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ステッピングモーターと ULN2003 モジュール

ステッピングモーター

28BYJ-48 は 5 線式のユニポーラステッピングモーターで、動作電圧は 5V です。ステッピングモーターは高精度なモーターで、センサーによるフィードバックを必要とせずに非常に正確に制御できます。これは、モーターのシャフトに磁石が取り付けられており、電磁コイルを特定の順序でオン・オフすることで、シャフトを小さな正確なステップで回転させることができるためです。

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本キットで使用しているステッピングモーターのステータには 32 個の磁極があるため、1 回転には 32 ステップが必要です。出力軸は減速ギアセットに接続されており、減速比は 1/64 です。そのため、最終的な出力軸が 1 回転するには、32 × 64 = 2048 ステップが必要になります。

ユニポーラステッピングモーターの動作原理

ユニポーラステッピングモーターは通常 4 つのフェーズを持ち、直流電源で動作します。モーターの各フェーズに流す電流のタイミングを正しく制御することで、モーターをステップごとに回転させることができます。モーターの中央には歯車状の磁石（ローター）があり、その周囲には 0 から 5 まで番号の付いた歯があります。これらの歯の周囲には、コイルで接続された 8 個の磁極（A～D のペア）が配置されています。

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これらのコイルに接続されたスイッチ（SA、SB、SC、SD）をオンにすることで、どの磁極が有効になるかを制御します。例えば、SB スイッチがオン（他はオフ）の場合、磁極 B がローターの特定の歯と整列し、ローターが回転します。次に SC スイッチをオンにすると、ローターは磁極 C に合わせて回転します。このように A、B、C、D のスイッチを順番に切り替えることで、ローターは連続的に回転します。

ULN2003 モジュール

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ULN2003 ステッピングモータードライバーモジュールは、ステッピングモーターを回路に組み込むために重要な役割を果たします。これは 7 チャンネルのインバーターとして動作し、入力信号をモーター駆動に必要な出力信号に変換します。例えば、IN1 に High 信号を、IN2、IN3、IN4 に Low 信号を入力すると、OUT1 が Low になり、他の出力は High のままになって、モーターが 1 ステップ回転します。このような特定のシーケンスを与えることで、モーターを滑らかにステップ動作させることができます。ULN2003 は、モーターの動作に必要なタイミング制御を簡単に実現してくれます。