Motore passo-passo 28BYJ-48 5V e driver A4988: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Hai mai desiderato far girare un robot con un angolo preciso, usando solo poche uscite del tuo Arduino o micro:bit? Tutto questo a buon mercato? Questo è l'istruibile per te! In questo tutorial vedremo come pilotare un motore passo-passo molto economico utilizzando solo 2 uscite del nostro controller e richiedendo solo un'alimentazione a 5V!

L'ho reso istruttivo dopo aver lottato un po' per raccogliere le informazioni, a volte inciampando in disinformazione, e volevo evitare che altri passassero attraverso lo stesso processo.

Ma prima di iniziare, perché tanto vincolo?

• Perché 5V: perché voglio integrarlo su un robot mobile che funzionerà solo con una batteria al litio 3.7 che posso ottenere 5V con un booster.
• Perché usare l'A4988 e non l'ULN2003 che spesso viene fornito con il motore 28BYJ? Perché, in primo luogo, richiede 4 ingressi. Quindi l'utilizzo dell'A4988 ci fa risparmiare 2 delle nostre preziose uscite del controller (e se ti piace lavorare con il micro:bit come faccio io allora quelle uscite sono preziose…) ! Ma c'è di più! Essere in grado di pilotare il motore semplicemente dando i passi come impulsi elevati, ci dà la possibilità di pilotare il motore con un semplice PWM. Fissando il duty cycle al 50%, cambiando la frequenza del PWM cambierà la velocità di rotazione del motore. Perché è fantastico? Perché se vuoi impostare la velocità del mio motore e poi continuare a controllare altre cose con il mio Arduino o micro: bit, allora puoi semplicemente impostare il mio PWM e dimenticartene, il che renderà il tuo codice molto più leggibile e la tua vita così tanto più facile (ad esempio se vuoi costruire un robot come questo).

Quindi iniziamo !

Forniture

Ecco cosa ti servirà per questo istruibile:

• 1x motore passo-passo 28BYJ
• 1x driver A4988
• 1x breadboard o scheda di prototipazione, un condensatore e alcuni fili
• Micro:bit e scheda di estensione o Arduino
• Alimentazione 5V (+3,3V se si utilizza Micro:bit). Per questo ho usato una batteria al litio 18650 e uno scudo per la batteria.
• 1x multimetro

Passaggio 1: conoscere il nostro sistema

La prima cosa da cui consiglierei di iniziare sarebbe di saperne di più sui motori passo-passo e sul driver A4988. Ehi, ma perché abbiamo bisogno di questo driver? Possiamo controllare un motore passo-passo senza driver? La risposta è no. Schede come Micro: bit e Arduino sono brave nell'elaborazione delle informazioni ma non nel fornire molta corrente e hai bisogno di corrente per far muovere un motore passo-passo. Per saperne di più su come funzionano sia il motore che il driver, questo è il riferimento che consiglierei. È sintetico ma contiene anche la maggior parte delle informazioni necessarie per il cablaggio.

Ma aspetta prima di provare a collegare qualsiasi cosa! Il 28BYJ è adattato all'A4988? Se fai una rapida ricerca, vedrai che questo motore viene raramente con l'A4988 come driver. Se leggi attentamente il riferimento precedente potresti capire perché: il nostro stepper è un motore unipolare mentre l'A4988 è progettato per pilotare motori bipolari, quindi dovremo hackerare un po' il nostro motore!

Passaggio 2: hackerare il motore

Per rendere i tuoi motori compatibili con il driver del motore, è sufficiente estrarre il filo rosso dal connettore bianco. Per fare tagliare il connettore per rimuovere il filo rosso e tagliare il filo rosso del motore. Quindi scambiare il cavo giallo e rosa sul connettore. Conserva il filo rosso e il connettore per il passaggio successivo!

Per estrarre un cavo dal connettore, spingi il filo che vuoi rimuovere nel connettore e poi spingi la punta metallica visibile sul connettore con uno strumento affilato (sopra c'è una foto in cui lo faccio con il mio coltello preferito, l'opinel!), e infine tirare e alla fine il tutto dovrebbe uscire come nell'immagine sopra. L'ultima immagine mostra come dovrebbe apparire il connettore al termine di tali modifiche: l'ordine del cavo sul connettore dovrebbe essere arancione/rosa/giallo/blu.

(PS: online trovi dei tutorial che indicano che devi dissaldare il filo rosso dal motore e poi graffiare il PCB, lascia perdere, questo non è necessario. Inutile?)

