28BYJ-48 Động cơ bước 5V và Trình điều khiển A4988: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Bạn đã bao giờ muốn một robot quay ở một góc chính xác, chỉ sử dụng một vài đầu ra của Arduino hoặc micro: bit của bạn? Tất cả điều này cho rẻ? Đó là hướng dẫn cho bạn! Trong phần hướng dẫn này, chúng ta sẽ thấy cách điều khiển một động cơ bước rất rẻ chỉ sử dụng 2 đầu ra của bộ điều khiển và chỉ yêu cầu nguồn điện 5V!

Tôi đã đưa ra hướng dẫn này sau khi đấu tranh một chút để thu thập thông tin, đôi khi vấp phải thông tin sai lệch và tôi muốn cứu những người khác khỏi trải qua quá trình tương tự.

Nhưng trước khi bắt đầu, tại sao lại hạn chế như vậy?

• Tại sao lại là 5V: bởi vì tôi muốn tích hợp tính năng này trên một rô bốt di động sẽ chỉ chạy với pin lithium 3.7 mà tôi có thể nhận ra 5V với bộ tăng cường.
• Tại sao lại sử dụng A4988 mà không phải ULN2003 thường đi kèm với động cơ 28BYJ? Bởi vì, đầu tiên, nó yêu cầu 4 đầu vào. Do đó, việc sử dụng A4988 giúp chúng tôi tiết kiệm được 2 đầu ra bộ điều khiển quý giá của mình (và nếu bạn thích làm việc với micro: bit như tôi thì những đầu ra đó thật quý giá…)! Nhưng còn nhiều hơn thế nữa! Có thể điều khiển động cơ chỉ bằng cách đưa ra các bước dưới dạng xung động cao, cho chúng ta khả năng điều khiển động cơ với một PWM đơn giản. Bằng cách cố định chu kỳ làm việc thành 50%, thay đổi tần số của PWM sẽ thay đổi tốc độ quay của động cơ. Tại sao điều đó tuyệt vời? Bởi vì nếu bạn muốn đặt tốc độ động cơ của tôi và sau đó tiếp tục điều khiển những thứ khác bằng Arduino hoặc micro: bit của tôi, thì bạn chỉ cần đặt PWM của tôi và quên nó đi, điều này sẽ làm cho mã của bạn dễ đọc hơn và cuộc sống của bạn rất nhiều dễ dàng hơn (ví dụ: nếu bạn muốn chế tạo một robot như thế này).

Vậy hãy bắt đầu !

Quân nhu

Đây là những gì bạn cần cho hướng dẫn này:

• 1x động cơ bước 28BYJ
• 1x trình điều khiển A4988
• 1x breadboard hoặc bảng tạo mẫu, tụ điện và một số dây
• Micro: bit và bảng mở rộng hoặc Arduino
• Nguồn điện 5V (+ 3.3V nếu bạn sử dụng Micro: bit). Đối với điều này, tôi đã sử dụng một pin lithium 18650 và một tấm chắn pin.
• 1x vạn năng

Bước 1: Tìm hiểu hệ thống của chúng tôi

Điều đầu tiên mà tôi khuyên bạn nên bắt đầu là tìm hiểu thêm về động cơ bước và trình điều khiển A4988. Này, nhưng tại sao chúng ta cần trình điều khiển này? Chúng ta có thể điều khiển động cơ bước mà không cần trình điều khiển không? Câu trả lời là không. Các bo mạch như Micro: bit và Arduino xử lý thông tin tốt nhưng không tạo ra nhiều dòng điện và bạn cần dòng điện để làm cho động cơ bước di chuyển. Để tìm hiểu thêm về cách hoạt động của cả động cơ và trình điều khiển, đây là tài liệu tham khảo mà tôi muốn giới thiệu. Nó là tổng hợp nhưng cũng chứa hầu hết thông tin bạn cần cho hệ thống dây điện.

