DIY ULN2003電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

PCB圖如下：

成分

ULN2003LVPWR 德州儀器	× 1
741C083510JP CTS電阻器產(chǎn)品	× 1
106CKR063M CDE/伊利諾伊電容器	× 1
SMBJ5.0CA SMC 二極管解決方案	× 1
16針公頭	× 1
C503B-RBS-CW0Z0AA2 科銳LED	× 1

描述

DIY ULN2003電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

ULN2003驅(qū)動(dòng)板

28BYJ-48 是您能找到的最便宜的步進(jìn)電機(jī)之一。雖然它不是超級(jí)準(zhǔn)確或功能強(qiáng)大，但它是用于小型項(xiàng)目或只想了解步進(jìn)電機(jī)的絕佳電機(jī)。

該電機(jī)通常用于自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組的葉片。它有一個(gè)內(nèi)置的變速箱，可以提供一些額外的扭矩并大大降低速度。

您可以在下面找到本教程中使用的步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的規(guī)格。

重要提示：制造商通常指定電機(jī)具有 64:1 的齒輪減速。Arduino 論壇的一些成員注意到這是不正確的，因此他們拆開(kāi)一些電機(jī)來(lái)檢查實(shí)際的齒輪比。他們確定確切的齒輪比實(shí)際上是 63.68395:1，這導(dǎo)致每整圈大約有 4076 步（在半步模式下）。

我不確定是否所有制造商都使用完全相同的變速箱，但您可以調(diào)整代碼中每轉(zhuǎn)的步數(shù)，以匹配您的型號(hào)。

Adafruit Industries 小型減速步進(jìn)電機(jī)使用與 28BYJ-48 相同的外形尺寸，但具有不同的齒輪比。它有一個(gè)大約 1/16 的減速齒輪組，每轉(zhuǎn) 513 步（在全步模式下）。您可以下載它的數(shù)據(jù)表

控制 28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)的基本 Arduino 示例代碼

您可以使用 Arduino IDE 將以下示例代碼上傳到您的 Arduino。

此示例使用 Stepper.h 庫(kù)，該庫(kù)應(yīng)與 Arduino IDE 一起預(yù)裝。此草圖將步進(jìn)電機(jī)沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng) 1 圈，暫停，然后沿另一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng) 1 圈。

// 包括 Arduino Stepper.h 庫(kù)：

#include

// 定義每次旋轉(zhuǎn)的步數(shù)：

常量 int stepsPerRevolution = 2048;

// 接線：

// ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的引腳 8 到 IN1

// ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的引腳 9 到 IN2

// ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的引腳 10 到 IN3

// ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的引腳 11 到 IN4

// 創(chuàng)建名為“myStepper”的步進(jìn)器對(duì)象，注意引腳順序：

步進(jìn)器 myStepper = Stepper(stepsPerRevolution, 8, 10, 9, 11);

無(wú)效設(shè)置（）{

// 將速度設(shè)置為 5 rpm：

myStepper.setSpeed(5);

// 以 9600 的波特率開(kāi)始串行通信：

序列號(hào).開(kāi)始（9600）；

}

無(wú)效循環(huán)（）{

// 向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)一圈：

Serial.println("順時(shí)針");

myStepper.step(stepsPerRevolution);

延遲（500）；

// 向另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)一圈：

Serial.println("逆時(shí)針");

myStepper.step(-stepsPerRevolution);

延遲（500）；

}

代碼說(shuō)明：

草圖首先包含 Stepper.h Arduino 庫(kù)。關(guān)于這個(gè)庫(kù)的更多信息可以在 Arduino 網(wǎng)站上找到。

// 包括 Arduino Stepper.h 庫(kù)：

#include

接下來(lái)，我定義了電機(jī)旋轉(zhuǎn) 1 圈需要多少步。在本例中，我們將在全步模式下使用電機(jī)。這意味著旋轉(zhuǎn) 360 度需要 2048 步（參見(jiàn)上面的電機(jī)規(guī)格）。

// 定義每次旋轉(zhuǎn)的步數(shù)：

常量 int stepsPerRevolution = 2048;

接下來(lái)，您需要?jiǎng)?chuàng)建 Stepper 類的新實(shí)例，它表示連接到 Arduino 的特定步進(jìn)電機(jī)。為此，我們使用函數(shù)?

