28BYJ-48 Інформація про крокові двигуни та поради
Кроковий двигун 28BYJ-48
Перш за все: я знайшов цю цікаву статтю на https://grahamwideman.wikispaces.com/Motors-+28BYJ-48+Stepper+motor+notes.
На жаль, wikispaces.com повідомляє, що ви припините службу wiki у 2018/2019. Щоб ця сторінка не зникла повністю, я взяв її тут і переклав, як міг.
Оригінальну сторінку у форматі PDF англійською мовою також можна завантажити в кінці статті.
Велике спасибі Грем Відеману за його велику інформацію про цей кроковий двигун.
У цій статті є кілька коментарів щодо недорогого крокового двигуна з редуктором, який має різні форми від різних постачальників, включаючи Adafruit, дилерів робототехніки, eBay від американських продавців та Китаю тощо.
Очевидно, що це ціна крокового двигуна - 5VDC 32-Step 1/16 Gearing) зробила б/у номер 4 (другий зверху праворуч з 16 зубами) досить малоймовірним. Цю головоломку пояснюють порівнянням каталожної картини Адафрута з моєю картиною внутрішньої частини двигуна Адафрута. Очевидно, що каталог каталогу Adafruit насправді відповідає моделі двигуна, яку продає RioRand (і багато інших виробників).
| Фотографія онлайн-каталогу Adafruit (статус: поточний) | Внутрішні частини адафрута | Двигун RioRand |
| Зображення поточного двигуна Adafruit 858. | Двигун RioRand схожий на каталог із Adafruit! |
Різний погляд на кожен двигун
Фактичні деталі передач
Адафрутове спорядження [Малюнок виправлено 28.01.2015] Коробка передач RioRand
Обчисліть і порівняйте передачі
| Адафрут | ||||||||
| вихід | 1 обертання двигуна | 32 | 22-го | 16 | 31 | 349184 | 513,0343 | |
| Вхід | 9 зубів | 11 | 22-го | 10 | 1 оберт вала | 21780 | 1/16.032 | 513 кроків 0,999933 обертів |
| RioRand | ||||||||
| вихід | 1 обертання двигуна | 32 | 22-го | 26-й | 31 | 567424 | 2037,886 | |
| Вхід | 9 зубів | 11 | 9 | 10 | 1 оберт вала | 8910 | 1/63,68395 | 2038 кроків 1.000056 оборотів |
| 3. Двигун Петра | ||||||||
| вихід | 1 обертання двигуна | 32 | 22-го | 27 | 24 | 456192 | ||
| Вхід | 9 зубів | 11 | 9 | 8-й | 1 оберт вала | 7128 | 1/64 | 2048 кроків 1,0 повороту |
(Двигун №3 додано електронною поштою від Петра з Чехії, який купив “28BYJ-48” у місцевого інтернет-дилера. Дуже цікавий завдяки точному співвідношенню.)
Підсумок: Ці двигуни 28BYJ-48 мають багато однакових передач, просто змінюючись на одній або двох з них.
Основні технічні характеристики стосуються опору на обмотку, відповідного струму на обмотку та межі струму, за якою двигун стає небажано гарячим.
Ці характеристики схильні до плутанини, оскільки:
- Є два звивисті кола.
- Як "однополярний двигун" кожна котушка має центральний кран, два центральні крани з'єднані між собою всередині двигуна і повинні бути загальним з'єднанням (V + контакт 5).
- Для підключення обмотки підключіть провід (висновки 1.4) до землі.
Обговорюючи опір обмотки, важливо, чи йдеться про всю обмотку, чи просто про опір від центрального крана до кінцевого з'єднання. У наступній таблиці показники опору відносяться до половини обмотки; це від штифта (1.4) до звичайного штифта 5.
| Адафрут | 5 В | 26 Ом | 42 Ом (примітка 3) | 5 В | 165 мА | 330 мА |
| RioRand | 5 В | 27 Ом | 5 В | 165 мА | 330 мА | |
| Адафрут | 12 В | 90 Ом | 12 В | 125 мА | 250 мА | |
| 7В | 70мА | 140 мА | ||||
| 5 В | 50 мА | 100 мА |
Примітка 1. З типовим драйвером для Дарлінгтона (L293D, ULN2003) драйвер поглинає приблизно від 0,75 В до 0,85 В загальної напруги живлення. Працюючи від джерела живлення 5 В, виходить приблизно 4,2 В через обмотки двигуна (наполовину).
Примітка 2. Припускає, що два напівповороти завжди ведуться. Це означає: чотирифазний кроковий шаблон.
Примітка 3: [На даний момент часу. Сподіваємось, Adafruit оновиться.] В специфікації Adafruit не сказано, це для половини або повного обороту. Adafruit не містить специфікацій резисторів для моделі 12 В.
Увімкніть двигун
Звичайний спосіб керування цим двигуном 28BYJ-48, схоже, працює з драйвером ULN2003 Quad Darlington, для якого існує безліч дешево доступних щитів захисту (деякі зі світлодіодами, які дуже зручно програмувати), часто з двигуном такі як RioRand.
