Stepper Motor Test Fixture: 3 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Είχα ελάχιστη έως καθόλου εμπειρία στην οδήγηση βηματικών κινητήρων, οπότε πριν σχεδιάσω, εκτυπώσω, συναρμολογήσω και προγραμματίσω το «Antique» Auto Correcting Analog Clock (https://www.instructables.com/id/Antique-Auto-Correcting-Analog-Clock/) χρησιμοποιώντας ένα βηματικό μοτέρ, αποφάσισα να σχεδιάσω και να δοκιμάσω το λογισμικό χρησιμοποιώντας ένα πολύ απλούστερο δοκιμαστικό εξάρτημα. Εάν εσείς, όπως εγώ, έχετε ελάχιστη έως καθόλου εμπειρία με βηματικούς κινητήρες, τότε ελπίζουμε ότι αυτό το σύντομο Instructable με πηγαίο κώδικα θα σας βοηθήσει.

Το εξάρτημα δοκιμής απαιτεί τα ακόλουθα στοιχεία:

• Ένας πίνακας πρωτοτύπων.
• Ένα φτερό Adafruit ESP32 με θηλυκές κεφαλίδες.
• Ένας πίνακας ελεγκτή stepper με βάση ULN2003.
• Ένα βηματικό μοτέρ 28BYJ-48 5vdc.
• Μερικά αρσενικά προς θηλυκά καλώδια άλτη.
• Μπαταρία λιθίου Adafruit 3.7vdc.
• Ένα τρισδιάστατο τυπωμένο χέρι δείκτη.

Το stepper controller, το stepper μοτέρ και τα καλώδια jumper που χρησιμοποίησα περιλαμβάνονται σε ένα πακέτο 5 που αγόρασα ως κιτ on line (αναζητήστε "TIMESETL 5pcs DC 5V Stepper Motor 28BYJ-48 + 5pcs ULN2003 Board Driver + 40pcs Male Female Jumper Wire Cable ").

Η μπαταρία είναι προαιρετική. Σημειώστε τις εξόδους της μπαταρίας 3.7vdc, αλλά ο πίνακας ελεγκτή stepper και το stepper είναι 5vdc. Το δοκιμαστικό εξάρτημα θα λειτουργεί μόνο με μπαταρία, ακόμη και σε χαμηλότερη τάση.

Έχω συμπεριλάβει ένα βίντεο που δείχνει τα βήματα που απαιτούνται για τη λήψη του λογισμικού στο ESP32, τη σύνδεση του ESP32 στον ελεγκτή βηματικού κινητήρα και την πρίζα του βηματικού κινητήρα και της μπαταρίας.

Βήμα 1: Καλωδίωση

Χρησιμοποίησα τα αρσενικά / θηλυκά καλώδια άλματος που περιλαμβάνονται στο κιτ για να συνδέσω το δοκιμαστικό εξάρτημα. Απαιτούνται έξι σύρματα και εισάγονται ως εξής:

1. Πείρος ESP32 14 (αρσενικό) έως τον πείρο IN4 (θηλυκό).
2. ESP32 pin 32 (αρσενικό) έως stepper board IN3 (θηλυκό).
3. Πείρος ESP32 15 (αρσενικό) έως πείρο IN2 (θηλυκό).
4. Πείρος ESP32 33 (αρσενικό) έως πείρο IN1 (θηλυκό).
5. Καρφίτσα ESP32 "GND" (αρσενικό) στον πείρο stepper "-" (θηλυκό).
6. Πείρος ESP32 "USB" (αρσενικό) για λειτουργία USB "" BAT "(αρσενικό) για λειτουργία μπαταρίας, στον πείρο της πλακέτας"+"(θηλυκό).

Μόλις τοποθετηθούν τα καλώδια και διπλασιαστεί ο έλεγχος, συνδέστε το καλώδιο του βηματικού κινητήρα στον σύνδεσμο της πλακέτας του ελεγκτή βηματικού κινητήρα. Ο σύνδεσμος είναι κλειδωμένος και ταιριάζει μόνο με έναν τρόπο.

Τέλος, εάν χρησιμοποιείτε μπαταρία, συνδέστε την στην υποδοχή μπαταρίας ESP32.

