autre moteurs pas a pas courants dans les montage arduino, les moteur NEMA dont en particulier les NEMA 17 .
la désignation NEMA ( National Electrical Manufacturers Association) caractérise une famille de moteurs pas a pas dont l’interface de fixation ( partie gauche sur la photo ci dessus) est standardisée. ce type de moteur est très largement utilisé dans les montage de machines CNC de hobby ( imprimantes 3D, fraiseuses CNC, graveuses laser, etc), mais peut avantageusement être utilisé pour bien d’autres applications a base d’ARDUINO.
le plus connu dans la famille NEMA étant le NEMA 17. l’un des intérêt de ces pas a pas par rapport a un 28BYJ-48 étant le couple et la précision de mouvement obtenu. les NEMA 17 les plus courants ont 200 pas par tour et certains 400 pas et aucun jeu mécanique sur l’axe.
pour commander ces moteurs on utilise majoritairement des Drivers Pololu A4988. je ne rentrerai pas plus dans les caractéristique et les explications sur le pilotage et vous encourage a aller consulter la rubrique ARDUINO – CNC pour approfondir le sujet (principe de pilotage, réglage des pololu, etc..). ici nous allons nous concentrer sur l’utilisation a des fins autres que le pilotage de CNC sous GRBL.
même si nous ne traitons pas de l’aspect CNC , pour piloter ce type de moteur , je recommande l’utilisation de modules type ELEKSMAKER a base d’ARDUINO NANO ou l’utilisation d’ARDUINO UNO et CNC SHIELD si vous souhaitez piloter plusieurs moteur pas a pas NEMA 17 a la fois, avec un maximum de 4 pour les CNC shields UNO.
COMMANDE D’UN NEMA 17 avec un POLOLU A4988:
le principe de commande est décrit ( en anglais) dans les pages dédiées du fabricant:
https://www.pololu.com/product/1182
on y trouve egalement la liste des différents modules disponibles et leur caractéristiques:
https://www.pololu.com/category/120/stepper-motor-drivers
voici le diagramme générique de branchement d’un module POLOLU :
sur ce schéma , le câblage est en mode full step , il manque donc le branchement des broches MS1 – MS2 – MS3 qui permettent de piloter le moteur en micro-stepping, le tableau ci dessous donne le mode de branchement a appliquer suivant le micro-stepping souhaité (high = mise au 5V):
ainsi un NEMA 17 à 200 pas par tour piloté par un POLOLU A4988 en mode “sixteenth step” aura une précision de 200×16=3200 pas par tour soit pour un pas une précision angulaire en rotation de 360/3200=0,11 degré.
si votre arduino uno dispose de broche libres pour y connecter MS1, MS2 et MS3, il devient ainsi possible d’integrer le pilotage du micro stepping dans le programme , cela permet par exemple d’inclure un facteur d’echelle sur la vitesse du PaP.
EXEMPLE DE COMMANDE D’UN NEMA17 en full micro-stepping
le bout de programme ci dessous fait tourner le moteur d’un tour dans un sens puis d’un tour dans l’autre sens et ceci sans utiliser de librairie .
void setup() {
pinMode(8,OUTPUT); // DIR Pin
pinMode(9,OUTPUT); // STEP Pin
}
void loop() {
digitalWrite(8,LOW); // DIR sens1
for(int x = 0; x < 3200; x++) {
digitalWrite(9,HIGH);
delay(1);
digitalWrite(9,LOW);
delay(1);
}
delay(500);
digitalWrite(8,HIGH); // DIR sens2
for(int x = 0; x < 3200; x++) {
digitalWrite(9,HIGH);
delay(1);
digitalWrite(9,LOW);
delay(1);
}
delay(500);
}
la commande : ” digitalWrite(8,LOW);” met le signal de la broche DIR n°8 a l’état bas soit dans le sens de rotation 1, puis la première boucle “for(int x = 0; x < 3200; x++) ” envoi 3200 fois une alternance de signaux haut et bas ( avec delay d’1ms entre chaque alternance) sur la broche PULSE n° 9 . chaque alternance fait avancer d’un pas , et comme le POLOLU A4988 est cablé en microstepping 1/16 avec un NEMA17 a 200 pas , le moteur va tourner de 3200 pas soit un tour. a raison d’1ms entre chaque alternance soit 2ms par pas, il faut 3200×2=6400 ms donc 6,4 secondes pour un tour. apres la fin de la première boucle for , le programme marque une pause de 500ms ( 1/2 seconde) et la commande “digitalWrite(8,HIGH);” met la broche DIR 8 a l’etat Haut pour changer le sens de rotation . ensuite une nouvelle boucle “for” fait faire 3200 pas au moteur , puis la boucle loop reprends depuis le debut apres une pause de 500ms.
si on avait cablé les broche MS1/MS2/MS3 sur une sortie de l’ARDUINO de façon a pouvoir contrôler le microstepping par le programme . si par exemple avec le programme ci dessous , on passe d’un stepping 1/16 a un full step et la boucle de comptage “for” avec 200 pas de comptage, on pourrait faire tourner le moteur d’un tour en 200ms soit 0,2 s ( a condition que le driver soit capable de fournir le courant nécessaire). en résumer , on peut faire varier la vitesse de rotation de 2 façon; en faisant varier le temps de pause entre chaque impulsion, ou en changeant le microstepping . sachant que la valeur de la commande”delay(1);” pourrait être remplacée par une variable, on pourrait très bien egalement asservir la vitesse a un potentiomètre branché sur une broche analogique de l’UNO.
nous venons de voir comment commander un NEMA 17 avec des commandes simples , il est également possible d’utiliser des librairies . l’une des plus connue est “Stepper.h”. ci dessous le même programme que précédemment mais avec la bibliothèque “Stepper.h”. celle ci a entre autre comme particularité de comporter une commande qui fixe la vitesse de rotation qu’on pourrait la aussi parametrer et asservir a une sortie Analogique.:
# include <Stepper.h>
Stepper myStepper(3200, 8, 9, );
void setup() {
myStepper.setSpeed(60);
}
void loop() {
myStepper.step(3200);
delay(500);
myStepper.step(-3200);
delay(500);
}sur la base de ces principes il est bien entendu possible de piloter plusieurs moteurs NEMA 17 , la limite etant fixée par le nombre de broches ARDUINO disponibles a raison de 2 broche ( STEP/DIR) pour chaque NEMA soit au maximum 6 NEMA 17 avec les 13 broches Digitales de l’UNO. le fonctionnement est parfaitement identique avec un Arduino NANO .