Moteur pas à pas ESP32 (pilote 28BYJ-48 et ULN2003)

Dans ce guide, vous apprendrez à contrôler un moteur pas à pas avec l’ESP32. Nous utiliserons le moteur pas à pas unipolaire 28BYJ-48 avec le pilote de moteur ULN2003. La carte ESP32 sera programmée à l’aide d’Arduino IDE.

Nous avons un tutoriel similaire pour la carte ESP8266 : ESP8266 NodeMCU avec moteur pas à pas (28BYJ-48 et ULN2003 Motor Driver)

Nous avons des tutos pour d’autres moteurs avec l’ESP32 :

Pièces requises

Pour suivre ce tutoriel, vous avez besoin des pièces suivantes :

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Présentation des moteurs pas à pas

Un moteur pas à pas est un moteur électrique à courant continu sans balais qui divise une rotation complète en plusieurs étapes. Il se déplace pas à pas, et chaque pas a la même taille. Cela nous permet de faire pivoter le moteur d’un angle précis jusqu’à une position précise. Le moteur pas à pas peut tourner dans le sens horaire ou antihoraire.

L’image suivante montre deux moteurs pas à pas 28BYJ-48.

Les moteurs pas à pas sont constitués de bobines internes qui font bouger l’arbre du moteur pas à pas dans un sens ou dans l’autre lorsque le courant est appliqué aux bobines d’une manière spécifique.

Il existe deux types de moteurs pas à pas : les moteurs pas à pas unipolaires et bipolaires.

Dans cet article, nous ne détaillerons pas comment sont fabriqués les moteurs pas à pas et comment ils fonctionnent en interne. Pour en savoir plus sur leur fonctionnement et les différences entre chaque type de moteur pas à pas, nous vous recommandons de lire cet article du Blog DroneBotWorkshop.

Moteur pas à pas 28BYJ-48

Il existe plusieurs moteurs pas à pas avec des spécifications différentes. Ce didacticiel couvrira les applications largement utilisées Moteur pas à pas unipolaire 28BYJ-48 avec le Pilote de moteur ULN2003.

Caractéristiques du moteur pas à pas 28BYJ-48

Caractéristiques du moteur pas à pas (pour plus de détails, consultez la fiche technique) :

• Tension nominale : 5 V CC
• Nombre de phases : 4
• Rapport de variation de vitesse : 1/64
• Angle de foulée : 5.625º/64
• Fréquence : 100 Hz

Le moteur pas à pas 28BYJ-48 a un total de quatre bobines. Une extrémité des bobines est connectée à 5V, ce qui correspond au fil rouge du moteur. L’autre extrémité des bobines correspond aux fils de couleur bleu, rose, jaune et orange. L’excitation des bobines dans une séquence logique fait bouger le moteur d’un pas dans un sens ou dans l’autre.

Le moteur pas à pas 28BYJ-48 a un angle de foulée de 5,625°/64 en mode demi-pas. Cela signifie que le moteur a un angle de pas de 5,625º—il a donc besoin de 360º/5,625º = 64 pas en mode demi-pas. En mode pas à pas : 64/2 = 32 pas pour effectuer une rotation.

Cependant, l’arbre de sortie est entraîné via un rapport de transmission de 64:1. Cela signifie que l’arbre (visible à l’extérieur du moteur) effectuera une rotation si le moteur à l’intérieur tourne 64 fois. Cela signifie que le moteur devra se déplacer de 32 × 64 = 2048 pas pour que l’arbre effectue une rotation complète. Cela signifie que vous aurez une précision de 360º/2048 pas = 0,18º/pas.

Donc, en résumé :

• Nombre total de pas par tour = 2048 pas
• Angle de pas = 0,18º/pas

Si vous utilisez un moteur pas à pas différent, veuillez consulter la fiche technique.

Pilote de moteur ULN2003

Pour interfacer le moteur pas à pas avec l’ESP32, nous utiliserons le pilote de moteur ULN2003, comme illustré dans la figure ci-dessous. Le moteur pas à pas 28BYJ-48 est souvent vendu avec le pilote de moteur ULN2003.

Le module est livré avec un connecteur qui permet de connecter facilement et simplement le moteur au module. Il a quatre broches d’entrée pour contrôler les bobines qui font bouger le moteur pas à pas. Les quatre LED fournissent une interface visuelle de l’état des bobines.

Il y a des broches à connecter VCC et GND, et un capuchon de cavalier qui agit comme un interrupteur marche/arrêt pour alimenter le moteur pas à pas. Si vous retirez le cavalier, aucune alimentation n’atteint le moteur. Vous pouvez utiliser ces broches pour câbler un commutateur physique.

Brochage du pilote de moteur ULN2003

Le tableau suivant montre le brochage du module :

Câbler le moteur pas à pas à l’ESP32

Dans cette section, nous allons connecter le moteur pas à pas à l’ESP32 via le pilote de moteur ULN2003.

Nous allons connecter IN1, IN2, IN3 et IN4 aux GPIO 19, 18, 5, et 17. Vous pouvez utiliser n’importe quelle autre broche numérique appropriée (consultez notre guide de référence du brochage ESP32).

Vous pouvez suivre le schéma suivant.

Noter: vous devez alimenter le pilote du moteur à l’aide d’une alimentation externe 5V.

