Linear Actuator Stepper Motor: 3 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

ในการแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้น สเต็ปเปอร์มอเตอร์จะเชื่อมต่อกับเกลียว บนเกลียวเราใช้น็อตทองเหลืองซึ่งไม่สามารถหมุนได้ การหมุนเกลียวทุกครั้ง น็อตทองเหลืองจะถูกแปลตามทิศทางแกนของเกลียว

ดู: travel-nut linear actuator,

ขั้นตอนที่ 1: รายการชิ้นส่วน

เป้าหมายหนึ่งคือการใช้วัสดุที่หาซื้อได้ทั่วไป ทำให้ต้นทุนต่ำ และหากชิ้นส่วนแตกหักสามารถเปลี่ยนได้ง่าย

• สมอทองเหลือง M5
• เกลียวสแตนเลส M5
• ถั่ว M5 (ไม่จำเป็น)
• ขั้วต่อสายดิน
• ลูกปืนเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน Ø5mm (เช่น MF105 ZZ 5x10x4, F695 ZZ 5x13x4)
• แกนสเต็ปเปอร์มอเตอร์ Ø5มม. พร้อมด้านแบน (เช่น BYJ-types, 20BYJ46, 24BYJ48, 28BYJ48, 30YJ46, 35BYJ46)
• ไดรเวอร์สเต็ปเปอร์มอเตอร์ (เช่น ULN2003, ULN2003 mini)
• Arduino

ขั้นตอนที่ 2: อะไหล่

สเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบคัปปลิ้ง - เกลียว

ขั้วต่อสายดินถูกออกแบบมาเพื่อเชื่อมต่อสายไฟสองเส้น ทั้งสองด้านมีสกรู 2 ตัวเพื่อยึดลวด ในการเชื่อมต่อสเต็ปเปอร์มอเตอร์กับเกลียว จะต้องเจาะเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของขั้วต่อสายดินที่ Ø5 มม. (ถอดสกรูขนาดเล็กก่อนเจาะ) สเต็ปเปอร์มอเตอร์ขนาดเล็กกว่าของรุ่น BYJ มีพื้นผิวเรียบ 6 มม. ที่เพลา ความยาวของขั้วต่อ 30 มม. เมื่อผ่าครึ่ง เรามีข้อต่อ 2 ชิ้น

ขันสกรูตัวต่อหนึ่งตัวเข้ากับพื้นผิวเรียบของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ และขันสกรูตัวที่สองเข้ากับแกนเกลียว ทำให้เป็นข้อต่อแบบแข็งที่ส่งแรงบิดของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ไปยังแกนเกลียว

พึงระวัง เนื่องจากนี่คือการต่อแบบแข็ง การเคลื่อนตัวของแกน ตลับลูกปืน หรือน็อตที่ไม่ตรงแนวทำให้เกิดปัญหาในสเต็ปเปอร์มอเตอร์

แกนเกลียว

ขอแนะนำว่าแกนเกลียวและน็อตเกลียวมาจากวัสดุที่แตกต่างกัน การเลือกใช้วัสดุสำหรับแกนเกลียวคือสแตนเลส เป็นวัสดุแข็ง มีความทนทานต่อการกัดกร่อน การเกิดสนิม และการย้อมสี การเลือกวัสดุสำหรับน็อตเป็นทองเหลือง ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดทานแบบคงที่/ไดนามิกของพื้นผิวแห้งมีค่าต่ำ (คงที่ 0.4, ไดนามิก 0.2)

น็อตทองเหลือง

พุกทองเหลืองมีส่วนเกลียวในและส่วนที่มีรูปทรงกรวย พุกประเภทนี้ 10 มม. แรกเป็นเกลียวเมตริก นี่คือส่วนที่ใช้ในโครงการนี้

ส่วนรูปทรงกรวยด้านในใช้ไม่ได้ มันจะขยายตัวเมื่อสอดแกนเกลียวเข้าไป และจะทำลายตัวเรือนของน็อต

น็อตตัวเรือน

ในการทำให้น็อตแปลในทิศทางแกนของแกนเกลียว ต้องหลีกเลี่ยงการหมุนน็อต น็อตต้องมีพื้นผิวเรียบ ตัวอย่างคือภาพที่มีบล็อกไม้สี่เหลี่ยม น็อตติดกาวในบล็อก

พึงระวังความคลาดเคลื่อน.

ตลับลูกปืน

เพื่อหลีกเลี่ยงแรงเสียดทานให้มากที่สุด ให้ใช้ตลับลูกปืน แบริ่งเหล่านี้มีราคาถูก ไม่จำเป็นต้องมีความแม่นยำมากเกินไป มีความคลาดเคลื่อนบางอย่างระหว่างแกนเกลียวและแบริ่ง ซึ่งจะดูดซับความคลาดเคลื่อนบางอย่าง แบริ่งที่ฉันใช้มีหน้าแปลนและกดเข้ากับเนื้อไม้อย่างแน่นหนา

ขั้นตอนที่ 3: เชื่อมต่อ Stepper Motor กับ Arduino

BYJ-series เป็นสเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบ unipolar ในโครงการนี้ สเต็ปเปอร์มอเตอร์คือ 20BYJ46 ไดรเวอร์คือ mini-ULN2003

เมื่อซื้อสเต็ปเปอร์มอเตอร์ให้ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด ใช้รุ่น 5V เมื่อใช้แหล่งจ่ายไฟ Arduino ตรวจสอบกระแสด้วยสูตร: U=IxR 20BYJ46 รุ่น 5V มีความต้านทาน 60 โอห์ม กระแสคือ I=U/R=5/60=0.08A

Arduino ไม่สามารถจ่ายกระแสไฟเพียงพอที่พินดิจิตอลเพื่อจ่ายไฟให้กับสเต็ปเปอร์มอเตอร์ได้โดยตรง เพื่อป้องกัน Arduino จะใช้ไดรเวอร์ ไดรเวอร์อ่านที่อินพุตพินสถานะของพินดิจิทัลของ Arduino และเขียนไปยังพินเอาต์พุต เมื่อพินอินพุต 1B เป็น "สูง" พลังงานที่จ่ายให้กับไดรเวอร์จะถูกส่งไปยังพิน VCC(+) และ 1C(-)

ดูภาพและตารางวิธีการต่อ Arduino กับไดรเวอร์สเต็ปเปอร์กับสเต็ปเปอร์มอเตอร์ (มอเตอร์และไดรเวอร์มาพร้อมกับซ็อกเก็ตและปลั๊กที่ตรงกัน) หากต่อสายทั้งหมดอย่างถูกต้อง Arduino สามารถขับเคลื่อนและสามารถอัปโหลดรหัส Arduino ได้

ดูตารางวิธีการหมุนสเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่ Arduino จะต้องสร้างพินดิจิตอล "สูง" พินอื่น ๆ จะต้อง "ต่ำ" เมื่อหมุนสเต็ปเปอร์มอเตอร์เสร็จแล้ว Arduino จะต้องสร้างพินต่อไป "สูง" พินอื่น ๆ ต้องเป็น “ต่ำ” เป็นต้น เมื่อทำซ้ำแล้ว สเต็ปเปอร์มอเตอร์จะเริ่มหมุน