Informații și sfaturi despre motorul pas cu pas 28BYJ-48
Motor pas cu pas 28BYJ-48
În primul rând: am găsit acest articol interesant pe https://grahamwideman.wikispaces.com/Motors-+28BYJ-48+Stepper+motor+notes.
Din păcate, wikispaces.com anunță că veți încheia serviciul wiki în 2018/2019. Pentru ca această pagină să nu dispară complet, am preluat-o aici și am tradus-o cât de bine am putut.
Pagina originală ca PDF în limba engleză poate fi descărcată și la sfârșitul articolului.
Multe mulțumiri lui Graham Wideman pentru informațiile sale extinse despre acest motor pas cu pas.
Acest articol conține câteva comentarii cu privire la un motor pas cu pas redus cu angrenaj de reducere care vine într-o varietate de forme de la diferiți furnizori, inclusiv Adafruit, dealeri de robotică, eBay de la vânzători din SUA și din China etc.
Evident, acestea sunt la un preț al motorului pas cu pas - 5VDC 32-Step 1/16 Gearing) a făcut ca angrenajul folosit numărul 4 (al doilea din dreapta sus cu 16 dinți) să fie destul de puțin probabil. Acest puzzle este explicat prin compararea imaginii de catalog Adafruit cu imaginea mea din interiorul motorului Adafruit. Este evident că imaginea catalogului Adafruit se potrivește cu modelul de motor pe care îl vând RioRand (și mulți alți producători).
| Fotografie de catalog online Adafruit (stare: actuală) | Adafruit intern | Motor RioRand |
| Imagine a actualului motor Adafruit 858. | Motorul RioRand arată ca imaginea de catalog de la Adafruit! |
O vedere diferită a fiecărui motor
Detalii reale despre echipament
Unelte Adafruit [Figura corectată 28-01-2015] Cutie de viteze RioRand
Calculați și comparați uneltele
| Adafruit | ||||||||
| Intrare | 1 rotație a motorului | 32 | 22 | 16 | 31 | 349184 | 513.0343 | |
| Ieșire | 9 dinți | 11 | 22 | 10 | 1 revoluție a arborelui | 21780 | 1/16.032 | 513 pași 0,999933 revoluții |
| RioRand | ||||||||
| Intrare | 1 rotație a motorului | 32 | 22 | 26 | 31 | 567424 | 2037.886 | |
| Ieșire | 9 dinți | 11 | 9 | 10 | 1 revoluție a arborelui | 8910 | 1/63.68395 | 2038 pași 1.000056 revoluții |
| 3. Motorul lui Petr | ||||||||
| Intrare | 1 rotație a motorului | 32 | 22 | 27 | 24 | 456192 | ||
| Ieșire | 9 dinți | 11 | 9 | A 8-a | 1 revoluție a arborelui | 7128 | 1/64 | 2048 pași 1.0 ture |
(Motorul nr. 3 a fost adăugat prin e-mail de la Petr în Republica Cehă, care a cumpărat un „28BYJ-48” de la un dealer local de internet. Foarte interesant datorită raportului său exact.)
Linia de fund: aceste motoare 28BYJ-48 împărtășesc multe dintre aceleași trepte de viteză, variind doar în una sau două dintre ele.
Principalele specificații de interes se referă la rezistența pe înfășurare, curentul consecvent pe înfășurare și limita de curent dincolo de care motorul devine fierbinte nedorit.
Aceste specificații sunt predispuse la confuzie deoarece:
- Există două cercuri înfășurate.
- Ca „motor unipolar”, fiecare bobină are un robinet central, cele două robinete centrale sunt conectate între ele în interiorul motorului și ar trebui să fie conexiunea comună (V + pin 5).
- Pentru a energiza o înfășurare, conectați firul (pinii 1.4) la masă.