Цей драйвер підключений до контролера, такого як Arduino, за допомогою чотирьох проводів, а окремі етапи контролюються програмним забезпеченням.
Коли технічні характеристики двигуна диктують «513 кроків за оберт вихідного вала», це стосується використання наступної чотирифазної послідовності, де один крок відповідає просуванню одного рядка в таблиці. Отже, 128,25 циклів повної послідовності кроків.
Коментарі ради драйверів ULN2003
Проблема: Ця популярна плата драйверів має серію з 4 вхідних контактів для чотирьох фаз та двох окремих контактів для джерела живлення, що надходять від джерела живлення, відмінного від Arduino (або іншого контролера). Немає зручного пункту, щоб покласти грунт між Arduino і цією платою драйверів. Інші подібні карти драйверів уникають цієї помилки (вони забезпечують заземлення біля вхідних сигналів).
Рішенням на цій платі було б припаяти додатковий контактний штифт для заземлення в точці “IN5”, а під платою ви припаяти кабель від цього штиря до заземлювача (наприклад, штифт 8 ULN2003). Заземлення невикористаного входу ULN2003 не має негативних наслідків.
Пояснення штифтів та перемичок
- Якщо перемичка відсутня, позитивний живлення на штифті 2 подається лише на позитивний штифт живлення UNL2003 (“Загальний”).
- З встановленою перемичкою той самий позитивний живлення також надходить до загального двигуна (на гнізді двигуна) та світлодіодів.
Продавці, які надають пояснення перемичці, кажуть, що їй слід зручно відключити двигун. (Встановлюйте або знімайте перемичку лише тоді, коли живлення вимкнено, щоб уникнути перехідних процесів від індуктивності двигуна, що пошкоджують ULN2003.)
Наприклад, перемичка не є способом подачі ULN2003 та двигуна окремо. Це не потрібно і не працюватиме належним чином. Зверніть увагу на внутрішню схему ULN2003, особливо на захисний діод, який є єдиною функцією, підключеною до COM-терміналу ULN2003.
| 1 | мінус | Земля джерела живлення |
| 2 | плюс | Позитивне джерело живлення для ULN2003, а також світлодіоди та двигун, якщо встановлена перемичка |
| 3 | плюс | Для використання з перемичкою |
| 4-й | Подача двигуна | Використовуйте перемичку для активації двигуна та світлодіодів (загальний випадок). |
Ось внутрішня схема для розділу ULN2003, з технічного паспорта TI: Єдине підключення ULN2003 до плюсового джерела живлення (тут позначене як “COM”, як із загальним позитивним джерелом живлення) через захисний діод.
Чотири-вісім фаз
Існує деяка дискусія, що двигун працює краще, коли він працює з вісьмома фазами (чергуючи 2 обмотки, 1 обмотку ...), але я не сприймав послідовність 8 фаз як поліпшення. Насправді, у мене склалося враження, що 8-фазна послідовність насправді давала менше крутного моменту, хоча я не досліджувала цього вичерпно.
Послідовності проти проводки
Наступна послідовність працює протягом чотирьох фаз:
І протягом восьми фаз:
ШІМ-керування двигуном
Розсіювання тепла
- Двигун 12 В з 12 В PS: 12 В * 0,25 А = 3 Вт
- Температура навколишнього середовища
23 ° C Двигун стабілізується приблизно
23 ° C
Визначити крутний момент відносно важко, що може призвести до поширення специфікацій в Інтернеті, які є неповними та дуже різноманітними. Я створив сирий пристрій, щоб отримати оцінку крутного моменту від цих двигунів, що працюють при різних напругах живлення. Пристрій складається з кронштейна для двигуна, важеля, який прикріплений до вала двигуна, і на кінці важеля (на відстані 10 см від вала) кошика, в який можна помістити гирі. Я використовував найсвіжіші монети в один цент США вагою 2,5 грами і зважував різні навантаження на цифровій шкалі. За допомогою цього ми можемо зробити два виміри:
- Характеристика пуску, що залежить від навантаження: Макс. Крутний момент, який може мати двигун, коли він управляється з одного положення в інше. Щоб перевірити це, ми поміщаємо вантаж у кошик з важелем горизонтально і кажемо двигуну підняти його. Ми збільшуємо навантаження, поки двигун не припиняє робити кроки під час підйому.
- Утримування крутного моменту: коли двигун зупинений і горизонтальний важіль важеля ми вкладаємо в кошик стільки ваги, що двигун більше не може його підтримувати. Як правило, це значно вищий момент крутного моменту, ніж момент затягування.
Значення крутного моменту наведені в одиницях грам сили * см (gf * см). Оскільки кошик знаходиться на кронштейні в 10 см від вала двигуна, вага 15 г відповідає моменту 10 * 15 = 150 gf * см.
