روی یک درایور تک قطبی روشن کنید، 30 درصد گشتاور را از دست می دهد.
در این برگه، منحنی گشتاور تقریبا به 750 دور در دقیقه می رسد. موتوری که گشتاور آن 9 کیلوگرم بر سانتیمتر بود، 1 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می شود. بنابراین هنگام خرید یک موتور پله ای، مهم است که این برگه را مشاهده کنید تا ببینید موتور را در کدام RPM قرار می دهید. نگه داشتن گشتاور نیز هنگام اتصال به یک قطب کاهش می یابد. وقتی سیم پیچ را به صورت موازی متصل می کنید، گشتاور تغییر نمی کند
مرحله 8: گشتاور: دوقطبی X تک قطبی (Torque: Bipolar X Unipolar)
در این فضا، ما گشتاور دوقطبی را با گشتاور تک قطبی مقایسه می کنیم. البته در هر دو نوع، با افزایش دور در دقیقه، گشتاور در حال کاهش است. اما، دو قطبی در حال حاضر 30٪ بالاتر در تک قطبی شروع می شود. با این حال، آنچه دیده می شود این است که تک قطبی به RPM بالاتری می رسد، که دوقطبی به آن نمی رسد. این برای یک برنامه خاص ایده آل است. بنابراین، لازم است هر دو نوع موتور را بدانید تا انتخاب کنید کدام برای پروژه شما مناسب است.
مرحله 9: قدرت (Power)
بیایید کمی در مورد:
گشتاور – قدرت – سرعت. در این تصویر خط تیره قدرت است و خط ثابت گشتاور است. علامت گذاری افقی با سرعت سروکار دارد. سپس، نمودار رابطه بین این سه عنصر را نشان می دهد. بهترین موقعیت زمانی است که قدرت در منطقه ای باشد که قدرت زیادی مصرف نمی کند و گشتاور زیاد است.
همچنین می توانید با افزایش جریان یا ولتاژ مورد استفاده درایور، گشتاور موتور را تنظیم کنید.
دیدگاهها
پاکسازی فیلترهیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.