Управление шаговым двигателем 28BYJ-48

[Admin]

Управление шаговым двигателем 28BYJ-48
Попался мне в руки Шаговый двигатель 28BYJ-48 решил его использовать для управления жалюзи на кухне.
Шаговый двигатель 28BYJ-48, использует в кондиционерах, термовентиляторах и т.п.
Он как правило продается с простейшим драйвером собранном на микросхеме ULN2003
На плате есть 4 светодиода отображающие на какой из обмоток есть напряжение

Характеристики:
номинальное напряжение питания: 5В или 12В
число фаз: 4
сопротивление фазы: 200 Ом ±7%
угловой шаг: 5,625°
соотношение: 1:64
частота: 100 Гц
крутящий момент: 450 г*см
сопротивление изоляции: >10 МОм (500В)
диаметр: 25 мм высота 18мм.
плата управления: 27 х 17 мм.
общий вес: до 80 гр.

Схема


Со встроенной библиотекой Stepper Library, моторчик отказался работать
Написал тестовый скетч для ардуино, что бы заставить его вращаться
В полношаговом режиме

PHP код:

#include <CyberLib.h>
#define dur 4 //от 10 до 3 
#define step_init {D2_Out; D3_Out; D4_Out; D5_Out;} //сконфигурируем на выход
#define step_stop {D2_Low; D3_Low; D4_Low; D5_Low; delay_ms(dur); }

#define step1 {D2_High; D3_High; D4_Low; D5_Low; delay_ms(dur);}
#define step2 {D2_Low; D3_High; D4_High; D5_Low; delay_ms(dur);}
#define step3 {D2_Low; D3_Low; D4_High; D5_High; delay_ms(dur);}
#define step4 {D2_High; D3_Low; D4_Low; D5_High; delay_ms(dur);}

void setup() 
{
  step_init;
  step_stop;
}

void loop()
{ Start

    step1;
    step2;
    step3;
    step4;
  
End } 


Полушаговый режим

PHP код:

#include <CyberLib.h>
#define dur 4 //от 10 до 3 изменяется скорость вращения
#define step_init {D2_Out; D3_Out; D4_Out; D5_Out;} //сконфигурируем на выход
#define step_stop {D2_Low; D3_Low; D4_Low; D5_Low; delay_ms(dur); }

#define step1 {D2_High; D3_Low; D4_Low; D5_Low; delay_ms(dur);}
#define step2 {D2_High; D3_High; D4_Low; D5_Low; delay_ms(dur);}
#define step3 {D2_Low; D3_High; D4_Low; D5_Low; delay_ms(dur);}
#define step4 {D2_Low; D3_High; D4_High; D5_Low; delay_ms(dur);}
#define step5 {D2_Low; D3_Low; D4_High; D5_Low; delay_ms(dur);}
#define step6 {D2_Low; D3_Low; D4_High; D5_High; delay_ms(dur);}
#define step7 {D2_Low; D3_Low; D4_Low; D5_High; delay_ms(dur);}
#define step8 {D2_High; D3_Low; D4_Low; D5_High; delay_ms(dur);}

void setup() 
{
  step_init;
  step_stop;
}

void loop()
{ Start
    step1;
    step2;
    step3;
    step4;    
    step5;
    step6;
    step7;
    step8;      
End } 


Соответственно в полношаговом режиме скорость вращения будет в 2 раза выше
В будущем планирую написать для этого ШД библиотеку

[Serega7411]

Тоже эксперементировал с таким шаговиком для управления оконными жалюзями. Хотелось чтобы подходили к 2-м жалюзям 4 провода (2 витых пары, а не 9 = 1 земля питания + 4 фазы + 4 фазы для управления всеми обмотками), поэтому сделал управление на ATTINY2313 и ULN2003, макетка влезла внутрь корпуса жалюзи. ATTINY2313 управляется по UART, т.е. требуется 4 провда "+","-","rx","tx". Реализованы 4 команды полное открытие, полное закрытие, открытие на определенный угол, закрытие на определенный угол. Открытие-закрытие делал поворотом пластин, поднятие/опускание не делал. Шаговик соединял с осью вращения через обрезок корпуса ручки, на ось и шаговик наматывал изоленту, чтобы и плотно было и могло немного проскользнуть. Небольшое проскальзывание нужно чтобы не использовать датчики конечных положений. При инициализации просто поворачивается на угол чуть больше максимального поворота, за счет проскальзывание выставляетс в "0". Потом уже от этого нуля высталяется угол.

