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超小型ステッピングモータを入手

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Aliexressで超小型のステッピングモータを手に入れました。わずかモータ本体径15㎜で減速機が内蔵されているもので1個$4.39でした。
  • 直径: 15ミリメートル
  • 長さ: 21.5ミリメートル
  • 出力軸径: 3ミリメートル
  • 抵抗値: 10.6 Ω
  • 5ボルト短絡電流: 0.45A
  • モータステッピング角度: 15 °
  • 出力軸ステッピング角度:0.36°
  • 2相4線式(1 & 3: a、2 & 4: b)
  • 減速比 1:41

・試験回路
早速動かしてみます。
ステッピング角度がかなり大きいのでA4988ドライバのMS1,2,3をLOWとしてフルステップモードで駆動してみます。

  • VMOTに12VACアダプタよりDCDCコンバータ経由で8Vを接続
  • 1A/1B/2A/2Bはステッピングモーターに接続
  • VDDはPro Microの+5Vに接続
  • STEPはPro MicroのD6に接続
  • DIRはArduino UnoのデジタルI/OポートのD5に接続
  • RESETとSLEEPを短絡
  • MS1,2,3はGNDに接続
  • ENABLEはPro MicroのD4ポートに接続し、1kΩ抵抗を経由して+5Vを接続

・A4988の電流調整

今回使用するA4988ドライバにはRcsとして0.2Ω(R200のラベル)が実装されているので0.45A/0.625=0.72Vとなるよう半固定抵抗を調整します。

この辺りのことは以下のサイトが詳しいです。

http://oldcyclist.com/2017/07/grbl-shield/

・スケッチ

int x;

void setup() {
pinMode(4,OUTPUT); // Enable
pinMode(6,OUTPUT); // Step
pinMode(5,OUTPUT); // Dir
digitalWrite(4,LOW); // LOWでEnable
}

void loop() {

digitalWrite(5,HIGH); // 回転方向をセット
for(x = 0; x < 2000; x++)
{
digitalWrite(6,HIGH);
delayMicroseconds(500);
digitalWrite(6,LOW);
delayMicroseconds(500);
}
delay(1000);

digitalWrite(5,LOW); // 回転方向を反対方向へセット
for(x = 0; x < 2000; x++)
{
digitalWrite(6,HIGH);
delayMicroseconds(500);
digitalWrite(6,LOW);
delayMicroseconds(500);
}
delay(1000);
}

loop関数内でまず5番ピンをHIGHにしてステッピングモーターの回転方向を決定します。次のforループで2000回、6番ピンからSTEPに対してON/OFF信号を送ります。このときdelay関数でONを0.5ミリ秒、そのあとOFFを0.5ミリ秒の計1ミリ秒でステップ波形を生成しています。

このdelayで設定する時間によりステッピングモーターの回転速度が決まります。

1回のステップで15度回転しますので、軸が一回転するのに24ステップを要します。1回転するのに要する時間は1ミリ秒×24ステップすなわち0.024秒となります。RPM(1分間の回転数)に換算すると減速比41を加味すると61RPMということになります。

2000ステップですからここまでで約2回転(2000*15/360/41)します。

次のdelay関数で1秒間の時間を空けて、今度はDIRをLOWにし逆回転とします。先ほどと同様に2000回ステップを送ります。今度は逆に2回転します。そして1秒間待って動作を繰り返します。

delayMicroseconds(t)の時間を変えてステップ波形の幅を変えれば回転数は変化します。

ちなみにdelayの数値をパソコンからシリアルモニタ経由で入力しようと試みてみましたがうまくいきません。シリアルモニタで扱えるのは「文字」だけですから特別な工夫が必要になるようです。今回はこれが目的ではないので数値を入れ換えてスケッチを再コンパイルというなんともローテクな手法に頼りました。

試験回路

さて問題なく動きそうなのでこの超ミニサイズのモータでなにを作るかですが、小型の倒立振子用をイメージして購入してみましたがやはりこれでは回転数が低すぎる感じです。クローラ駆動の車両にはちょうど良さそうな回転数です。

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