DIY ULN2003电机驱动器

PCB图如下：

成分

ULN2003LVPWR 德州仪器	× 1
741C083510JP CTS电阻器产品	× 1
106CKR063M CDE/伊利诺伊电容器	× 1
SMBJ5.0CA SMC 二极管解决方案	× 1
16针公头	× 1
C503B-RBS-CW0Z0AA2 科锐LED	× 1

描述

DIY ULN2003电机驱动器

ULN2003驱动板

28BYJ-48 是您能找到的最便宜的步进电机之一。虽然它不是超级准确或功能强大，但它是用于小型项目或只想了解步进电机的绝佳电机。

该电机通常用于自动调节空调机组的叶片。它有一个内置的变速箱，可以提供一些额外的扭矩并大大降低速度。

您可以在下面找到本教程中使用的步进电机和驱动器的规格。

重要提示：制造商通常指定电机具有 64:1 的齿轮减速。Arduino 论坛的一些成员注意到这是不正确的，因此他们拆开一些电机来检查实际的齿轮比。他们确定确切的齿轮比实际上是 63.68395:1，这导致每整圈大约有 4076 步（在半步模式下）。

我不确定是否所有制造商都使用完全相同的变速箱，但您可以调整代码中每转的步数，以匹配您的型号。

Adafruit Industries 小型减速步进电机使用与 28BYJ-48 相同的外形尺寸，但具有不同的齿轮比。它有一个大约 1/16 的减速齿轮组，每转 513 步（在全步模式下）。您可以下载它的数据表

控制 28BYJ-48 步进电机的基本 Arduino 示例代码

您可以使用 Arduino IDE 将以下示例代码上传到您的 Arduino。

此示例使用 Stepper.h 库，该库应与 Arduino IDE 一起预装。此草图将步进电机沿一个方向转动 1 圈，暂停，然后沿另一个方向转动 1 圈。

// 包括 Arduino Stepper.h 库：

#include

// 定义每次旋转的步数：

常量 int stepsPerRevolution = 2048;

// 接线：

// ULN2003 驱动器上的引脚 8 到 IN1

// ULN2003 驱动器上的引脚 9 到 IN2

// ULN2003 驱动器上的引脚 10 到 IN3

// ULN2003 驱动器上的引脚 11 到 IN4

// 创建名为“myStepper”的步进器对象，注意引脚顺序：

步进器 myStepper = Stepper(stepsPerRevolution, 8, 10, 9, 11);

无效设置（）{

// 将速度设置为 5 rpm：

myStepper.setSpeed(5);

// 以 9600 的波特率开始串行通信：

序列号.开始（9600）；

}

无效循环（）{

// 向一个方向旋转一圈：

Serial.println("顺时针");

myStepper.step(stepsPerRevolution);

延迟（500）；

// 向另一个方向旋转一圈：

Serial.println("逆时针");

myStepper.step(-stepsPerRevolution);

延迟（500）；

}

代码说明：

草图首先包含 Stepper.h Arduino 库。关于这个库的更多信息可以在 Arduino 网站上找到。

// 包括 Arduino Stepper.h 库：

#include

接下来，我定义了电机旋转 1 圈需要多少步。在本例中，我们将在全步模式下使用电机。这意味着旋转 360 度需要 2048 步（参见上面的电机规格）。

// 定义每次旋转的步数：

常量 int stepsPerRevolution = 2048;

接下来，您需要创建 Stepper 类的新实例，它表示连接到 Arduino 的特定步进电机。为此，我们使用函数 

步进器（步骤，pin1，pin2，pin3，pin4）

 其中steps是每转的步数，pin1到pin4是电机连接的引脚。要获得正确的步进顺序，我们需要按以下顺序设置引脚：8、10、9、11。

// 创建名为“myStepper”的步进器对象，注意引脚顺序：

步进器 myStepper = Stepper(stepsPerRevolution, 8, 10, 9, 11);

在这种情况下，我将步进电机称为“myStepper”，但您也可以使用其他名称，例如“z_motor”或“liftmotor”等。 

步进电机 = Stepper(stepsPerRevolution, 8, 10, 9, 11);

. 您可以创建多个具有不同名称和引脚的步进电机对象。这使您可以轻松地同时控制 2 个或更多步进电机。

在设置中，您可以使用功能以 rpm 为单位设置速度 

设定转速(rpm)

