28BYJ-48 ステッピングモーター完全ガイド：仕様・配線・ULN2003ドライバー・Arduino制御

28BYJ-48 ステッピングモーターとは？

図1：28BYJ-48 ステッピングモーター

28BYJ-48 は、5V駆動・ユニポーラ・4相・ギアード (減速比 1:64) ステッピングモーター です。パルス信号で角度・速度・方向を精密制御でき、Arduino等のマイコンと ULN2003 ドライバー基板 (数百円) で手軽に始められる「電子工作入門の定番モーター」です。

動作原理のポイント

• パルス周波数 → 回転速度 (速いパルス = 高速回転)
• パルス順序 (励磁順序) → 回転方向 (正転/逆転)
• パルス数 → 回転角度 (ステップ数 × ストライド角 = 回転角)
• これら3要素が連携し、位置決め精度 ±1ステップ (約 0.088° 出力軸) を実現

ピン配置・内部構造

図2：28BYJ-48 ピン配置

リード線色 (一般的)	機能	備考
赤 (Red)	コモン (共通端子)	5V 接続 (センタータップ)
橙/ピンク (Orange/Pink)	相 A (Phase A)	ULN2003 IN1
黄 (Yellow)	相 B (Phase B)	ULN2003 IN2
桃/紫 (Pink/Purple)	相 C (Phase C)	ULN2003 IN3
青 (Blue)	相 D (Phase D)	ULN2003 IN4

※ リード色はロット/メーカーで異なる場合あり。コモン線 (赤系) は抵抗測定で確認推奨 (コモン-各相間で同一抵抗値)。

主要スペック

図3：CNC加工等の応用イメージ

項目	仕様
定格電圧	5V DC
相数	4相 (ユニポーラ)
ステップ角 (モーター軸)	5.625° (64ステップ/回転)
減速比	1:64 (約 63.6839:1 実測値多し)
出力軸ステップ角	5.625° / 64 ≈ 0.0879° (約 4096 ステップ/回転)
駆動周波数	100 Hz 典型 (最大 約 500〜1000 Hz、負荷依存)
絶縁耐圧	600V AC / 1mA / 1s
コイル抵抗	50Ω ±7% (25℃)
摩擦トルク	600〜1200 gf·cm
引き込みトルク	300 gf·cm
自己位置決めトルク	> 34.3 mN·m
質量	約 35g

ULN2003 ドライバー基板との接続・Arduino 制御

図4：28BYJ-48 と ULN2003 ドライバー接続

出典: Wikipedia

必要な部品

• 28BYJ-48 ステッピングモーター (ケーブル付き)
• ULN2003 ドライバーボード (4相 Darlington アレイ、LED表示付き)
• Arduino Uno
• デュポンワイヤ (オス-メス ×4〜6本)
• 外部 5V 電源 (Arduino 5V から給電可だが、USB電流制限・ノイズ懸念あり。別途 5V 2A 以上推奨)

配線手順

1. モーターの 5ピンコネクタを ULN2003 基板のソケットに確実に挿入 (キー溝で極性合わせ)
2. ULN2003 の IN1〜IN4 を Arduino デジタルピンに接続 (例: D8, D9, D10, D11)
3. ULN2003 の GND を Arduino GND に接続 (共通グランド必須)
4. ULN2003 の VCC (または +) を外部 5V 電源 + に接続
5. 外部 5V 電源 - を Arduino GND / ULN2003 GND に共通接続
6. ※ ULN2003 基板のジャンパー (5V/12V選択) は 5V 側に

Arduino スケッチ (標準 Stepper ライブラリ使用)

#include 

const int stepsPerRevolution = 2048;  // 出力軸 1回転分 (ハーフステップ換算 4096/2)
Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8, 10, 9, 11);  // ピン順: IN1, IN3, IN2, IN4 (ライブラリ仕様注意)

void setup() {
  myStepper.setSpeed(10);  // RPM 設定 (負荷により実効速度低下)
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  Serial.println("Clockwise 1 turn");
  myStepper.step(stepsPerRevolution);
  delay(1000);
  
  Serial.println("Counterclockwise 1 turn");
  myStepper.step(-stepsPerRevolution);
  delay(1000);
}

より高度な制御: AccelStepper ライブラリ推奨

• 加減速プロファイル (台形/ S字) 対応で脱調防止
• ノンブロッキング動作 (run() 呼び出しで逐次駆動)
• 複数モーター同時制御容易
• インストール: ライブラリマネージャで "AccelStepper" 検索

#include 
#define HALFSTEP 8
AccelStepper stepper(HALFSTEP, 8, 10, 9, 11);

void setup() {
  stepper.setMaxSpeed(500.0);
  stepper.setAcceleration(200.0);
  stepper.moveTo(2048);  // 1回転
}

void loop() {
  if (stepper.distanceToGo() == 0) {
    stepper.moveTo(-stepper.currentPosition());  // 往復
  }
  stepper.run();
}

よくあるトラブルと対策

症状	原因・対策
カタカタ音だけで回らない / 振動のみ	配線順序誤り (IN順序確認)、電圧不足、負荷過大、ステップ角設定違い
途中で止まる / 脱調する	加速急すぎ、負荷トルク不足、電源容量不足、配線接触不良
発熱が激しい	ユニポーラは常時通電相あり。駆動停止時は全相 LOW (リリース) 推奨
逆回転する / 方向不定	IN1〜IN4 の接続順序がライブラリ期待順と異なる
出力軸が手で回せる (保持トルク弱)	ユニポーラ非励磁時はフリー。保持必要なら通電継続 (発熱注意) またはブレーキ機構併用

応用例・プロジェクトアイデア

• パンチルトカメラマウント (サーボより精密・保持力高)
• 自動カーテン/ブラインド開閉 (リミットスイッチ併用)
• 3Dプリンター Z軸 / エクストルーダー (低コスト自作機)
• CNC ルーター/プロッター X/Y/Z 軸
• 自動給餌器・ペット用品
• アナログ時計・分度器・アートインスタレーション
• 回転台 (フォトグラメトリ/3Dスキャン/製品撮影)

まとめ

28BYJ-48 + ULN2003 は、「数百円で精密位置決めを体験できる」最強の入門セットです。ギアードゆえの高トルク・高分解能・自己保持力を活かし、Arduino ライブラリ (Stepper / AccelStepper) で直感的に制御可能。発熱・脱調・配線順序の罠さえ押さえれば、ロボット・自動化・アート等多彩なプロジェクトの駆動源になります。次のステップとして、バイポーラステッピング (NEMA17等) + A4988/DRV8825/TMC2208 への移行も視野に入れて挑戦してみてください。ご質問はお気軽にどうぞ。