[PYTHON] [Raspberry Pi] Schrittmotorsteuerung mit Raspberry Pi

Einführung

Ich kaufte eine Raspeltorte und dachte, ich könnte ein neues Hobby finden, das ich während des Lockdowns drinnen machen kann. Ich dachte, wenn ich den Motor steuern könnte, wäre er später in Experimenten nützlich, also kaufte ich zusammen einen Schrittmotor, also werde ich versuchen, ihn zu steuern. Es ist interessant, es nur mit konstanter Geschwindigkeit zu drehen, aber ich wollte jede Übung machen können. Kenntnisse über elektrische und elektronische Schaltkreise Ich habe bei fast Null angefangen, aber ich konnte es leicht tun, weil es im Internet viele Informationen gab. Ich weiß das wirklich zu schätzen. Es scheint, dass es auf verschiedene Arten gesteuert werden kann, aber ich möchte die Methode vorstellen, die ich am einfachsten fand.

Hardware-

Unten finden Sie eine Liste der verwendeten Hardware.

• Raspberry Pi 4B 2GB
• NEMA17-Schrittmotor ([Amazon](https://www.amazon.co.jp/s?k=nema17&__mk_ja_JP=%E3%82%AB%E3%82%BF%E3%82%AB%E3%83%] 8A & ref = nb_sb_noss_2) 2000)
• L298N Dual-H-Brücken-DC-Schrittmotortreiber

• Billiger Motortreiber. Es scheint, dass es häufig zur Steuerung von Arduino + Schrittmotoren / Gleichstrommotoren verwendet wird. Amazon Siehe Es scheint, dass es in Japan nicht sehr beliebt ist, weil es überhaupt keine Bewertung gibt (?)

• 12V Stromversorgung

Rotation mit konstanter Geschwindigkeit

Erstens ist die grundlegende Drehung mit konstanter Geschwindigkeit. Verwenden Sie RpiMotorLib, eine Himbeer-Pi-Python-Motorbibliothek auf GitHub. Es scheint, dass Sie nicht nur Schrittmotoren, sondern auch Gleichstrommotoren und Servomotoren steuern können. Sie können es vom Terminal mit sudo pip install rpimotorlib installieren. Verdrahten Sie die Bibliothek nach der Installation gemäß Sehr höfliches Tutorial und kopieren Sie den Code und fügen Sie ihn ein, um den Motor zu drehen. Ich werde. Ich verdrahtete wie folgt (Entschuldigung für die handgezeichnete Rohzeichnung). Die Bildauflösung ist schlecht und schwer zu erkennen, die Verkabelung ist jedoch wie in der folgenden Tabelle gezeigt.

Die Hauptfunktion ist motor_run (GpioPins, wait, step, ccwise, verbose, steptype, initdelay). Die Erklärung jedes Arguments ist wie folgt.

• GpioPins: Zu verwendende Raspeye GPIO-Pins. Pins, die von links mit dem Treiber IN1, IN2, IN3, IN4 verbunden sind.
• warte: Zeit zwischen den Impulsen. Wenn Sie im Halbschrittmodus mit der Drehzahl f [Hz] drehen möchten, hat NEMA17 einen Schrittwinkel von 1,8 °, also $ wait = (1/2) \ times (1 / f) \ times (1,8 / 360) $.
• Schritte: Anzahl der Schrittsteuersignale. In jedem Schrittmodus führen 50 Schritte eine Umdrehung aus, dh ein Schritt bewegt sich um 7,2 ° (siehe Tutorial für den Grund).
• ccwise: Gegen den Uhrzeigersinn. "Wahr" ist gegen den Uhrzeigersinn, "Falsch" ist im Uhrzeigersinn. Der Standardwert ist "Falsch".
• ausführlich: Bei Einstellung auf "Wahr" wird der Status usw. angezeigt. Der Standardwert ist "Falsch".
• Steptype: Schrittmodus, "voll", "halb", "Welle". Im Tutorial finden Sie die Stärken und Schwächen der einzelnen.
• initdelay: Die Zeit von der Initialisierung des GPIO-Pins bis zum Betrieb des Motors.

Wenn Sie beispielsweise 5 Hz gegen den Uhrzeigersinn mit einer Drehzahl von 0,5 Hz im Halbschrittmodus drehen möchten, lautet der Code wie folgt. Es ist sehr einfach.

python

import time 
import RPi.GPIO as GPIO
from RpiMotorLib import RpiMotorLib  
    
GpioPins = [17, 18, 27, 22]  #GPIO-Pin. IN1 von links, IN2, IN3,Pin zur Verbindung mit IN4.

f = 0.5  #Drehzahl[Hz]
Rev = 5  #5 mal drehen
s_angle = 1.8  #Schrittwinkel[deg]
wait = (1/f)*(s_angle/360)/2  #Zeit zwischen den Impulsen. Hälfte-Teilen Sie für den Schrittmodus durch 2

#Geben Sie dem Motor den Namen und geben Sie den Motortyp an (Nema oder 28BYJ).
mymotortest = RpiMotorLib.BYJMotor('MyMotorOne', 'Nema') 

#Maine. Argumente sind GPIO-Pin, Warten, Anzahl der Schritte, Rückwärtsdrehung, ausführlich, Schrittmodus, erste Verzögerung von links[ms]
mymotortest.motor_run(GpioPins, wait, Rev*50, True, False, 'half', 0.05)

#Zum Schluss die Stifte aufräumen
GPIO.cleanup()

angenehm!

Ich möchte jede Übung machen

Da ich es drehen konnte, denke ich, dass ich je nach Code jede Übung machen kann. Ich möchte den Motor willkürlich bewegen lassen. Nehmen wir als Beispiel eine sinusförmige Nickbewegung. 7 in 1 Schritt.Da es sich um 2 ° dreht, ist die Amplitude\theta_0Sollte ein Vielfaches davon sein. Diesmal sind es 72 °. ZeitraumTWurde auf 2 Sekunden eingestellt. Die Winkelgeschwindigkeit beträgt\omega = \dot{\theta}(In diesem Beispiel\cos)aber,waitKann nur einen positiven Wert annehmen, also einen absoluten Wertwait = (1/2)\times(1/|\omega|)\times(1.8/360)Ist bestanden. Und\omega < 0WannccwiseZu'True'Alles was Sie tun müssen, ist zu bestehen.\theta，\omega，|\omega|，waitは下図のようZuなります．

Der Code lautet wie folgt.

python

GpioPins = [17, 18, 27, 22]

T = 2  # Period [s]
N_period = 2  # No. of periods
amp = 72
unit_angle = 7.2
s_angle = 1.8  # [deg]
N = int(4*amp/unit_angle)

theta = amp*sin(np.linspace(0, 2*pi, N))  # Angle time history [deg]
dt = T/len(theta)  # time-step [s]
omega = np.gradient(theta, dt)/360  # [Hz]
omega_pos = abs(omega)
pm = omega < 0  # boolean for CW/CCW 
wait = (1/omega_pos)*(s_angle/360)/2

mymotortest = RpiMotorLib.BYJMotor, 'MyMotorOne', 'Nema')
time.sleep(0.002)

for _ in np.arange(N_period):
    for k in np.arange(N):
        mymotortest.motor_run(GpioPins, wait[k], 1, pm[k], False, "half", 0)

GPIO.cleanup()

erledigt!

Andere Websites, auf die verwiesen wird

• TUTORIAL - How to control a bipoloar 4 wire stepper motor
• Raspberry PI L298N Dual H Bridge DC Motor
• Controlling Stepper Motors using Python with a Raspberry Pi