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あなたもできる。やればできる!CNCプロッタ製作。【変換画像も書ける】(その4)-実際のドライバ(シールド)でステッピングモーターを動かす-

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今日は、私もとても楽しみな回です。一気に飛んでしまいますが、モーターを制御するドライバ(シールド)を実際に接続して、何軸かのモーターを一度に回してみたいと思います。めっちゃ楽しみです。では、早速!


  • 準備1 :DVDドライバから分解したピックアップ駆動部分を2ST用意する。
  • 準備2 :CNCシールド(V3.0)、モータシールド(4個)、Arduino付きを用意する。
  • 回したいモーターを配線・接続する。
  • Arduinoに動作のスケッチを書き込む。

1.ジャンク品のステッピングモータをモーターシールドで回してみる。(ピックアップ駆動部分を2ST用意)

以前、DVDのドライブを購入して分解・取り出した、ステッピングモータの載ったピックアップ駆動部を実際にモーターシールドを使って動かしてみます。


ピックアップ駆動部(中央やや左の四ツ目部分
がステッピングモーターです)

2.ピックアップ駆動部を組合せた動作~ネタバレ完成形~(ピックアップ駆動部分を2ST用意)

いきなり飛んでしまいますが、取り外したピックアップ駆動部を直角に組み合わせて2軸(2つのモーター)をモーターシールドで動かしている様子です。テーブル(ピックアップ部が行ったり来たりしているのが分かると思います)ちょっと、オチャラケています(テヘペロ)
でも、駆動部を組立て、シールドを使うとこんな感じになります。これからじっくり説明していきます。

分解したピックアップ駆動部を組合せ

3.どんなシールドを選べばいいか?(CNCシールド(V3.0)、モータシールド(4個)、Arduino付きを用意)

シールドの話に戻ります。
モーターの他にモーターを制御するドライバ(シールド)が必要です。CNCシールド(V3.0)とモーターシールド(A4988)4個付きのものが多い。その他
Arduino uno R3も付属したものがお得です。


「CNCドライバー」より「CNCシールド」で調べた方がたくさんヒットすると思います。数千円で買えると思います。
私は下記のものを購入しました。


Kuman 3Dプリンター CNCキット arduino用ボード CNCシールドV3+A4988ドライバ+ヒートシンク GRBL 0.9交換 実験用 電作キット K75

<参考情報>
参考情報ですが、恐らく最初は検索した画面情報が何のこっちゃさっぱり分からんのでとりあえず、単語だけ翻訳しておきます。

・Quimat 、Kuman、 DiyStudio・・などは中国の会社のようで、出荷に時間が掛かる場合があります。また口コミによっては、品質が悪いという内容の記載もありますが、私が購入したものは特に普通に使えました。

・3Dプリンター、 CNCキット、レーザー印字など、最終的に製作するものの名前も書かれていますが、これから作りたいCNCは、ほぼどれでも対応できます。CNCシールドのバージョンはV3.0で構いません。V3.0の方がWebの情報も多いですし、grblというファームウエアをVer0.9以上にすることも可能です。

・R3ボードは、Arduino uno R3を表しており、一緒に購入すれば割安に買えると思います。(互換品になります)

・各軸(各モーター)のモーターシールドはA4988、HR4988、drv8825はどれでも同じ機能です。drv8825は流せる電流が大きいようです。

CNC用シールド/モーターシールド

「モーターシールド」はモータードライバICを他の周辺部品も集めてArduinoから扱いやすいように一つの基板にまとめたものです。Arduinoにモーターシールドを接続することで、DCモーター2個またはステッピングモーター1個を制御できます。
今回は、さらにHR4988というモーターシールドを4個搭載したX軸,Y軸,Z軸,A軸の4軸を制御できる「CNC用のシールド(V3)」を使用しました。

3.モーターシールド単体で回してみる。~バルク品のねじシャフト付きのモーター・28BYJ-48ステッピングモーターを回す~(モーターを配線・接続)

シールドが購入出来たら、CNCシールドにモーターシールドを差し込む前に、モーターシールド単体でモーターを回してみます。回路図はこんな感じです。先ほどの駆動部の組合せと同じですが、モーターだけにして分かりやすいように、別のモーターでやっています。バルク品のねじシャフト付きのモーターと、前回使用した、28BYJ-48のステッピングモーターです。接続は同じなので、皆さんは、分解した駆動部で、ステッピングモーターのリード線をはんだ付けして接続するといいと思います。(両方、シャフトねじ付きモーターになる)

uxcell 2相4線式 3mm軸径 10mm直径 ステッピングモーター 1000RPM 2個入り Ren He 5V ステッピングモータ+ 28BYJ-48 ULN2003ドライバーボード セット Arduino用 3個セット
ステッピングモーターのリード線はんだ付け
モーターの端子部分にリード線のはんだ付けが必要です。
飴色のフレキシブル基板を一度、半田を溶かして剥がし、リード線を再度半田付けします。