Când discutați despre rezistența unei înfășurări, este important dacă vorbiți despre o înfășurare întreagă sau doar despre rezistența de la robinetul central la o conexiune finală. În tabelul următor, cifrele de rezistență se referă la o jumătate de înfășurare; aceasta este de la pinul (1.4) la pinul obișnuit 5.
| Adafruit | 5V | 26 ohmi | 42 ohmi (nota 3) | 5V | 165mA | 330mA |
| RioRand | 5V | 27 ohmi | 5V | 165mA | 330mA | |
| Adafruit | 12V | 90 ohmi | 12V | 125mA | 250mA | |
| 7V | 70mA | 140mA | ||||
| 5V | 50mA | 100 mA |
Notă 1: Cu driverul tipic Darlington (L293D, ULN2003) driverul absoarbe aproximativ 0,75 V - 0,85 V din tensiunea totală de alimentare. Funcționarea de la o sursă de 5V oferă aproximativ 4,2V pe toate înfășurările motorului.
Nota 2: Presupunem că două jumătăți de viraj sunt întotdeauna conduse. Asta înseamnă: model în patru faze.
Nota 3: [În acest moment. Sperăm că Adafruit se va actualiza.] Specificațiile Adafruit nu spun dacă este pentru o jumătate de tură sau o tură completă. Adafruit nu listează o specificație a rezistenței pentru modelul de 12V.
Activați motorul
Modul obișnuit de a conduce acest motor 28BYJ-48 pare să funcționeze cu un driver ULN2003 Quad Darlington, pentru care există multe plăci de rupere disponibile ieftin (unele cu LED-uri care sunt foarte convenabile de programat), adesea cu motorul precum RioRand.
Acest driver este conectat la un controler, cum ar fi un Arduino, prin intermediul a patru fire, iar pașii individuali sunt controlați de software.
Când specificația motorului specifică „513 pași pe rotație a arborelui de ieșire” se referă la utilizarea următoarei secvențe cu patru faze, în care un pas corespunde avansării unui rând în tabel. Deci, 128,25 cicluri ale secvenței de etape complete.
Observații ale plăcii driverului ULN2003
Problemă: Această placă de driver populară are o serie de 4 pini de intrare pentru cele patru faze și doi pini separați pentru sursa de alimentare care provin de la o altă sursă de alimentare decât Arduino (sau un alt controler). Nu există un punct convenabil pentru a pune un teren între Arduino și această placă de driver. Alte carduri de conducător auto similare evită această eroare (oferă un pin de masă lângă semnalele de intrare).
O soluție la această placă ar fi să lipiți un pin de antet suplimentar pentru împământare la „IN5”, iar sub placă să lipiți un cablu de la acest pin la un conductor de împământare (de exemplu pinul 8 al ULN2003). Împământarea unei intrări ULN2003 neutilizate nu are efecte negative.
Explicația pinilor și jumperilor de putere
- Dacă jumperul lipsește, alimentarea pozitivă de pe pinul 2 este alimentată doar către pinul de alimentare pozitiv UNL2003 („Common”).
- Când jumperul este instalat, aceeași sursă pozitivă este trimisă și motorului comun (pe priza motorului) și LED-urilor.
Furnizorii care oferă o explicație pentru jumper spun că ar trebui să dezactiveze în mod convenabil motorul. (Instalați sau scoateți jumperul numai atunci când alimentarea este oprită pentru a evita tranzitorii de la inductanța motorului să deterioreze ULN2003.)
De exemplu, jumperul nu este o modalitate de a furniza ULN2003 și motorul separat. Acest lucru nu este necesar și nu va funcționa corect. Rețineți circuitul intern ULN2003, în special dioda de protecție, care este singura funcție conectată la terminalul COM ULN2003.
| 1 | minus | Masă de alimentare |
| 2 | la care se adauga | Sursa de alimentare pozitivă pentru ULN2003, precum și LED-urile și motorul dacă jumperul este instalat |
| 3 | la care se adauga | Pentru utilizare cu jumper |
| Al 4-lea | Alimentarea cu motor | Utilizați jumperul pentru a activa motorul și LED-urile (caz obișnuit). |
Iată schema internă pentru o secțiune a ULN2003, dintr-o fișă tehnică TI: Singura conexiune a ULN2003 la sursa plus (aici etichetată „COM”, ca și la sursa pozitivă comună) se face prin dioda de protecție.