Я повторював вимірювання кілька разів в обидві сторони (вага на одному або другому кінці руки). Результати, наведені нижче, не є статистично надійними (лише один двигун на 5 В та два двигуни на 12 В), але, можливо, є репрезентативними і, безумовно, цікаві для порівняння зі специфікацією, зазначеною Adafruit.
Зауважте, що це дуже низькі вимірювання швидкості. При вищих швидкостях обертальний момент затягування зменшується через коротший час зміни кроку, щоб "подолати" індуктивність обмотки і досягти її повного значення.
Результати крутного моменту
Всі крутні моменти в грамовій силі * см.
| Адафрут | 5 В | 5 В | 170-190 | 950-1050 | 150 |
| RioRand | 5 В | 5 В | 740-820 | 2000 (примітка 1) | |
| Адафрут | 12 В | 12 В | 370-400 | 1450-1550 | 250 |
| 10 В | 310-340 | 1350-1450 | |||
| 9В | 270-300 | 1200-1300 | |||
| 7В | 190-220 | 900-1000 | |||
| 5 В | 120-140 | 690-800 |
Примітки:
- Примітка 1: Мій тест на витягування вдарив приблизно 200 г х 10 см, і в цей момент зуби в шестерні зламалися. Дивіться малюнки нижче.
- Примітка 2: Ні в Adafruit, ні в RioRand [на даний момент] не вказано специфікацію втягування, специфікацію, яка є критичною для фактичного переміщення вантажу.
- Примітка 3: Специфікація Adafruit для витримуючого моменту занадто низька в шість разів! Тим не менш, двигун в шість разів потужніший (утримуючи), ніж каже Adafruit.
- Примітка 4: Момент утримання двигуна RioRand 5V, можливо, не дивував і був приблизно в чотири рази більше, ніж у двигуна Adafruit 5V, який є в 4 рази більшим редуктором.
Зламані зуби при випробуванні утримуючого моменту
Двигун 28BYJ-48 RioRand. Оскільки двигун RioRand має більше передавальне число, він може поглинати більше крутного моменту, не втрачаючи свого положення. Однак застосування цього великого крутного моменту, очевидно, занадто велике для зубів. Ефективний максимальний крутний момент, який він може витримати, визначається не утримуючим моментом кроку, а міцністю зуба.
| Шестерня 4 | Шестерня 5 |
Рейтингові обмеження
- Виконуючи ці елементарні випробування на крутний момент, мені здавалося, що деякі фази двигуна 28BYJ-48 були сильнішими за інші. Для кожного двигуна певні фази або положення постійно здавались такими, що виробляли найменший крутний момент. Це стосувалося як крутного моменту, так і утримуючого моменту.
- Цілком ймовірно, що тиск на вихідний вал коробки передач, щоб прикласти поперечне зусилля (а не лише поворотне), спричинить за собою деяке тертя, що зв'язує. (Деякі бокові зусилля неминучі при використанні передач.) Це тертя, ймовірно, спрацює проти крутного моменту і на користь утримання крутного моменту.
Спостереження; Пропозиції щодо використання
5 В? або 12В двигун на 7В?
Для додатків, що включають плату Arduino або якусь іншу невелику плату контролера, цілком ймовірно, що користувач воліє не запускати двигун від джерела живлення + 5 В, а замість цього хоче підключити його до джерела живлення + 7 В або вище. Варто зауважити, що двигун 12 В, що працює на джерелі живлення> 7 В, забезпечить кращий крутний момент, ніж живлення 5 В при 5 В і при меншій струмі струму.
висота тону
Через використовувану коробку передач є
- Нахил обертання в положенні вихідного валу, приблизно +/- 3 градуси (всього 6 градусів)
- на додаток до нахилу, деякі додаткові повороти під навантаженням. Наприклад, двигун 12 В, що живиться від блоку живлення 12 В, видавав навантаження трохи менше, ніж утримуючий момент, додаткове обертання приблизно 9 градусів.
Хоча редуктор частоти обертання виробляє швидкість обертання набагато повільнішу, ніж у базового крокового двигуна, і при більш високому крутному моменті він не забезпечує пропорційного збільшення позиційної точності. Порівняйте нахил та використовуйте цифри для розміру кроку типового крокового двигуна з 200 кроками за оберт (1,8 градуса - краще з мікрокроковим драйвером).
Попри це, ці двигуни 28BYJ-48 знаходять корисне застосування. Наприклад, можливо наступне:
- Розміщуйте світлові предмети, наприклад, на анімованому механічному дисплеї, такому як циферблат годинника,
- Перемістіть важелі або штоки (як на сервоприводі), які мають постійне навантаження,
- Поверніть різьбовий шток там, де точне положення обертання мало важливе
Інші люди, які досліджують 28BYJ-48:
- Редукторний кроковий двигун
- Виявив ту саму коробку передач, що була описана вище для RioRand, але деякі плакати стверджують, що існує точна модель шестерні 1:64.
- http://42bots.com/tutorials/28byj-48-stepper-motor-with-uln2003-driver-and-arduino-uno/
Завантажте оригінальну сторінку англійською мовою у форматі PDF