モーターの配線(線番)に注意して接続してください。モーターシールドの基板を裏返すと接続する線番の記載がありますので、確認してみて下さい。
また、モーターシールドの出力電流制限の設定をしておいた方が安全です。(大きな電流が流れると、モーターがかなり熱くなります。注意してくださいね)
A4988 のピン配置、A4988 の出力電流制限の設定は下記のページを参考にさせて頂きました。ありがとうございました。
https://iot.keicode.com/arduino/arduino-stepper-motor-a4988.php
前回使用した、28BYJ-48のステッピングモーターは5V用なので、5Vに設定しました。

4.Arduinoのスケッチ(Arduinoに動作のスケッチを書き込む)

Arduinoのスケッチは下記のようになります。パソコンからArduinoにUSBケーブルをつなぎ、書き込んで下さい。

const int DIR = 8;
const int STEP = 9;

void setup() {
pinMode(DIR, OUTPUT);
pinMode(STEP, OUTPUT);
digitalWrite(DIR, LOW);
digitalWrite(STEP, LOW);
}

void loop() {

digitalWrite(DIR, HIGH);

for (int i=0; i<200; i++) {
digitalWrite(STEP, HIGH);
delayMicroseconds(600);
digitalWrite(STEP, LOW);
delayMicroseconds(600);
}

delay(1000);

digitalWrite(DIR, LOW);

for (int i=0; i<200; i++) {
digitalWrite(STEP, HIGH);
delayMicroseconds(500);
digitalWrite(STEP, LOW);
delayMicroseconds(500);
}

delay(1000);

}

<スケッチ解説>
MS1,MS2、MS3は何も接続せず、すべてLowの状態ですのでFull step。200stepの間、動作させます。切り替え時間は600μsなので、0.6msです。0.6ms間のONとOFFを200回繰り返して1秒(1000ms)休んで、回転方向逆にして同様に回転させます。逆回転は0.5msにしてみました。このように、数値を変えて動作させてみて下さい。突然動かなくなったりします。理由を調べたり、考えて分かって解決できると、もっと楽しくなります。但し、動かない状態でモーターがうなっている時は長時間続けないでくださいね。発熱しているので、その場合はすぐ、電源を落として下さい。(または、USBケーブルを抜く)また、動作させないときは、直流電源の電源OFFやUSBケーブルをパソコンから抜いておくと安全です。

2つのモーターシールドを使って2軸を動かす

5.まとめ

以上でまとめてみます。

  • 準備1 :DVDドライバから分解したピックアップ駆動部分(モーター)を2ST用意する。
  • 準備2 :CNCシールド(V3.0)、モータシールド(4個)、Arduino付きを用意する。
  • 回したいモーターを配線・接続する。(その時、フレキシブル基板がついていれば、リード線をはんだ付けしなおす)はんだ付けする時、火傷注意。
  • Arduinoに動作のスケッチを書き込む。
  • 配線確認、スケッチの確認して動かしてみる。
  • なんでやろ?を考えたり、こうやったらどうなるんやろ?を調べたり、やってみる。
Kuman 3Dプリンター CNCキット arduino用ボード CNCシールドV3+A4988ドライバ+ヒートシンク GRBL 0.9交換 実験用 電作キット K75

どうでしたか?今回は、長編だったので、お疲れさまでした。
私はやっぱり動くものが大好きです。祖先はカエル?(笑)
電気や半田ごてを使って作業するので、慣れない方は正直ハードル高いですよね。そういう方は一度、この動画を参考にしてみて下さい。【はんだ付け】初心者向けはんだ講習します‼失敗しても大丈夫♪、お姉さんのように、はんだ付けする時は手袋するのもひとつの方法ですね。

やってみたいと思われた方は、是非やってみて下さい。その時、面白そう・・。が面白い!に変わる瞬間です。他にも、いろんな方々がいろんな体験をアップロードされています。だから、やりやすい方法で、やってみたいところをチャレンジしてみて下さい。面白ければ、そこから、これはどうなってるんやろ?なんでやろ?こうやったらどうなるんやろ?が湧いてくると思います。そうなれば、あなたは、もうハマっています(笑)

その他、参考になりそうなWebページを紹介します。
A4988とHR4988の違いの話
https://garchiving.com/try-stepping-motor-by-arduino-and-a4988/
A4988、HR4988、DRV8825の配線の違いなど
https://cnc-selfbuild.blogspot.com/2016/04/cnccncdrv8825a4988.html
CNCシールドV3.0とV3.1以上(最新版はV3.51)の違いについて
https://cnc-selfbuild.blogspot.com/2016/11/cncv30v31v351.html
コンデンサ逝く :接続誤りでこういうこともあるそうです。
(失敗を共有できるので、貴重は情報です)
https://make.oldcyclist.com/2017/07/post-2335/

つづく

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