Arduino用バイポーラステッピングモーターライブラリ – 産業グレードの制御機能

必要なパーツと用品

Arduino UNO	×1
Texas Instruments L293D デュアルHブリッジ ドライバー	×1

使用するアプリ

• Arduino IDE

プロジェクト概要

従来のユニポーラステッピングモーター用ライブラリに加え、バイポーラタイプにも対応した包括的なArduinoライブラリを開発しました。産業用モーション制御の要件を満たすよう設計されており、以下の機能を提供します。

主な特徴

• あらゆるバイポーラステッピングモーターを制御可能
• 回転方向（正転/逆転）の制御
• 回転数（1回転、2回転…）の高精度制御
• 回転速度をRPMで指定可能（精度95%以上）
• 目標角度（0〜360°）への位置決め（精度80〜100%）
• すべてのArduinoボードと互換

ライブラリ関数の説明

1. bi_polar_Stepper(int pin1, int pin2, int pin3, int pin4) – インスタンス生成。ドライバー接続ピンを指定。
2. set_step_per_rev(int steps) – 1回転あたりのステップ数を設定（ステップ角の設定）。正確な制御のため必須。
3. set_RPM(int rpm) – 回転速度をRPMで設定（95%精度）。
4. rotate_CW() – 正転（時計回り）連続回転。ループ内で呼び出し。
5. rotate_CCW() – 逆転（反時計回り）連続回転。ループ内で呼び出し。
6. rotate(int dir) – 方向指定で1ステップ回転（1=正転, 0=逆転）。
7. rotate_one_rev(int dir) – 指定方向にちょうど1回転。
8. rotate_n_rev(int dir, int num) – 指定方向に指定回転数だけ回転。
9. rotate_x_deg(int deg) – 指定角度（0〜360°）だけ回転（正負で方向指定）。

使用例

例1: 60 RPMで連続正転

#include 
#define steps 200  // モーターに合わせて変更（1.8°なら200）
bi_polar_Stepper my_step_motor(8, 9, 10, 11);
int rpm = 60;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  my_step_motor.set_step_per_rev(steps);
  my_step_motor.set_RPM(rpm);
}
void loop() {
  my_step_motor.rotate_CW();
}

例2: 30 RPMで正転1回転→逆転1回転を繰り返し

#include 
#define steps 200
bi_polar_Stepper my_step_motor(8, 9, 10, 11);
int rpm = 30;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  my_step_motor.set_step_per_rev(steps);
  my_step_motor.set_RPM(rpm);
}
void loop() {
  my_step_motor.rotate_one_rev(1);
  delay(1000);
  my_step_motor.rotate_one_rev(0);
  delay(1000);
}

例3: 正転100 RPMで2回転 → 逆転50 RPMで2回転

#include 
#define steps 200
bi_polar_Stepper my_step_motor(2, 3, 4, 5);
int i;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  my_step_motor.set_step_per_rev(steps);
}
void loop() {
  my_step_motor.set_RPM(100);
  for(i=0;i<100;i++) my_step_motor.rotate(1);
  delay(2000);
  my_step_motor.set_RPM(50);
  for(i=0;i<100;i++) my_step_motor.rotate(0);
  delay(2000);
}

例4: 正転20 RPMで4回転 → 逆転10 RPMで2回転

#include 
#define steps 200
bi_polar_Stepper my_step_motor(2, 3, 4, 5);
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  my_step_motor.set_step_per_rev(steps);
}
void loop() {
  my_step_motor.set_RPM(20);
  my_step_motor.rotate_n_rev(1, 4);
  delay(2000);
  my_step_motor.set_RPM(10);
  my_step_motor.rotate_n_rev(0, 2);
  delay(2000);
}

例5: 30 RPMで90°正転⇔90°逆転を繰り返し

#include 
#define motor_steps 200
bi_polar_Stepper my_step_motor(8, 9, 10, 11);
int rpm = 30;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  my_step_motor.set_step_per_rev(motor_steps);
  my_step_motor.set_RPM(rpm);
}
void loop() {
  my_step_motor.rotate_x_deg(90);
  delay(2000);
  my_step_motor.rotate_x_deg(-90);  // または270
  delay(2000);
}

高電流・高電圧モーターへの対応

定格電流/電圧が大きいモーターの場合、L293Dの代わりにL298ドライバーや、TIP122/TIP142などのダーリントントランジスタ4個をHブリッジ構成で使用できます。

動作確認済みモーター

• 2相バイポーラ、5V、最大100 RPM、200ステップ/回転（1.8°ステップ角）
• 2相バイポーラ、5V、最大60 RPM、200ステップ/回転（1.8°ステップ角）

ライブラリファイル

ライブラリフォルダ bi_polar_Stepper をArduinoのライブラリフォルダ（例: C:\arduino-1.6.7\libraries）にコピーしてください。ライブラリ本体はダウンロード提供されています（プレビュー不可）。

回路図