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Arduino機械學習筆記1（從Easydriver開始）

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樓主
***********************
從淘寶上買了光驅式激光雕刻機DIY，目前還沒有能力裝上。相比安裝要求，配套教程確實不夠詳細。雖然不需要知道原理，只知道步驟也可以完成雕刻機安裝，但是步驟不清楚，另外自己對arduino和easydriver也不是很熟悉，所以難上加難。

為了不半途而廢，所以打算邊學基礎邊實踐，最終完成對激光雕刻機的理解和實踐。

***********************

選擇easydriver作為起點，是因為它式連接 arduino 和 步進電機的 關鍵核心。

機械坊已經有兩個例子，
*******
http://www.zg4o1577.cn/bbs/dpj-47861-1.html
微型CNC制作基于開源項目GRBL

這個例子就是最終要完成的，只是覺得該例子對于基礎差的不夠詳細，而且步驟有跳躍，一上來就按照該教程失敗率較高。

*******
http://www.zg4o1577.cn/bbs/dpj-47860-1.html
arduino當Gcode解釋程序（CNC）

這個例子雖然有用，但對新手來說更不完整，新手無從下手。
********

直接找到easydriver的老家，
http://schmalzhaus.com/EasyDrive ... DriverExamples.html
果然提供新手的例子（并推薦進階可以參考blogspot 上面的turorial，遺憾的是打不開，不知道是不是與長城有關）

第一個例子是 設置，怎樣連線
***************************************
Example 1: Basic Arduino setup


上面的示意圖可以使用 Arduino設計助手來畫，剛剛才搜到。

為什么這樣連接，需要看easydriver 示意圖


從上圖可以看出，步進電機是4根線，選擇2相4線類型，淘寶上非常多。接線順序示意圖很清晰很簡單。

這里有個事項，easydriver的排針是沒有焊接上，需要玩家自己焊接，這時就有兩種選擇：
1、仿照上面的示意圖（使用面包板）


2、不使用面包板


需要仔細看，就是排針的方向，排針焊接在正面，就是使用面板板；焊接在反面，就不用面包板。

步進電機需要單獨供電，6~30v。
******************************************

例子1的目的在于連線，代碼反而很簡單，

void setup() {               

  pinMode(8, OUTPUT);     

  pinMode(9, OUTPUT);

  digitalWrite(8, LOW);

  digitalWrite(9, LOW);

}


void loop() {

  digitalWrite(9, HIGH);

  delay(1);         

  digitalWrite(9, LOW);

  delay(1);         

}


pin8 是方向控制，pin9是脈沖控制，內容解釋可以看原文，這里不翻譯了。
除了這里
Well, with the STEP signal 1ms high and 1ms low, each complete pulse will take 2ms of time. Since there are 1000ms in 1 second, then 1000/2 = 500 microsteps/second.

脈沖信號是 1ms 高電平 1ms 低電平，所以一個完整的脈沖是 2ms。1秒 等于 1000ms，所以 1秒 / 2ms = 500 次脈沖 / 秒。

這樣第一例子就完成了。

例子1的測試效果并不是很好，可能與我使用的步進電機有關，我是淘寶上買的12元一只的，個頭比單片機配套的那種大很多。最大的問題是發熱。

例子2
  1.     int Distance = 0;  // Record the number of steps we've taken
  2.      
  3.     void setup() {               
  4.      
  5.       pinMode(8, OUTPUT);     
  6.      
  7.       pinMode(9, OUTPUT);
  8.      
  9.       digitalWrite(8, LOW);
  10.      
  11.       digitalWrite(9, LOW);
  12.      
  13.     }
  14.      
  15.      
  16.     void loop() {
  17.      
  18.       digitalWrite(9, HIGH);
  19.      
  20.       delayMicroseconds(100);         
  21.      
  22.       digitalWrite(9, LOW);
  23.      
  24.       delayMicroseconds(100);
  25.      
  26.       Distance = Distance + 1;   // record this step
  27.      
  28.       // Check to see if we are at the end of our move
  29.      
  30.       if (Distance == 3600)
  31.      
  32.       {
  33.      
  34.         // We are! Reverse direction (invert DIR signal)
  35.      
  36.         if (digitalRead(8) == LOW)
  37.      
  38.         {
  39.      
  40.           digitalWrite(8, HIGH);
  41.      
  42.         }
  43.      
  44.         else
  45.      
  46.         {
  47.      
  48.           digitalWrite(8, LOW);
  49.      
  50.         }
  51.      
  52.         // Reset our distance back to zero since we're
  53.      
  54.         // starting a new move
  55.      
  56.         Distance = 0;
  57.         // Now pause for half a second
  58.         delay(500);
  59.       }
  60.     }
復制代碼


