DIY Stepper Motor Controller: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

อย่าลืมว่ามอเตอร์กระแสตรงเหล่านั้น สิ่งที่คุณต้องทำก็เพียงแค่ต่อสายขั้วบวกและขั้วลบเข้ากับแบตเตอรี่และให้เครื่องเริ่มทำงาน แต่เมื่อเราเริ่มทำโปรเจ็กต์ที่ซับซ้อนมากขึ้น มอเตอร์กระแสตรงเหล่านั้นดูเหมือนจะไม่ส่งมอบสิ่งที่คุณต้องการ…. ใช่ ฉันหมายถึงประสิทธิภาพ ความแม่นยำ และเหนือสิ่งอื่นใดคือแรงบิดโดยไม่ลดเกียร์

เรื่องราวเริ่มต้นขึ้นในขณะที่ฉันวางแผนจะสร้างเครื่องเจาะแบบกึ่งอัตโนมัติซึ่งจะช่วยให้คุณเจาะทะลุวัตถุต่างๆ ได้เหมือนกับสว่านเจาะทั่วไป แต่ด้วยความช่วยเหลือของแป้นเหยียบ เพื่อให้คุณสามารถจับวัตถุได้ด้วยมือทั้งสองข้างโดยไม่ต้องใช้มือ มือช่วย. เรื่องสั้นโดยย่อ ฉันต้องการมอเตอร์ที่สามารถเคลื่อนหัวเจาะขึ้นและลงได้อย่างแม่นยำ และยังมีแรงบิดที่ดีอีกด้วย

ฉันตัดสินใจใช้สเต็ปเปอร์มอเตอร์ไม่ได้ ใช่อันที่มีสี่สายและนั่นคือทั้งหมดที่ฉันรู้เกี่ยวกับพวกเขา ดังนั้นในคำแนะนำนี้เราจะสร้างคอนโทรลเลอร์สำหรับมอเตอร์สเต็ปมอเตอร์สี่สายที่ช่วยให้เราควบคุมความเร็วและทิศทางของมอเตอร์โดยไม่ต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์.

ขั้นตอนที่ 1: แนวคิดและแผนผัง

เป้าหมายของโครงการนี้คือการทำให้การใช้สเต็ปเปอร์มอเตอร์ง่ายขึ้นโดยการสร้างคอนโทรลเลอร์โมดูลาร์ที่สามารถขับเคลื่อนสเต็ปเปอร์มอเตอร์ได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อทำงาน

คอนโทรลเลอร์ที่เราจะสร้างขึ้นนั้นใช้ไดรเวอร์สเต็ปเปอร์มอเตอร์ A4988 ซึ่งมีราคาถูกและหาซื้อได้ง่ายในร้านขายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออนไลน์ ก่อนที่เราจะเข้าไปดูรายละเอียดเพิ่มเติม ให้ดูเอกสารข้อมูลของไดรเวอร์สเต็ปเปอร์

ไดรเวอร์ต้องการอินพุต PWM บนพินสเต็ปเพื่อสั่งงานมอเตอร์ ความถี่ที่เพิ่มขึ้นของสัญญาณ PWM ส่งผลให้ RPM สูงขึ้นและในทางกลับกัน ในการควบคุมทิศทางของมอเตอร์ สามารถสลับพิน Dir ของไดรเวอร์ระหว่าง VCC และขั้วต่อกราวด์ได้

ไดรเวอร์ทำงานบน 5v (VDD) และ VMOT แสดงถึงแรงดันไฟฟ้าสำหรับมอเตอร์ที่สามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 8-35VDC ขดลวดของมอเตอร์จะเชื่อมต่อกับการเชื่อมต่อ 1A, 2A, 1B, 2B ตามลำดับ

ตอนนี้เพื่อสร้างสัญญาณ PWM ที่ต้องการ เราจะใช้ไอซีตัวจับเวลา 555 เราจะใช้โพเทนชิออมิเตอร์ 10k เพื่อเปลี่ยนความถี่เอาต์พุตของสัญญาณ PWM ซึ่งจะช่วยให้เราควบคุมความเร็วของการหมุนได้ ส่วนที่เหลือเป็นส่วนประกอบเสริมมากมาย