步進(jìn)器（步驟，pin1，pin2，pin3，pin4）

?其中steps是每轉(zhuǎn)的步數(shù)，pin1到pin4是電機(jī)連接的引腳。要獲得正確的步進(jìn)順序，我們需要按以下順序設(shè)置引腳：8、10、9、11。

// 創(chuàng)建名為“myStepper”的步進(jìn)器對(duì)象，注意引腳順序：

步進(jìn)器 myStepper = Stepper(stepsPerRevolution, 8, 10, 9, 11);

在這種情況下，我將步進(jìn)電機(jī)稱為“myStepper”，但您也可以使用其他名稱，例如“z_motor”或“l(fā)iftmotor”等。?

步進(jìn)電機(jī) = Stepper(stepsPerRevolution, 8, 10, 9, 11);

. 您可以創(chuàng)建多個(gè)具有不同名稱和引腳的步進(jìn)電機(jī)對(duì)象。這使您可以輕松地同時(shí)控制 2 個(gè)或更多步進(jìn)電機(jī)。

在設(shè)置中，您可以使用功能以 rpm 為單位設(shè)置速度?

設(shè)定轉(zhuǎn)速(rpm)

. 28byj-48 步進(jìn)電機(jī)的最大速度在 5 V 時(shí)約為 10-15 rpm。

無(wú)效設(shè)置（）{

// 將速度設(shè)置為 5 rpm：

myStepper.setSpeed(5);

// 以 9600 的波特率開(kāi)始串行通信：

序列號(hào).開(kāi)始（9600）；

}

在代碼的循環(huán)部分，我們簡(jiǎn)單地調(diào)用?

步驟（步驟）

?以由電機(jī)確定的速度將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)特定步數(shù)的功能?

設(shè)定轉(zhuǎn)速(rpm)

?功能。將負(fù)數(shù)傳遞給此函數(shù)會(huì)反轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。

無(wú)效循環(huán)（）{

// 向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)一圈：

Serial.println("順時(shí)針");

myStepper.step(stepsPerRevolution);

延遲（500）；

// 向另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)一圈：

Serial.println("逆時(shí)針");

myStepper.step(-stepsPerRevolution);

延遲（500）；

}

帶有 Arduino 和 AccelStepper 庫(kù)的 28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)的示例代碼

在以下三個(gè)示例中，我將向您展示如何控制步進(jìn)電機(jī)的速度、方向和步數(shù)。在這些示例中，我將使用 AccelStepper 庫(kù)。

Mike McCauley 編寫(xiě)的 AccelStepper 庫(kù)是一個(gè)非常棒的庫(kù)，可用于您的項(xiàng)目。優(yōu)點(diǎn)之一是它支持加速和減速，但它也有很多其他不錯(cuò)的功能。

你可以下載這個(gè)庫(kù)的最新版本?AccelStepper-1.59.zip

您可以通過(guò)轉(zhuǎn)到 Arduino IDE 中的 Sketch > Include Library > Add .ZIP Library... 來(lái)安裝庫(kù)。

另一種選擇是導(dǎo)航到工具 > 管理庫(kù)...或在 Windows 上鍵入 Ctrl + Shift + I。庫(kù)管理器將打開(kāi)并更新已安裝庫(kù)的列表。

您可以搜索“accelstepper”并查找 Mike McCauley 的庫(kù)。選擇最新版本，然后單擊安裝。

1.連續(xù)旋轉(zhuǎn)示例代碼

以下草圖可用于以恒定速度連續(xù)運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)步進(jìn)電機(jī)。（不使用加速或減速）。

您可以通過(guò)單擊代碼字段右上角的按鈕來(lái)復(fù)制代碼。

/* 使用 ULN2003 驅(qū)動(dòng)板、AccelStepper 和 Arduino UNO 控制 28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)的示例草圖：連續(xù)旋轉(zhuǎn)。更多信息：https://www.makerguides.com */