Passaggio 3: impostazione del driver

Ora… è ora di guidare questo motore con il conducente? Non ancora mi dispiace! Vedete la vite sulla scheda A4988? Bene, dovremo giocherellare con esso. Questa vite ti consente fondamentalmente di impostare la quantità di corrente che passerà attraverso le bobine del tuo motore. Nel nostro caso, mentre la nostra alimentazione fornisce 5 V e le nostre bobine nel motore hanno una resistenza di 50 Ohm, la nostra corrente non sarà superiore a 100 mA, che dovrebbe essere supportata dal motore, quindi potresti eventualmente saltare questo passaggio. Tuttavia, se sei come me e desideri che il tuo motore prenda solo la corrente necessaria, segui.

Quindi, per impostare il driver, segui il Metodo 2 di questo articolo con quegli adattamenti (come mostra l'immagine sopra)

1. Utilizzare i 5 V dallo scudo della batteria sia per la logica che per l'ingresso di alimentazione del motore (si dice che il VMOT abbia bisogno di più di 8 V ma 5 V funziona!). I 2 pin GND sulla scheda sono collegati, quindi non è necessario collegarli entrambi alla massa della batteria.
2. Collega anche i pin STEP e DIR al 5V (non ad Arduino come mostrato nell'articolo di riferimento)
3. Quando ho impostato il multimetro, ho impostato la corrente su 50 mA che era sufficiente per guidare i miei motori usando i mezzi passi (ne parleremo più avanti nel passaggio successivo). Per collegare il mio multimetro per misurare la corrente nella bobina del motore, come puoi vedere nell'immagine sopra, ho staccato il filo giallo dal connettore e ho inserito il filo rosso, in modo da poter mettere il mio multimetro dal rosso al il filo giallo per misurare la corrente.

Passaggio 4: controllo del motore

Ecco fatto, siamo quasi pronti per far girare il nostro motore. Le uniche cose da fare sono:

1. per rimuovere il nostro multimetro dal nostro sistema se non è già stato fatto,
2. collegare MS1 a 5V che farà in modo che il driver utilizzi i mezzi passi (ho avuto problemi a far girare il robot con passi completi su 5V. Ma poiché parte del mio obiettivo era far funzionare tutto a 5V ho accettato di sacrificare un po' di velocità e per ottenere una certa precisione),
3. fornire ai pin STEP e DIR ciò che vogliamo dal nostro controller.

Quindi: se vuoi controllare il motore usando Arduino, segui semplicemente l'articolo qui dove troverai un codice di esempio. Se vuoi controllarlo con il micro:bit allora resta con me ancora un po'.

Micro:bit, come Arduino, viene fornito con GPIO. Pertanto, una volta alimentato (con 3,3 V!), possiamo programmarlo per l'uscita STEP e DIR. Sebbene sembrino esserci molti input e output, tieni presente che in realtà molti di essi sono già riservati per altri scopi. Puoi saperne di più su questo in questo articolo. Vedrai in questo articolo che in realtà molti degli ingressi/uscite sono condivisi con il display e quindi, se vuoi usarli, dovrai spegnere il display. Ma non spegniamo il display! Quindi quali pin possiamo usare? Userò i pin 2 e 8 perché non userò i pad (pin 2).

Collega il pin 2 del micro:bit a STEP, il pin 8 a DIR, carica il programma allegato usando il tuo editor micro:python preferito (ho usato mu-editor). Questo programma imposta fondamentalmente un PWM sul pin 2 con un periodo di 1 millisecondo (e un ciclo di lavoro del 50%) e il motore dovrebbe ruotare. Imposta il pin 8 su 0 o 1 per farlo girare in un modo o nell'altro e cambia il periodo per farlo girare alla velocità che desideri (fintanto che non vuoi che vada troppo veloce … per me un impulso ogni millisecondo era vicino alla velocità massima che potevo raggiungere).

Per rendere le cose un po' più compatte e imbarcarlo facilmente su un robot mobile ho realizzato una tavoletta. La scheda è mostrata nell'immagine sopra. Nell'immagine c'è un filo viola che va da VMOT a VDD che si nasconde nell'ombra. Inoltre, il filo giallo che va da SLP a RST in realtà non è saldato, l'ho solo messo lì per rappresentare la saldatura che ho messo sul retro della scheda per collegare quei 2 pin. Nota: il dissipatore di calore normalmente non è richiesto con un tale sistema, poiché si assorbe molto, molto meno di 1A.

Questo è tutto, spero che questo tutorial aiuterà molti di voi a godersi la potenza del motore passo-passo nei propri progetti.