Patru sau opt faze
Există unele discuții că motorul funcționează mai bine atunci când este operat cu opt faze (alternând 2 înfășurări pornite, 1 înfășurându-se ...), dar nu am perceput secvența de 8 faze ca o îmbunătățire. De fapt, am avut impresia că secvența de 8 faze a produs de fapt un cuplu mai mic, deși nu am explorat acest lucru în mod exhaustiv.
Secvențe vs. cablare
Următoarea secvență funcționează pentru patru faze:
Și pentru opt etape:
Comenzi ale motorului PWM
Disiparea căldurii
- Motorul de 12V cu 12V PS: 12V * 0.25A = 3W
- Temperatura ambientala
23 ° C Motorul se stabilizează la aproximativ
23 ° C
Cuplul este relativ dificil de măsurat, ceea ce poate duce la proliferarea specificațiilor pe internet care sunt incomplete și foarte diverse. Am configurat un aparat brut pentru a obține o estimare a cuplului de la aceste motoare care funcționează la diferite tensiuni de alimentare. Dispozitivul constă dintr-un suport pentru motor, un braț care este atașat la arborele motorului și la capătul brațului (la 10 cm de arbore) un coș în care pot fi așezate greutăți. Am folosit cele mai recente monede americane de un cenți, cântărind 2,5 grame și am cântărit diferitele încărcături pe o cântare digitală. Cu aceasta putem face două măsurători:
- Caracteristică de pornire dependentă de sarcină: Cuplul maxim pe care îl poate exercita motorul atunci când este controlat de la o poziție la alta. Pentru a testa acest lucru, așezăm o încărcătură în coș cu brațul orizontal și spunem motorului să-l ridice. Creștem sarcina până când motorul nu mai face pași la ridicare.
- Cuplul de menținere: Cu motorul oprit și brațul orizontal, punem atât de multă greutate în coș încât motorul nu îl mai poate suporta. Aceasta este, în general, o valoare a cuplului mult mai mare decât cuplul de strângere.
Valorile cuplului sunt date în unități de gram-forță * cm (gf * cm). Deoarece coșul este pe braț la 10 cm de arborele motorului, o greutate de 15 g corespunde unui cuplu de 10 * 15 = 150 gf * cm.
Am repetat măsurătorile de mai multe ori în ambele direcții (greutatea pe un capăt sau pe celălalt al brațului). Rezultatele prezentate mai jos nu sunt statistic solide (doar un eșantion de 5V și două motoare de 12V), dar sunt probabil reprezentative și sunt cu siguranță interesante de comparat cu specificațiile enumerate de Adafruit.
Rețineți că acestea sunt măsurători de viteză foarte mici. La viteze mai mari, cuplul de strângere scade din cauza timpului mai scurt pe pas pentru schimbarea curentului pentru a „depăși” inductanța înfășurării și a atinge valoarea sa maximă.
Rezultatele cuplului
Toate cuplurile în forță gram * cm.
| Adafruit | 5V | 5V | 170-190 | 950-1050 | 150 |
| RioRand | 5V | 5V | 740-820 | 2000 (nota 1) | |
| Adafruit | 12V | 12V | 370-400 | 1450-1550 | 250 |
| 10V | 310-340 | 1350-1450 | |||
| 9V | 270-300 | 1200-1300 | |||
| 7V | 190-220 | 900-1000 | |||
| 5V | 120-140 | 690-800 |
Observații:
- Notă 1: Testul meu pentru extragere atinge aproximativ 200g x 10cm, iar în acest moment dinții din angrenaj s-au rupt. Vezi imaginile de mai jos.
- Notă 2: Nici Adafruit, nici RioRand [din acest articol] nu enumeră o specificație pull-in, o specificație care este esențială pentru deplasarea efectivă a unei sarcini.