代碼清晰簡潔，沒有算法和繞彎，就像看說明書一樣。
這段代碼的執行效果比較好，正轉一下（3600個脈沖）然后反轉。
問題也是，半分鐘easydriver就有些燙了，感覺不能適應功率稍微大一些的電機。下一個筆記試試TB6560。

*******************************
找到問題：easydriver 發燙

后面例子都不需要更換電路圖

第三個例子使用了一個庫，需要另外安裝（非常簡單，下載AccelStepper庫，然后放到 arduino安裝目錄Arduinolibraries 下就可以了
AccelStepper-1.39.zip (73.9 KB, 下載次數: 23)

只有安裝了上面的庫，才可以運行例子3
  1.     #include
  2.      
  3.      
  4.     // Define a stepper and the pins it will use
  5.      
  6.     AccelStepper stepper(1, 9, 8);
  7.      
  8.      
  9.     int pos = 3600;
  10.      
  11.      
  12.     void setup()
  13.      
  14.     {  
  15.      
  16.       stepper.setMaxSpeed(3000);
  17.      
  18.       stepper.setAcceleration(1000);
  19.      
  20.     }
  21.      
  22.      
  23.     void loop()
  24.      
  25.     {
  26.      
  27.       if (stepper.distanceToGo() == 0)
  28.      
  29.       {
  30.      
  31.         delay(500);
  32.      
  33.         pos = -pos;
  34.      
  35.         stepper.moveTo(pos);
  36.      
  37.       }
  38.      
  39.       stepper.run();
  40.      
  41.     }
復制代碼


上面的代碼暫時不打算仔細研究，
如果要深入理解的話，可以到 http://www.airspayce.com/mikem/arduino/AccelStepper/index.html
上看例子。

****************************
在使用時，發現如果電機不固定，根據牛頓作用力反作用力定理，轉到效果不佳。
另外查到使用電機步距角是 3.75度，轉一圈96步，所以轉的圈數比描述的多一倍（例子使用1.8 度）。

因為自己焊接水平不到家，所以使用時出現由于 easydriver 焊接不好而產生的故障，多準備幾個互相校準還是有用的。

第四個例子需要兩個電動機，如下示意圖，其實一個電機也可以，只不過把pin8 移到 pin6 ，pin9 移到 pin7 ；就可以作出，更簡單。
例子4和例子3 都需要 AccelStepper 庫。



  1.     #include
  2.      
  3.      
  4.     // Define two steppers and the pins they will use
  5.      
  6.     AccelStepper stepper1(1, 9, 8);
  7.      
  8.     AccelStepper stepper2(1, 7, 6);
  9.      
  10.      
  11.     int pos1 = 3600;
  12.      
  13.     int pos2 = 5678;
  14.      
  15.      
  16.     void setup()
  17.      
  18.     {  
  19.      
  20.       stepper1.setMaxSpeed(3000);
  21.      
  22.       stepper1.setAcceleration(1000);
  23.      
  24.       stepper2.setMaxSpeed(2000);
  25.      
  26.       stepper2.setAcceleration(800);
  27.      
  28.     }
  29.      
  30.      
  31.     void loop()
  32.      
  33.     {
  34.      
  35.       if (stepper1.distanceToGo() == 0)
  36.      
  37.       {
  38.      
  39.             pos1 = -pos1;
  40.      
  41.         stepper1.moveTo(pos1);
  42.      
  43.       }
  44.      
  45.       if (stepper2.distanceToGo() == 0)
  46.      
  47.       {
  48.      
  49.         pos2 = -pos2;
  50.      
  51.         stepper2.moveTo(pos2);
  52.      
  53.       }
  54.      
  55.       stepper1.run();
  56.      
  57.       stepper2.run();
  58.      
  59.     }
復制代碼

