第 19 课 步进电机

介绍

步进电机由于其独特的设计，可以在没有任何反馈机制的情况下进行高精度控制。步进电机的轴上装有一系列磁铁，由一系列电磁线圈控制，这些线圈按特定顺序带正负电，以小“步”精确地向前或向后移动。

所需器件

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原理图

原理图如下所示：

../_images/image221.png

实验步骤

第 1 步：搭建电路。

步进电机驱动板

Mega板

IN1

2

IN2

4

IN3

3

IN4

5

GND

GND

VCC

5v
../_images/image222.png

第 2 步：打开代码文件 Lesson_19_Stepper_Motor.ino。

第 3 步：选择 开发板 和 端口。

第 4 步：点击 上传 按钮来上传代码。

现在，你应该看到步进电机的摇臂顺时针和逆时针交替旋转。

../_images/image223.jpeg

代码

代码分析

初始化步进电机

#include <Stepper.h> //include a head file
//the steps of a circle
#define STEPS 2048
//set steps and the connection with MCU
Stepper stepper(STEPS, 2, 3, 4, 5);
//available to store previous value
int previous = 0;

包含头文件 Stepper.h，将步长设置为 100，然后使用函数 stepper() 初始化步进电机。

  • Stepper(steps, pin1, pin2, pin3, pin4)：此函数创建 Stepper 类的新实例，代表连接到 Arduino 板的特定步进电机。

  • steps：电机旋转一圈的步数。如果你的电机给出每步的度数，将该数字除以 360 以获得步数（例如 360 / 3.6 给出 100 步，整数型）。

setSpeed()函数

//speed of per minute
stepper.setSpeed(15); //set the motor speed in rotations per minute(RPMs)

  • setSpeed(rpms)：以每分钟转数 (RPMs) 为单位设置电机速度。此函数不会使电机转动，只是设置调用 step() 时的速度。

  • rpms：电机每分钟旋转的速度 - 一个正数（长型）。

主程序

void loop()
{
//get analog value
int val = analogRead(0); //Read the value of the potentiometer
//current reading minus the reading of history
stepper.step(val - previous); //Turn the motor in val-previous steps
//store as prevous value
previous = val; //the value of potentiometer assignment to variable previous
}

主程序是先读取A0的值，然后根据A0的值来设置步进电机转动的步数。

  • step(steps)：以特定的步数转动电机，速度由最近调用 setSpeed() 确定。这个功能是阻塞的；也就是说，它将等到电机完成移动后才能将控制权传递给代码中的下一行。例如，如果你将速度设置为 1 RPM 并在 100 步电机上调用 step(100)，则此函数将需要整整一分钟才能运行。为了更好地控制，保持高速并且每次调用 step() 时只走几步。

  • steps：转动电机的步数 - 正向转动一个方向，负向转动另一个（int）。