- Nota 3: Specificațiile Adafruit pentru cuplul de menținere sunt prea mici cu un factor de șase! Acestea fiind spuse, motorul este de șase ori mai puternic (în timp ce se menține) decât spune Adafruit.
- Nota 4: Cuplul de reținere al motorului RioRand 5V poate să nu fi fost surprinzător și a fost de aproximativ patru ori mai mare decât al motorului Adafruit 5V, care este reductorul de 4x mai mare.
Dinți rupți la testarea cuplului de reținere
Motor 28BYJ-48 RioRand. Deoarece motorul RioRand are un raport de transmisie mai mare, poate absorbi mai mult cuplu fără a-și pierde poziția. Cu toate acestea, aplicarea acestui cuplu mai mare este evident prea mare pentru dinți. Cuplul maxim efectiv pe care îl poate rezista nu este, prin urmare, determinat de cuplul de menținere al pasului, ci de rezistența dinților.
| Gear 4 | Gear 5 |
Restricții de evaluare
- În efectuarea acestor teste de cuplu rudimentare, mi s-a părut că unele faze ale motorului 28BYJ-48 au fost mai puternice decât altele. Pentru fiecare motor, anumite faze sau poziții păreau în mod consecvent acelea care au produs cel mai mic cuplu. Acest lucru s-a aplicat atât cuplului cât și cuplului de menținere.
- Este destul de probabil ca presiunea asupra arborelui de ieșire a transmisiei să aplice o forță laterală (nu doar de rotație) să aducă o anumită frecare obligatorie. (O anumită forță laterală este inevitabilă atunci când se utilizează angrenaje.) Este posibil ca această frecare să funcționeze împotriva cuplului și în favoarea cuplului de menținere.
Observații; Sugestii de utilizare
5V? sau motor de 12V la 7V?
Pentru aplicațiile care includ o placă Arduino sau o altă placă de control mică, este probabil ca utilizatorul să prefere să nu ruleze motorul de la alimentarea plăcii + 5V, ci în schimb să dorească să îl conecteze la sursa de alimentare în amonte + 7V sau mai mare. Este demn de remarcat faptul că motorul de 12V care funcționează pe sursa> 7V va oferi un cuplu mai bun decât sursa de 5V la 5V și cu un consum de energie mai mic.
pas
Datorită uneltelor utilizate, există
- Înclinarea rotației în poziția arborelui de ieșire, aproximativ +/- 3 grade (6 grade în total)
- în plus față de înclinare, mai multe rotații suplimentare sub sarcină. De exemplu, motorul de 12V alimentat de un alimentator de 12V a produs o sarcină puțin mai mică decât cuplul de reținere, o rotație suplimentară de aproximativ 9 grade.
Deși reductorul de viteză produce o viteză de rotație mult mai lentă decât cea a motorului pas cu pas de bază și la un cuplu mai mare, nu produce o creștere proporțională a preciziei poziționale. Comparați panta și utilizați numerele pentru dimensiunea pasului unui motor pas cu pas tipic cu 200 de trepte pe rotație (1,8 grade - mai bine cu un șofer cu pas mic).
Chiar și așa, aceste motoare 28BYJ-48 găsesc aplicații utile. De exemplu, ar fi posibil următoarele:
- Poziționați obiecte luminoase, de exemplu într-un afișaj mecanic animat, cum ar fi un cadran de ceas,
- Mutați pârghiile sau tijele (ca pe un servo) care au o sarcină constantă,
- Rotiți tija filetată acolo unde o poziție exactă de rotație este de mică importanță
Alte persoane care examinează 28BYJ-48:
- Motor pas cu trepte
- Am descoperit aceeași cutie de viteze descrisă mai sus pentru RioRand, dar unele postere susțin că există un model de viteză 1:64 exact.
- http://42bots.com/tutorials/28byj-48-stepper-motor-with-uln2003-driver-and-arduino-uno/
Descărcați pagina originală în limba engleză în format PDF