Twee Stappenmotors Sturen met Arduino Nano & Joystick – Simpele Tutorial

Onderdelen en benodigdheden

Apps en online services

• Visuino - Grafische Ontwikkelomgeving voor Arduino
• Arduino IDE

Over dit project

Bij het bouwen van Arduino projecten met stappenmotoren, zoals CNC machines, plotters, of geanimeerde kunst, komt er een moment dat de stappenmotoren handmatig gestuurd moeten worden. Analog joysticks zijn goedkope en eenvoudige modules voor handmatige controle, met variabele snelheid. Ze lijken een goede keuze om de stappenmotoren te sturen. Het oplossen met traditionele Arduino code is echter niet triviaal.

In deze tutorial laat ik zien hoe makkelijk het is om Arduino Nano te programmeren met Visuino om 2 stappenmotoren met een joystick te sturen.

Stap 1: Componenten

• Eén Arduino compatibel bord (ik gebruik Arduino Nano, maar elk ander werkt prima)
• Eén Joystick (uit een goedkope 37-sensorenset)
• Twee 5V Stappenmotoren met Driver Bordjes (ik gebruikte 28BYJ-48 met ULN2003 driver bord)
• Eén K2 Breadboard voeding met adapter, of andere 5V voeding voor de stappenmotoren
• 17 Vrouw-Vrouw draadbruggen

Stap 2: Voeding en massa van de stappenmotors aansluiten

• Sluit Massa (Zwarte draad) en Voeding (Rode draad) aan op elk Stappenmotor Driver module
• Sluit een andere Massa (Zwarte draad) aan op de Massa pin van het Arduino bord
• Sluit het andere uiteinde van de Voeding (Rode draden) van de motor driver modules aan op de Voeding pins van de K2 voeding
• Sluit het andere uiteinde van de Massa (Zwarte draden) van de motor driver modules, en de Arduino aan op de Massa pins van de K2 voeding
• Zorg dat de voedingsschakelaar van de K2 voeding op 5V staat

Stap 3: Stappenmotoren aan de Arduino aansluiten

• Als nog niet gedaan, plug de stappenmotor connectors in de driver bordjes
• Verbinde Vrouw-Vrouw draadbruggen (Blauw, Geel, Groen, Oranje) met de IN1 tot IN4 pinnen van de Eerste Motor Driver
• Verbinde Vrouw-Vrouw draadbruggen (Blauw, Geel, Groen, Oranje) met de IN1 tot IN4 pinnen van de Tweede Motor Driver
• IN1 eerste motor (Blauw) → Arduino Digitale pin 2
• IN2 eerste motor (Groen) → Arduino Digitale pin 3
• IN3 eerste motor (Geel) → Arduino Digitale pin 4
• IN4 eerste motor (Oranje) → Arduino Digitale pin 5
• IN1 tweede motor (Blauw) → Arduino Digitale pin 6
• IN2 tweede motor (Groen) → Arduino Digitale pin 7
• IN3 tweede motor (Geel) → Arduino Digitale pin 8
• IN4 tweede motor (Oranje) → Arduino Digitale pin 9

Stap 4: Joystick aan de Arduino aansluiten

• Sluit Vrouw-Vrouw draden aan op Massa (Zwart), Voeding (Rood), VRx (Paars), en VRy (Grijs) van de Joystick
• Massa draad (Zwart) → Arduino Massa pin
• Voeding draad (Rood) → Arduino 5V pin
• VRx draad (Bruin) → Arduino Analog 1 pin
• VRy draad (Grijs) → Arduino Analog 0 pin

Stap 5: Visuino starten en Arduino bordtype selecteren

Om de Arduino te programmeren, heb je de Arduino IDE nodig (versie 1.6.7 of hoger). Visuino (https://www.visuino.com) moet ook geïnstalleerd zijn.

• Start Visuino
• Klik op de "Tools" knop op het Arduino component in Visuino
• Selecteer Arduino Nano in het dialoogvenster

Stap 6: In Visuino: Stappenmotor componenten toevoegen en verbinden

• Typ "step" in het filtervak van de Component Toolbox, selecteer "4 Wire Stepper Motor", en sleep twee ervan in het ontwerpgebied
• Klik op de "Out" box van de Stepper1 component om alle Out pinnen tegelijk te verbinden. Beweeg de muis over de "Digital" input pin van "Digital[ 2 ]" kanaal van het Arduino component. Visuino verdeelt de draden automatisch correct.
• Doe hetzelfde voor Stepper2, verbind met "Digital[ 6 ]" kanaal.

Stap 7: In Visuino: Stappenmotor eigenschappen instellen en pinnen toevoegen voor snelheidscontrole

• Selecteer Stepper1 component. In Object Inspector, zet "Steps Per Second" op "0". Klik op de Pin-knop bij "Steps Per Second" en selecteer "Float SinkPin".
• Herhaal voor Stepper2 component.

Stap 8: In Visuino: Dead Zone Scaled Analog componenten toevoegen en verbinden

De Analog Pins waar de joystick op aangesloten is, genereren genormaliseerde waarden tussen 0.0 en 1.0. We moeten deze converteren naar +/-300 stappen per seconde. Omdat de joystick niet precies is in het vrijgegeven centrum, willen we een kleine zone rond het centrum als 0.5 behandelen – dus een "Dead Zone" introduceren:

• Typ "zone" in het filtervak, selecteer "Dead Zone Scaled Analog", sleep twee ervan in het ontwerpgebied
• Verbind "Out" van DeadZoneScaled1 met "StepsPerSecond" van Stepper1
• Verbind "Digital[ 14 ]/Analog[ 0 ]" van Arduino met "In" van DeadZoneScaled1
• Verbind "Out" van DeadZoneScaled2 met "StepsPerSecond" van Stepper2
• Verbind "Digital[ 15 ]/Analog[ 1 ]" van Arduino met "In" van DeadZoneScaled2

Stap 9: In Visuino: Eigenschappen van Dead Zone Scaled Analog instellen

• Selecteer DeadZoneScaled1. Vouw "Output Range" uit. Zet "Max" op "300" en "Min" op "-300".
• Herhaal voor DeadZoneScaled2 met dezelfde waarden.

Stap 10: Arduino code genereren, compileren en uploaden

• In Visuino, druk F9 of klik op de generate-knop om de Arduino code te genereren en de Arduino IDE te openen
• In Arduino IDE, klik op Upload om te compileren en uploaden

Stap 11: En spelen...

Gefeliciteerd! Je hebt het project voltooid. Je kunt de stappenmotoren nu met de joystick sturen. Joystick omhoog/omlaag stuurt de vooruit/achteruit rotatie van één stappenmotor. Joystick links/rechts stuurt de andere stappenmotor. Het volledige Visuino diagram is bijgevoegd. Ook het Visuino projectbestand is beschikbaar voor download: https://www.visuino.com