آموزش اتصال استپر موتور به رزبری پای

استپرموتورها در دسته ای بین موتورهای DC معمولی  و سرووموتورها  قرار می گیرند . آن ها مزیت قرارگیری در موقعیت های مختلف به طور دقیق و حرکت به عقب یا جلو به صورت پله پله و همچنین چرخش مداوم را دارند. در این قسمت از آموزش نحوه کنترل یک استپرموتور را با RaspberryPi و همان چیپ L293D که در قسمت قبلی آموزش از آن استفاده کردیم فرا میگیرید.

 

استپر موتور 5ولت

این موتور بسیار کم مصرف است و از مشکل جریان کشی لحظه ای بر خلاف موتور های DC و سرووموتور ها (که از موتور DC استفاده می کنند ) کمتر رنج می برد . بنابراین این پروژه با تغذیه از خروجی 5 ولت RaspberryPi نیز کار می کند به شرطی که RaspberryPi به یک تغذیه با خروجی حداقل 1 آمپر تغذیه شود .

آیسی L293D

آیسی ULN2803

مینی بردبرد

سیم جامپر نری به نری

سخت افزار (L293D)

استپر موتور 5 سیم دارد و این بار ما از هر دو نیمه ی L293D استفاده می کنیم . این به این معنی است که اتصالات زیادی روی بردبرد وجود خواهد داشت .

موتور یک کانکتور 5پایه دارد که باید سیم های جامپر داخل آن کنید و به بردبرد متصل کنید .

سخت افزار (ULN2803)

اگر از ULN2803 استفاده می کنید از تمامی 5 سیم استپر موتور استفاده خواهد شد .

موتور یک کانکتور 5پایه دارد که باید سیم های جامپر داخل آن کنید و به بردبرد متصل کنید .

این شیوه اتصال تنها با استپر موتور های 5 پایه (تک قطب ) قابل اجراست .

اگر چه کد زیر از پایه 18 GPIO به عنوان پین Enable استفاده می کند اما این پین فقط برای L293D استفاده می شود .

استپر موتورها

استپر موتورها از یک چرخ دندانه دار و اکترومگنت ها برای چرخاندن روتور یک پله در هر مرحله استفاده می کنند .

با تحریک سیم پیچ ها به ترتیب مناسب , موتور شروع به چرخیدن می کند . تعداد پله هایی که یک استپر موتور در یک چرخش 360 درجه دارد در واقع تعداد دندانه های روی چرخ آن است .

موتوری که ما از آن استفاده می کنیم 8 پله دارد , اما سپس یک گیربکس کاهنده 1:64  وجود دارد که تعداد پله ها را به 8*64=512 عدد افزایش می دهد .

در این آموزش ما از اتصال مشترک قرمز رنگ استفاده نمی کنیم . این سیم تنها زمانی مفید است که از یک مدار راه انداز متفاوت که امکان تغییر جهت جریان در هر سیم پیچ را ندارد استفاده شود .

وجود یک اتصال مرکزی در هر سیم پیچ به این معناست که میتوان با تحریک کردن نیمه ی راست یا چپ سیم پیچ جهت جریان را بدون استفاده از یک مدار که آن را برعکس کند تغییر داد .

از آنجایی که ما از L293D استفاده می کنیم که کار تغییر جهت جریان را به خوبی انجام می دهد این اتصال مشترک را نیاز نداریم .  با این آیسی می توان جریان را در هر جهتی به کل یک سیم پیچ اعمال کرد .

پایه های ULN2803

در قسمت کنترل موتور DC با رزبری پای آموزش L293D را دیدیم که چیپ بسیار کاربردی است .

L293D 4 خروجی دارد که جهت آن ها می تواند عوض شود و ULN2803 8 خروجی دارد که سیگنال های ضعیف RaspberryPi را تقویت می کنند تا قادر باشند جریان های بیشتری را کلید بزنند .