Nhưng hãy đợi trước khi cố gắng dây bất cứ điều gì! 28BYJ có thích nghi với A4988 không? Nếu bạn tìm kiếm nhanh, bạn sẽ thấy rằng động cơ này hiếm khi đi kèm với A4988 làm trình điều khiển. Nếu bạn đọc kỹ tài liệu tham khảo trước đó, bạn có thể thấy lý do: bước của chúng tôi là động cơ đơn cực trong khi A4988 được thiết kế để điều khiển động cơ lưỡng cực, vì vậy chúng tôi sẽ phải hack một chút động cơ của mình!

Bước 2: Lấy cắp động cơ

Để làm cho động cơ của bạn tương thích với trình điều khiển động cơ, chỉ cần lấy dây màu đỏ ra khỏi đầu nối màu trắng. Để thực hiện cắt đầu nối để loại bỏ dây màu đỏ và cắt dây màu đỏ của động cơ. Sau đó, hoán đổi cáp màu vàng và màu hồng trên đầu nối. Giữ lại dây và đầu nối màu đỏ cho bước tiếp theo!

Để lấy cáp ra khỏi đầu nối, hãy đẩy dây bạn muốn tháo trong đầu nối và sau đó đẩy phần kim loại có thể nhìn thấy trên đầu nối vào bằng một công cụ sắc bén (trên đây là hình ảnh tôi thực hiện việc này với con dao yêu thích của mình, opinel!), và cuối cùng kéo và cuối cùng toàn bộ sẽ xuất hiện như trên hình trên. Hình cuối cho thấy đầu nối sẽ trông như thế nào ở phần cuối của những sửa đổi đó: thứ tự của cáp trên đầu nối phải là màu cam / hồng / vàng / xanh lam.

(Tái bút: trực tuyến bạn sẽ tìm thấy một số hướng dẫn chỉ ra rằng bạn phải khử dây màu đỏ khỏi động cơ và sau đó làm xước PCB, hãy quên điều đó đi, điều này không cần thiết. Vô dụng?)

Bước 3: Cài đặt trình điều khiển

Bây giờ… đã đến lúc lái chiếc động cơ này với trình điều khiển? Chưa xin lỗi ! Bạn thấy con ốc trên bo mạch A4988? Chà, chúng ta sẽ phải thử với nó. Vít này về cơ bản cho phép bạn đặt bao nhiêu dòng điện sẽ đi qua các cuộn dây của động cơ của bạn. Trong trường hợp của chúng tôi, trong khi nguồn điện của chúng tôi cung cấp 5V và các cuộn dây của chúng tôi trong động cơ có điện trở 50 Ohms, dòng điện của chúng tôi sẽ không quá 100mA, điều này sẽ được hỗ trợ bởi động cơ nên cuối cùng bạn có thể bỏ qua bước này. Tuy nhiên, nếu bạn giống như tôi và bạn muốn động cơ của bạn chỉ nhận dòng điện nhiều như nó cần thì hãy làm theo.

Vì vậy, để thiết lập trình điều khiển, hãy làm theo Phương pháp 2 của bài viết này với những điều chỉnh đó (như hình trên cho thấy)

1. Sử dụng 5V từ lá chắn pin cho cả logic và đầu vào nguồn động cơ (VMOT được cho là cần nhiều hơn 8V nhưng 5V hoạt động!). 2 chân GND trên bo mạch đã được kết nối, vì vậy không cần kết nối cả hai chân với mặt đất của pin.
2. Kết nối các chân STEP và DIR với 5V (không phải với Arduino như được hiển thị trong bài viết tham khảo)
3. Khi đặt đồng hồ vạn năng, tôi đặt dòng điện thành 50mA, đủ để điều khiển động cơ của tôi bằng cách sử dụng nửa bước (thêm về điều đó ở bước tiếp theo). Để kết nối đồng hồ vạn năng của tôi để đo dòng điện trong cuộn dây của động cơ, như bạn có thể thấy ở hình trên, tôi đã rút dây màu vàng khỏi đầu nối và đặt dây màu đỏ vào, để tôi có thể đặt đồng hồ vạn năng của mình từ màu đỏ sang dây màu vàng để đo dòng điện.