懶得解釋。

*************************
這樣，基礎的幾個例子就看完了。



如果剛買了easydriver，焊接后測試是否能用，推薦

http://www.tinyos.net.cn/?article-38.html
EasyDriver 步進電機驅動板測試筆記



測試效果：

轉360度，
暫停1秒，
反轉360度，
暫停1秒，

轉1600個脈沖，速度5
暫停1秒
反轉1600個脈沖，速度25
暫停1秒

反復。
  1.     #define DIR_PIN 2
  2.     #define STEP_PIN 3
  3.      
  4.     void setup() {
  5.       pinMode(DIR_PIN, OUTPUT);
  6.       pinMode(STEP_PIN, OUTPUT);
  7.     }
  8.      
  9.     void loop(){
  10.      
  11.       //rotate a specific number of degrees
  12.       rotateDeg(360, 1);
  13.       delay(1000);
  14.      
  15.       rotateDeg(-360, .1);  //reverse
  16.       delay(1000);
  17.      
  18.       //rotate a specific number of microsteps (8 microsteps per step)
  19.       //a 200 step stepper would take 1600 micro steps for one full revolution
  20.       rotate(1600, .5);
  21.       delay(1000);
  22.      
  23.       rotate(-1600, .25); //reverse
  24.       delay(1000);
  25.     }
  26.      
  27.     void rotate(int steps, float speed){
  28.       //rotate a specific number of microsteps (8 microsteps per step) - (negitive for reverse movement)
  29.       //speed is any number from .01 -> 1 with 1 being fastest - Slower is stronger
  30.       int dir = (steps > 0)? HIGH:LOW;
  31.       steps = abs(steps);
  32.      
  33.       digitalWrite(DIR_PIN,dir);
  34.      
  35.       float usDelay = (1/speed) * 70;
  36.      
  37.       for(int i=0; i < steps; i++){
  38.         digitalWrite(STEP_PIN, HIGH);
  39.         delayMicroseconds(usDelay);
  40.      
  41.         digitalWrite(STEP_PIN, LOW);
  42.         delayMicroseconds(usDelay);
  43.       }
  44.     }
  45.      
  46.     void rotateDeg(float deg, float speed){
  47.       //rotate a specific number of degrees (negitive for reverse movement)
  48.       //speed is any number from .01 -> 1 with 1 being fastest - Slower is stronger
  49.       int dir = (deg > 0)? HIGH:LOW;
  50.       digitalWrite(DIR_PIN,dir);
  51.      
  52.       int steps = abs(deg)*(1/0.225);
  53.       float usDelay = (1/speed) * 70;
  54.      
  55.       for(int i=0; i < steps; i++){
  56.         digitalWrite(STEP_PIN, HIGH);
  57.         delayMicroseconds(usDelay);
  58.      
  59.         digitalWrite(STEP_PIN, LOW);
  60.         delayMicroseconds(usDelay);
  61.       }
  62.     }
復制代碼

easydriver 常見問題 （http://schmalzhaus.com/EasyDriver/）
只把問題列出來，如果有類似的，則用上面的鏈接打開再看。

Q1) My motor says it can only take 2.1V at 2A. Will the EasyDriver (running from up to 30V) blow up my motor or damage it in any way?

Q2) So shouldn't I run the power to the EasyDriver at the voltage that my motor is rated for? (i.e. 2.1V as per the above example)

Q3) How much current does my power supply need to produce?

Q4) So why does my bench power supply show 12V at 400mA when I know my motor should be drawing 750mA/phase (1.5A total)? Huh smarty pants?

Q5) How do I adjust the current limit?

Q5.1) What kind of stepper motors can I use EasyDriver with?

