Полнофункциональная библиотека для управления биполярным шаговым двигателем на Arduino

Компоненты и материалы

Arduino UNO	1 шт.
Драйвер двигателя L293D (двухканальный H-мост, Texas Instruments)	1 шт.

Приложения и сервисы

• Arduino IDE

О проекте

Ранее я публиковал библиотеку для униполярных шаговых двигателей. Она идеально управляла скоростью, направлением, числом оборотов, углом поворота и другими параметрами, но только для униполярных двигателей. Биполярные шаговые двигатели также широко используются, поэтому я разработал отдельную библиотеку для них.

Представляю библиотеку bi_polar_Stepper для Arduino, предназначенную для всех типов биполярных шаговых двигателей. Библиотека содержит 9 функций для вращения и управления двигателем по требованиям промышленногоmotion control. Основные возможности:

1. Управление любым биполярным шаговым двигателем.
2. Управление направлением вращения.
3. Точное управление числом оборотов (1, 2, 3, 4…).
4. Точная установка скорости в об/мин (RPM) с точностью до 95%.
5. Точный поворот на заданный угол 0–360° с точностью 80–100%.
6. Совместимость со всеми платами Arduino.

Для использования скопируйте папку bi_polar_Stepper в директорию библиотек Arduino (например, C:\arduino-1.6.7\libraries).

Описание функций библиотеки

1. bi_polar_Stepper(int pin1, int pin2, int pin3, int pin4) — создаёт экземпляр с указанием пинов Arduino, подключенных к драйверу.
2. set_step_per_rev(int steps) — задаёт количество шагов на один оборот (угол шага / разрешение). Введите угол шага двигателя для точного управления.
3. set_RPM(int rpm) — устанавливает скорость в об/мин, двигатель вращается с заданной скоростью (до 95% точности).
4. rotate_CW() — запускает вращение по часовой стрелке. Для непрерывного вращения вызывайте в цикле.
5. rotate_CCW() — запускает вращение против часовой стрелки. Для непрерывного — в цикле.
6. rotate(int dir) — вращает в заданном направлении: 1 — по часовой, 0 — против.
7. rotate_one_rev(int dir) — поворачивает ровно на 1 оборот в заданном направлении.
8. rotate_n_rev(int dir, int num) — поворачивает на заданное число оборотов в заданном направлении.
9. rotate_x_deg(int deg) — поворачивает на заданный угол 0–360° в любую сторону с точностью 80–100%.

Примеры использования

1. Непрерывное вращение в одну сторону на 60 об/мин

#include <bi_polar_Stepper.h>
#define steps 200 // измените под ваш двигатель
bi_polar_Stepper my_step_motor(8, 9, 10, 11);
int rpm = 60;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("bipolar stepper motor library test program");
  my_step_motor.set_step_per_rev(steps);
  my_step_motor.set_RPM(rpm);
  Serial.println("motor rotates clockwise");
}
void loop() {
  my_step_motor.rotate_CW();
}

2. Поочерёдный поворот на 1 оборот по и против часовой стрелки на 30 об/мин

#include <bi_polar_Stepper.h>
#define steps 200
bi_polar_Stepper my_step_motor(8, 9, 10, 11);
int rpm = 30;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("bipolar stepper motor library test program created by Ashutosh Bhatt");
  my_step_motor.set_step_per_rev(steps);
  my_step_motor.set_RPM(rpm);
}
void loop() {
  Serial.println("motor rotates clockwise");
  my_step_motor.rotate_one_rev(1);
  delay(1000);
  Serial.println("motor rotates anti-clockwise");
  my_step_motor.rotate_one_rev(0);
  delay(1000);
}

3. По часовой на 100 об/мин (2 оборота), против — на 50 об/мин (2 оборота) циклически

#include <bi_polar_Stepper.h>
#define steps 200
bi_polar_Stepper my_step_motor(2, 3, 4, 5);
int i;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Bipolar stepper motor library test program created by Ashutosh Bhatt");
  my_step_motor.set_step_per_rev(steps);
}
void loop() {
  my_step_motor.set_RPM(100);
  for(i=0;i<100;i++) my_step_motor.rotate(1);
  delay(2000);
  my_step_motor.set_RPM(50);
  for(i=0;i<100;i++) my_step_motor.rotate(0);
  delay(2000);
}

4. 4 оборота по часовой на 20 об/мин, 2 оборота против на 10 об/мин

#include <bi_polar_Stepper.h>
#define steps 200
bi_polar_Stepper my_step_motor(2, 3, 4, 5);
int i;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Unipolar stepper motor library test program created by Ashutosh Bhatt");
  my_step_motor.set_step_per_rev(steps);
}
void loop() {
  my_step_motor.set_RPM(20);
  my_step_motor.rotate_n_rev(1, 4);
  delay(2000);
  my_step_motor.set_RPM(10);
  my_step_motor.rotate_n_rev(0, 2);
  delay(2000);
}

5. Поворот на 90° по и против часовой стрелки на 30 об/мин

#include <bi_polar_Stepper.h>
#define motor_steps 200
bi_polar_Stepper my_step_motor(8, 9, 10, 11);
int rpm = 30;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("bipolar stepper motor library test program");
  my_step_motor.set_step_per_rev(motor_steps);
  my_step_motor.set_RPM(rpm);
  Serial.println("motor rotates 90 deg back and forth");
}
void loop() {
  my_step_motor.rotate_x_deg(90);
  delay(2000);
  my_step_motor.rotate_x_deg(270); // 270° против = 90° по часовой с другой стороны
  delay(2000);
}

Примечание: Для двигателей с большим током и напряжением вместо L293D можно использовать L298 или комплект из 4 отдельных транзисторов Дарлингтона (TIP122, TIP142 и др.).

Библиотека и примеры тестировались на:

• 2-фазный биполярный двигатель 5 В, макс. 100 об/мин, 200 шагов/об (1,8°).
• 2-фазный биполярный двигатель 5 В, макс. 60 об/мин, 200 шагов/об (1,8°).

Код библиотеки

Библиотека управляет RPM, направлением, оборотами, углом поворота всех типов биполярных шаговых двигателей с точностью 95%.

Нет предпросмотра (только скачивание).

Схемы

Эта схема управляет RPM, направлением, углом поворота, числом оборотов биполярного шагового двигателя.