Interfacciamento motore passo-passo con microcontrollore avr atmega16

I motori passo-passo sono motori brushless CC che possono ruotare da 0 ⁰ a 360 ⁰ in passi. Il motore passo-passo utilizza segnali elettronici per ruotare il motore in fasi e ogni segnale ruota l'albero in incrementi fissi (un passo). L'angelo di rotazione è controllato applicando una certa sequenza di segnali. A differenza del servomotore, i motori passo-passo possono essere azionati utilizzando i pin GPIO del microcontrollore anziché i pin PWM e possono ruotare in (+360 ⁰) e (-360 ⁰). L'ordine dei segnali decide la direzione in senso orario e antiorario del motore passo-passo. Per controllare la velocità del motore, dobbiamo solo modificare la velocità dei segnali di controllo applicati. I motori passo-passo ruotano gradualmente. Ci sono diverse modalità di passaggi per azionare il motore passo-passo come passo completo, mezzo passo e microstep. Per saperne di più sulle basi, teoria e principio di funzionamento del motore passo-passo, segui il link.

In precedenza abbiamo interfacciato il motore passo-passo con molti microcontrollori:

• Interfacciamento del motore passo-passo con ARM7-LPC2148
• Interfacciamento del motore passo-passo con Arduino Uno
• Interfacciamento del motore passo-passo con MSP430G2
• Interfacciamento del motore passo-passo con STM32F103C8
• Interfacciamento del motore passo-passo con il microcontrollore PIC
• Interfacciamento del motore passo-passo con il microcontrollore 8051
• Interfacciamento del motore passo-passo con Raspberry Pi

In questo tutorial interfacciamo il motore passo-passo 28BYJ-48 con il microcontrollore Atmega16 AVR utilizzando Atmel Studio 7.0. Il motore passo-passo è valutato per funzionare a 5V. Interfacceremo il motore passo-passo con entrambi i driver del motore, ovvero ULN2003 e L293. Entrambi saranno alimentati da 5V. Al fine di semplificare l'interfaccia, stiamo utilizzando il modulo precostruito di entrambi i driver del motore. È inoltre possibile utilizzare CI autonomi ULN2003 e L293D. Il numero di fili e ponticelli può essere maggiore, quindi fai attenzione durante il collegamento di tutte le connessioni.

Componenti richiesti

1. Motore passo-passo (28BYJ-48)
2. Modulo ULN2003 / Driver motore L293D
3. Atmega16 Microcontroller IC
4. Oscillatore in cristallo da 16 Mhz
5. Due condensatori da 100 nF
6. Due condensatori da 22pF
7. Premi il bottone
8. Cavi per ponticelli
9. Breadboard
10. USBASP v2.0
11. Led (qualsiasi colore)

Descrizione dei pin del motore passo-passo

Schema del circuito per il controllo del motore passo-passo utilizzando il modulo ULN2003

Collegare tutti i componenti come mostrato nello schema seguente quando si utilizza ULN2003. Allo stesso modo lo interfacceremo utilizzando L293D nel passaggio successivo. Stiamo usando PORTA di Atmega16 per interfacciare il motore passo-passo per entrambi i driver del motore. Non è necessario collegare il pin 5V del motore passo-passo. Per muovere il motore passo-passo sono necessari solo i perni della bobina. L'ordine dei pin è molto importante per guidare il motore passo-passo poiché l'eccitazione delle bobine dovrebbe essere per raggiungere i passaggi. In questo progetto vengono utilizzati quattro ingressi di ULN2003 e quattro uscite di ULN2003. Gli ingressi saranno collegati ai pin PORTA e le uscite saranno collegate ai pin del segnale del motore passo-passo. Inoltre, collegare un pulsante nel pin di ripristino per ripristinare Atmega16 quando necessario. Collegare Atmega16 con il circuito dell'oscillatore a cristallo appropriato. Tutto il sistema sarà alimentato da 5V.

Di seguito è riportata l'immagine effettiva del modulo driver motore ULN2003:

Di seguito abbiamo fornito connessioni pin Atmega16 con ULN2003 e L293D per ruotare il motore passo-passo. L'interfacciamento del motore passo-passo con il modulo L293D è spiegato nella sezione successiva, ricordare che per il controllo del motore passo-passo è richiesto un solo modulo ULN2003 o L293D.

I collegamenti dei pin per INPUT sono i seguenti:

Atmega16	ULN2003	L293D
A0	IN1 (PIN1)	IN1 (PIN2)
A1	IN2 (PIN2)	IN2 (PIN7)
A2	IN3 (PIN3)	IN3 (PIN10)
A3	IN4 (PIN4)	IN4 (PIN15)

I collegamenti dei pin per OUTPUT sono i seguenti:

Motore passo-passo	ULN2003	L293D
arancia	OUT1 (PIN16)	OUT1 (PIN3)
Giallo	OUT2 (PIN15)	OUT2 (PIN6)
Rosa	OUT3 (PIN14)	OUT3 (PIN11)
Blu	OUT4 (PIN13)	OUT4 (PIN14)

Schema del circuito per il controllo del motore passo-passo utilizzando il modulo L293D:

Controllo del motore passo-passo con AVR ATmega16

Come già detto a differenza del servomotore, i motori passo-passo necessitano di driver esterni, ad esempio driver del motore ULN2003 o L293D. Quindi basta collegare il Circuito come sopra e caricare il programma main.c fornito alla fine.

Lo schizzo mostra il motore passo-passo che ruota su entrambi i lati, cioè in senso orario e antiorario. Se vuoi ruotare lo stepper in una direzione, commenta semplicemente le linee di codice di un'altra direzione nello schizzo.

Di seguito è riportato il codice AVR completo per il controllo del motore passo-passo. Il codice è semplice e può essere compreso facilmente. Di seguito sono riportati due codici, uno per il motore passo-passo rotante con ULN2003 e il secondo con modulo L293D.

Collega il tuo USBASP v2.0 e segui le istruzioni in questo collegamento per programmare il microcontrollore Atmega16 AVR utilizzando USBASP e Atmel Studio 7.0. Basta creare lo schizzo e caricarlo utilizzando una toolchain esterna.

Di seguito viene fornito il codice completo con il video dimostrativo.