Q6) Why does EasyDriver get so hot?

Q7) What hardware/software can I use to test my EasyDriver?

Q8) How do I connect my EasyDriver up?

Q9) My Easy Driver's labels don't match what I see in the picture. Why not? And how do I know which way to turn the current adjustment pot?

Q10) Man, this is a lot of work to just use the A3967 chip. Can't I just solder down a bunch of A3967s on my own board design and save a ton of money?

Q11) The datasheet for the driver chip shows that the motor connects to pins OUT1A, OUT1B, OUT2A and OUT2B, and the diagram in the datasheet has one coil connected across OUT1A and OUT1B, and the other across OUT2A and OUT2B.  But the Easy Driver only has A, A, B, B for motor connections, and it looks like one coil should be connected across the two A pins and the other across the two B pins. What's up with that?

Q12) So what's the deal with microsteps? How do I set what number of microsteps are used?

Q13) Help! I think my Easy Driver is not working like it should. How can I know if it's become damaged?

Q14) But Brian, can't you give us some real world numbers for power consumption and heat and stuff like that?

Q15) So I see that the EasyDriver has a pin labeled 5V. What is it for?
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沙發
ID:98618 發表于 2016-4-9 23:03 | 只看該作者
很不錯的帖子，我也是被那個激光的雕刻機拉下水的，機器沒做成，但是認識了arduino。哈哈

其實那個機器不做也罷，知道原理就行了。那個機器的精度真的是在是低的不能再。。。或者說是沒有精度可言比較確切。

easydriver挺好，就是發熱大了點。其實我們可以把easydriver看做是一個硬件的頭文件，它有幾個函數，我們只要調用函數就能比較精準的驅動步進電機了。 其實那種微型的步進電機完全可以用arduino直接驅動，但是需要占用4個口，并且需要更多的cpu資源。因為我們要不停的讓那4個口high，low的來回調換。而且在程序中可能會有其他因素干擾，比如一些判斷語句，會占用額外的cpu資源，可能驅動步進電機的方波就會有一些變形。這樣以來電機的旋轉就不是那么精準了。而easyd就不用考慮這些問題了，只要函數調用電機旋轉（速度，時間，方向），其他的就不用我們操心了。

如果要驅動更大的電機，easyd就不行了，我感覺那個發熱能把他自己燒死。 當然那個big easydriver也不行，太貴了要150￥而且也沒見有幾家賣的。 大電機直接用步進電機的驅動器就好了，原理、使用方法和easyd是完全一樣的，只是那碩大的身軀和ardu的尺寸，有種猴騎駱駝的感覺。便宜的驅動器才50￥就夠了。

前面這些東西都不是問題，都很容易掌握，最有技術含量的是，如何控制電機的加速和減速。讓電機高速旋轉只要一條指令就行了，但是電機所驅動的設備未必能承受的住這個啟動過程。所以要有個加速的過程，才能平穩的運行。對于cnc的控制這點非常重要，如果是xy2個軸的運行就更復雜了，因為加速度不同，位置變化不同，運行軌跡都有變化。這些計算還是挺復雜的。很多cnc都有個硬件的“運動控制卡”來處理這些計算。一些工業級的運動控制卡起步就要4，5k，上萬的也很正常。不過他們和軟件一樣都是計算，沒什么特殊的地方，無非是速度快，運行穩定而已。

步進電機我也就只了解這些了，具體咋做我也迷迷糊糊的，隨便聊一聊和大家分享一下而已。有興趣的朋友可以仔細研究。
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板凳
ID:156302 發表于 2017-9-27 23:21 | 只看該作者
好好研究下，謝謝分享
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地板
ID:237069 發表于 2017-10-4 17:47 | 只看該作者
新人加入，等級夠了再來下載學習
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5#
ID:282047 發表于 2018-2-3 22:14 | 只看該作者
為什么我接線正確，電機不轉啊，電機卡住了，而且是一開始可以轉，然后過一會就不能轉了。
另外我用兩節一樣的9V電池供電，一個可以，一個不可以。
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