Silnik krokowy z siłownikiem liniowym: 3 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Aby przekształcić ruch obrotowy silnika krokowego w ruch liniowy, silnik krokowy jest połączony z gwintem. Na gwincie stosujemy mosiężną nakrętkę, która nie może się obracać. Z każdym obrotem gwintu mosiężna nakrętka jest przesuwana w kierunku osiowym gwintu.

Zobacz: siłownik liniowy z nakrętką przesuwną,

Krok 1: Lista części

Jednym z celów jest wykorzystanie gotowego materiału. Utrzymuje koszty na niskim poziomie, a jeśli część się zepsuje, można ją łatwo wymienić.

• Kotwa mosiężna M5
• Gwint ze stali nierdzewnej M5
• Nakrętki M5 (opcjonalnie)
• Złącze uziemiające
• Łożyska kulkowe o średnicy wewnętrznej Ø5mm (np. MF105 ZZ 5x10x4, F695 ZZ 5x13x4)
• Oś silnika krokowego Ø5mm z bokami płaskimi (np. typy BYJ, 20BYJ46, 24BYJ48, 28BYJ48, 30YJ46, 35BYJ46)
• Sterownik silnika krokowego (np. ULN2003, ULN2003 mini)
• Arduino

Krok 2: Części

Sprzęgło silnika krokowego - gwint

Złącze uziemiające przeznaczone jest do podłączenia dwóch przewodów. Obie strony są wyposażone w 2 śruby do mocowania drutu. Aby połączyć silnik krokowy z gwintem, należy wywiercić średnicę wewnętrzną złącza uziemiającego do Ø5mm (przed wierceniem należy usunąć małe śruby). Mniejsze silniki krokowe modeli BYJ mają płaską powierzchnię 6 mm na osi. Długość złącza wynosi 30mm. Po przecięciu na pół mamy 2 złączki.

Jedna śruba sprzęgła przykręcana jest do płaskiej powierzchni silnika krokowego a druga śruba przykręcana jest do pręta gwintowanego. To sprawia, że jest to sztywne sprzęgło, które przenosi moment obrotowy silnika krokowego na pręt gwintowany.

Należy pamiętać, ponieważ jest to sztywne sprzęgło, niewspółosiowość drążka, łożysk lub nakrętki skutkuje problemami w silniku krokowym.

Pręt gwintowany

Korzystnie pręt gwintowany i nakrętka gwintowana są z różnych materiałów. Wybór materiału na pręt gwintowany to stal nierdzewna. Jest to sztywny materiał, odporny na korozję, rdzewienie i plamienie. Wybór materiału na nakrętkę to mosiądz. Współczynnik tarcia statycznego/dynamicznego na suchej nawierzchni jest niski (statyczny 0,4, dynamiczny 0,2)

Mosiężna nakrętka

Kotwa mosiężna posiada część z gwintem wewnętrznym oraz część o kształcie stożka. W przypadku tego typu kotew pierwsze 10mm to gwint metryczny. To jest sekcja, która jest używana w tym projekcie.

Wewnętrzna sekcja w kształcie stożka jest bezużyteczna. Rozszerza się po włożeniu pręta gwintowanego, co spowoduje zniszczenie obudowy nakrętki.

Nakrętka obudowy

Aby nakrętka przesuwała się w kierunku osiowym pręta gwintowanego, należy unikać obracania nakrętki. Dlatego nakrętka musi mieć płaską powierzchnię. Przykładem jest zdjęcie z kwadratowym drewnianym klockiem. Nakrętka jest przyklejona w bloku.

Bądź świadomy niewspółosiowości.

Namiar

Aby uniknąć jak największego tarcia, używaj łożysk kulkowych. Te łożyska są tanie. Zbyt duża precyzja nie jest potrzebna. Istnieją pewne tolerancje między prętem gwintowanym a łożyskiem, co niweluje pewne niewspółosiowość. Łożysko, którego używam, ma kołnierz i jest mocno wciśnięte w drewno.

Krok 3: Podłączanie silnika krokowego do Arduino

Seria BYJ to jednobiegunowe silniki krokowe. W tym projekcie silnik krokowy to 20BYJ46. Sterownik to mini-ULN2003.

Kupując silnik krokowy, sprawdź napięcie znamionowe. Używaj wersji 5V podczas korzystania z zasilacza Arduino. Sprawdź prąd ze wzoru: U=IxR. Wersja 5V 20BYJ46 ma rezystancję 60ohm. Prąd wynosi wtedy I=U/R=5/60=0,08A.

Arduino nie jest w stanie dostarczyć wystarczającej ilości prądu na piny cyfrowe, aby bezpośrednio zasilić silnik krokowy. Do ochrony Arduino wykorzystywany jest sterownik. Sterownik odczytuje na pinach wejściowych stan pinów cyfrowych Arduino i zapisuje na pinach wyjściowych. Gdy pin wejściowy 1B jest w stanie „High”, zasilanie dostarczane do sterownika jest kierowane do pinów VCC(+) i 1C(-).

Zobacz zdjęcie i tabelę, jak podłączyć Arduino do sterownika krokowego do silnika krokowego (silnik i sterownik są wyposażone w pasujące gniazdo i wtyczkę). Jeśli wszystko jest prawidłowo okablowane, Arduino może być zasilane, a kod można przesłać do Arduino.

Zobacz tabelę, jak obracać silnik krokowy Arduino musi wykonać pin cyfrowy „High”, inne piny muszą być „LOW” po zakończeniu obrotu silnika krokowego Arduino musi wykonać kolejny pin „HIGH”, inne piny muszą być „NISKI” i tak dalej. Kiedy to się powtarza, silnik krokowy zaczyna się obracać.