Difference between revisions of "Arduino - De stappenmotor"
(→Werking) |
|||
| Line 7: | Line 7: | ||
Er zijn twee soorten stappenmotoren. De bipolaire stappenmotoren hebben spoelen waar de stroom in de ene of in de andere richting doorheen gaat. Omdat de stroomrichting door die spoelen soms moet omkeren heet dit type bipolair. Het andere, veel minder voorkomende type, heeft voor elke stroomrichting eigen spoelen. De stroom door elk van deze spoelen loopt altijd in dezelfde richting zodat dit type wordt aangeduid als unipolaire stappenmotoren. Het aansturen van unipolaire stappenmotoren komt erop neer dat de spoelen in de juiste volgorde bekrachtigd moeten worden. Dat is een betrekkelijk eenvoudig klusje voor een Arduino. Voor bipolaire stappenmotoren moet echter vaak de stroom''richting'' worden omgedraaid. Dat kan de Arduino niet. Om dat voor elkaar te krijgen moet gebruik worden gemaakt van een brug-schakeling met vier (elektronische) schakelaars die tegelijk omschakelen. Dit is aanzienlijk lastiger maar met de moderne elektronica toch goed uit te voeren. Daarom raakt de unipolaire stappenmotor - die duurder is aan spoelen - langzaamaan in onbruik. | Er zijn twee soorten stappenmotoren. De bipolaire stappenmotoren hebben spoelen waar de stroom in de ene of in de andere richting doorheen gaat. Omdat de stroomrichting door die spoelen soms moet omkeren heet dit type bipolair. Het andere, veel minder voorkomende type, heeft voor elke stroomrichting eigen spoelen. De stroom door elk van deze spoelen loopt altijd in dezelfde richting zodat dit type wordt aangeduid als unipolaire stappenmotoren. Het aansturen van unipolaire stappenmotoren komt erop neer dat de spoelen in de juiste volgorde bekrachtigd moeten worden. Dat is een betrekkelijk eenvoudig klusje voor een Arduino. Voor bipolaire stappenmotoren moet echter vaak de stroom''richting'' worden omgedraaid. Dat kan de Arduino niet. Om dat voor elkaar te krijgen moet gebruik worden gemaakt van een brug-schakeling met vier (elektronische) schakelaars die tegelijk omschakelen. Dit is aanzienlijk lastiger maar met de moderne elektronica toch goed uit te voeren. Daarom raakt de unipolaire stappenmotor - die duurder is aan spoelen - langzaamaan in onbruik. | ||
| + | |||
| + | {|class="wikitable" | ||
| + | |- | ||
| + | |[[File:Brugschakeling.png]] | ||
| + | |- | ||
| + | |Spoel in brugschakeling | ||
| + | |} | ||
Voor de aansturing van een bipolaire stappenmotor gebruiken we een driver schakeling die voor weinig geld te koop zijn. Een bijkomend voordeel van zo'n driver is dat hij tevens veel meer stroom kan leveren dan met rechtstreekse aansluiting op de Arduino mogelijk zou zijn. Daardoor kunnen we ook stappenmotoren gebruiken die behoorlijk wat sterker kunnen zijn dan de mini-motortjes in de servo's van een eerder project. | Voor de aansturing van een bipolaire stappenmotor gebruiken we een driver schakeling die voor weinig geld te koop zijn. Een bijkomend voordeel van zo'n driver is dat hij tevens veel meer stroom kan leveren dan met rechtstreekse aansluiting op de Arduino mogelijk zou zijn. Daardoor kunnen we ook stappenmotoren gebruiken die behoorlijk wat sterker kunnen zijn dan de mini-motortjes in de servo's van een eerder project. | ||
Revision as of 11:03, 3 February 2018
Een stappenmotor is precies wat de naam suggereert: een motor die niet gewoon toeren maakt, maar stapjes zet. Elk stapje wordt afzonderlijk aangestuurd en de motor kan ook weer stapjes terug doen. Door snel achter elkaar veel stapjes te zetten kan een stappenmotor toch toeren maken, maar daar zijn ze niet erg goed in en dat is ook niet de bedoeling van stappenmotoren. In plaats daarvan zijn ze heel goed in het maken van een precies aantal stappen, bijvoorbeeld om iets in een bepaalde positie te brengen. Een voorbeeld is de printkop van een printer. Ook kun je met enig prutswerk een servo vaak vervangen door een stappenmotor. Maar terwijl een servo beperkt is tot een deel van 360 graden, kunnen stappenmotoren zonder probleem vele slagen maken. Daarbij meet een servo steeds de positie, terwijl een stappenmotor niet beschikt over een positiemeting. Je moet er dus vanuit gaan dat het aantal gezette stappen klopt. Vooral als die stappen te snel komen, wordt er wel eens een telfoutje gemaakt en dan is er geen vanzelfsprekende correctie. En als de stroom uitvalt heb je helemaal geen idee meer wat de positie is van het ding dat door de stappenmotor wordt aangestuurd. Daarom hebben systemen met stappenmotoren vaak een ijkpunt. Zo kun je de motor terugdraaien totdat iets een positie-signaal afgeeft, bijvoorbeeld doordat een uitsteeksel tegen een knopje aankomt. Dat kan dan het beginpunt zijn vanaf waar je begint met tellen.