PHP код:

#include <avr/io.h>//Подключаем библиотеку ввода/вывода

#define MAX_COMMAND_LEN 16 //Максимальная длина команды
#define DEVICE_NUM 1 //Номер этого устройства
#define NUM_DRIVES 2 //Количество приводов
#define nop() {asm("nop");}//подключаем функция для формирваония задержки

void Close (unsigned char Drive, unsigned char Count);//Прототип функции поворота ротора ШД вправо
void Open (unsigned char Drive, unsigned char Count);//Прототип поворота влево
void USART_Init();
unsigned char USART_Receive( void );
//void USART_Transmit( unsigned char data );
unsigned char USART_Command[MAX_COMMAND_LEN];
static unsigned char CurrentPos[NUM_DRIVES];

int m=1; //переменные

bool ReadCommand(void)
{
    unsigned char UART_char;
    
    //Очищаем буфер
    for(unsigned char Count = 0;Count<MAX_COMMAND_LEN;Count++) USART_Command[Count]=0;
    
    //Читаем первый символ
    UART_char = USART_Receive();
    
    //Исли первый символ не '#', значит это не начало команды
    if (UART_char == '#') UART_char = USART_Receive();
    
    //Читаем дальше если команда для этого устройства или 0 (широковещательный адрес, для всех)
    if ((UART_char == 0)||((UART_char == DEVICE_NUM))) {
        
        //Читаем UART и заполняем буфер
        for(unsigned char Count = 0;Count<MAX_COMMAND_LEN;Count++)
        {
        UART_char = USART_Receive();
        USART_Command[Count] = UART_char;
        if(UART_char == '\n') break;//Если "окончание строки", то считаем что закончили считывать команду
        }
    
        //На всякий случай, если переданная строка больше размера буфера в конце ставим "окончание строки"
        USART_Command[MAX_COMMAND_LEN-1] = '\n';
        
        //Удачно считали команду
        return true;
        
    }        
    
    //Исли символ не '#', значит это это не команда
    else return false;
}
    
int main(void)
{
    
    unsigned char N,P;
    DDRB = 0xFF;//Конфигурирования порта на выход
    PORTB = 0x00;//Отключаем подтягивающие резисторы порта
    CurrentPos[0] = 170;//Считаем что жалюзи открыты, чтобы закрыть их
    CurrentPos[1] = 170;
    Close(0,175);//Закрываем жалюзи
    
    USART_Init();
    //USART_Transmit('D');
    for(;;)         //Вечный цикл
    {
        if (ReadCommand()){ 
        //Формат команды: C N P
        //C-байт команды, N-байт номер привода, P-байт параметр
        N = USART_Command[1];
        P = USART_Command[2];
        
        if (N <= NUM_DRIVES)
        switch(USART_Command[0]){
                case 'O':
                Open(N,170);
                break;
                case 'C':
                Close(N,180);
                break;
                case 'o':
                Open(N,P);
                break;
                case 'c':
                Close(N,P);
                break;
            }
            
        }
    }
    
}

//Функция задержки
void delay(int t)
{
    for (int x=0; x<t ;x++)
    nop ();
}

//Функция поворота ротора вправо
//Drive - номер привода (0, 1, ...)
//Count - количество циклов поворота
void Open(unsigned char Drive, unsigned char Count)
{
    unsigned char NewPos, Bit;
    
    //Определяем какой бит(номер вывода, к которому подключен ШД) будеv двигать (0 - оба)
    Bit = (Drive==0) ? 0b10001000 : Bit = (Drive==1) ? 0b00001000 : 0b10000000;
    
    //Определяем новую позицию, куда нужно переместить ШД
    NewPos = ((CurrentPos[Drive] + Count) >= 170) ? 170 : CurrentPos[Drive] + Count;
    
    for(unsigned char i = CurrentPos[Drive]; i < NewPos; i++)
    {
    
    PORTB = Bit;//обмотка A
    delay(3000);

    PORTB>>=1;//обмотка B
    delay(3000);

    PORTB>>=1;//обмотка C
    delay(3000);

    //PORTB = 0b00010001;//обмотка D
    PORTB>>=1;//обмотка D
    delay(3000);
    
