ステッピングモータが脱調する原因と対策｜回転速度・Vref・脱調の関係を検証

Arduino

2025.06.152025.06.21

はじめに
この記事を読んだら分かること
実験概要
1. 使用機器
2. 実験方法
プログラムコード
実験結果（1）：回転速度と脱調の検証（Vref = 0.7V）
実験結果（2）：Vref（基準電圧）を1.2Vに上げて再テスト
まとめ

はじめに

本記事では、ステッピングモーターの回転速度とVref（基準電圧）の関係を実験し、脱調が起こる限界を調べました。

V_REF（基準電圧）とは、ステッピングドライバの出力電流を設定するための電圧です。
つまり、V_REFを変更することで、モータ電流を調整することができます。

この記事を読んだら分かること

ステッピングモーターが脱調を起こす回転速度の限界
Vref（基準電圧）を上げると、回転速度の限界がどれだけ向上するか
脱調を防ぐための具体的な対策方法

実験概要

使用機器

モーター：NEMA17（1.8°/step, 200ステップ/1回転）
モータードライバ：A4988
制御：Arduino
モーター電源：12V

実験方法

（１）回転速度と脱調の検証
　　⇒ 　step/s（ステップ毎秒）を500〜6000の範囲で500stepずつ増加させ、
　　　　どの速度で脱調が発生するかを確認。
（２）Vrefを変更した際の影響を検証
　　⇒　ドライバの基準電圧（Vref）を0.7Vと1.2Vの2つの設定で比較し、
　　　　回転速度と脱調の関係がどう変化するかを調査。

プログラムコード

下記が使用したArduinoのコードです。
モーターのステップ数は1回転あたり200ステップに設定しています（NEMA17, 1.8°/step）。

const int DIR = 8;   // 回転方向ピン（A4988のDIRへ）
const int STEP = 9;  // ステップパルスピン（A4988のSTEPへ）

void setup() {
  pinMode(DIR, OUTPUT);
  pinMode(STEP, OUTPUT);
  digitalWrite(DIR, HIGH); // 時計回り
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  for (int speed = 500; speed <= 6000; speed += 500) {
    int pulse_delay = 1000000 / (speed * 2); // HIGHとLOWで1ステップ

    Serial.print("Speed: ");
    Serial.print(speed);
    Serial.print(" step/s → delay: ");
    Serial.print(pulse_delay);
    Serial.println(" us");

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

    delay(1000);
  }

  digitalWrite(DIR, !digitalRead(DIR)); // 逆回転
  delay(1000);
}