Werking
Het voert te ver voor hier om de werking van een elektromotor uit te leggen, maar het basisprincipe is dat een elektromagneet een andere magneet (bijvoorbeeld een permanente magneet) afwisselend aantrekt en afstoot. Een elektromagneet bestaat uit een draad die om een kern is gewikkeld (een spoel). De richting van het magneetveld wordt bepaald door de stroomrichting en de sterkte van het veld door de stroomsterkte. Een stappenmotor is precies zo'n type elektromotor met permanente magneten en elektromagneten. Het verschil zit in de aansturing waarbij de elektromagneten zo geschakeld worden dat ze de dichtstbijzijnde permanente magneet aantrekken of juist afstoten. Met een slim uitgedachte opzet van permanente magneten en spoelen kan een stappenmotor een stapje maken door de juiste spoel in de juiste stroomrichting te bekrachtigen. Zo'n stapje komt dan overeen met een bepaalde draaihoek die afhankelijk is van de opzet van de stappenmotor.
In het huis van sommige stappenmotoren zit soms ook een tandwielhuis dat voor extra vertraging zorgt en dus voor meer kracht, maar ook voor meer stappen per rotatie (en dus meer precisie). In het algemeen hebben stappenmotoren de eigenschap dat ze hun positie bevriezen als er geen stroom door loopt. Een extra tandwielvertraging versterkt deze eigenschap extra.
Er zijn twee soorten stappenmotoren. De bipolaire stappenmotoren hebben spoelen waar de stroom in de ene of in de andere richting doorheen gaat. Omdat de stroomrichting door die spoelen soms moet omkeren heet dit type bipolair. Het andere, veel minder voorkomende type, heeft voor elke stroomrichting eigen spoelen. De stroom door elk van deze spoelen loopt altijd in dezelfde richting zodat dit type wordt aangeduid als unipolaire stappenmotoren. Het aansturen van unipolaire stappenmotoren komt erop neer dat de spoelen in de juiste volgorde bekrachtigd moeten worden. Dat is een betrekkelijk eenvoudig klusje voor een Arduino. Voor bipolaire stappenmotoren moet echter vaak de stroomrichting worden omgedraaid. Dat kan de Arduino niet. Om dat voor elkaar te krijgen moet gebruik worden gemaakt van een brug-schakeling met vier (elektronische) schakelaars die tegelijk omschakelen. Dit is aanzienlijk lastiger maar met de moderne elektronica toch goed uit te voeren. Daarom raakt de unipolaire stappenmotor - die duurder is aan spoelen - langzaamaan in onbruik.
|
| Spoel in brugschakeling |
Voor de aansturing van een bipolaire stappenmotor gebruiken we een driver schakeling die voor weinig geld te koop zijn. Een bijkomend voordeel van zo'n driver is dat hij tevens veel meer stroom kan leveren dan met rechtstreekse aansluiting op de Arduino mogelijk zou zijn. Daardoor kunnen we ook stappenmotoren gebruiken die behoorlijk wat sterker kunnen zijn dan de mini-motortjes in de servo's van een eerder project.
De schakeling
Extra benodigdheden:
- 1 (bipolaire) stappenmotor
- 1 stappenmotor driver module
| Bestand:naam bestand.png |
| Beschrijving bovenstaande figuur |
Het programma
Hier de broncode van het programma
Uitleg
Beetje spelen
Verdiepende opdrachtjes
