Por Fernando Koyanagi 1

Motor de passo como servo com comunicação serial 2

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. 3

Montagem... Continuaremos utilizando a mesma montagem anterior. Mas deixaremos somente o potenciômetro de leitura do eixo. 4

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. 5

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 preto). 6

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. 7

Montagem do circuito Conexões ARDUINO, REGULADOR E MOTOR FIO 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 Módulo L298 A+ VERMELHO Motor A A- PRETO Motor A B+ VERMELHO Motor B B- PRETO Motor B 8

Entendendo o programa ( Declarações ) 9

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 utilizado pelo potenciômetro sensor. 10

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. recepcao_completa sinaliza se a recepção do dado foi completada. 11

Entendendo o programa ( Setup ) 12

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 usuário. 13

Entendendo o programa ( mensagem ) 14

Código Fonte do Arduino 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. 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

Código Fonte do Arduino Exemplo da mensagem enviada - Informações e Comandos 16

Entendendo o programa ( Loop) 17

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 determinante da precisão do ajuste. 18

Código Fonte do Arduino Tolerância total (-) tolerancia (+) tolerancia Valor alvo 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

Entendendo o programa (girar) 20

Código Fonte do Arduino A função girar funciona da mesma forma que vimos anteriormente. 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. 21

Entendendo o programa (ajustar_passo) 22

Código Fonte do Arduino Bem como a função ajustar_passo, que a ativa as bobinas na sequencia correta. 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. 23

Entendendo o programa (serialevent) 24

Código Fonte do Arduino 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. 25

Entendendo o programa ( Interpretador de comandos ) Cascata de if... 26

Código Fonte do Arduino Interpretador de comandos Comando L 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. 27

Código Fonte do Arduino Interpretador de comandos Comando T 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. 28

Código Fonte do Arduino Interpretador de comandos Comando R 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. 29

Código Fonte do Arduino Interpretador de comandos Comandos I e S 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. 30

Código Fonte do Arduino Interpretador de comandos Comando M 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 31

Código Fonte do Arduino Interpretador de comandos Comandos + e - 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. 32

Código Fonte do Arduino Interpretador de comandos Comando A 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. 33

Novo suporte para NEMA 17... 34

Novo suporte para NEMA 17... Arquivo STL para impressora 3D 36

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