. 28byj-48 步进电机的最大速度在 5 V 时约为 10-15 rpm。

无效设置（）{

// 将速度设置为 5 rpm：

myStepper.setSpeed(5);

// 以 9600 的波特率开始串行通信：

序列号.开始（9600）；

}

在代码的循环部分，我们简单地调用 

步骤（步骤）

 以由电机确定的速度将电机转动特定步数的功能 

设定转速(rpm)

 功能。将负数传递给此函数会反转电机的旋转方向。

无效循环（）{

// 向一个方向旋转一圈：

Serial.println("顺时针");

myStepper.step(stepsPerRevolution);

延迟（500）；

// 向另一个方向旋转一圈：

Serial.println("逆时针");

myStepper.step(-stepsPerRevolution);

延迟（500）；

}

带有 Arduino 和 AccelStepper 库的 28BYJ-48 步进电机的示例代码

在以下三个示例中，我将向您展示如何控制步进电机的速度、方向和步数。在这些示例中，我将使用 AccelStepper 库。

Mike McCauley 编写的 AccelStepper 库是一个非常棒的库，可用于您的项目。优点之一是它支持加速和减速，但它也有很多其他不错的功能。

你可以下载这个库的最新版本 AccelStepper-1.59.zip

您可以通过转到 Arduino IDE 中的 Sketch > Include Library > Add .ZIP Library... 来安装库。

另一种选择是导航到工具 > 管理库...或在 Windows 上键入 Ctrl + Shift + I。库管理器将打开并更新已安装库的列表。

您可以搜索“accelstepper”并查找 Mike McCauley 的库。选择最新版本，然后单击安装。

1.连续旋转示例代码

以下草图可用于以恒定速度连续运行一个或多个步进电机。（不使用加速或减速）。

您可以通过单击代码字段右上角的按钮来复制代码。

/* 使用 ULN2003 驱动板、AccelStepper 和 Arduino UNO 控制 28BYJ-48 步进电机的示例草图：连续旋转。更多信息：https://www.makerguides.com */

// 包含 AccelStepper 库：

#include

// 电机引脚定义：

#define motorPin1 8 // ULN2003 驱动器上的 IN1

#define motorPin2 9 // ULN2003 驱动器上的 IN2

#define motorPin3 10 // ULN2003 驱动器上的 IN3

#define motorPin4 11 // ULN2003 驱动器上的 IN4

// 定义AccelStepper接口类型；半步模式下的 4 线电机：

#define MotorInterfaceType 8

// 使用引脚序列 IN1-IN3-IN2-IN4 进行初始化，以便将 AccelStepper 库与 28BYJ-48 步进电机一起使用：

AccelStepper stepper = AccelStepper(MotorInterfaceType, motorPin1, motorPin3, motorPin2, motorPin4);

无效设置（）{

// 设置每秒最大步数：

stepper.setMaxSpeed(1000);

}

无效循环（）{

// 以每秒步数为单位设置电机的速度：

stepper.setSpeed(500);

// 以 setSpeed() 设置的恒定速度步进电机：

stepper.runSpeed();

}

代码如何工作：

同样，第一步是将库包含在 

#include

.

// 包含 AccelStepper 库：

#include

下一步是定义 ULN2003 到 Arduino 的连接。

该声明 

＃定义

 用于为常量值命名。编译程序时，编译器会将对该常量的任何引用替换为定义的值。所以你提到的任何地方 

电机引脚1

，编译器会在编译程序时将其替换为值 8。

// 电机引脚定义：

#define motorPin1 8 // ULN2003 驱动器上的 IN1

#define motorPin2 9 // ULN2003 驱动器上的 IN2

#define motorPin3 10 // ULN2003 驱动器上的 IN3

#define motorPin4 11 // ULN2003 驱动器上的 IN4

下一步是为 AccelStepper 库指定电机接口类型。在这种情况下，我们将以半步模式驱动 4 线步进电机，因此我们将接口类型设置为“8”。您可以在此处找到其他接口类型。如果您想以全步模式（每转少步）运行电机，只需将 8 更改为 4。

// 定义AccelStepper接口类型；半步模式下的 4 线电机：

#define MotorInterfaceType 8

 