// 包含 AccelStepper 庫(kù)：

#include

// 電機(jī)引腳定義：

#define motorPin1 8 // ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的 IN1

#define motorPin2 9 // ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的 IN2

#define motorPin3 10 // ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的 IN3

#define motorPin4 11 // ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的 IN4

// 定義AccelStepper接口類型；半步模式下的 4 線電機(jī)：

#define MotorInterfaceType 8

// 使用引腳序列 IN1-IN3-IN2-IN4 進(jìn)行初始化，以便將 AccelStepper 庫(kù)與 28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)一起使用：

AccelStepper stepper = AccelStepper(MotorInterfaceType, motorPin1, motorPin3, motorPin2, motorPin4);

無(wú)效設(shè)置（）{

// 設(shè)置每秒最大步數(shù)：

stepper.setMaxSpeed(1000);

}

無(wú)效循環(huán)（）{

// 以每秒步數(shù)為單位設(shè)置電機(jī)的速度：

stepper.setSpeed(500);

// 以 setSpeed() 設(shè)置的恒定速度步進(jìn)電機(jī)：

stepper.runSpeed();

}

代碼如何工作：

同樣，第一步是將庫(kù)包含在?

#include

.

// 包含 AccelStepper 庫(kù)：

#include

下一步是定義 ULN2003 到 Arduino 的連接。

該聲明?

＃定義

?用于為常量值命名。編譯程序時(shí)，編譯器會(huì)將對(duì)該常量的任何引用替換為定義的值。所以你提到的任何地方?

電機(jī)引腳1

，編譯器會(huì)在編譯程序時(shí)將其替換為值 8。

// 電機(jī)引腳定義：

#define motorPin1 8 // ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的 IN1

#define motorPin2 9 // ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的 IN2

#define motorPin3 10 // ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的 IN3

#define motorPin4 11 // ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的 IN4

下一步是為 AccelStepper 庫(kù)指定電機(jī)接口類型。在這種情況下，我們將以半步模式驅(qū)動(dòng) 4 線步進(jìn)電機(jī)，因此我們將接口類型設(shè)置為“8”。您可以在此處找到其他接口類型。如果您想以全步模式（每轉(zhuǎn)少步）運(yùn)行電機(jī)，只需將 8 更改為 4。

// 定義AccelStepper接口類型；半步模式下的 4 線電機(jī)：

#define MotorInterfaceType 8

?

接下來(lái)，您需要使用適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)接口類型和連接創(chuàng)建 AccelStepper 類的新實(shí)例。為了獲得正確的步進(jìn)順序，我們需要按以下順序設(shè)置引腳：motorPin1、motorPin3、motorPin2、motorPin4。

在這種情況下，我將步進(jìn)電機(jī)稱為“步進(jìn)器”，但您也可以使用其他名稱，例如“z_motor”或“l(fā)iftmotor”等。?

AccelStepper liftmotor = AccelStepper(MotorInterfaceType, motorPin1, motorPin3, motorPin2, motorPin4);

. 您可以創(chuàng)建多個(gè)具有不同名稱和引腳的步進(jìn)電機(jī)對(duì)象。這使您可以輕松地同時(shí)控制 2 個(gè)或更多步進(jìn)電機(jī)。

// 使用引腳序列 IN1-IN3-IN2-IN4 進(jìn)行初始化，以便將 AccelStepper 庫(kù)與 28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)一起使用：

AccelStepper stepper = AccelStepper(MotorInterfaceType, motorPin1, motorPin3, motorPin2, motorPin4);

在代碼的設(shè)置部分，我們使用函數(shù)定義最大速度（步/秒）?

設(shè)置最大速度（）

. 每秒超過(guò) 1000 步的速度可能不可靠，因此我將其設(shè)置為最大值。請(qǐng)注意，我指定了步進(jìn)電機(jī)的名稱（'stepper'），我想為其定義最大速度。如果您連接了多個(gè)步進(jìn)電機(jī)，您可以為每個(gè)電機(jī)指定不同的速度：?

stepper2.setMaxSpeed(500);

.