Βήμα 2: Δείκτης

Για ένδειξη στο βηματικό μοτέρ, σχεδίασα και εκτύπωσα 3D ένα δείκτη χειρός "Hand.stl". Τύπωσα το δείκτη στο ύψος στρώσης 0,15mm, 20% γεμάτο χωρίς στηρίγματα και μετά το πάτησα στον άξονα του βηματικού κινητήρα.

Εναλλακτικά, ταινία, χαρτόνι ή άλλο υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης.

Βήμα 3: Λογισμικό

Έγραψα το λογισμικό δοκιμής stepper στο περιβάλλον Arduino 1.8.5. Εάν δεν το έχετε κάνει ήδη, κατεβάστε το περιβάλλον Arduino και τα απαραίτητα προγράμματα οδήγησης USB στον υπολογιστή σας και εγκαταστήστε τα. Επίσης, επισκεφθείτε τον ιστότοπο του Adafruit για οποιοδήποτε πρόσθετο σχετικό λογισμικό Adafruit ESP32. Βρήκα αυτόν τον σύνδεσμο πολύ χρήσιμο: Adafruit ESP32 και το Arduino Environment.

Με ένα καλώδιο USB συνδεδεμένο μεταξύ του υπολογιστή σας και του ESP32 και το "Stepper.ino" φορτωμένο στο περιβάλλον Arduino, κατεβάστε το "Stepper.ino" στο ESP32.

Μόλις γίνει λήψη, το βήμα πρέπει να ανεβεί 6 μοίρες μία φορά το δευτερόλεπτο.

Έγραψα αυτό το λογισμικό δοκιμής για δύο λόγους. Πρώτον, για να μάθετε πώς να οδηγείτε ένα βηματικό μοτέρ και, δεύτερον, να μετατρέπετε τα 4096 βήματα ανά περιστροφή του βηματικού μοτέρ σε 60 ένα δευτερόλεπτο "τσιμπούρια" 6 μοιρών για το ρολόι.

Η λειτουργία "Step (nDirection)" οδηγεί το βηματικό μοτέρ. Αυτή η συνάρτηση διατηρεί μια τοπική (στατική) ακέραια μεταβλητή "nPhase", η οποία είτε αυξάνεται είτε μειώνεται κατά μία (κάθε φορά που καλείται η συνάρτηση), σύμφωνα με το πρόσημο του ορίσματος συνάρτησης nDirection. Αυτή η μεταβλητή περιορίζεται σε εύρος από 0 έως 7, η οποία, όταν χρησιμοποιείται μαζί με τον διακόπτη θήκης, οδηγεί τις φάσεις του κινητήρα σύμφωνα με τις προδιαγραφές του κατασκευαστή για κάθε βήμα.

Η συνάρτηση "Ενημέρωση ()" καθορίζει πότε και πόσα βήματα πρέπει να γίνουν για κάθε τσιμπούρι για ομοιόμορφο χώρο 60 κρότωνων ανά 360 μοίρες περιστροφής. Αυτή η λειτουργία βηματίζει το βηματικό μοτέρ είτε 68 είτε 69 βήματα για κάθε τσιμπούρι. Για παράδειγμα, εάν η συνάρτηση χρησιμοποιούσε μόνο 68 βήματα ανά τσιμπούρι, τότε (68 βήματα * 60 τσιμπούρια) = 4080 βήματα δεν θα ήταν αρκετά βήματα για την ολοκλήρωση των 360 μοιρών περιστροφής (θυμηθείτε ότι το βήμα απαιτεί 4096 βήματα για 360 μοίρες περιστροφής). Και αν η συνάρτηση χρησιμοποιούσε 69 βήματα ανά τσιμπούρι, τότε (69 βήματα * 60 τσιμπούρια) = 4140 θα ήταν πάρα πολλά βήματα. Ο απλός αλγόριθμος που έγραψα κατανέμει ομοιόμορφα τσιμπούρια 68 και 69 βημάτων σε όλη την περιστροφή 360 μοιρών και μπορεί να καθορίσει ποια κατεύθυνση περιστροφής είναι πιο γρήγορη στην επιθυμητή δεύτερη καταμέτρηση (χρησιμοποιείται στο ρολόι).

Και κάπως έτσι σχεδίασα και δοκίμασα το λογισμικό για το «Antique» Auto Correct Analog Clock.

Εάν έχετε οποιεσδήποτε προτάσεις ή / και ερωτήσεις, μη διστάσετε να σχολιάσετε και θα κάνω ό, τι καλύτερο μπορώ για να απαντήσω.