Contrôler le moteur pas à pas avec l’ESP32 – Code

Il existe différentes manières de contrôler les moteurs pas à pas avec un microcontrôleur. Nous utiliserons l’Arduino intégré Stepper.h bibliothèque. Cette bibliothèque permet de déplacer facilement le moteur d’un nombre défini d’étapes.

Copiez le code suivant dans votre IDE Arduino.

/*
  Rui Santos
  Complete project details at https://Raspberryme.com/esp32-stepper-motor-28byj-48-uln2003/
  
  Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
  of this software and associated documentation files.
  
  The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
  copies or substantial portions of the Software.
  
  Based on Stepper Motor Control - one revolution by Tom Igoe
*/

#include <Stepper.h>

const int stepsPerRevolution = 2048;  // change this to fit the number of steps per revolution

// ULN2003 Motor Driver Pins
#define IN1 19
#define IN2 18
#define IN3 5
#define IN4 17

// initialize the stepper library
Stepper myStepper(stepsPerRevolution, IN1, IN3, IN2, IN4);

void setup() {
  // set the speed at 5 rpm
  myStepper.setSpeed(5);
  // initialize the serial port
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  // step one revolution in one direction:
  Serial.println("clockwise");
  myStepper.step(stepsPerRevolution);
  delay(1000);

  // step one revolution in the other direction:
  Serial.println("counterclockwise");
  myStepper.step(-stepsPerRevolution);
  delay(1000);
}

Afficher le code brut

Nous avons adapté ce code à partir des exemples fournis par la bibliothèque Stepper (Déposer > Exemples > Pas à pas > stepper_oneRévolution).

Comment fonctionne le code

Tout d’abord, incluez le Stepper.h bibliothèque.

#include <Stepper.h>

Définissez les pas par tour de votre moteur pas à pas, dans notre cas, il s’agit de 2048 :

const int stepsPerRevolution = 2048;  // change this to fit the number of steps per revolution

Définissez les broches d’entrée du moteur. Dans cet exemple, nous nous connectons aux GPIO 19, 18, 5 et 17, mais vous pouvez utiliser n’importe quel autre GPIO approprié.

#define IN1 19
#define IN2 18
#define IN3 5
#define IN4 17

Initialiser une instance de la bibliothèque pas à pas appelée mon pas. Passez en arguments les pas par tour et les broches d’entrée. Dans le cas du moteur pas à pas 28BYJ-48, l’ordre des broches est EN 1, IN3, EN 2, IN4-cela peut être différent pour votre moteur.

Stepper myStepper(stepsPerRevolution, IN1, IN3, IN2, IN4);

Dans le mettre en place(), réglez la vitesse du pas à pas à l’aide du setSpeed méthode. La vitesse du pas à pas est en tr/min.

myStepper.setSpeed(5);

Initialisez le moniteur série à un débit en bauds de 115 200.

Serial.begin(115200);

Dans le boucler(), nous allons faire tourner le moteur pas à pas dans le sens horaire et antihoraire. Vous pouvez utiliser le étape() méthode sur le mon pas objet. Passez en argument le nombre de pas que vous souhaitez effectuer. Pour une rotation complète (révolution), vous avez besoin de 2048 pas (étapesParRévolution variable).

myStepper.step(stepsPerRevolution);

Pour faire tourner le moteur dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, vous devez passer le nombre de pas avec le moins « – » signe.

myStepper.step(-stepsPerRevolution);

Manifestation

Téléchargez le code sur votre tableau. Après le téléchargement, le moteur effectuera une rotation dans le sens des aiguilles d’une montre et une rotation dans le sens inverse des aiguilles d’une montre encore et encore.

Vous pouvez regarder une démonstration vidéo rapide :

Autres bibliothèques

En utilisant le Stepper.h La bibliothèque est l’un des moyens les plus simples de contrôler un moteur pas à pas. Cependant, si vous voulez plus de contrôle sur votre moteur pas à pas, il existe des bibliothèques avec plus de fonctions comme le Bibliothèque AccelStepper. Cette bibliothèque est bien documentée, avec toutes les méthodes décrites en détail.

Il offre plusieurs exemples compatibles avec l’ESP32. Assurez-vous simplement d’initialiser un objet pas à pas avec les bonnes broches :

AccelStepper stepper (AccelStepper::FULL4WIRE, 19, 5, 18, 17);

Cette bibliothèque vous permet de contrôler les moteurs de manière non bloquante et vous permet de contrôler plus d’un moteur à la fois. Mais ceci est un sujet pour un autre tutoriel.

Conclusion

Ce tutoriel était un guide de démarrage pour les moteurs pas à pas avec l’ESP32. Les moteurs pas à pas se déplacent pas à pas et vous permettent de positionner l’arbre du moteur à un angle spécifique.

L’un des moyens les plus simples de contrôler le moteur pas à pas est d’utiliser l’Arduino intégré Pas à pas bibliothèque. Cette bibliothèque fournit un moyen facile de faire tourner le moteur dans le sens horaire ou antihoraire sur un nombre déterminé d’étapes. Si vous voulez plus de contrôle sur votre moteur pas à pas, nous vous recommandons le AccelStepper bibliothèque.

Nous espérons que ce tutoriel vous sera utile.

En savoir plus avec l’ESP32 avec nos ressources :

Merci d’avoir lu.