接下来，您需要使用适当的电机接口类型和连接创建 AccelStepper 类的新实例。为了获得正确的步进顺序，我们需要按以下顺序设置引脚：motorPin1、motorPin3、motorPin2、motorPin4。

在这种情况下，我将步进电机称为“步进器”，但您也可以使用其他名称，例如“z_motor”或“liftmotor”等。 

AccelStepper liftmotor = AccelStepper(MotorInterfaceType, motorPin1, motorPin3, motorPin2, motorPin4);

. 您可以创建多个具有不同名称和引脚的步进电机对象。这使您可以轻松地同时控制 2 个或更多步进电机。

// 使用引脚序列 IN1-IN3-IN2-IN4 进行初始化，以便将 AccelStepper 库与 28BYJ-48 步进电机一起使用：

AccelStepper stepper = AccelStepper(MotorInterfaceType, motorPin1, motorPin3, motorPin2, motorPin4);

在代码的设置部分，我们使用函数定义最大速度（步/秒） 

设置最大速度（）

. 每秒超过 1000 步的速度可能不可靠，因此我将其设置为最大值。请注意，我指定了步进电机的名称（'stepper'），我想为其定义最大速度。如果您连接了多个步进电机，您可以为每个电机指定不同的速度： 

stepper2.setMaxSpeed(500);

.

无效设置（）{

// 设置每秒最大步数：

stepper.setMaxSpeed(1000);

}

在循环中，我们首先使用函数设置我们希望电机运行的速度 

设置速度（）

. （您也可以将其放在代码的设置部分中）。

stepper.runSpeed()

 轮询电机，当一个步骤到期时，它执行 1 个步骤。这取决于设置的速度和自上一步以来的时间。如果要改变电机的方向，可以设置负转速： 

stepper.setSpeed(-400);

 以另一种方式转动电机。

无效循环（）{

// 以每秒步数为单位设置电机的速度：

stepper.setSpeed(500);

// 以 setSpeed() 设置的恒定速度步进电机：

stepper.runSpeed();

}

在半步模式下，一转需要 4096 步，因此 500 步/秒导致大约 7 rpm。

2.草图控制步数或转数

使用以下草图，您可以控制速度、方向和步数/转数。

在这种情况下，步进电机以 500 步/秒顺时针旋转 1 圈，然后以 1000 步/秒逆时针旋转 1 圈，最后以 1000 步/秒顺时针旋转 2 圈。

/* 使用 ULN2003 驱动板、AccelStepper 和 Arduino UNO 控制 28BYJ-48 步进电机的示例草图：步数/转数。更多信息：https://www.makerguides.com */

// 包含 AccelStepper 库：

#include

// 电机引脚定义：

#define motorPin1 8 // ULN2003 驱动器上的 IN1

#define motorPin2 9 // ULN2003 驱动器上的 IN2

#define motorPin3 10 // ULN2003 驱动器上的 IN3

#define motorPin4 11 // ULN2003 驱动器上的 IN4

// 定义AccelStepper接口类型；半步模式下的 4 线电机：

#define MotorInterfaceType 8

// 使用引脚序列 IN1-IN3-IN2-IN4 进行初始化，以便将 AccelStepper 库与 28BYJ-48 步进电机一起使用：

AccelStepper stepper = AccelStepper(MotorInterfaceType, motorPin1, motorPin3, motorPin2, motorPin4);

无效设置（）{

// 设置每秒最大步数：

stepper.setMaxSpeed(1000);

}

无效循环（）{

// 将当前位置设置为 0：

stepper.setCurrentPosition(0);

// 以 500 步/秒的速度向前运行电机，直到电机达到 4096 步（1 转）：

而（stepper.currentPosition（）！= 4096）{

stepper.setSpeed(500);

stepper.runSpeed();

}

延迟（1000）；

// 将位置重置为 0：

stepper.setCurrentPosition(0);

// 以 1000 步/秒的速度向后运行电机，直到电机达到 -4096 步（1 转）：

而（stepper.currentPosition（）！= -4096）{

stepper.setSpeed(-1000);

stepper.runSpeed();

}

延迟（1000）；

// 将位置重置为 0：

stepper.setCurrentPosition(0);

// 以 1000 步/秒的速度向前运行电机，直到电机达到 8192 步（2 转）：

而（stepper.currentPosition（）！= 8192）{

stepper.setSpeed(1000);

stepper.runSpeed();

}

延迟（3000）；

}