    }
    PORTB=0x00;
    
    CurrentPos[Drive] = NewPos;//Запоминаем позицию, в которой находятся жалюзи
    
}

//Функция поворота ротора влево
//Drive - номер привода
//Count - количество циклов поворота
void Close(unsigned char Drive, unsigned char Count)
{
    unsigned char Delta,Bit;
    
    //Если количество шагов больше чем может быть (упрется в ограничитель), 
    //то выводим в 0 с запасм 5 шагов (вдруг не успел IL отрабоать что-то из-за частоты, напряжения и т.д.)
    if (CurrentPos[Drive] < Count){
        Delta = CurrentPos[Drive] + 5;//Определяем на сколько нужно помернуть ШД
        CurrentPos[Drive] = 0;//Запоминаем позицию, в которой находятся жалюзи
        }
    else {
        CurrentPos[Drive] -= Count;//Определяем на сколько нужно помернуть ШД
        Delta = Count;//Запоминаем позицию, в которой находятся жалюзи
        }
    
    //Bit = (Drive==1) ? 0b00000001 : 0b00010000;//Определяем какой бит(номер вывода, к которому подключен ШД) будет двигать
    Bit = 0b00010001;
    
    for(unsigned char i=0; i<Delta; i++)
    {
    PORTB=Bit;
    delay(3000);

    PORTB<<=1;
    delay(3000);

    PORTB<<=1;
    delay(3000);

    PORTB<<=1;
    delay(3000);
    }
    PORTB=0x00;
    
}

void USART_Init(void) //Функция инициализации USART
{
    unsigned int speed;
    speed = 103;//9600
    UBRRH = (unsigned char) (speed>>8);
    UBRRL = (unsigned char) speed;
    UCSRA = (1<<U2X); //Удвоение скорости
    UCSRB = ( ( 1 << RXEN ) | ( 1 << TXEN ) ); //Разрешение на прием и н апередачу через USART
    UCSRC = (1<<USBS) | (3<<UCSZ0);
}

unsigned char USART_Receive( void ) //Функция приема данных
{
    while ( !(UCSRA & (1<<RXC)) );     //Ожидание приема символа
    return UDR; //Возврат символа
}
/*
void USART_Transmit( unsigned char data ) //Функция отправки данных
{
    while ( !(UCSRA & (1<<UDRE)) ); //Ожидание опустошения буфера приема
    UDR = data; //Начало передачи данных
    
}*/ 


[Admin]

Спасибо.
Мне понравилась реализации шага методом сдвига.
Таким образом можно просто реализовать хранение последнего местоположения и сам процесс шага
Из недостатков такой реализации, управление мотором нужно подключать к одному GPIO

[Влад54]

Тоже инитересует тема управления скоростью вращения ШД, но не совсем пока разбираюсь в чужих скетчах.
Какие способы управления скоростью ШД существуют (кроме задержки) для изменения частоты управляющих импульсов?
Нужно менять скорость такого ШД в соответствии с определенной мат. зависимостью.

[Admin]

Можно математически изменять задержку между импульсами

[Влад54]

Математически задержку и предполагалось менять. Вопрос был в том. Есть ли способы управления скоростью без использования функции задержки между импульсами

[Влад54]

Еще одна проблема нарисовалась.
Моя Ардуинка не допускает операций с плавающей точкой, но в программе появляются числа (и операции с плавающей тчк.). Необходимо так же использовать тригонометрические ф-ции в которых как раз в качестве аргумента не целые радианы используются. Получается с моей платой вообще тригонометрия не предусмотрена? Возможно ли использование целочисленного аргумента в градусах?
Понимаю, что немного не по теме. Может в другой отдел перенести?

[Admin]

Моя Ардуинка не допускает операций с плавающей точкой

Любой контроллер может
Добавьте соответствующую библиотеку

[Влад54]

Сообщение от Admin

Любой контроллер может
Добавьте соответствующую библиотеку

Подозреваю, что при этом скорость вычислений и соответственно скорость вращения ШД измениться так как вычислять функцию с плавающими переменными придется в бесконечном цикле.
Какие то способы избежать операций с плавающей тчк. существуют?

[Admin]

Что бы из числа с запятой получить простое число , нужно его умножить на 1000 или на 1000000, в зависимости от числа знаков после запятой