Por Fernando Koyanagi 1

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Motor de passo como servo com comunicação serial

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Características principais

 Permite comandos através da comunicação serial.

 Flexibilidade nas configurações do software, permitindo

formas de controle variadas.

 Flexibilidade na montagem de hardware, permitindo

variações de motores, drivers e sensores.

 Retorno da informação de posição real através da leitura do

sensor.

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Montagem . . .

Continuaremos utilizando a mesma montagem anterior. Mas

deixaremos somente o potenciômetro de leitura do eixo.

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Montagem . . .

O potenciômetro continuará funcionando como um sensor da

posição atual do eixo. Para isso vamos prender o eixo do motor

ao manípulo do potenciômetro.

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Montagem . . .

Conectaremos o potenciômetro a

entrada analógica A0.

• O EIXO conectaremos

ao pino A0 (fio roxo).

• A alimentação de 5V

(fio verde).

• A referência GND (fio

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MAS ATENÇÃO !!!

Antes de prender o potenciômetro sensor ao eixo, teste a montagem para verificar se a

rotação está ocorrendo no sentido correto, ou seja, ao comandar um aumento de posição o motor deve girar no sentido de aumentar o potenciômetro sensor.

Se a rotação estiver ocorrendo ao contrário, simplesmente inverta a polarização do

potenciômetro.

Como o torque do motor de passo costuma ser

alto, ele pode danificar o potenciômetro sensor

tentando levá-lo para uma posição que não pode ser alcançada.

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Montagem do circuito

ARDUINO, REGULADOR E MOTOR

FIO Módulo L298

Pino 2 - Arduino AZUL In_1

Pino 3 - Arduino AZUL In_2

Pino 4 - Arduino LARANJA In_3 Pino 5 - Arduino LARANJA In_4

GND - Arduino PRETO GND

Saída do Regulador AMARELO +12V

GND do Regulador PRETO GND A+ VERMELHO Motor A A- PRETO Motor A B+ VERMELHO Motor B B- PRETO Motor B

Conexões

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Entendendo o programa ( Declarações )

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Código – Fonte do Arduino

Declarações Globais: (constantes)

Começamos definindo constantes que

representarão os pinos D2, D3, D4 e D5 do Arduino. Estes pinos serão os

responsáveis pela transmissão da

sequencia de acionamento para o driver. A constante EIXO refere-se ao pino A0

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Código – Fonte do Arduino

Declarações Globais: (Variáveis)

Agora veremos que temos novas variáveis para o controle do Servo Motor de Passo.

inc_dec – Armazena o incremento/decremento da posição.

retardo_entre_os_passos – define o retardo para mudança de passo.

tolerancia – define a precisão do ajuste da posição.

leitura_comando – armazena o valor da posição alvo recebida pelo comando.

leitura_eixo – armazena o valor da posição atual do eixo.

passo – armazena o passo atual da sequencia de passos.

limite_inferior – armazena o valor usado para definir a posição mínima de ajuste.

limite_superior – armazena o valor usado para definir a posição máxima de ajuste.

comando_recebido – armazena o comando recebido pela serial.

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Código – Fonte do Arduino

Setup()

Na função setup(), ajustamos os pinos digitais como saídas, o pino

analógico como entrada. Então iniciamos a função Serial. Para a recepção

reservamos 200 bytes para o comando recebido (mais que suficiente). Lemos a posição inicial do eixo e executamos uma função que envia pela serial uma mensagem de configurações atuais e lista de comandos para o

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Código – Fonte do Arduino

A função mensagem é uma série de “prints”,

enviados pela serial para tornar mais amigável a manipulação do programa. Servindo de orientação. Ela ainda faz uma chamada à função interpretadora

de comando solicitando uma leitura dos valores

das variáveis. Veremos essa função mais a frente. 15 Observação:

A função mensagem é

opcional e pode ser

removida do programa, uma vez que o usuário já esteja acostumado com a lista de comandos.

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Código – Fonte do Arduino

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Entendendo o programa ( Loop)

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Código – Fonte do Arduino

Loop():

Na função loop(), lemos novamente a posição atual do eixo e em seguida verificamos se existe alguma recepção completa de dados, usando a variável sinalizadora recepcao_completa. Se esta variável for verdadeira, passamos o controle do programa para a função

interpretadora do comando. Se não houver repetimos o mesmo

processo de ajuste que fizemos antes utilizando o valor contido na variável leitura_comando como alvo de ajuste e tolerancia como

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Código – Fonte do Arduino

Relembrando, para o cálculo da posição alvo incluímos um valor que indica a tolerância do posicionamento. Isso nos permitirá lidar com ruídos na leitura simplesmente aumentando a faixa alvo. 19

Tolerância total

Valor alvo

(+)

“tolerancia”

(-)

“tolerancia”

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Código – Fonte do Arduino

21

girar (int direcao):

A função girar receberá um parâmetro que indicará para qual lado o motor deverá girar.

