如何使用DRV8825电机驱动器和Arduino开发板控制步进电机

风筝

在本本篇文章中，我们将使用DRV8825电机驱动模块和Arduino控制NEMA17步进电机。DRV8825是用于控制双极步进电机的微步进驱动器，该电机具有内置转换器，便于操作。因此，我们可以只用控制器的2个引脚来控制步进电机。DIR引脚控制旋转方向，STEP引脚将控制步数。

在之前的帖子中，我们学习了使用电位器和操纵杆控制步进电机。28BYJ-48是一款5线单极步进电机，运行电压为5伏，不需要任何驱动器。但是NEMA17步进电机需要8V-35V电源，因为扭矩太高。因此我们需要步进驱动模块，如A4988或DRV8825。

所需的组件

●    Arduino Nano开发板

●    步进电机驱动器DRV8825模块

●    步进电机NEMA17

●    电解电容器

●    12V, 2A DC适配器

●    5V DC适配器

●    连接跳线

●    面包板

DRV8825步进电机驱动模块

DRV8825是一款完整的微步进电机驱动器，具有内置转换器，易于操作。Texas Instruments提供的分线板具有可调节的电流限制、过流和过温保护以及六种不同的微步分辨率。它的工作电压为8.2V至45 V，每相可提供高达约1.5 A的电流，无需散热器。每个线圈的额定电流为2.2A。

DRV8825驱动器共有16个引脚，如下所示：

1.  电源引脚：该引脚包括VMOT、GND MOT和GND Logic。DRV8825模块没有任何逻辑电源引脚，因为它从内部3V3稳压器获取电源。VMOT为电机供电，大约为8.2V至45V。

2.  微步选择引脚：DRV8825 驱动器具有三步分辨率选择器输入，即M0、M1和M2。通过为这些引脚设置适当的逻辑电平，我们将至少将电机设置为六步分辨率之一。

3.  控制输入引脚：STEP和DIR是2个控制输入引脚。STEP输入控制电机的微步。脉冲越快，电机旋转得越快。DIR输入控制电机的旋转方向。拉高驱动电机顺时针，拉低驱动电机逆时针。

4.  电源状态控制引脚：DRV8825具有三个不同的输入来控制其电源状态，即EN、RST和SLP。默认情况下，EN引脚始终为低电平有效输入，从而启用驱动器。 SLP引脚为低电平有效输入。将此引脚拉低会使驱动器进入睡眠模式，从而最大限度地减少设备消耗。 RST是一个低电平输入有效，当拉低时，所有STEP输入都被忽略。它还通过将内部转换器设置为电机初始阶段来复位驱动器。

5.  输出引脚：有4个输出引脚，分别为B2、B1、A2、A1。我们可以将电压在8.2V至45V之间的任何双极步进电机连接到这些引脚。模块上的每个输出引脚可为电机提供高达 2.2A 的电流

6.  故障检测引脚：DRV8825具有一个故障输出，只要H桥FET由于过流保护或热关断而被禁用，该输出就会驱动为低电平。故障引脚与SLEEP引脚短路，当它被驱动为低电平时，整个芯片被禁用。

设置电流极限值

在我们连接电机之前，我们应该调整驱动器的电流极限值，使电流在电机的极限值范围内。我们可以通过使用板上的电位器调整参考电压并参考下面的等式。

电流限制 = VRef x 2

例如，如果步进电机的额定电流为350mA，我们需要将参考电压调整为0.17V。拿一把小螺丝刀，用电位器调节限流，直到达到额定电流。

NEMA17步进电机

NEMA17是一款混合步进电机，步距角为1.8°（200 步/转）。每相在4V时消耗1.2 A，允许3.2 kg-cm的保持扭矩。NEMA17步进电机通常用于打印机、CNC机器和激光切割机。

该电机有六根电线，连接到两个分离绕组。黑色、黄色、绿色线是第一个绕组的一部分，而红色、白色和蓝色是第二个绕组的一部分。

使用DRV8825驱动程序将NEMA17步进电机与Arduino连接

现在让我们将DRV8825步进电机驱动器连接到Arduino开发板，并控制NEMA17步进电机。我使用D2和D3引脚来控制电机方向和步进。连接示意图如下。

VMOT引脚由12V电源供电，而VDD由5V电源供电。记得在靠近电路板的电机电源引脚上放置一个100µF的大去耦电解电容。

步进电机控制的基本代码

现在您已经连接了驱动程序并设置了电流极限值，现在可以将Arduino连接到计算机并上传一些代码了。以下代码在单个方向上控制电机。

1. const int dirPin = 2;
   
2. const int stepPin = 3;
   
3. const int stepsPerRevolution = 200;
   
4. 
   
5. void setup()
   
6. {
   
7.   // Declare pins as Outputs
   
8.   pinMode(stepPin, OUTPUT);
   
9.   pinMode(dirPin, OUTPUT);
   
10. }
    
11. void loop()
    
12. {
    
13.   // Set motor direction clockwise
    
14.   digitalWrite(dirPin, HIGH);
    
15. 
    