ขั้นตอนที่ 2: การออกแบบ PCB

หลังจากสรุปแผนผังฉันได้ทำการทดสอบเบื้องต้นบนเขียงหั่นขนมและดูเหมือนว่าทุกอย่างจะทำงานได้อย่างไร้ที่ติ มอเตอร์มีความแม่นยำ มีประสิทธิภาพ และมีแรงบิดที่ดี แต่ปัญหาคือมันเลอะกับเขียงหั่นขนมและการทำสิ่งนี้บนกระดานแบบเจาะจงจะไม่เป็นทางเลือก

ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจออกแบบ PCB สำหรับคอนโทรลเลอร์นี้ซึ่งใช้เวลาพอสมควร แต่ฉันได้ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อทั้งหมดถูกต้อง และฉันได้เพิ่มส่วนประกอบเสริมทั้งหมดเพื่อให้การใช้คอนโทรลเลอร์นี้ใช้งานง่ายที่สุด

ตอนนี้เมื่อการออกแบบ PCB เสร็จสิ้น ฉันก็มุ่งหน้าไปยัง PCBWAY และอัปโหลดไฟล์ Gerber เพื่อรับ PCB ของฉัน หลังจากผ่านตัวเลือกมากมายฉันได้สั่งซื้อ PCB ของฉันแล้ว พวกเขากำลังเสนอ PCBs คุณภาพดีในราคาที่น่าทึ่ง ขอบคุณมากสำหรับ PCBWAY ที่ทำให้โครงการนี้เกิดขึ้นได้ ดังนั้นอย่าลืมชำระเงินที่เว็บไซต์เพื่อสั่งซื้อแผงวงจรพิมพ์แบบกำหนดเองของคุณ

ลิงค์ไปยัง PCBs และไฟล์ Gerber สำหรับแผงวงจรคือ:

www.pcbway.com/project/sharep…

PCBWAY

www.pcbway.com

ขั้นตอนที่ 3: เครื่องมือและส่วนประกอบ

รายการเครื่องมือและส่วนประกอบสำหรับโครงการนี้แสดงไว้ด้านล่าง:

เครื่องมือที่จำเป็น:

• หัวแร้ง
• ลวดบัดกรี
• คีม

ตัวขับมอเตอร์สเต็ปเปอร์

www.banggood.com/3D-Printer-A4988-Reprap-S…

BILL OF MATERIAL (ไฟล์ BOM):

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบบอร์ด

PCB มาถึงภายในเวลาเพียงหนึ่งสัปดาห์และคุณภาพไม่มีที่ติ เมื่อฉันเอามือวางบนกระดาน ฉันรวบรวมส่วนประกอบทั้งหมดและเริ่มประกอบตามที่ระบุไว้บนกระดาน

สิ่งที่ดีที่สุดเกี่ยวกับการใช้เวลามากในการออกแบบบอร์ดคือตอนนี้คุณสามารถผลิตสำเนาได้มากเท่าที่ต้องการ และสิ่งที่คุณต้องทำคือวางส่วนประกอบตามที่แสดงในบอร์ด

ขั้นตอนที่ 5: การตั้งค่าทุกอย่าง

เมื่อบอร์ดพร้อม ฉันได้ใส่ตัวจับเวลา 555 และไดรเวอร์สเต็ปเปอร์มอเตอร์เข้าที่ และเชื่อมต่อมอเตอร์เข้ากับบอร์ด หลังจากนั้นฉันได้เชื่อมต่อแบตเตอรี่ 12v โดยใช้คลิปจระเข้คู่หนึ่งเพื่อจ่ายไฟให้กับบอร์ด

ขั้นตอนที่ 6: ผลลัพธ์สุดท้าย

เมื่อคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ 12v แล้ว มอเตอร์เริ่มหมุน ดูเหมือนว่าทุกอย่างจะทำงานตามที่คาดไว้ ทิศทางการหมุนสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการสลับสวิตช์ และสามารถควบคุมความเร็วของการหมุนได้โดยการหมุนปุ่มของโพเทนชิออมิเตอร์