Este parâmetro é enviado pela avaliação dos valores que ocorre no loop, como vimos a pouco.

O valor do parâmetro “direcao” determinará se o passo deve ser incrementado ou decrementado.

Criamos essa função separadamente somente para ilustrar melhor o funcionamento do programa. Poderíamos ter incluído este código diretamente na avaliação que ocorre no loop.

A função girar funciona da mesma forma que vimos anteriormente.

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Código – Fonte do Arduino

23

ajustar_passo(int bobina):

A função ajustar_passo já é conhecida da montagem do vídeo anterior.

É ela que efetivamente ativa ou desativa os pinos de controle

do arduino para acionar o driver e consequentemente

promover a polarização correta das bobinas do motor. Assim, ela é responsável por executar os passos

determinados pelas avaliações das funções anteriores.

Bem como a função ajustar_passo,

que a ativa as bobinas na sequencia correta.

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Código – Fonte do Arduino

25 A função serialEvent() é uma função do Arduino que dispara automaticamente sempre que

um dado é recebido pela serial.

Note que não precisamos explicitar nenhuma chamada para esta função pois, uma vez que um dado é recebido, o fluxo do programa é interrompido e esta função é chamada para manipular os dados recebidos.

Fazemos isso verificando se há bytes no buffer de recepção serial do Arduino usando a função Serial.available(). Enquanto houver, armazenamos cada byte na variável caracter e adicionamos à variável comando_recebido até que um caractere de nova linha seja recebido, sinalizando o fim do comando ou até que se esgotem os bytes do buffer de recepção.

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Entendendo o programa

( Interpretador de comandos )

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Código – Fonte do Arduino

27 A função interpretadora de comandos é uma coleção de verificações

da primeira letra do comando recebido. Cada letra representa um comando e os dados seguintes servirão de argumentos para este comando, isso se houver.

O primeiro comando é o comando “L” que executa uma leitura de todas as variáveis de controle e as envia para o usuários através da serial.

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Código – Fonte do Arduino

O comando “T” lê o restante dos bytes da variável comando, após a primeira letra e usa estes valores para ajustar o valor da variável

tolerancia.

Note que usamos o método .substring para cortar da segunda posição (a contagem das posições das strings começam em zero), até o

comprimento total da variável comando. Para obter o comprimento usamos o método .length().

Por fim, usamos ainda o método .toInt() para converter este valor em um inteiro.

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Código – Fonte do Arduino

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O comando “R” é responsável pelo ajuste da variável retardo_entre_os_passos. Este retardo é importante para controlar a rapidez do movimento. Ela substituiu a variável velocidade que utilizamos antes (somente mudamos o nome).

O argumento para esse comando é capturado da mesma forma que o comando anterior.

Depois de recebido o valor, ele é verificado. O valor deste retardo não pode ser

muito pequeno porque faria o motor pular passos. No nosso caso, o limite é 3 milissegundos.

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Código – Fonte do Arduino

Os comando “I” e “S” servem para ajustar o valor das

variáveis que controlam os

limites do movimento do servo. Sendo “I” paro limite inferior e “S” para o limite superior.

A recepção dos valores ocorre praticamente da mesma forma que os casos anteriores.

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Código – Fonte do Arduino

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O comando “M” calcula o valor da posição MÉDIA entre os limites

SUPERIOR e INFERIOR e atribui este valor a variável

leitura_comando, tornando-se assim o alvo do ajuste.

Após o comando “M” o servo sempre se posicionará na posição

intermediária, entre a posição máxima e mínima ajustadas Interpretador de comandos – Comando “M”

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Código – Fonte do Arduino

Os comandos “+” e “-” incrementam e

decrementam, respectivamente, a

posição do servo, em passos definidos

pelo valor da variável inc_dec. O valor desta variável pode ser

ajustado como um argumento destes dois comandos.

Uma vez ajustada, não é necessário

que se envie novamente o valor do incremento ou decremento, a menos que o intuito seja realmente altera-la. Interpretador de comandos – Comandos “+” e “-”

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Código – Fonte do Arduino

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O comando “A” é responsável pelo o AJUSTE da posição do servo. A

nova posição é o argumento deste comando. Se o argumento for omitido, será considerado zero e o servo moverá para a posição mínima.

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Novo suporte para NEMA 17 . . .

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Novo suporte para NEMA 17 . . .

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Novo suporte para NEMA 17 . . .

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Próximo tutorial

Automação de uma casa . . .

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