Projet électronique : Commande d’un moteur pas à pas 4 phases avec Arduino

Objectifs du projet électronique

Comprendre le principe de fonctionnement d’un moteur pas à pas
Comprendre le fonctionnement du circuit ULN2003
Savoir implémenter la commande d’un moteur pas à pas avec le microcontrôleur
Savoir modifié le sens et la vitesse d’un moteur pas à pas
Autres astuces de programmation

Principe de fonctionnement

Le projet consiste à la commande d’un moteur pas à pas 4 phases en mode demi-pas en utilisant le driver ULN2003 pour booster le courant dans les phases du moteur. La carte Arduino sert à générer les signaux de commande du moteur pas à pas (8 commandes / tour) cadencés par une fréquence.

Les chronogrammes ci-dessous illustrent les signaux de la commande en mode demi-pas, le changement du sens est simple ! Il suffit d’inverser la séquences des commandes [1 9 8 12 4 6 2 3 ] au lieu de [1 3 2 6 4 12 8 9].

Le circuit contient deux Led pour indiquer le sens de rotation du moteur S1 et S2 pour le sens 1 et sens 2 de rotation. Les Led sont connectés aux pin 8 et 9 de l’Arduino.

Vous pouvez changer la vitesse de rotation du moteur en changeant le fréquence (Fre= 1/DelayMs, voir le programme). D’après le datasheet la fréquence maximale est limitée à 1000 Hz.

Moteur pas à pas 28BYJ-48 – 5V (Datasheet)

Notions sur la commande de moteur pas à pas unipolaire

Ce type de moteur se trouve dans un grand nombre de périphériques informatiques : imprimantes, lecteur de disquettes ou disque dur car il s’agit du composant mécanique par excellence pour tout ce qui demande une grande précision de positionnement. Il en existe plusieurs modèles dont le nombre de pas par tours peut varier de quelques dizaines à quelques centaines. C’est la raison pour laquelle nous avons choisi d’utiliser ce type de moteur pour réaliser le positionnement de la caméra vidéo, aussi bien horizontalement que verticalement. Lire la suite…

Fonctionnement du circuit ULN2003 (Datasheet)

Programme Arduino

const int DelayMs = 10;        /* 1/10E-3 =100 Hz*/
const int DelayMs_Init = 10;
const int Num_Half_Step= 50; /*64*8*/;
int i= 0;

const int OUT1 = 2;
const int OUT2 = 3;
const int OUT3 = 4;
const int OUT4 = 5;

const int SENS1 = 7;
const int SENS2 = 8;


void setup() {

  pinMode(OUT1, OUTPUT);
  pinMode(OUT2, OUTPUT);
  pinMode(OUT3, OUTPUT);
  pinMode(OUT4, OUTPUT);

  pinMode(SENS1, OUTPUT);
  pinMode(SENS2, OUTPUT);


  digitalWrite(OUT1, LOW);
  digitalWrite(OUT2, LOW);
  digitalWrite(OUT3, LOW);
  digitalWrite(OUT4, LOW);

  digitalWrite(SENS1, LOW);
  digitalWrite(SENS2, LOW);

  delay(3000);

}

void loop() {

  // Sens 1

  digitalWrite(SENS1, HIGH);
  digitalWrite(SENS2, LOW);

  for(i=0; i<Num_Half_Step;i++)
  {
    // 1 - 0001
    digitalWrite(OUT1, HIGH);
    delay(DelayMs);

    // 3 - 0011
    digitalWrite(OUT1, HIGH);
    digitalWrite(OUT2, HIGH);
    delay(DelayMs);

    // 2 - 0010
    digitalWrite(OUT1, LOW);
    digitalWrite(OUT2, HIGH);
    delay(DelayMs);

    // 6 - 0110
    digitalWrite(OUT2, HIGH);
    digitalWrite(OUT3, HIGH);
    delay(DelayMs);

    // 4 - 0100
    digitalWrite(OUT2, LOW);
    digitalWrite(OUT3, HIGH);
    delay(DelayMs);

    // 12 - 1100
    digitalWrite(OUT3, HIGH);
    digitalWrite(OUT4, HIGH);
    delay(DelayMs);

    // 8 - 1000
    digitalWrite(OUT3, LOW);
    digitalWrite(OUT4, HIGH);
    delay(DelayMs);

    // 9 - 1001
    digitalWrite(OUT1, HIGH);
    digitalWrite(OUT4, HIGH);
    delay(DelayMs);

    digitalWrite(OUT1, LOW);
    digitalWrite(OUT2, LOW);
    digitalWrite(OUT3, LOW);
    digitalWrite(OUT4, LOW);

    delay(DelayMs_Init);
  }

  // Sens 2

  digitalWrite(SENS1, LOW);
  digitalWrite(SENS2, HIGH);

  for(i=0; i<Num_Half_Step;i++)
  {

    // 9 - 1001
    digitalWrite(OUT1, HIGH);
    digitalWrite(OUT4, HIGH);
    delay(DelayMs);

    // 8 - 1000
    digitalWrite(OUT1, LOW);
    digitalWrite(OUT4, HIGH);
    delay(DelayMs);

    // 12 - 1100
    digitalWrite(OUT3, HIGH);
    digitalWrite(OUT4, HIGH);
    delay(DelayMs);

    // 4 - 0100
    digitalWrite(OUT4, LOW);
    digitalWrite(OUT3, HIGH);
    delay(DelayMs);

    // 6 - 0110
    digitalWrite(OUT2, HIGH);
    digitalWrite(OUT3, HIGH);
    delay(DelayMs);

    // 2 - 0010
    digitalWrite(OUT3, LOW);
    digitalWrite(OUT2, HIGH);
    delay(DelayMs);

    // 3 - 0011
    digitalWrite(OUT1, HIGH);
    digitalWrite(OUT2, HIGH);
    delay(DelayMs);

    // 1 - 0001
    digitalWrite(OUT1, HIGH);
    digitalWrite(OUT2, LOW);
    delay(DelayMs);

    digitalWrite(OUT1, LOW);
    digitalWrite(OUT2, LOW);
    digitalWrite(OUT3, LOW);
    digitalWrite(OUT4, LOW);

    delay(DelayMs_Init);
  }
}