Bước 4: Điều khiển động cơ

Vậy là xong, chúng ta gần như đã sẵn sàng để thực hiện chuyển động cơ của mình. Điều duy nhất cần làm là:

1. để xóa đồng hồ vạn năng khỏi hệ thống của chúng tôi nếu chưa được thực hiện,
2. kết nối MS1 với 5V, điều này sẽ khiến người lái sử dụng nửa bước (Tôi đã gặp khó khăn khi bắt rô-bốt bật đủ các bước trên 5V. Nhưng vì một phần mục tiêu của tôi là làm cho mọi thứ chạy trên 5V, tôi chấp nhận hy sinh một chút tốc độ và để đạt được độ chính xác),
3. cung cấp các chân STEP và DIR với những gì chúng ta muốn từ bộ điều khiển của mình.

Sau đó: nếu bạn muốn điều khiển động cơ bằng Arduino, chỉ cần làm theo bài viết tại đây, nơi bạn sẽ tìm thấy mã mẫu. Nếu bạn muốn kiểm soát nó bằng micro: bit thì hãy ở lại với tôi lâu hơn một chút.

Micro: bit, như Arduino, đi kèm với GPIO. Do đó, một khi chúng ta cấp nguồn cho nó (với 3.3V!), Thì chúng ta có thể lập trình nó để xuất ra STEP và DIR. Trong khi dường như có rất nhiều đầu vào và đầu ra, hãy cảnh báo rằng thực tế nhiều đầu vào đã được dành cho một số mục đích khác. Bạn có thể tìm hiểu thêm về điều đó trong bài viết này. Bạn sẽ thấy trong bài viết này thực sự có nhiều đầu vào / đầu ra được chia sẻ với màn hình và do đó, nếu bạn muốn sử dụng những đầu vào đó, thì bạn sẽ phải tắt màn hình. Nhưng chúng ta đừng tắt màn hình! Vậy chúng ta có thể sử dụng những chân nào? Tôi sẽ sử dụng các chân 2 và 8 vì tôi sẽ không sử dụng các miếng đệm (chân 2).

Cắm chân 2 của micro: bit vào STEP, chân 8 vào DIR, tải lên chương trình được đính kèm bằng trình chỉnh sửa micro: python yêu thích của bạn (Tôi đã sử dụng trình chỉnh sửa mu-editor). Chương trình này về cơ bản đặt PWM trên chân 2 với khoảng thời gian là 1 mili giây (và chu kỳ làm việc 50%) và động cơ của bạn sẽ quay. Đặt chân 8 thành 0 hoặc 1 để làm cho nó quay theo cách này hay cách khác và thay đổi khoảng thời gian để làm cho nó quay với tốc độ bạn muốn (miễn là bạn không muốn nó đi quá nhanh… đối với tôi một xung mỗi mili giây là gần với tốc độ tối đa mà tôi có thể đạt được).

Để làm cho mọi thứ nhỏ gọn hơn một chút và dễ dàng bắt tay vào một robot di động, tôi đã làm một chiếc bảng nhỏ. Bảng được hiển thị trong hình trên. Trong hình ảnh có một sợi dây màu tím đi từ VMOT đến VDD đang ẩn trong bóng tối. Ngoài ra, dây màu vàng đi từ SLP đến RST thực tế không được hàn, tôi chỉ đặt nó ở đó để đại diện cho mối hàn tôi đặt ở mặt sau của bảng để kết nối 2 chân đó. Lưu ý: tản nhiệt thường không cần thiết với hệ thống như vậy, vì chúng tôi rút ra nhiều, ít hơn 1A.

Vậy đó, tôi hy vọng tài liệu hướng dẫn này sẽ giúp nhiều bạn tận hưởng sức mạnh của động cơ bước trong các dự án của mình.