無(wú)效設(shè)置（）{

// 設(shè)置每秒最大步數(shù)：

stepper.setMaxSpeed(1000);

}

在循環(huán)中，我們首先使用函數(shù)設(shè)置我們希望電機(jī)運(yùn)行的速度?

設(shè)置速度（）

. （您也可以將其放在代碼的設(shè)置部分中）。

stepper.runSpeed()

?輪詢電機(jī)，當(dāng)一個(gè)步驟到期時(shí)，它執(zhí)行 1 個(gè)步驟。這取決于設(shè)置的速度和自上一步以來(lái)的時(shí)間。如果要改變電機(jī)的方向，可以設(shè)置負(fù)轉(zhuǎn)速：?

stepper.setSpeed(-400);

?以另一種方式轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)。

無(wú)效循環(huán)（）{

// 以每秒步數(shù)為單位設(shè)置電機(jī)的速度：

stepper.setSpeed(500);

// 以 setSpeed() 設(shè)置的恒定速度步進(jìn)電機(jī)：

stepper.runSpeed();

}

在半步模式下，一轉(zhuǎn)需要 4096 步，因此 500 步/秒導(dǎo)致大約 7 rpm。

2.草圖控制步數(shù)或轉(zhuǎn)數(shù)

使用以下草圖，您可以控制速度、方向和步數(shù)/轉(zhuǎn)數(shù)。

在這種情況下，步進(jìn)電機(jī)以 500 步/秒順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 1 圈，然后以 1000 步/秒逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 1 圈，最后以 1000 步/秒順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 2 圈。

/* 使用 ULN2003 驅(qū)動(dòng)板、AccelStepper 和 Arduino UNO 控制 28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)的示例草圖：步數(shù)/轉(zhuǎn)數(shù)。更多信息：https://www.makerguides.com */

// 包含 AccelStepper 庫(kù)：

#include

// 電機(jī)引腳定義：

#define motorPin1 8 // ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的 IN1

#define motorPin2 9 // ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的 IN2

#define motorPin3 10 // ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的 IN3

#define motorPin4 11 // ULN2003 驅(qū)動(dòng)器上的 IN4

// 定義AccelStepper接口類型；半步模式下的 4 線電機(jī)：

#define MotorInterfaceType 8

// 使用引腳序列 IN1-IN3-IN2-IN4 進(jìn)行初始化，以便將 AccelStepper 庫(kù)與 28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)一起使用：

AccelStepper stepper = AccelStepper(MotorInterfaceType, motorPin1, motorPin3, motorPin2, motorPin4);

無(wú)效設(shè)置（）{

// 設(shè)置每秒最大步數(shù)：

stepper.setMaxSpeed(1000);

}

無(wú)效循環(huán)（）{

// 將當(dāng)前位置設(shè)置為 0：

stepper.setCurrentPosition(0);

// 以 500 步/秒的速度向前運(yùn)行電機(jī)，直到電機(jī)達(dá)到 4096 步（1 轉(zhuǎn)）：

而（stepper.currentPosition（）！= 4096）{

stepper.setSpeed(500);

stepper.runSpeed();

}

延遲（1000）；

// 將位置重置為 0：

stepper.setCurrentPosition(0);

// 以 1000 步/秒的速度向后運(yùn)行電機(jī)，直到電機(jī)達(dá)到 -4096 步（1 轉(zhuǎn)）：

而（stepper.currentPosition（）！= -4096）{

stepper.setSpeed(-1000);

stepper.runSpeed();

}

延遲（1000）；

// 將位置重置為 0：

stepper.setCurrentPosition(0);

// 以 1000 步/秒的速度向前運(yùn)行電機(jī)，直到電機(jī)達(dá)到 8192 步（2 轉(zhuǎn)）：

而（stepper.currentPosition（）！= 8192）{

stepper.setSpeed(1000);

stepper.runSpeed();

}

延遲（3000）；

}