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1.3.3 Motore Passo-Passo

Introduzione

I motori passo-passo, grazie al loro design unico, possono essere controllati con un’elevata precisione senza necessità di meccanismi di feedback. L’albero di un motore passo-passo, montato con una serie di magneti, è controllato da una serie di bobine elettromagnetiche caricate positivamente e negativamente in una sequenza specifica, consentendogli di avanzare o retrocedere in piccoli "passi".

Componenti Necessari

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

Schema Elettrico

Procedure Sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

Passo 2: Apri il file del codice.

cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5

Passo 3: Esegui.

sudo python3 1.3.3_StepperMotor.py

Quando il codice è in esecuzione, il motore passo-passo ruoterà in senso orario o antiorario a seconda dell’input “a” o “c” inserito.

Avvertimento

Se compare l’errore RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, consulta Se gpiozero non funziona.

Codice

Nota

Puoi Modificare/Reimpostare/Copiare/Eseguire/Interrompere il codice qui sotto. Prima di farlo, però, vai al percorso del codice sorgente, come davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5. Dopo aver modificato il codice, potrai eseguirlo direttamente per vedere il risultato.

#!/usr/bin/env python3
from gpiozero import OutputDevice
from time import sleep

# Inizializza i pin del motore sui pin GPIO 18, 23, 24, 25
motorPin = [OutputDevice(pin) for pin in (18, 23, 24, 25)]

# Imposta i parametri di velocità di rotazione del motore
rotationPerMinute = 15
stepsPerRevolution = 2048
# Calcola il tempo di attesa tra ogni passo per un funzionamento fluido del motore
stepSpeed = (60 / rotationPerMinute) / stepsPerRevolution

def rotary(direction):
    """
    Controls the rotation of the motor based on the specified direction.

    :param direction: 'c' for clockwise, 'a' for anti-clockwise
    """
    if direction == 'c':
        # Esegue la sequenza di passi per la rotazione in senso orario
        for j in range(4):
            for i in range(4):
                if 0x99 << j & (0x08 >> i):
                    motorPin[i].on()
                else:
                    motorPin[i].off()
                sleep(stepSpeed)
    elif direction == 'a':
        # Esegue la sequenza di passi per la rotazione in senso antiorario
        for j in range(4):
            for i in range(4):
                if 0x99 >> j & (0x08 >> i):
                    motorPin[i].on()
                else:
                    motorPin[i].off()
                sleep(stepSpeed)

def loop():
    """
    Continuously prompts the user to select the motor rotation direction
    and controls the motor based on this input.
    """
    while True:
        direction = input('Select motor direction a=anticlockwise, c=clockwise: ')
        if direction == 'c':
            print('Motor running clockwise\n')
            break
        elif direction == 'a':
            print('Motor running anti-clockwise\n')
            break
        else:
            print('Input error, please try again!')

    # Mantiene il motore in rotazione nella direzione selezionata
    while True:
        rotary(direction)

def destroy():
    """
    Safely turns off all motor pins, used for clean shutdown.
    """
    for pin in motorPin:
        pin.off()

# Esecuzione principale del programma
try:
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    destroy()  # Gestisce l'interruzione da tastiera per arrestare il motore in modo sicuro

Spiegazione del Codice

1. Questa sezione importa le librerie necessarie. gpiozero per il controllo dei pin GPIO e time per la funzione sleep utilizzata nel controllo temporale.

   #!/usr/bin/env python3
   from gpiozero import OutputDevice
   from time import sleep
   

2. Inizializza i pin GPIO 18, 23, 24 e 25 come dispositivi di output per controllare il motore passo-passo.

   # Inizializza i pin del motore sui pin GPIO 18, 23, 24, 25
   motorPin = [OutputDevice(pin) for pin in (18, 23, 24, 25)]
   

3. Imposta la velocità di rotazione del motore e calcola l’intervallo di tempo tra ogni passo per un funzionamento fluido.

   # Imposta i parametri di velocità di rotazione del motore
   rotationPerMinute = 15
   stepsPerRevolution = 2048
   # Calcola il tempo di attesa tra ogni passo per un funzionamento fluido del motore
   stepSpeed = (60 / rotationPerMinute) / stepsPerRevolution
   

4. La funzione rotary controlla la rotazione del motore. Utilizza operazioni sui bit e una sequenza di passi per attivare i pin del motore nell’ordine corretto per la rotazione in senso orario o antiorario.

   def rotary(direction):
       """
       Controls the rotation of the motor based on the specified direction.
   
       :param direction: 'c' for clockwise, 'a' for anti-clockwise
       """
       if direction == 'c':
           # Esegue la sequenza di passi per la rotazione in senso orario
           for j in range(4):
               for i in range(4):
                   if 0x99 << j & (0x08 >> i):
                       motorPin[i].on()
                   else:
                       motorPin[i].off()
                   sleep(stepSpeed)
       elif direction == 'a':
           # Esegue la sequenza di passi per la rotazione in senso antiorario
           for j in range(4):
               for i in range(4):
                   if 0x99 >> j & (0x08 >> i):
                       motorPin[i].on()
                   else:
                       motorPin[i].off()
                   sleep(stepSpeed)
   

5. Questa funzione chiede continuamente all’utente di scegliere la direzione di rotazione del motore e controlla il motore in base all’input ricevuto.

   def loop():
       """
       Continuously prompts the user to select the motor rotation direction
       and controls the motor based on this input.
       """
       while True:
           direction = input('Select motor direction a=anticlockwise, c=clockwise: ')
           if direction == 'c':
               print('Motor running clockwise\n')
               break
           elif direction == 'a':
               print('Motor running anti-clockwise\n')
               break
           else:
               print('Input error, please try again!')
   
       # Mantiene il motore in rotazione nella direzione selezionata
       while True:
           rotary(direction)
   

6. La funzione destroy spegne tutti i pin del motore. È utilizzata per un arresto sicuro, garantendo che il motore si fermi quando il programma termina.

   def destroy():
       """
       Safely turns off all motor pins, used for clean shutdown.
       """
       for pin in motorPin:
           pin.off()
   

7. Il programma principale chiama loop e gestisce le interruzioni da tastiera (come Ctrl+C) per fermare il motore in modo sicuro utilizzando destroy.

   # Esecuzione principale del programma
   try:
       loop()
   except KeyboardInterrupt:
       destroy()  # Gestisce l'interruzione da tastiera per arrestare il motore in modo sicuro