اما برخلاف L293D خروجی های ULN2803 تنها می توانند جریان بکشند . بنابراین سیم قرمز مثبت استپر موتور استفاده می شود . بنابراین , مثلا به جای استفاده از تمام سیم پیچ بین سیم های نارنجی و صورتی تنها نیمی از سیم پیچ که بین سیم های قرمز و صورتی قرار دارد تحریک می شود .

 نرم افزار و بر نامه نویسی مورد نیاز برای اتصال استپر موتور به رزبری پای

بخش نرم افزاری این پروژه برای هر دو آیسی L293D و ULN2803 یکسان است . این پروژه از کتابخانه Rpi.GPIO استفاده می کند . اگر تاکنون این کار را انجام نداده اید , ابتدا باید این مورد را نصب کنید .

برای نصب کد , می توانید از طریق SSH به RaspberryPi متصل شوید و یک پنجره ویرایشگر را با دستور زیر باز کنید :

$nano stepper.py

سپس کد زیر را در پنجره ویرایشگر جای گذاری کنید و با CTRL-X و Y آن را ذخیره کنید .

کد:

import RPi.GPIO as GPIO
import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

enable_pin = 18
coil_A_1_pin = 4
coil_A_2_pin = 17
coil_B_1_pin = 23
coil_B_2_pin = 24

GPIO.setup(enable_pin, GPIO.OUT)
GPIO.setup(coil_A_1_pin, GPIO.OUT)
GPIO.setup(coil_A_2_pin, GPIO.OUT)
GPIO.setup(coil_B_1_pin, GPIO.OUT)
GPIO.setup(coil_B_2_pin, GPIO.OUT)

GPIO.output(enable_pin, 1)

def forward(delay, steps): 
 for i in range(0, steps):
 setStep(1, 0, 1, 0)
 time.sleep(delay)
 setStep(0, 1, 1, 0)
 time.sleep(delay)
 setStep(0, 1, 0, 1)
 time.sleep(delay)
 setStep(1, 0, 0, 1)
 time.sleep(delay)

def backwards(delay, steps): 
 for i in range(0, steps):
 setStep(1, 0, 0, 1)
 time.sleep(delay)
 setStep(0, 1, 0, 1)
 time.sleep(delay)
 setStep(0, 1, 1, 0)
 time.sleep(delay)
 setStep(1, 0, 1, 0)
 time.sleep(delay)


def setStep(w1, w2, w3, w4):
 GPIO.output(coil_A_1_pin, w1)
 GPIO.output(coil_A_2_pin, w2)
 GPIO.output(coil_B_1_pin, w3)
 GPIO.output(coil_B_2_pin, w4)

while True:
 delay = raw_input("Delay between steps (milliseconds)?")
 steps = raw_input("How many steps forward? ")
 forward(int(delay) / 1000.0, int(steps))
 steps = raw_input("How many steps backwards? ")
 backwards(int(delay) / 1000.0, int(steps))

هنگامی که استپر موتور ها حرکت نمی کنند نیز همچنان فعال اند و موقعیت خود را حفظ می کنند که این کار جریان می کشد . اگر به نگه نداشتن موقعیت توسط استپر نیاز ندارید می توانید دستور (setStep(0,0,0,0  را فراخوانی کنید تا سیم پیچ ها آزاد شوند . اکنون موتور آزادانه می چرخد و جریانی نمی کشد .

تست و راه اندازی

این برنامه باید به عنوان کاربر super-user اجرا شود , بنابراین دستور زیر را وارد پنجره SSH کنید :

$sudo python stepper.py

یک زمان تاخیر وارد کنید ( 5 مقدار مناسبی است ) و سپس یک عدد برای تعداد پله ها (512 یک دور چرخش کامل است) .

با تغییر مقادیر تاخیر و کاهش آن حداکثر سرعت موتور را می توانید پیدا کنید .

 Source : Adafruit.com

اگر این نوشته‌ برایتان مفید بود لطفا کامنت بنویسید.

مطالعه دیگر جلسات این آموزش

<< جلسه قبلی                    جلسه بعدی >>