Motore passo passo con Arduino e joystick

Cosa imparerai

• come leggere un joystick analogico;
• come usare un driver EasyDriver;
• la differenza tra STEP e DIR;
• come impostare il microstepping con MS1 e MS2;
• come spostare un motore stepper verso posizioni predefinite;
• come limitare la corsa via software.

Come funziona il progetto

Il progetto utilizza un motore passo passo da 5 V che assorbe circa 0,4 A e una scheda driver in grado di pilotare correnti superiori a quelle gestibili direttamente dai pin di Arduino.

Motore passo passo utilizzato in questo progetto.

Materiale necessario

Schema di collegamento

Schema del progetto con joystick, EasyDriver e motore passo passo.

Pin utilizzati

Come funziona STEP e DIR

Con EasyDriver il motore non viene pilotato direttamente dalle quattro fasi nel codice. Arduino invia un impulso sul pin STEP per ogni passo richiesto, mentre il pin DIR stabilisce il verso.

Microstepping con MS1 e MS2

Codice Arduino commentato

// ==========================================================
// MOTORE PASSO PASSO CON JOYSTICK
// Driver EasyDriver
// ==========================================================

#define STEP_PIN 3
#define DIR_PIN 2
#define MS1_PIN 5
#define MS2_PIN 4
#define SLEEP_PIN 7

// Asse X del joystick
#define X_PIN A0

// Posizione software del motore.
// Il valore iniziale riprende il progetto.
int posizione = 1025;

void setup() {

 pinMode(MS1_PIN, OUTPUT);
 pinMode(MS2_PIN, OUTPUT);
 pinMode(DIR_PIN, OUTPUT);
 pinMode(STEP_PIN, OUTPUT);
 pinMode(SLEEP_PIN, OUTPUT);

 // Riattiva EasyDriver
 digitalWrite(SLEEP_PIN, HIGH);
 delay(5);

 // Full step
 digitalWrite(MS1_PIN, LOW);
 digitalWrite(MS2_PIN, LOW);
}

// Genera un singolo impulso STEP
void faiPasso(bool direzione) {

 // Imposta il verso
 digitalWrite(DIR_PIN, direzione ? HIGH : LOW);

 // Impulso sul pin STEP
 digitalWrite(STEP_PIN, HIGH);
 delay(1);
 digitalWrite(STEP_PIN, LOW);
 delay(1);
}

void loop() {

 // Legge una sola volta il joystick
 int joystick = analogRead(X_PIN);

 // Zona estrema sinistra:
 // porta il motore verso posizione 0
 if (joystick <= 100) {

 if (posizione > 0) {
 faiPasso(HIGH);
 posizione--;
 }
 }

 // Zona sinistra intermedia:
 // porta il motore verso posizione 512
 else if (joystick <= 400) {

 if (posizione < 512) {
 faiPasso(LOW);
 posizione++;
 }
 else if (posizione > 512) {
 faiPasso(HIGH);
 posizione--;
 }
 }

 // Zona centrale:
 // porta il motore verso posizione 1025
 else if (joystick <= 600) {

 if (posizione < 1025) {
 faiPasso(LOW);
 posizione++;
 }
 else if (posizione > 1025) {
 faiPasso(HIGH);
 posizione--;
 }
 }

 // Zona destra intermedia:
 // porta il motore verso posizione 1535
 else if (joystick <= 900) {

 if (posizione < 1535) {
 faiPasso(LOW);
 posizione++;
 }
 else if (posizione > 1535) {
 faiPasso(HIGH);
 posizione--;
 }
 }

 // Zona estrema destra:
 // porta il motore verso posizione 2050
 else {

 if (posizione < 2050) {
 faiPasso(LOW);
 posizione++;
 }
 }
}

Che cosa fa davvero questo programma

Il codice non usa il joystick come comando continuo di velocità. Divide invece il valore analogico in cinque fasce e associa ogni fascia a una posizione software del motore:

Attenzione: la posizione non è assoluta

La variabile posizione conta i passi inviati dal momento dell’accensione. Arduino non sa dove si trovi realmente l’albero del motore se questo viene mosso a mano, perde passi o il sistema viene riavviato.

Per ottenere una posizione assoluta reale serve un sistema di riferimento, per esempio un finecorsa di homing oppure un encoder.

Alimentazione del motore

Il motore deve essere alimentato in modo coerente con le sue specifiche e con quelle del driver. La logica Arduino può rimanere separata dalla potenza del motore, mantenendo però un riferimento di massa comune quando previsto dal circuito.

Immagini del progetto

Scarica lo sketch

Debug rapido

• controlla che il joystick sia collegato ad A0;
• verifica STEP su D3 e DIR su D2;
• controlla MS1, MS2 e SLEEP;
• verifica alimentazione e corrente del motore;
• se il motore vibra ma non gira, controlla le coppie delle bobine;
• se gira al contrario, inverti la logica DIR oppure scambia il riferimento di direzione nel software;
• se perde passi, riduci la velocità e controlla corrente e carico meccanico.

Varianti del progetto

• usare il joystick per controllare direttamente velocità e direzione;
• aggiungere finecorsa di homing;
• usare un driver A4988 o DRV8825;
• aggiungere un display con posizione corrente;
• realizzare un piccolo asse lineare;
• controllare due motori con joystick XY.

Cosa devi ricordare

Domande frequenti