16.   // Spin motor slowly
    
17.   for(int x = 0; x < stepsPerRevolution; x++)
    
18.   {
    
19.     digitalWrite(stepPin, HIGH);
    
20.     delayMicroseconds(2000);
    
21.     digitalWrite(stepPin, LOW);
    
22.     delayMicroseconds(2000);
    
23.   }
    
24.   delay(1000); // Wait a second
    
25.   
    
26.   // Set motor direction counterclockwise
    
27.   digitalWrite(dirPin, LOW);
    
28. 
    
29.   // Spin motor quickly
    
30.   for(int x = 0; x < stepsPerRevolution; x++)
    
31.   {
    
32.     digitalWrite(stepPin, HIGH);
    
33.     delayMicroseconds(1000);
    
34.     digitalWrite(stepPin, LOW);
    
35.     delayMicroseconds(1000);
    
36.   }
    
37.   delay(1000); // Wait a second
    
38. }

复制代码

控制步进电机旋转方向

使用以下代码，可以控制步进电机方向。 您可以顺时针方向或逆时针方向旋转电机。 该草图代码控制步进电机的速度、转数和旋转方向。

1. const int dirPin = 2;
   
2. const int stepPin = 3;
   
3. const int stepsPerRevolution = 200;
   
4. 
   
5. void setup()
   
6. {
   
7.   // Declare pins as Outputs
   
8.   pinMode(stepPin, OUTPUT);
   
9.   pinMode(dirPin, OUTPUT);
   
10. }
    
11. void loop()
    
12. {
    
13.   // Set motor direction clockwise
    
14.   digitalWrite(dirPin, HIGH);
    
15. 
    
16.   // Spin motor slowly
    
17.   for(int x = 0; x < stepsPerRevolution; x++)
    
18.   {
    
19.     digitalWrite(stepPin, HIGH);
    
20.     delayMicroseconds(2000);
    
21.     digitalWrite(stepPin, LOW);
    
22.     delayMicroseconds(2000);
    
23.   }
    
24.   delay(1000); // Wait a second
    
25.   
    
26.   // Set motor direction counterclockwise
    
27.   digitalWrite(dirPin, LOW);
    
28. 
    
29.   // Spin motor quickly
    
30.   for(int x = 0; x < stepsPerRevolution; x++)
    
31.   {
    
32.     digitalWrite(stepPin, HIGH);
    
33.     delayMicroseconds(1000);
    
34.     digitalWrite(stepPin, LOW);
    
35.     delayMicroseconds(1000);
    
36.   }
    
37.   delay(1000); // Wait a second
    
38. }

复制代码

使用AccelStepper库控制步进电机

步进电机可以使用Arduino AccelStepper库进行控制。 它为2、3或4针步进电机和电机驱动器提供面向对象的接口。

AccelStepper以多种方式显着改进了标准Arduino Stepper 库，例如它支持加速和减速。 它还支持多个同时步进器，每个步进器上具有独立的并发步进。 甚至还支持非常慢的速度。

1. #include <AccelStepper.h>
   
2. 
   
3. // Define stepper motor connections and motor interface type. Motor interface type must be set to 1 when using a driver:
   
4. #define dirPin 2
   
5. #define stepPin 3
   
6. #define motorInterfaceType 1
   
7. 
   
8. // Create a new instance of the AccelStepper class:
   
9. AccelStepper stepper = AccelStepper(motorInterfaceType, stepPin, dirPin);
   
10. 
    
11. void setup() {
    
12.   // Set the maximum speed in steps per second:
    
13.   stepper.setMaxSpeed(1000);
    
14. }
    
15. 
    
16. void loop()
    
17. {
    
18.   // Set the current position to 0:
    
19.   stepper.setCurrentPosition(0);
    
20. 
    
21.   // Run the motor forward at 200 steps/second until the motor reaches 400 steps (2 revolutions):
    
22.   while(stepper.currentPosition() != 400)
    
23.   {
    
24.     stepper.setSpeed(200);
    
25.     stepper.runSpeed();
    
26.   }
    
27. 
    
28.   delay(1000);
    
29. 
    
30.   // Reset the position to 0:
    
31.   stepper.setCurrentPosition(0);
    
32. 
    
33.   // Run the motor backwards at 600 steps/second until the motor reaches -200 steps (1 revolution):
    
34.   while(stepper.currentPosition() != -200)
    
35.   {
    
36.     stepper.setSpeed(-600);
    
37.     stepper.runSpeed();
    
38.   }
    
39. 
    
40.   delay(1000);
    
41. 
    
42.   // Reset the position to 0:
    
43.   stepper.setCurrentPosition(0);
    
44. 
    
45.   // Run the motor forward at 400 steps/second until the motor reaches 600 steps (3 revolutions):
    
46.   while(stepper.currentPosition() != 600)
    
47.   {
    
48.     stepper.setSpeed(400);
    
49.     stepper.runSpeed();
    
50.   }
    
51. 
    
52.   delay(3000);
    
53. }

复制代码